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By Delio Amorim

Industry 4.0 concepts is the new biggest challenge on the industry nowadays and every company in every industry in every part of the globe is looking to implement this somehow on their factories and machines. To do that on the newest long rolling mills, that brings already onboard state-of-the-art technologies, is for sure a challenge of machinery builder industry, but how to become the long rolling mills built on 70’s, 80’s or 90’s part of this innovation process and connected to the new trends? This is the main mission here, to show some examples of applications that goes in this direction.

Oct 1, 2019

By Renan Oss Giacomelli

The adhesion of multifunctional coatings on soft substrates is of paramount importance in the tribological behavior of this important class of surface treatment. In particular, scratch and indentation tests have been extensively used in order to assess this property. In this paper, the adhesion of a-C:H diamond-like carbon films deposited on nitrided low carbon steel was evaluated by indentation and scratch tests. The coatings were produced by PECVD onto 1020 steel substrates with two different surface finishing: ground (Sq = 0.184 µm) and polished (Sq = 0.002 µm). Indentation tests using a Rockwell diamond indenter were conducted and the adhesion evaluated by measuring the spalling region on images obtained by using optical microscopy. The analysis of the spalling regions produced semi-quantitative results, eliminating the subjective qualitative analysis proposed by the standard method VDI 3198. In addition, scratch tests were performed using the same indenter and a comparison between the two techniques was established.

Jul 31, 2018

By Siderley Fernandes Albuquerque

Devido à descoberta de petróleo em um gigantesco reservatório situado na região litorânea entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, a malha dutoviária brasileira irá aumentar consideravelmente nos próximos anos, assim como a necessidade de novos sistemas dutoviários capazes de transportar óleo e gás a pressões cada vez mais elevadas. A soldagem de tubulações no Brasil ainda é realizada de forma manual com processo ao Arco Elétrico e Eletrodo Revestido, fortemente dependente da habilidade do soldador; com a utilização de soldagem robotizada, tem-se maior controle dos parâmetros de soldagem, com possibilidade de obtenção de juntas de boa qualidade, além do ganho considerável em produtividade. O objetivo deste trabalho é analisar a tenacidade ao impacto charpy na ZTA de juntas soldadas do aço API 5L X80 utilizadas para transporte de petróleo quando submetidas a processo FCAW-G robotizado com o arame AWS E111T1-K3MJ-H4 para passes de enchimento e acabamento, com Ar + 25%CO2 como gás de proteção, e processo GTAW com o arame ER80S-Ni1 para passe de raiz, utilizado Ar + 25%CO2 como gás de proteção. Os resultados obtidos são comparados com o processo SMAW manual, utilizando como consumíveis os eletrodos AWS ER 7018 e E9010-G; as soldagens foram realizadas na posição plana e vertical ascendente; com os resultados obtidos de energia absorvida em ensaio de impacto charpy, com entalhe localizado na ZTA, foram correlacionados estes valores com a microestrutura presente na ponta do entalhe dos corpos de prova.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By José Fagundes Junior, Cleudson dos Santos Rego, Bruno Bastos da Silva Murad, Vitor Borlot Borba

Since the startup in 2002, the Hot Strip Mill at ArcelorMittal Tubarão has increased gradually the coil output as the customers demand new and more resistant dimensionally challenging (thinner and/or wider) steel grades. As a critical feature for customer applications, improvements have been carried out aiming a higher thickness performance and reduction of internal losses while still meeting the more restrict tolerances booked by the customers. This paper presents the recent thickness performance evolution since 2017 and the main actions deployed to improve it.

Oct 1, 2019

By Claudio Pereira Diogo

A lot of galvalume/aluzinc steel sheet was furnished to a metallic roof manufacturer intended for tile fabrication. But, according with the roof manufacturer, that coils develops a different superficial aspect during processing. The purpose of this work was to provide an explanation for the appearance of the observed surface on one side of the coils. In order to find out the origin of the problem, mechanical and microstructural characterization tests were done at INSPEBRAS with the support of a partner laboratory. The results are described in this paper with their analysis and conclusions.

Aug 16, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Ivan César Lopes Diniz

Stretcher Reducing Mill (SRM) is a mill used in production of tubes. It is composed with a set 24 of stands responsible to define the final outside diameter (OD) of tubes. External appearance is critical in this process even though this requirement has no effect on mechanical properties. For this reason, an investigation of external longitudinal marks mechanism is in progress using 6 Sigma methodology. This paper is a part of the investigation with focus on the rolls and its mechanical properties. Destructive tests were performed in the rolls and compared with the project. After a detailed investigation, it was concluded that rolls were out of hardness specification and the project was poor of information. A new supplier was developed (internal market) based on the new project and all requirements were achieved as demonstrated in this paper. A monopolistic market for this product in VSB (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil) was eliminated. Concerning the effect on the external longitudinal marks, the new rolls developed within hardness range minimized the mechanism of wear on rolls surface and consequently on tubes surface. A collateral effect has been faced, but still better than external longitudinal marks on tubes surface. The quenched and tempered rolls are more sensitive for process variation, mainly linked with cooling system and temperature of tubes (mechanical resistance for deformation). Nevertheless, a new material has been aimed focusing on reduction of rolls breakage with good tenacity and affordable cost.

Oct 4, 2019

By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Ian James McDonald

Each year, approximately 400 million tons of blast furnace slag is produced worldwide with a tapping temperature of around 1,500°C. It is normally used as a substitute for cement clinker or as an aggregate material in road construction. Currently, the slag is granulated in wet-granulation plants using large volumes of water and to date, it has not been possible to utilise the remnant heat energy of the molten slag, which amounts to approximately 1.8 GJ of energy per ton. However, in an R&D project currently underway led by Primetals Technolgies and industrial partners, a new dry atomising technology is being investigated to use air to cool molten slag and recover the lost heat energy. The resultant pelletised slag fulfils the same criteria as wet-granulated slag for use in the cement industry. Phase 1 of the project has now been completed where a technical plant was set up at the University of Leoben in 2012. A series of dry-slag granulation campaigns were carried out using remelted blast furnace slag. The elevated offgas temperatures and the quality of the slag product as verified by the FEhS Building Material Institute have shown the process suitability as an industrial application and the decision was taken to escalate the project from large laboratory scale to a full size pilot plant. The phase 2 development of this plant is now underway and is scheduled for installation at the site of an industrial partner in early 2016 where full slag flow will be fed directly to the plant from Blast Furnace ‘slag runners. This paper will show the development path taken to date and the planned route to our goal in 2016 of being the first to industrialise the ‘game changing’ process of dry Slag Granulation with Heat Recovery from the slag.

Aug 16, 2017

By Leiner Novaes Arêdes

Após o bobinamento com temperatura controlada, as bobinas são resfriadas até um valor próximo da temperatura ambiente para o processo de decapagem. Há uma bibliografia farta no que diz respeito à temperatura de bobinamento e seus efeitos nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço plano laminado a quente. Contudo, pouco se encontra sobre a influência das taxas de resfriamento pós bobinamento nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço, especialmente nas propriedades finais de materiais que são submetidos à laminação a frio e recozimento. O tempo médio de resfriamento com água é de dois dias. Já o tempo para resfriamento com ar é de sete dias. Estudou-se o efeito das referidas taxas na microestrutura e nas propriedades mecânicas para um determinado aço tanto após a laminação a quente como após a laminação a frio e recozimento.

Jul 30, 2018

By Wolfgang Kern

The implementation of the Gas Treatment Plant (GTP) for CSPECEM, Ceara-Brazil is a result of the closed partnership between Paul Wurth Italia S.p.A. and DMT, the German leading company in Coke Oven Gas Treatment Plants. In addition to technical issues reducing emissions, avoiding of waste and saving environment and energy were technical challenges during the engineering phase. Below mentioned three descriptions of technical solutions represents examples of a number other innovations based on DMT’s know-how and experience in the field of by-product plants. Generally the design of the complete GTP is based on the consideration of modern features and design upgrading, with the aim of a safe operation with stable conditions and a long-living cycle of the whole of the plant.

Aug 16, 2017

By Breno T. Maia, Débora C. O. Silveira, Mariana A. Ribeiro, Daniel A. G. de Carvalho, Roberto P. Tavares, Raissa S. Salgado

Mixing time is an important parameter when considering chemical and thermal homogenization in steelmaking reactors. It can also be relevant in the kinetics of chemical reactions. Different methods have been used to estimate mixing times in physical models of steelmaking reactors. In the present work a new method to estimate mixing times in physical models has been proposed. This method can be used when transparent fluids are used to simulate the liquid steel and the slag. Results of mixing times in a physical model of a BOF obtained with different techniques were compared. It was shown that the new method is more reliable and consistent than the common methods based on electrical conductivity measurements and colorimetric analysis.

Oct 1, 2019

By Talita Gama de Sousa

Determinadas aplicações de magnetos pulsados ocorrem sob a ação de campos magnéticos elevados, (= 100 T). Esses campos provocam efeitos tais como, elevadas tensões tangenciais (hoop stress) produzidas pela força de Lorentz e conversão de parte da energia elétrica em calor (efeito Joule) que deterioram o material. Assim uma combinação de alta resistência mecânica (> 1 GPa) e alta condutividade elétrica (mínimo de 70% IACS International Annealed Copper Standard) é necessária por parte destes materiais. No presente trabalho, foram desenvolvidos fios condutores para possível utilização em magnetos pulsados. O cobre e a liga nióbio-titânio foram escolhidos por possuírem boa condutividade elétrica e boa resistência mecânica, respectivamente; além de serem imiscíveis na temperatura ambiente. Inicialmente foram utilizados fios de cobre puro e Cu/NbTi, os quais foram convertidos em fios por trefilação. Após o processamento, os fios foram introduzidos em tarugos de cobre OFHC (Oxigen Free High Conductivity) e reprocessados. Foram produzidos 2 compósitos variando os tratamentos térmicos. Os compósitos obtiveram uma satisfatória interação matriz/filamento, o que melhor combinou propriedades mecânicas e elétricas foi o que atingiu limite de resistência de 547,8 MPa e condutividade 85,98% IACS.

Oct 30, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Rafael Arthur Reghine Giorjão

Microestrutura e propriedades mecânicas de tubos de aço inoxidável superduplex SAF 2507 processados por soldagem por atrito com pino não consumível foram analisadas. Juntas de alta qualidade foram produzidas com sucesso utilizando ferramentas de nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN), controle de força de 38 kN, velocidade de avanço de 50 mm/min, velocidade de rotação de 200 RPM. Ensaios de dureza e tração foram realizados, evidenciando aumento de dureza na zona de mistura e falha no metal de base. Simulações térmicas calcularam temperaturas globais máximas em torno de 1176 °C e diferentes ciclos térmicos ao longo da espessura da junta, conferindo diferenças microestruturais e mecânicas nestas regiões

Oct 30, 2017

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A combinação do elevado volume gerado de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) com o aumento da obsolescência programada faz com que haja a necessidade de se pensar em alternativas para a disposição destes resíduos sem impacto ao meio ambiente e à saúde humana, como a reciclagem com posterior recuperação de metais. Para isso, é necessário conhecer a natureza dos materiais constituintes do resíduo. A Placa de Circuito Impresso (PCI) é um importante representante dos REEE, pois está presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos, como nos computadores. Sua composição heterogênea possui um alto teor de metais, alguns deles preciosos, que representam quase a totalidade do valor intrínseco da placa, justificando a importância da reciclagem para recuperação dos mesmos. No presente trabalho foi realizada a caracterização de uma placa de memória de computadores obsoletos para a posterior recuperação dos metais preciosos nela contidos na forma de nanopartículas. Conclui-se que a placa de memória possui 18,9% de metais, 48,4% de cerâmicas e 32,7% de polímeros em massa. Dentre os metais o Cu é o que aparece de forma mais expressiva, constituindo 13,83% em massa da placa. Os metais preciosos Ag e Au constituem 0,053% e 0,069% em massa, respectivamente, porém seu alto valor de mercado justifica a viabilidade de sua recuperação.

Oct 30, 2017

By Thorsten Müller

In order to increase the production of Advanced High Strength Steel (AHSS) as well as to fulfill the growing expectations of various industries served, steelmakers must have wide- ranging know-how in terms of plant technology, operation, processes, quality control and, last but not least, know-how for AHSS including certification procedures. MET/Con is highly focused on the production of coated AHSS with tensile strengths higher than 600 MPa. Common heating and cooling technologies are unable to handle high alloyed steel grades – pre-oxidation and rapid cooling technologies have been developed to face these new challenges. MET/CON and Drever International have the knowledge to produce newest steel grades with these technologies.

Jul 30, 2018