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About: Tozato Measurements

Established in 2003, Tozato Measurements® is a worldwide technology solutions provider for steelmaking industry.

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Passagem de escória no distribuidor: por quê controlar?

A passagem indevida de escória da panela de aço para o distribuidor promove o acúmulo desse material no distribuidor, bem como causa corrosão e maior desgaste do refratário. Para evitar maiores danos, o número de corridas por sequência é limitado. Logo, o remanescente de aço dentro do distribuidor, devido à diminuição da quantidade de corridas, representa uma redução de rendimento metálico, e inversamente, elevam o custo de produção. Além disso, quando alcança o produto final, a escória acumula-se em inclusões que afetam diretamente qualidade produto.

Portando, para alcançar resultados positivos durante o processo, o controle da passagem de escória é necessário, e neste estudo, o sistema de detecção de escória mostrou-se uma ferramenta capaz de reduzir a passagem de escória da panela para o distribuidor em 8.6 segundos, em relação ao método tradicional de detecção.

Detecção da escória: método tradicional x sistema de detecção

Com o intuito de aumentar o rendimento metálico e a qualidade do produto final, um cliente da Tozato contratou o serviço de detecção de escória.

Em um dos testes realizados foi verificado um intervalo de 15.3 segundos entre o momento em que o sistema detecta a passagem de escória e o momento do fechamento manual da válvula gaveta pelo operador, como pode ser observado na Figura 1.

Slag Detector Main Screen

Figura 1: Momento da detecção da escória pelo sistema (15.3 segundos antes do encerramento do fluxo).

O círculo vermelho na Figura 1 destaca o momento em que ocorre redução da pressão ferrostática na panela. O operador, sem conhecimento do início da passagem de escória, ao invés de fechar a válvula gaveta, abre ainda mais, injetando mais escória no distribuidor e assim aumentando as camadas depositadas no recipiente.

Em outro caso, o tempo entre a detecção da passagem de escória pelo sistema e o fechamento da válvula foi ainda maior. O fluxo de escória/aço até que se fechasse a válvula foi de 18.6 segundos como pode ser observado na Figura 2.

Slag Detector Main Screen

Figura 2: Momento da detecção da escória pelo sistema (18.6 segundos antes do encerramento do fluxo).

Neste segundo caso, há um aumento no tempo de injeção de escória em relação ao primeiro, o que indica que sem uma ferramenta de precisão, o operador está sujeito a uma grande variação quanto ao tempo de reação para o fechamento da válvula.

Desse modo, com base no sistema de detecção de escória utilizado neste estudo, construiu-se a Tabela 1, com os registros dos tempos de reação do operador para o fechamento da panela, e a referida quantidade de escória e aço injetadas no distribuidor, em toneladas, a uma taxa de extração média de 105 ton/h.

Registro

Tempo de Reação (segundos)

Taxa de extração (ton/h)

Escória + Aço (ton)

1

15.60

105

0.455

2

1.80

105

0.053

3

18.60

105

0.543

4

8.10

105

0.236

5

4.30

105

0.125

6

3.60

105

0.105

Média

8.60

105

0.250

A partir dos dados apresentados pela Tabela 1, conclui-se que o tempo médio de reação do operador, após a detecção da escória pelo sistema é de 8.6 segundos. Logo, considerando a taxa de extração média de 105 ton/h, estima-se que um excedente de aproximadamente 250 kg de escória e aço seja transferido da panela para o distribuidor por corrida.

Benefícios do sistema do controle de passagem de escória

It is worth mentioning that the increase in metallic yield and product quality are the main benefits sought by this customer with the use of the slag detection system. It is important to note that it is necessary to have a balance between yield and quality in order to assess the amount of slag that is acceptable in the tundish. In addition, the following benefits are observed:

  • Benefícios Operacionais
  • Aumento do Rendimento Metálico
  • Aumento da Vida Útil do Distribuidor
  • Aumento da Vida Útil da Válvula Gaveta
  • Maior Segurança para os Operadores
  • Aumento da Qualidade Superficial e Interna do Produto

Benefícios Operacionais

O acúmulo de escória no distribuidor exige paradas indesejadas do processo para removê-la e evitar que ela chegue ao produto final. Então, a detecção da passagem de escória por uma ferramenta de precisão reduz o número de paradas para fazer o transbordamento de escória (slag off) do distribuidor aos potes de escória. De forma operacional, mais corridas podem ser feitas por sequência.

Um grande benefício para esse cliente, já que ocorria um depósito de 10 mm de escória por corrida (Figura 3).

Slag Detector Main Screen

Figura 3: Típico acúmulo de escória no distribuidor que chega a 10 mm por panela.

Aumento do Rendimento Metálico

Esse cliente realizava o fechamento da válvula para evitar a passagem de escória quando a panela alcançava um certo peso médio determinado. Muitas vezes essa válvula era fechada de maneira precoce. Com o uso do sistema de detecção de escória, foi possível reduzir o remanescente de aço, alcançando uma economia de até 1.2 ton por panela, resultando em um substancial aumento do rendimento metálico.

Aumento da Vida Útil do Distribuidor

A redução de escória armazenada no distribuidor reduz proporcionalmente os processos químicos e físicos, de corrosão e desgaste do refratário e dos componentes utilizados para o esvaziamento do recipiente, como mostra a Figura 4. Logo, há uma possibilidade de aumentar a vida útil do distribuidor.

Result of refractory corrosion and wear due to the accumulation of slag.

Figura 4: Resultado da corrosão e desgaste do refratário devido ao acúmulo de escória.

Aumento da Vida Útil da Válvula Gaveta

A grande quantidade de escória, devido à sua alta dureza (capacidade de abrasão), causa desgastes na válvula gaveta à medida que a atravessa, como pode ser observado na Figura 5. Logo, a rápida detecção da passagem de escória propicia um maior desgaste da válvula gaveta, e, por conseguinte, redução de sua vida útil.

Example shroud wear due to slag accumulation

Figura 5: Exemplo de desgaste da válvula gaveta gerado pela passagem excessiva de escória.

Maior Segurança para os Operadores

As perfurações no distribuidor, causadas pelo depósito de escória, representa grande perigo para os operadores. Contudo, quando a quantidade de escória depositada é menor, também é menor a chance de perfurações por corrosão que podem ocorrer no recipiente.

Aumento da Qualidade Superficial e Interna do Produto

Quanto maior a quantidade de escória remanescente no distribuidor, maiores são as possibilidades da escória alcançar o produto final do lingotamento e se aglomerar em inclusões, como pode ser observado nas Figura 6 e Figura 7. Sua presença afeta negativamente às propriedades mecânicas do produto, o que pode levar a formação de trincas, bem como à sua desclassificação. Logo, a ausência de escória representa uma maior qualidade superficial e interna do produto.

Surface and internal defects caused by slag inclusion in the final product.

Figura 6: Defeitos superficiais e internos causados pela presença da escória no produto final.



Figura 7: Defeitos superficiais e internos causados pela presença da escória no produto final.

Conclusão

O estudo aponta que com o uso do sistema de detecção de escória é possível reduzir em média 8.6 segundos de fluxo de material enviado ao distribuidor, o que corresponde a aproximadamente 250 kg de escória e aço e ter um ganho no rendimento metálico em 1.2 toneladas por panela.

Além disso, com a redução da passagem de escória, o acúmulo que antes chegava a 10 mm de escória, diminuirá proporcionalmente. Logo, poderá ser observado a longo prazo, o aumento da vida útil do refratário do distribuidor, que não mais sofrerá potencialmente o ataque químico pelos óxidos que compõem a escória. Do ponto de vista operacional, o número de corridas por sequência será maior, pois o processo não precisará ser interrompido para esvaziamento da escória em potes de escória.

Por fim, é possível concluir que não há nenhuma vantagem em permitir a passagem de escória da panela para o distribuidor, e a aquisição de um sistema capaz de detectar a passagem de escória nesta etapa de transferência de aço líquido é uma ferramenta fundamental quando se deseja alcançar maior qualidade e rendimento.

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Trincas causadas por deformação do menisco do molde

Recentemente, a Tozato Measurements foi contratada por um cliente que relatava a ocorrência de trincas no produto em um determinado veio. Como a origem deste problema era incerto, o trabalho de consultoria consistia na investigação dos possíveis problemas que levariam à formação das trincas.

O procedimento consistiu em analisar as condições internas do molde de cobre com dimensões de 180 mm x 180 mm utilizado, e checar sua conformidade com o perfil e taper desejados.

Curva de oscilação mostrando padrões irregulares, indicando erros de oscilação

Medições e Coleta de Dados

Utilizou-se um mould profilometer para aferir o perfil de um molde de seção 180 mm quadrado com um tempo de serviço de apenas 50 corridas. As medições foram feitas tanto para a face reta quanto para a face curva do molde.

Primeiramente, os dados foram coletados para a face reta e a Figura 1 exibe uma tela do software do sistema utilizado, na qual pode-se observar uma deformação anormal e prematura na região do menisco.

Measured graph with deformation at meniscus area

Deformação identificada na área do menisco para a face reta.

Em seguida, os dados da face curva do mesmo molde foram coletados, os quais também apresentaram uma deformação acentuada na área do menisco. A tela do software exibindo a deformação na região citada pode ser vista na Figura 2.

Measured graph of a curved face with deformation at meniscus area

Deformação identificada na área do menisco para a face curva.

Portanto, tanto a face curva como a face reta do molde apresentaram deformações acentuadas na área do menisco, o que por si já explicava o motivo do surgimento de trincas no produto. Contudo, uma investigação mais a fundo fez-se necessária.

Investigações Adicionais das Trincas

Uma vez encontrados deformações notáveis na área do menisco em um molde com apenas 50 corridas, algumas preocupações foram geradas quanto a condição do molde antes de se iniciar seu serviço. O molde já estava desgastado quando foi colocado em operação pela primeira vez ou as condições mecânicas do oscilador que causaram a deformação prematura?

Assim, medições realizadas em um molde idêntico de seção 180 mm x 180 mm, mas com zero corridas, que estava no almoxarifado, permitiu coletar os dados apresentados na Figura 3 e na Figura 4.

Measured graph with no deformation

Nenhuma deformação identificada na face reta do molde novo.

Measured graph with no deformation curved face

Nenhuma deformação identificada na face curva do molde novo.

Uma vez determinado que a face reta e a face curva não apresentaram deformação na área do menisco para um molde novo, o cliente passou a investigar as possíveis causas da deformação prematura na região identificada, através das orientações sobre o tipo adequado de ferramenta para este fim.

Conclusão

Deformação no menisco é considerado uma anomalia crítica que gera graves problemas de qualidade no produto. A empresa necessita das ferramentas certas para que possam se antecipar ao problema de ter um molde desgastado prematuramente e/ou com conicidade indesejável para o tipo de aço produzido. Logo, apenas com o uso da tecnologia adequada foi e é possível para o cliente identificar os reais causadores do problema.

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Erros de produção antecipados pela monitoração da MLC

Quantos problemas e erros de produção não poderiam ser evitados através da monitoração constante dos osciladores?

Muitos acidentes dão indícios de sua ocorrência muito antes de se concretizarem e, o mais importante, podem ser evitados se você tiver à sua disposição as ferramentas certas para isso. Por isso, a monitoração da oscilação do molde é um fator determinante para a prevenção de acidentes e erros de produção que podem gerar danos e prejuízos ao processo produtivo.

Cientes desse fator, um cliente da Tozato Measurements instalou um sistema permanente de monitoração da oscilação do molde, buscando ter total controle do seu processo e antecipar os erros que poderiam causar prejuízos e muita dor de cabeça.

Uma decisão que se provou acertada.

Antecipando os erros de produção

Com a instalação de um equipamento capaz de monitorar de forma permanente a situação dos osciladores, os operadores tem à sua disposição uma grande variedade de informações fundamentais. Através do uso dos sensores acelerômetros tri-axiais de alta precisão e velocidade, a coleta de dados é capaz de monitorar os parâmetros de trajetória, vibração e metalúrgicosdo processo de lingotamento contínuo.

O cliente em questão, utilizando esses dados, constatou que a curva de oscilação começou a apresentar um padrão irregular, que denunciava que a máquina de lingotamento contínuo não estava operando em seu estado pleno de eficiência.

Curva de oscilação mostrando padrões irregulares, indicando erros de oscilação

Após constatação da causa do problema, foi feita a troca dos excêntricos da máquina e, imediatamente, a curva voltou a apresentar um padrão senoidal claro.

Curva de oscilação mostrando padrões regulares, indicando uma MLC livre de erros de oscilação

“Se o problema não tivesse sido antecipado teria sido bem pior. Essa manutenção, apontada pelo sistema, nos ajudou a evitar uma parada de manutenção não prevista de mais de 10 horas. Assim, conseguimos manter o cronograma e evitamos muita dor de cabeça e aborrecimento”.

Prevenção de breakouts

Essa, evidentemente, não foi a primeira vez em que a relação entre a monitoração da oscilação e a diminuição de acidentes e erros de produção pôde ser constatada.

Em outra ocasião, outro cliente já havia apontado a instalação do sistema de monitoração do molde como fator determinante para a redução de quase 70% da incidência anual de breakouts.

CCM Break-Out down rate over the years

Benefícios da monitoração permanente

Os sistemas de monitoração da oscilação do molde são usados para monitorar as condições dos osciladores do molde de máquinas de lingotamento contínuo em tempo real, com o fim de verificar os seguintes parâmetros de vibração, trajetória e metalúrgicos do processo de lingotamento do aço.

A monitoração da oscilação do molde é realizada com o objetivo de atingir os seguintes propósitos:

  • Avaliar as condições mecânicas do oscilador;
  • Monitorar o processo de lingotamento contínuo do aço;
  • Monitorar as características que influenciam na qualidade superficial do produto;
  • Criar um histórico de tendência de desgastes do oscilador;
  • Reduzir o tempo de parada da manutenção preventiva;
  • Otimização do tempo e recursos empregados;
  • Aumentar a vida útil dos osciladores e dos moldes de cobre.

CONCLUSÃO

Resultados incontestáveis como esse podem ser alcançados graças à aplicação inteligente de recursos. Através da aplicação consistente da monitoração da oscilação, é possível alcançar resultados que beneficiam tanto o setor de produção quanto o de manutenção.

Por isso, cada vez mais siderúrgicas ao redor do mundo tem apostado no controle para alcançar suas metas.

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Fricção e sua relação com as condições internas do molde

Existe relação entre as condições internas do molde de cobre e a fricção dos osciladores durante o processo de lingotamento contínuo. Essa relação, porém, só foi comprovada com emprego simultâneo de um sistema de monitoração da oscilação e um medidor de perfil do molde. O resultado desse estudo você confere aqui.

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Controle de corte por contato e sua relação com o rendimento metálico

Perda de rendimento metálico associada aos métodos de controle de corte por contato podem acumular prejuízos ao longo do tempo. Porque os métodos baseados em limit switches e encoder não conseguem consistência e precisão no comprimento dos tarugos, bloom, beam blanks e placas? E porque a perda de corte é, em muitos casos, maior que 50 mm?

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Erros de perfil do molde de cobre e os prejuízos que eles acarretam

Defeitos superficiais e de forma dos tarugos, bem como, perfurações podem ser causados por irregularidades e/ou erros de perfil do molde de cobre. Conhecer essas falhas é o primeiro passo para não se tornar a próxima vítima e acumular prejuízos. Quando se trata de uma parte tão importante do processo siderúrgico, como é o caso dos moldes de cobre para máquinas de lingotamento contínuo, cuidados e práticas regulares de manutenção são fundamentais para a garantia de seu bom uso.

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Moldes novos podem vir fora do perfil informado pelo fabricante?

A aquisição de novos moldes para máquinas de lingotamento contínuo é um procedimento cotidiano no ambiente siderúrgico. Na maioria dos casos, seguro das especificações fornecidas pelo fabricante, os moldes antigos e/ou desgastados são substituídos pelos moldes novos sem que estes passem por qualquer processo de inspeção dimensional interna do taper. Entretanto, estudos conduzidos pela equipe técnica da Tozato comprovam a necessidade de verificar o perfil, mesmo em moldes novos.

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Oscilação em Máquinas Hidráulicas e o LVDT medido

Em empresas que possuem máquinas hidráulicas, é muito comum que os responsáveis acreditem no correto funcionamento dos osciladores tomando como base informações do LVDT (linear voltage displacement transducer) – sensor de feedback, onde os dados coletados não nos dizem nada sobre a oscilação da mesa e, sim, somente acerca do cilindro.

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Desgaste prematuro do molde e os defeitos de superfície resultantes

A oscilação do molde nas máquinas de lingotamento contínuo está sujeita à interferência de fatores que podem causar desgaste prematuro dos moldes. A relação entre esse desgaste prematuro e os defeitos de superfície do aço é grande, mas quando as causas são corretamente identificadas o problema é sanado.

Através de um trabalho de consultoria realizada recentemente em um cliente com alta taxa de desclassificação dos seus produtos (especificamente, trincas de quina) constatou-se que os veios apresentavam graves problemas de desgaste prematuro do molde, ocasionados por erros de deslocamento frontal e lateral.

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Desgaste prematuro dos moldes de cobre e a fricção

A fricção acentuada no molde em máquinas de lingotamento contínuo é um forte causador do desgaste prematuro e da diminuição da vida útil destes, uma relação que pode ser comprovada através da coleta e análise de dados utilizando-se das ferramentas apropriadas.

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