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By Ruediger Holz, Tommaso Settimo, Luciano Vignolo

Optimized CAPEX, OPEX, new products, yield and product quality in new process equipment as well as by upgrading of existing facilities are the key factors for success and profitable operation. For this, innovation in processes and design is crucial. Danieli can support their clients by offering innovative and well-thought-out process equipment and upgrade solutions. In 2018, Danieli has put into operation a complete cold processing complex in Turkey, which includes a new continuous pickling tandem mill featuring latest generation of market oriented technologies. In this line, dedicated to run a broad range of size and grades (IF to AHSS as DP1000), the highly efficient Turboflow® pickling process was selected. This technology already proved its efficiency and ability in former applications handling ultra-thin gauges at speeds even exceeding 400 m/min in the pickling tanks. The 5-stand 6-high OSRT tandem mill features important developments, like actuators to improve significantly strip flatness and a special air knife arrangement on the tandem mill exit side to generate perfect strip surface cleanliness. In galvanizing lines, the zinc pot is the most effective area to reduce costs in operation and consumables and increase the product quality. Danieli has spent significant efforts in developing most advanced technology for the wiping process. A fully integrated system solution has been designed to perform a wiping process with high quality, economy, accuracy and productivity. Center part is the newly developed X-Jet / Compact X-Jet air knife, added by new generation electromagnetic stabilizer as well as robotic systems to reduce human intervention and health risks in this area. This technological package is ideal also for upgrade of existing lines, typically generating a return of investment less than 1 year. On top, Danieli has developed advanced automation systems including L2 and L1 controls to achieve outstanding product performances.

Oct 1, 2019

By Karl Berger

Today we are talking about Industry 4.0, as the latest revolution of industrial processes and progress, considering that the steam engine (Industry 1.0), railways and cars, mass production in the 1920th (2.0), Industrial Automation (3.0), and finally integrated manufacturing, integrated communication, and internet (4.0) can be seen as the state-of-the-art situation in industry, nowadays. Similar to the Industry progress, we can approach the rolling process of material, which started about 150 years ago in a very basic way. Steam engine- and belt driven-mills were very operators’ intensive, brutal and risky to operate. Mechanical improvements brought throughput, safety and quantity, as also quality of the products. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip (focus in this paper) and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. From single stands to continuous rolling trains the production and quality of mills increased significantly. From ingots and blooms to slabs, we have to admit a big jump in which has changed the face of the world significantly. Thin Slab Rolling has revolutionized the output and the throughput of rolling mills (Generation 3.0 to 5.0). Finally, Endless Rolling, has boosted the quality and quantity of rolling mill processes and permitted nowadays to enter in market niches which were not thinkable a decade ago. Mastering the automation and applying reliable systems (mechanical and electronically) of drives, actuators and sensors, as also communication and information interchange to all levels of automation are the success factors of such complex mills, we call herein after “Rolling Mills of Generation 6.0”.

Aug 16, 2017

By Marcus Weldon

We are at the beginning of an era of profound transformation and human progress — a new industrial revolution. This “Automation of Everything” era will be brought about by digital interfaces, data analysis and control of the physical world through networks employing the Nokia Bell Labs Future X1 architecture — networks to support the digitization and connection of everything and everyone with the goal of automating much of life. The interconnection of robots, machines, drones, sensors, processing platforms and people through Future X networks will provide transformative tools for the automation and optimization of factories and warehouses, ports, electric grids, transportation networks, food, healthcare, construction, logistics and supply chain, emergency response, mining, and other physical industries. To date, the level of automation has been modest at best. Automating these physical industries — industries that account for 70 percent of the US Gross Domestic Product, for example — has the potential to drive significant increases in the world’s economic productivity.2 Realizing the potential of this next industrial revolution will require billions of wirelessly connected endpoints for high fidelity physical-to-digital conversion, millisecond response times to tightly control and coordinate machines and robots, and intelligent analysis to optimize real-time decisions — tasks beyond the reach of current networks. Increased levels of automation are already being achieved through the use of 4G advanced wireless access technologies. The untethering of sensors and actuators in industrial environments through the low-latency, high-bandwidth, high-reliability, and massive scale provided by 5G wireless access will complete this evolution, providing an unprecedented ability to digitize, analyze, comprehend and manipulate the physical world at a scale never previously thought possible. These new capabilities will enable us to create digital models of the physical world with ever higher levels of fidelity, further enhancing our ability to improve operational efficiencies and increase productivity and worker safety. Doing this will require a dramatic evolution in network architecture toward massively distributed cloud control and baseband capacity to achieve the required ultra-low latency and ultra-high bandwidth for industrial and infrastructure automation services — the Future X architecture. In early 2019, Nokia Bell Labs will publish a sequel to “The Future X Network: A Bell Labs Perspective”. “Future X for Industries: A Nokia Bell Labs Perspective” will explore how the Future X architecture will automate many of the world’s physical industries, including chapters devoted to electric power, cities, rail, mining, public safety, manufacturing, ports, logistics and supply chain, and an overarching chapter devoted to securing this highly automated world. To give you a small taste of the feast that’s to come, we’re sharing with you an initial installment — “Future X for Industries: Mining” — the Nokia Bell Labs view of how mining will be transformed through a Future X architecture..

Oct 1, 2019

By José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Franz Ramstorfer

Impressões de Baumann são utilizadas amplamente nas aciarias para a avaliação e monitoramento da qualidade interna de placas: em particular a segregação central. A análise e monitoramento da segregação central é uma base importante do monitoramento da condição da máquina de lingotamento contínuo, da otimização dos parâmetros do processo de lingotamento contínuo e da qualidade das placas. Em geral, o tipo e a intensidade da segregação central são determinados através da comparação da imagem real com imagens de referência do padrão aplicado. O presente trabalho foi focado no desenvolvimento de uma ferramenta de análise computacional, precisa e fácil de usar pelos operadores do laboratório de Baumann. O objetivo foi estabelecer uma base padronizada e confiável para o processo de monitoramento da segregação central. A metodologia desenvolvida é baseada em processamento de imagem computacional de uma impressão de Baumann em tons de cinza. Observou-se que a classificação de segregação pode ser realizada com uma precisão excelente através da análise computacional dos dados de imagem da segregação central. O procedimento de classificação foi implementado com a utilização de uma rede neural feed forward.

Jul 29, 2018

By Alberto Moreira Guerreiro Brito

Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é apresentado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo o processo de expansão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam o mesmo, suas limitações e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos, como por exemplo, hidroconformação. É feita a caracterização do material (uma liga de alumínio ABNT 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers, e deformabilidade quanto ao surgimento de trincas e de instabilidade plástica (flamblagem). Ao final são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos do processo de expansão. São variadas características geométricas dos tubos e das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos).

Aug 8, 2018

By Tiago Bristt Gonoring

Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de metano e argônio sobre a redução a plasma de pós de hematita de alta pureza (com %Fe2O3> 99,00 e tamanho de partículas

Aug 8, 2018

By Alberto Tremea

The eddy current system is universally recognized as a most suitable method to point out discontinuities or modifications on the roll surface. The automation of the controls through the implementation of sophisticated equipments on the grinding machine has favoured its employment in the roll shop. A big effort is still going on to clarify the best way to promptly identify situations that could be really unsafe for the roll life. The results presented in this paper have been obtained through an intensive activity conducted in field by Innse Cilindri on work rolls of finishing stands of hot strip mills. The correct interpretation of the eddy current signals and a good calibration of the automatic system have allowed, in many cases, a substantial optimisation of regrinding practices.

Aug 16, 2017

By Marco Antonio Meggiolaro

Notches are preferential sites for fatigue and for environmentally assisted cracking (EAC) initiation. Semi-empirical notch sensitivity factors have been used for a long time to quantify notch effects on fatigue design. Recently, this concept has been mechanically modeled using techniques which properly consider the notch tip stress gradient influence on the fatigue behavior of mechanically short cracks. This model properly calculates such values from the basic fatigue resistances of the material, its fatigue limit and crack growth threshold, considering the characteristics of the notch geometry and of the loading, without the need for any adjustable parameter. Such criteria to estimate notch sensitivity and tolerable short cracks on fatigue have been extended to EAC conditions and verified by proper tests. In its simplest version, the criterion for the maximum tolerable stress under EAC conditions uses the resistances to crack initiation and to large crack propagation and the characteristic short crack size under EAC, considering the crack size and stress intensity factor. Moreover, the tolerance to short cracks under fatigue and under EAC conditions can be unified in an extended Kitagawa-Takahashi diagram, a new and potentially very useful tool for material selection tasks.

Aug 8, 2018

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019

By Tiago Bristt Gonoring

Este trabalho estuda a redução de pós de hematita de alta pureza (com Fe2O3> 99,00% e tamanho de partículas

Aug 1, 2018

By Luana de Sousa Santos

O setor Petróleo e Gás Natural vem tendo enormes gastos com as paradas de manutenção. Estes gastos estão relacionados à degradação sofrida por seus equipamentos de refino devido à corrosão. Uma possível solução seria a utilização de novas ligas de aço inoxidável ferrítico com elevados percentuais de molibdênio, o que teoricamente favoreceria um aumento da resistência à corrosão. No entanto, pelo fato dessas ligas serem aplicadas na condição como soldada mudanças microestruturais significativas podem ser geradas, além de considerar o fato da solda das ligas em estudo ser realizada com material dissimilar, e a diferença existente entre o metal de adição e a região afetada pelo calor (ZAC) pode propiciar ao surgimento do fenômeno eletroquímico conhecido como pilha galvânica. Portanto, o objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento corrosivo na solda dissimilar de duas novas ligas de aço inoxidável ferrítico com diferentes teores de cromo e um elevado teor de molibdênio, ambas com adição de superliga de níquel, verificando a influência da pilha. O resultado da soldagem foi avaliado através de exames metalográficos e ensaios eletroquímicos. As micrografias do metal de adição utilizado na soldagem das ligas mostraram que o mesmo possui uma microestrutura dendrítica e os gráficos obtidos dos ensaios de Polarização Potenciodinâmica Cíclica não reproduziram para as ligas soldadas, o que foi melhor analisado observando os resultados dos ensaios de forma separada, para as regiões que constituem a solda das ligas, o metal de adição e ZAC. Sendo possível verificar a existência de uma maior resistência a corrosão no metal de adição.

Aug 8, 2018

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Maíra de Paula Pereira de Lucena

Revestimentos de conversão nanocerâmicos são obtidos pela imersão de peças metálicas em soluções contendo íons de titânio, zircônio, cério entre outros. Esses revestimentos vêm sendo estudados como uma alternativa a outros processos de conversão que possuem inconvenientes ambientais, como a cromatização e a fosfatização. No presente trabalho foram formuladas diferentes soluções a base dos ácidos hexafluorozircônio e hexafluortitânio para a deposição de revestimentos nanocerâmicos sobre substratos de aço galvanizado. O objetivo é mapear os efeitos dos parâmetros de processo de obtenção do revestimento quanto ao desempenho contra corrosão. Os parâmetros estudados foram a concentração, o pH e o tempo de imersão nas soluções formuladas. Para avaliar os revestimentos obtidos foram realizados ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância complexa. Os resultados indicam uma forte interação entre o pH e a concentração dos ácidos em solução e que concentrações mais baixas geram uma proteção mais eficaz O melhor conjunto de parâmetros foi para menor pH, concentração e tempo de imersão.

Aug 7, 2018

By Sandra Goulart-Santos

Os aços galvanizados são amplamente utilizados devido à sua excelente resistência à corrosão. Além disso, esses aços apresentam alta qualidade superficial, o que é um requisito importante para aplicações exigentes como as da indústria automobilística. Dentre os parâmetros de processo importantes para a qualidade dos revestimentos está o teor de alumínio no banho de zinco. Nesse estudo, foi utilizado o simulador do processo de galvanização a quente (HDPS), para investigar a influência do teor de alumínio efetivo do banho na qualidade superficial do revestimento galvannealed (GA), sendo avaliados os teores de 0,09% e 0,14%. Para acompanhar os estágios de formação das fases Fe-Zn foram realizadas interrupções do ciclo de galvanização ao longo das etapas de imersão no banho e de tratamento térmico de galvannealing. Utilizando a técnica GDOES, foi possível acompanhar as variações da concentração de alumínio ao longo do revestimento durante a formação das fases Fe-Zn. Os resultados das simulações mostraram que o alumínio efetivo mais baixo no banho favoreceu a cinética de formação das fases Fe-Zn durante o tratamento térmico e diminuiu a ocorrência de regiões com aspecto brilhante no revestimento, melhorando a qualidade superficial.

Jul 30, 2018

By Cláudio Orestes de Britto Filho

A exposição excessiva ao sol tem contribuído de forma significativa para o desenvolvimento de catarata, envelhecimento precoce, câncer de pele, agravamento de algumas dermatoses, dentre outras doenças, trazendo impacto negativo sobre a qualidade de vida dos indivíduos. Protetores solares, vestimentas e acessórios são frequentemente utilizados como forma de prevenção para os efeitos nocivos da radiação ultravioleta. No entanto alguns tipos de tecidos não proporcionam proteção suficiente. Novos produtos têxteis, com a incorporação de partículas de filtro solares inorgânicos, tem sido alvo de diferentes observações científicas. Esta pesquisa objetivou avaliar a eficiência de tecidos sintéticos, utilizados como filtro solar, cuja base do material é a poliamida. Os tecidos foram caracterizados pelos métodos de Microscopia Ótica- MO; Microscopia Eletrônica de Varredura –MEV; Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS); Difração de Raios X- DRX; Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier-FTIR e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Resultados mostram que com a incorporação da biocerâmica, mostram propriedades relevantes, contra os efeitos nocivos da radiação solar, quando comparados ao tecido sem incorporação da mesma. As roupas protetoras pode ser uma estratégia efetiva na proteção contra os danos causados pela exposição excessiva a radiação solar, durante a exposição a esse tipo de radiação.

Aug 8, 2018

By Renata Cristina Teixeira

The lubricant oil is a complex mixture of different basestocks and additives. Engine oils evolved from the use of pure mineral basestocks back in the early years of automotive industry to the advent of synthetic, fully formulated, low ash lubricants. This evolution was driven by a number of factors, such as new engine designs, extended durability needs, increased fuel economy needs, environmental concerns, feedstock prices and availability and legal issues. This paper uses technology prospecting on literature and patents databases to allow an investigation on the historical evolution of engine oils. Main basestocks (mineral, hydrotreated, polyalphaolefins, esters) and additives (antioxidants, antiwear, friction modifiers, detergents and dispersants) are characterized according to their research effort. Technology prospecting data is crosschecked against the evolution of engine oil classes, allowing an analysis of how the main drivers push the development of lubricant oil quality. A research effort was identified in late 1990’s until mid-2000’s and related to the adoption of chemical limits for lubricants. Different patterns for the articles and patents publication account for the high value technological knowledge has in this industry. Technology prospecting is seen as a useful methodology for the understanding and forecast of lubricant technology movements.

Jul 31, 2018

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Os aços maraging apresentam baixo teor de carbono e possuem uma estrutura cristalina martensítica tetrágonal de corpo centrado (TCC). Estes aços oferecem uma combinação única de alta resistência mecânica e boa tenacidade à fratura. Nesse trabalho, foi realizado um estudo in situ de radiação síncrotron na busca de avaliar a estabilidade da austenita revertida no aço maraging 18%Ni grau 300. Um corpo de prova do aço em estudo com dimensões padronizadas foi solubilizado a 840°C por 1 hora e resfriada ao ar. Em seguida foi aquecida a uma taxa de 10°C/s até 630°C, mantendo-se então nesta temperatura pelo tempo de 12 minutos. Posteriormente a este tratamento, a amostra foi resfriada até a temperatura ambiente a taxa de 15°C/s. Em cada estágio de ciclo térmico foi realizada medidas de radiação síncrotron com comprimento de onda (? = 1.0332 Å). As frações volumétricas das fases austenita revertida e martensita presentes em cada etapa do ciclo térmico foram calculadas utilizando o método de comparação direta e através da área integrada relativa aos picos das fases. A estabilidade mecânica da austenita revertida sob carga externa foi estudada usando radiação in situ síncrotron.

Aug 16, 2017

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018