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By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By Noan Tonini SImonassi

Como ferramentas simples, moeda ou mesmo como armas os metais tornaram possível o progresso da humanidade. Uma das maiores descobertas já feitas foi o desenvolvimento do aço. Com o avanço da utilização desse material foram desenvolvidas técnicas de adição de elementos de liga assegurando propriedades que possibilitam a sua utilização em praticamente todos os setores da indústria. O objetivo do presente trabalho é avaliar a evolução do comportamento mecânico de um aço do tipo AISI 4340, submetido a tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. As amostras estudadas neste trabalho foram obtidas de discos tracionadores que são parte de ferramentas de preparação do cabo de sensor utilizado durante a produção de petróleo. Antes da têmpera estas peças foram submetidas a um pré-aquecimento lento até a temperatura de 815°C e, posteriormente, submetido à austenitização acima de 1.000°C por um tempo determinado a fim de difundir os elementos de liga de maneira homogênea na liga. Após a têmpera, estas foram submetidas a seguidos processos de revenimento. A evolução da dureza do material tratado e sua microestrutura puderam ser observadas por meio de análises metalográficas. O comportamento mecânico destas peças obteve melhora significativa com relação às propriedades de interesse.

Aug 8, 2018

By Tiago Silva Costa

Os tratamentos térmicos são um conjunto de operações que têm por objetivo modificar as propriedades dos aços e de outros materiais através de um conjunto de operações que incluem o aquecimento e o resfriamento em condições controladas. Os aços SAE J403 1045, SAE J403 1075 e DIN 100CrV2 são aplicados em diferentes setores industriais graças às diferentes propriedades que podem ser alcançadas através de tratamentos térmicos. Este trabalho visou caracterizar e descrever as fases formadas nos aços SAE J403 1045, SAE J403 1075 e DIN 100CrV2 após tratamentos térmicos de têmpera, normalização e recozimento pleno.

Aug 16, 2017

By Olívia Cristina Petriz Monteiro

A Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) possui uma Oficina de Manutenção Mecânica Central que fornece serviços de reparo, fabricação e manutenção de conjuntos mecânicos e componentes. A usinagem é um dos setores de maior demanda durante o reparo na Oficina e é considerada o grande gargalo entre as etapas de reparo/fabricação. Na busca por uma melhora na qualidade do atendimento e dos serviços prestados, o trabalho teve como objetivo identificar e implementar um novo sistema de medição para o Controle de Qualidade da Oficina Mecânica, reduzindo a demanda de inspeções dimensionais e geométricas para o setor de Usinagem. Com a compra dos instrumentos de medição tridimensional, o Laser Tracker e o Braço de Medição, foi possível aumentar a disponibilidade da usinagem, diminuir o tempo de inspeção de peças, acelerar o processo de decisão dos reparos, reduzir o tempo de entrega dos equipamentos, aumentar a confiabilidade das inspeções, além de e efetuar eventuais serviços de medição em campo.

Aug 8, 2018

By Jorge Alberto Soares Tenório, Susana Marracini Giampietri Lebrão, Guilherme Wolf Lebrão, Jefferson Salvador de Moraes, Viviane Tavares de Moraes

Os resíduos de mineração ou lamas são derivados dos processos de extração e beneficiamento mineral e por sua vez são geralmente armazenados em barragens de rejeitos, que são passivos ambientais. Algumas formas de recuperação de materiais desses resíduos já foram desenvolvidas, contudo a sua aplicação principal ocorre pela incorporação destes rejeitos em agregados da construção civil, visando a diminuição da geração de resíduos. Desta forma o objetivo deste trabalho é a caracterização do resíduo de lama vermelha visando a identificação de elementos que viabilizem os processos de reciclagem para a diminuição dos rejeitos. Para isso se fez uso de técnicas ambientais de classificação de resíduos, tais como: determinação da umidade; classificação granulométrica; determinação da alcalinidade; MEV/EDS e fluorescência de raios-X. As análises de caracterização convergiram para os resultados quantitativos elementar de 8,3 % de Al; 3,8 % de Na; 6,3 % de Si; 0,4 % de Fe; 0,4 % Zr; 0,004 % de Y, 2 % Ti e 0,009 % de Sc. Esta caracterização pode definir parâmetros que influenciam nos métodos para a recuperação de metais.

Oct 3, 2019

By Daniel Angelo Zattera Milesi

Em determinadas rotas de manufatura de componentes automotivos, principalmente de produtos do segmento rodoviário pesado, são muito comuns processos de desempeno a quente, assim como outros procedimentos como arqueamento e alinhamento de longarinas. O presente trabalho tem por objetivo traçar os principais impactos destes processos sobre o material de alta resistência e baixa liga norma DIN EN 10149 S700MC em uma rota de fabricação de produtos automotivos com interferência de um procedimento a quente. Esse material, quando submetido ao ciclo térmico para alinhamento a quente, através do aquecimento de algumas regiões pontuais e do posterior resfriamento ao ar calmo têm suas propriedades mecânicas alteradas. Para comprovar isso, foram reproduzidas as condições do processo atual para mapeamento de dados de temperatura para os subsequentes ensaios de laboratório. Comparando as amostras submetidas ao ciclo térmico, com as produzidas com a mesma matéria prima sem aquecimento, pode-se verificar o impacto causado pelo processo de alinhamento a quente utilizado sobre as propriedades mecânicas do material. Os resultados mostram que o aço DIN EN 10149 S700MC apresenta alterações expressivas em todos os ciclos realizados. Com isso, ocorrem modificações na microestrutura pelo ciclo térmico ocasionando a diminuição de algumas propriedades mecânicas importantes, como tensão de escoamento, dureza e a tensão limite de fadiga.

Aug 16, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra uma metodologia de avaliação destes aços, através de simulações térmicas físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas, de forma a elaborar um atlas de soldagem orientativo para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem deste material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço BLAR bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Aug 17, 2017

By Ivan R. Jankov

No setor industrial no mundo todo, são exigidas as emissões cada vez mais restritivas. Nas plantas onde o Precipitador Eletrostático já está instalado, a solução com o melhor custo-benefício para reduzir as emissões de material particulado abaixo de 20 mg/Nm3 é com o Filtro Híbrido. Esta tecnologia consiste em combinação dos princípios de operação de um Precipitador Eletrostático (utilizado na entrada do sistema), com uso de campo elétrico para separação de material particulado do fluxo gasoso, e de um Filtro de Mangas (utilizado na saída do sistema), com uso de tecido para retenção de material particulado. Salienta-se que a viabilidade de implementação do Filtro Híbrido depende da configuração original do Precipitador Eletrostático (i.e. altura das placas, número de campos, largura da carcaça) que determina o espaço disponível para mangas, bem como as velocidades máximas do gás dentro da carcaça. Na indústria siderúrgica, este tipo de retrofit já é utilizado em planta de sinterização, mas também é aplicável para despoeiramento de fornos de cal e de plantas de pelotização.

Oct 30, 2017

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo propõe uma heurística de sequenciamento para a retomada de pilhas de minério (entendidas como tarefas a serem sequenciadas) nos seus respectivos pátios através de um índice de priorização de pilhas (IP). Tal índice apoia-se em fatores importantes para as operações de pátios de estocagem, como capacidade das recuperadoras (máquinas), qualidade do minério, tempo de residência e tempo de deslocamento das recuperadoras entre pilhas (setup). O método proposto foi aplicado em dois pátios, duas máquinas recuperadoras e doze pilhas e a sequência de recuperação sugerida pelo método foi considerada coerente por especialistas de processo da empresa mineradora.

Aug 16, 2017

By Altemar Dettogne do Nascimento

A Máquina de Lingotamento Contínuo nº 1 da ArcelorMittal Tubarão (AMT), com capacidade nominal de 1,8 milhões de toneladas/ano, teve seu start up em 1995. A máquina é curva com raio de 10,5 m. São produzidas placas de 200, 225 e 250 mm, largura de 800 a 1650 mm e velocidade até 1,7 m/min. Em Abril de 2012, a Máquina parou para uma reforma geral. A empresa Italiana Danieli Davy Distington foi contratada para fornecer a engenharia, fabricação e entrega dos equipamentos no período de 12 meses. No ano anterior à parada da máquina, foi realizado um site survey, o que possibilitou a elaboração de um planejamento detalhado de todas as atividades. A reforma da máquina teve como objetivos principais: correção do alinhamento da máquina, substituição de estruturas oxidadas, implantação de novas tecnologias e redução do tempo de exposição dos operadores a ambientes agressivos (alta temperatura, projeção de aço, queda de cascão da panela e material particulado) através da implantação da sala remota de controle dos veios. A máquina foi colocada em operação em 10 de agosto 2012 após ter completado, sem desvios, as fases de instalação e testes. Este trabalho mostra as fases de desenvolvimento deste projeto, os resultados das tecnologias implantadas e os testes de performance para diferentes famílias de aço.

Jul 29, 2018

By Fernanda Santos da Luz

Nas últimas décadas, houve um aumento da aplicação de fibras naturais lignocelulósicas (FNLs) como reforços de compósitos poliméricos em diversos setores industriais, principalmente no segmento automotivo. Esse crescente interesse em FNLs se deve não somente aos benefícios ambientais, mas também às vantagens técnicas, econômicas e sociais. Dentre as FNLs, destacam-se as fibras de coco e as fibras da folha do abacaxizeiro (PALF) que são produtos residuais do cultivo de suas respectivas frutas e, por isso, possuem baixo custo e são abundantemente disponíveis. As características físicas dessas fibras se diferem bastante, sendo o PALF caracterizado por suas fibras longas e diâmetro equivalente relativamente baixo. O presente trabalho avaliou o desempenho das fibras de coco e PALF em testes de pullout com o objetivo de caracterizar o comprimento crítico e a adesão interfacial dessas fibras na matriz de epóxi. Os resultados mostraram um comprimento crítico 65% maior para a fibra de coco em relação ao PALF, o que indica maior adesão interfacial do PALF com a matriz epóxi e pode ser atribuída a superfície naturalmente mais rugosa do PALF.

Oct 30, 2017

By Matheus Soares Siman

A soldagem GTAW tem importância fundamental para a indústria não só pelo excelente controle do aporte térmico, como também ao fato de proporcionar, repetitividade e reprodutibilidade. No entanto, este apresenta uma série de desafios, principalmente em relação à determinação de algumas variáveis e como essas podem afetar a resistência das juntas soldadas. Neste trabalho, investigou-se a influência de diferentes procedimentos de soldagem em tubos de aço SAE 4130 sem costura com e sem a deposição e com a aplicação ou não de pré-aquecimento. Após procedimentos de soldagem, as propriedades mecânicas e a microestrutura da junta soldada, zona fundida, zona termicamente afetada e metal base, foram avaliadas por meio de ensaios de microdureza, de dobramento e análise metalográfica. Foi possível avaliar a influência da aplicação do pré-aquecimento e analisar as propriedades mecânicas e microestrutura das juntas soldadas. Os perfis de microdureza revelaram a importância do pré-aquecimento. O ensaio de dobramento possibilitou a avaliação das juntas de maneira qualitativa. Porém, um ensaio quantitativo, como o de tração, possibilitaria mais informações.

Oct 30, 2017

By Matheus Jacon Pereira

Existe uma tendência de aumento na utilização da tecnologia de RFID na automação industrial, bem como em outros setores: varejo, aviação e transportes. Com o RFID, um objeto pode ser identificado por uma etiqueta eletrônica e sua existência constatada automaticamente. No entanto, sua localização exata permanece desconhecida para os usuários. Para a localização, os estudos realizados são satisfatórios quanto as técnicas de rastreamento de etiquetas RFID, porém, não consideram as possíveis interferências na comunicação provocadas pelos objetos presentes em locais reais. Este trabalho propõe um ambiente de laboratório que simula as interferências do Ambiente Industrial nas técnicas de localização indoor de etiquetas RFID, como obstáculos na comunicação entre etiquetas e antenas RFID; e materiais usados na fabricação das superfícies dos objetos, sobre as quais a etiqueta RFID é aplicada. Os resultados mostram que as técnicas RSSI e AoA são adequadas para localização indoor de etiquetas RFID, sendo que a segunda técnica permite maior exatidão na localização.

Oct 30, 2017

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 Lucas Xavier Soares de Souza

No contexto de eficiência energética nos setores automobilístico e aeronáutico, a redução de peso em estruturas assume um papel importante. Como alternativa para isso, as espumas metálicas, mais especificamente, as espumas de magnésio e de ligas de magnésio, surgem com grande potencial. Isso se deve, primeiramente, às propriedades desse elemento químico, que é o mais leve entre os metais estruturais. Já a estrutura em forma de espuma aparece como fator capaz de potencializar as propriedades desse elemento. Um dos processos para produção de espumas de magnésio é a metalurgia do pó e uma das etapas desse processo é a compactação dos pós. Busca-se com este trabalho, avaliar a densidade relativa de amostras que foram compactadas a partir da prensagem uniaxial a frio de pós da liga de magnésio AZ91 com hidreto de titânio. Foi verificado que para uma mesma pressão, variando a granulometria da liga AZ91 e a quantidade de hidreto, a variação nas densidades relativas é desprezível. A partir das curvas obtidas nos ensaios de compactação foi possível verificar que na faixa de 130 a 230 MPa ocorreu deformação plástica dos pós de forma gradual e foi possível constatar que a partir de 300MPa não ocorre variação significativa da densidade relativa com o aumento da pressão.

Oct 30, 2017

By Robinson Reis Miranda

Este trabalho discute o desenvolvimento de massas de tamponamento de furos de corrida de fornos de redução: altos-fornos, fornos de ferros-ligas, cubilôs, entre outros, a partir de resíduos de chamote, materiais refratários, alumina e piche de alcatrão, subproduto da coqueria, utilizado como aglomerante. Foram investigadas as condições de plasticidade, resistência, usinabilidade, moldabilidade e poder de adesão. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de emprego industrial destas massas de tamponamento.

Aug 7, 2018

By Francisco Alberto Marreiros da Rocha Filho

A corrosão é um fenômeno que está intimamente ligado à integridade dos metais e de suas ligas. Esta ocorre de diversas formas, uma das principais é a corrosão localizada na forma de pites, objeto de análise desse estudo, que visa estabelecer um comparativo entre as curvas de polarização cíclica de algumas ligas ferrosas e não ferrosas, ensaiadas em solução de NaCl 0,6 M, mostrando a agressividade que a solução exerce sob cada uma das ligas. Os materiais analisados nesse estudo foram os aços inoxidáveis AISI 304, AISI 444, super duplex ASTM A890/A890 M Grau 6A, o aço carbono AISI 1030, o alumínio comercialmente puro, o cobre eletrolítico e a liga zircaloy- 4. Inicialmente foram medidos os potenciais de corrosão (Ec) de cada liga através do monitoramento do potencial de circuito aberto. Foram realizados os ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica em cada liga, comparando o aspecto superficial antes e depois do ensaio através de micrografias óticas, possibilitando que fossem observadas as diferenças entre cada material quanto à resistência à corrosão por pites. Observou-se que algumas ligas não apresentam passivação como o caso do alumínio comercialmente puro, e outras apresentaram regiões passivas e histereses bem definidas, ficando evidente que, dentre as ligas analisadas, o aço inoxidável super duplex ASTM A890/A890 M Grau 6A apresentou os melhores resultados frente aos efeitos agressivos dos íons Cl- presentes na solução, sendo o menos suscetível à corrosão por pites.

Aug 17, 2017

By Carlos Gonzalo Alvarez Rosario

A reciclagem de resíduos eletroeletrônicos (REEs) é importante tanto no aspecto ambiental quanto econômico, uma vez que através do reaproveitamento do REE há diminuição da quantidade de resíduos a ser destinados, além disso, contribui para a sustentabilidade do setor minero metalúrgico, pois é possível a recuperação dos metais provenientes de REEs. Presentes na maioria dos equipamentos eletroeletrônicos, as Placas de Circuito Impresso (PCIs) são compostas por materiais cerâmicos, metálicos e poliméricos. Além disso, a heterogeneidade do material influi diretamente no tipo de processamento/tratamento a ser utilizado, desta forma a caracterização prévia do resíduo é uma etapa fundamental para determinação da rota de processamento a ser utilizada. Assim, no presente estudo é apresentado o processo de caracterização de PCIs proveniente de computadores obsoletos objetivando a determinação e quantificação dos metais presentes, de forma a estudar a influência dos mesmos em processos de biolixiviação futuros. A rota de processamento físico incluiu inicialmente processo manual utilizando guilhotina e, posteriormente, moinho de martelos com grelhas de aberturas de 6 mm e 2 mm. A caracterização foi realizada através de ensaios de perda ao fogo, lixiviação ácida e MEV/EDS e a concentração dos metais foi determinada por ICP-OES. Os resultados mostraram que 50% do material particulado tem granulometria maior que 0,25 mm; as PCIs estudadas possuem 35,6% de metais, 27,2% de polímeros e 37,2% de cerâmicos. Dos metais presentes nas placas o mais representativo foi o cobre com 21,4% em massa enquanto que metais como Fe e Al apresentaram 1,1% e 1,9% em massa.

Aug 8, 2018

By Hormando Leocadio Júnior

A otimização operacional no setor de desbaste da Linha de Tiras a Quente da Usiminas, Ipatinga, proporcionou redução do tempo de processamento dessa etapa, criando-se condições para aumento das temperaturas dos esboços na entrada do Trem Acabador (TA). Desse modo, para manutenção das temperaturas de acabamento dos laminados dentro da faixa de controle desejada, seriam necessárias menores velocidades de laminação no TA. Com a finalidade de garantir temperaturas desejadas na entrada do TA, que possibilitem adequadas velocidades, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura de esboço, que é acionado e desligado automaticamente na região inicial (topo), na extensão necessária do esboço. Esse sistema permitirá uma ampla exploração da nova condição de desbaste em menor tempo, com menor variabilidade da temperatura de entrada no TA, prevenindo ocorrências de estiramentos e de carepa, por temperatura alta nos topos e baixas nas bases dos laminados, maior uniformidade de propriedades mecânicas dos produtos, assim como aumento na capacidade produtiva.

Jul 30, 2018