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By J. N. Stevens, M. Tulwin, P. J. Lawlor

All metals producers are on an unending search for a competitive advantage. They need to produce in the most cost effective way. Sometimes a new mill might be considered but in this paper we present examples of how this might not always be necessary. A detailed investigation by an equipment vendor who can consider the mill and or plant as a complete entity: mechanics, automation and process control can often find solutions that are both lower cost and can be implemented in shorter time frames.

Oct 1, 2019

By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017

By Gustavo dos Santos Guimarães

Na Linha Leve da Laminação da Usina ArcelorMittal Cariacica o cintamento dos feixes de barras e perfis leves era feito manualmente através de cintadeiras pneumáticas envolvendo 8 operadores e representando um gargalo nos feixes mais leves de 1,0 e 1,5 t. Com a finalidade de eliminar o gargalo de produção e redução de mão de obra braçal foram implantadas 3 cintadeiras automáticas no trecho entre o empilhador de barras e o sistema de pesagem e etiquetagem.

Aug 16, 2017

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 Steven G. Jansto

Nearly one third of the globally produced structural flat and long structural products are in the 0.11 to 0.16% carbon range. By definition, numerous steelmakers globally define this approximate carbon range as peritectic in their melting grade family within their organization. The metallurgical consequence is the result of numerous global structural specifications which allow carbon to wide carbon ranges resulting in quality issues. For example, such specifications as ASTM A588 set no minimum carbon and a 0.15 to 0.19%C maximum depending on the specific grade designated within the specification. This peritectic region is specifically challenging in production compared to less than 0.10%C because of solidification issues and a higher propensity for slab or billet cracking during continuous casting. During hot rolling, rejects and/or deviates are increased as well. The relative steelmaking operational cost of production is compared between peritectic and non-peritectic carbon compositions for a given specification.

Aug 17, 2017

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Agnes Ágata Fróes Martins

Placas ósseas metálicas são componentes utilizados para correção ou cura de fraturas ósseas. Em se tratando de implantes ortopédicos, é fundamental conhecer o comportamento dos materiais quando submetidos a esforços mecânicos. Para isto ensaios são realizados baseados em normas técnicas, que no caso específico de placas ósseas, são utilizadas as normas ASTM F382 e ABNT NBR 15672-2. Na execução do ensaio para determinação da rigidez à flexão, de uma placa óssea, pode existir o efeito da flexibilidade do dispositivo de ensaio. Para verificar a magnitude desse efeito, foram realizados três ensaios de flexão estático e um ensaio de flexibilidade do dispositivo de ensaio, onde o ensaio foi interrompido ao final da fase elástica. As propriedades mecânicas da placa foram avaliadas, aplicando a correção da flexibilidade do dispositivo. Os resultados mostraram que para os níveis de carregamento alcançados, as cargas de prova apresentaram pouca influência na flexibilidade do dispositivo, e consequentemente pouca influência na rigidez após os cálculos de correção.

Aug 8, 2018

By Jörg Busch

The essential pre-requisite for attaining the high quality of product required from high-speed continuous production processes is the use of new measurement and control technologies. High availability and reproducible measuring results ensure the high level of process stability necessary for full continuous operation. The requirements for the optimisation of quality across the complete production process and for quality analysis systems will be discussed. This report will present examples of basic and new measurement technologies in Cold Rolling Mills and Processing Lines. The following gauging systems will be discussed in detail: Strip tension meter, roll force measurements, weighing systems and shapemeter rolls. The measuring and control systems in this presentation must be seen as high-tech solutions in the field of processing technology. The measuring methods and technologies described are, together with optimised process models and precision control loops and actuators, the main pre-requisites for achieving the quality of product required from high-speed continuous production processes. Interconnected quality management systems enable optimisation across the complete production process.

Jul 30, 2018

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

Aug 16, 2017

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

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 Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Enif Gutiérrez Guerrero

Inclusion deposition is still a standing problem in the continuous casting of steel since the deposition of alumina inclusions inside the SEN affects the productivity and the product quality. The present work studies the factors involved in the inclusion deposition at the nozzle and the effects of inertial, gravitational, buoyant, pressure gradient, and Saffman forces on the inclusion trajectories. The results show that the inclusions reaching the nozzle, only 30% get deposited along its walls mainly at the Upper Tundish Nozzle (UTN). This area of higher deposition is identified close to a low static pressure and a high turbulent kinetic energy dissipation zones where the effects of the gravitational and buoyant forces do not promote a significant inclusion radial movement since these are aligned with the direction of the flow stream lines. In contrast, in this zone, the Saffman force shows an important effect on the deposited inclusions, slowing down the inclusions in the vertical axis and increasing their radial movement.

Aug 17, 2017

By Christoph Aichinger

A smart combination – Primetals Technologies developed the Circular Pelletizing Technology (CPT), which is a combination of the well-proven travelling-grate pelletizing technology with the design of a circular dip rail cooler of modern sinter plants. The overall space requirement and the installed weight for a CPT plant is significantly less compared to conventional technologies and by that CPT is a very attractive alternative for new projects.

Aug 16, 2017

By Andrea Donadon

This article introduces the Danieli Total Asset Management System, which involves 360 degrees service methods and equipment. Danieli Condition Monitoring System and Danieli Torque Monitoring System are fundamental to evaluate the conditions of the working components in heavy duty transmissions. The first one monitors the vibrations and the lubrication fluid conditions with the purpose to identify the presence of malfunctions, by detecting any variation of the signals from the standard values. The second one monitors the transmitted torque for each spindle and gearbox, with the aim of detecting any anomaly in torque distribution and magnitude, and evaluating the residual life of the mechanical parts, on the base of a dedicated fatigue damage algorithm. All these features are useful in avoiding serious damages to machines, facilities and people, but allow also planning the maintenance and overhaul activities with efficiency, in order to achieve the best plant availability and reliability. The data analysis is made by the IntelliCMS software, which interfaces with plant and Danieli operators and includes the possibility to cooperate by remote connections, simplifying service activities and support. All these features allow providing new full service programs, where the client is totally supported in maintenance, overhauls and substitutions. This is the best way to ensure the most efficient, high quality and reliable after sales assistance.

Aug 16, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Armando Vazquez Arredondo

Tenova Goodfellow Inc. has successfully installed the proprietary EFSOP® (Expert Furnace System Optimization Process) system in over 80 installations worldwide. For over 15 years, the EFSOP® System has successfully achieved its main objective of improving performance and operating costs through the reduction of electricity, oxygen, methane, injected and charge carbon use. Using the off-gas information provided by the EFSOP® System, Tenova Goodfellow Inc. has now developed a solution for detecting abnormal water events within the EAF steelmaking process. When water form enters the EAF, it immediately forms into water vapor (H2Ogas) and a proportion of the resulting water vapour will further react and dissociate to H2. Effective water detection technology must be capable of detecting BOTH forms of water; H2Ogas & H2. Tenova Goodfellow has the technology to measure in real time and simultaneously H2Ogas & H2. This paper will provide a summary on how the EFSOP Water Detection Technology® is used during the EAF operation. Details regarding the technology, software, alarm rate and information on sensibility water trial tests will be provided within this paper.

Aug 16, 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 José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018

By Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 2017