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By Talita Gama de Sousa

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

Oct 30, 2017

By Janaina da Silva Vieira

Fibras lignocelulósicas vem se tornando alvo de cada vez mais estudos que visam ampliar o aspecto de suas aplicações. Uma de suas aplicações mais importantes é como reforço de compósitos poliméricos na substituição de fibras sintéticas, que não são ambientalmente corretas. Todavia, as fibras ligoncelulósicas com Malva, Juta dentre outras possuem algumas características negativas para sua incorporação em matrizes poliméricas, como por exemplo, o fato dessas não possuírem boa aderência aos polímeros, pelo seu caráter hidrofílico e do caráter hidrofóbico das resinas. Esse trabalho estudou a incorporação de manta hibrida de fibras de malva e juta em compósitos epoxy DGEBA/TETA para testes de impacto Charpy. Os corpos de prova foram feitos sob pressão para que houvesse uma melhora na aderência. O aumento do volume da manta incorporado gerou um aumento da resistência apresentado que pode ser justificado pelo fato da manta atuar como um bloqueador de trincas.

Oct 30, 2017

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Francisco de Assis Altera

Os custos com reparos e substituições de peças, que são submetidas a trabalhos que proporcionam desgastes dos mesmos significam elevadíssimos gastos para as empresas. Os testes de campo geralmente são caros, além de necessitarem de um longo tempo para serem completados. A partir do momento que se notou a necessidade do desenvolvimento de materiais com maiores resistências ao desgaste começou a ser feitas várias pesquisas na área de desgaste abrasivo. De acordo com trabalhos realizados, pode-se concluir que existe uma grande variedade de parâmetros que influenciam os mecanismos de desgaste de maneira geral. Neste trabalho estudou-se o coeficiente de atrito bem como a resistência ao desgaste por abrasão em dois tipos de materiais, sendo uma amostra com revestimento de níquel e uma amostra revestida com liga binária de níquel com 7,3% de cobalto. O enfoque principal foi centrado na taxa de desgaste por abrasão, caracterizado pelo atrito de partículas entre dois corpos em contato. Como material abrasivo foi utilizado uma suspensão de diamante com diferentes granulometrias e foram aplicadas cargas diferentes, totalizando oito ensaios. Nestes, foi possível observar que maiores desgastes estão diretamente relacionados com material de maior dureza, abrasivo de maior granulometria e menor carga aplicada.

Aug 16, 2017

By Janaina da Silva Vieira

Nos últimos anos, especialmente fibras naturais extraídas de plantas lignocelulósico, ganharam atenção devido ao seu desempenho como engenharia de reforço. Uma de suas aplicações mais importantes é como reforço de compósitos poliméricos na substituição de fibras sintéticas, que não são ambientalmente corretas. Todavia, as fibras ligoncelulósicas com Malva, Juta dentre outras possuem algumas características negativas para sua incorporação em matrizes poliméricas, como por exemplo, o fato dessas não possuírem boa aderência aos polímeros, pelo seu caráter hidrofílico e do caráter hidrofóbico das resinas. Esse trabalho estudou a incorporação de manta hibrida de fibras de malva e juta em compósitos epoxy DGEBA/TETA para testes de impacto Izod. Os corpos de prova foram feitos sob pressão para que houvesse uma melhora na aderência. O aumento do volume da manta incorporado gerou um aumento da resistência apresentado que pode ser justificado pelo fato da manta atuar como um bloqueador de trincas.

Oct 30, 2017

By Michael McDonald

The cold-rolled steel output of cold-rolling mill (CRM) complexes are sometimes constrained by their batch annealing facilities (BAF). This paper examines a cost-effective solution to increasing capacity and quality of the BAF thereby making additional capacity available for CRM output. The solution involves applying a structured system of scheduling and operation to the BAF, using a proven level-2 software model. The system presented has been applied to a wide variety of BAF with all the leading furnace brands. Whether using traditional HN atmosphere or 100% hydrogen, peak performance can be achieved when using a properly configured, on-line, physical thermodynamic model. Given that it is not practical to place a thermocouple in each coil that is being annealed, various methods have historically been used to estimate the time required to properly anneal all the coils in the charge. This paper examines how the latest technology, in wide use throughout the USA, uses a physical thermodynamic model to shorten average cycle times, thereby increasing productivity and reducing energy consumption. The paper also examines the benefit of building thermodynamically balanced charges to further optimize the BAF operation and improve quality consistency by decreasing mechanical property variations.

Jul 30, 2018

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

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

Oct 1, 2019

By Alberto Eloy Anduze Nogueira

O lixo orgânico doméstico gera um problema de eliminação crescente, exigindo sistemas de processamento dispendiosos. É necessário encontrar novas aplicações para estes resíduos; uma poderia ser como matéria prima metalúrgica. Neste trabalho é estudado o desenvolvimento de pelotas auto-redutoras usando a pirólise de resíduos orgânicos, onde é gerado carbono e voláteis condensáveis e não condensáveis. O alcatrão resultante foi misturado com minério de ferro, pó de carvão e fluxante (CaO), para produzir as pelotas. O carvão fluidizado cria uma forte aderência dos elementos, mostrando uma boa viabilidade do presente processo.

Aug 16, 2017

By Adriana Amaro Diacenco

This work presents the finite element modeling of Euler-Bernoulli beams constituted of a metallic material, discussing theoretical and numerical aspects. The numerical analysis uses Hermitian interpolation functions and finite elements with two degrees of freedom per node. A numerical simulation will be done for uniform loading considering two kinds beams (steel and aluminum). The paper is organized as follows: introductory comments and numerical simulations to evaluate the static and dynamical behavior of the metallic beams.

Aug 7, 2018

By Michael Windhager

UltimaTM rolls have been designed for intermediate and finishing stands of rod and bar and small and medium section mills. The rolls and rings are spun cast, with a highly alloyed working layer and a tough nodular iron core. Microstructure and hardness level can be adjusted over a wide range, which allows us to adapt the rolls to differing rolling conditions. After introducing the UltimaTM concept, this paper will describe the results of UltimaTM rolls achieved in various mill applications, like finish rolling of rebar, and slitting. Special emphasis is given to performance gains when using UltimaTM rolls, compared to standard rolls. This paper also examines the impact of UltimaTM rolls on mill and roll shop productivity.

Jul 30, 2018

By George Schipper, Peter Gelten, Pepijn Adriaen, Hugo Uijtdebroeks

Tata Steel IJmuiden Hot Strip Mill 2 (HSM2, 5.5 Mtonnes/yr) is currently being upgraded, resulting in an increased rolling force and motor power capacity. With the current conventional work roll spray cooling, a deterioration in work roll & strip surface quality performance is expected as a result of the increased mill capacities. In order to improve strip surface quality, HSM2 decided to do a full-scale production trial with High Turbulence Roll Cooling (HTRC) at stand FM2. HTRC is a novel way of roll cooling using a high turbulent flow regime. HTRC is positioned very close to the roll surface and gap exit, which is beneficial for the roll surface quality. It is operated at a high flow rate but at a low pressure. HTRC not only significantly improves the roll surface quality, in addition, it makes high pressure pumps, needed for the conventional spray cooling, redundant, leading to substantial savings on electricity costs and thus CO2 emissions. HTRC is in trial operation since 7 August 2018. Results show no operational issues, an excellent roll surface quality and an increased cooling efficiency. In summer 2020 stands FM1-FM2-FM3-FM4 of HSM2 will be equipped with HTRC.

Oct 1, 2019

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 Camila Valentina Ribeiro Portilho

O processo siderúrgico necessita de tijolos refratários resistentes ao choque térmico em virtude das inúmeras solicitações térmicas, além de solicitações mecânicas e químicas. Refratários C exibem excelentes propriedades tecnológicas e boa resistência ao ataque de escórias, embora sua resistência ao choque térmico seja limitada, sendo utilizados em válvulas siderúrgicas. Este trabalho visa analisar refratários Al2O3-ZrO2 com adições de microssílica, que pode melhorar eminentemente sua resistência ao choque térmico, pelo fato da microssílica apresentar uma eficácia no empacotamento da massa após mistura e ainda pela possível formação de mulita in situ através da reação com alumina. A possibilidade de formação de mulita in situ proporciona superior resistência à fluência e excelente resistência ao dano por choque térmico. Utilizou-se alumina, 5% de zircônia monoclínica e teores de 15, 25, 35 e 50%.p de microssílica. Os corpos de prova foram prensados a 7 toneladas, sinterizados a 1600°C/2h e caracterizados quanto a resistência ao choque térmico, propriedades tecnológicas pelo método de Arquimedes, resistência à flexão á temperatura ambiente, análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura e análise mineralógica através de difração de raios x.

Oct 30, 2017

By Caroline Gomes de Oliveira

Os impactos causados pela exploração dos recursos naturais pelo homem geram uma crescente inquietação em relação futuro do planeta a longo prazo. Assim, as fibras naturais vegetais ganham destaque como material de reforço por suas boas propriedades mecânicas, baixo custo e por serem biodegradáveis. Umas das fibras que mais ganhou destaque nas últimas décadas é a fibra de rami, objeto de inúmeros estudos. Neste trabalho, analisou-se o efeitodo tecido produzido com a fibra de rami como reforço para a matriz epóxi sob esforços de impacto Charpy e Izod. A metodologia utilizada foi a produção de placas laminadas sob afeito de vácuo. Os resultados mostram notável diferença na resistência ao impacto do compósito comparado à matriz sem reforço.

Oct 30, 2017

By José Raphael Olegário França

Separação eletrostática é o termo usado para todas as tecnologias de processamento que utilizam forças elétricas que atuam sobre partículas carregadas ou polarizadas sob um campo elétrico estático. O comportamento das partículas depende das suas propriedades elétricas, geométricos e tamanho das partículas. Portanto, a separação de espécies é possível se os parâmetros do campo elétrico e as propriedades elétricas diferentes das partículas são apropriados para o processo. No separador eletrostático de rotor as forças elétricas, combinadas com as forças gravitacionais e centrífugas agem sobre as partículas e são responsáveis pela separação mineral. No presente trabalho as forças eletrostáticas que agem no processo serão substituídas por um modelo de contato de coesão Hertz-Mindlin com JKR. O resultado apresentado, embora com limitações, conseguiu-se fazer uma boa estimativa do processo e alguns dos parâmetros do separador. Com a presente simulação é possível descrever o processo de separação além de permitir a redução de despesas de testes práticos, melhorar a compreensão das relações fundamentais, simular as influências dos diferentes parâmetros e por fim, estimar eventuais aumento de desempenho.

Aug 17, 2017

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Robert Horwood, Richard Harvey

The copper stave was a development of the Blast Furnace cooling system intended to utilise the high heat transfer properties of copper within a fully covered shell cooling solution. They were originally conceived as being able to provide a permanent cooling lining for use primarily in the higher heat zones of the Blast Furnace. Despite a large number of campaign successes around the world the everlasting concept has not proven universal, with some plants having suffered issues in two particular areas: stave bending (leading to water leaks at back of the stave) and stave wear (erosion on the hot face). Primetals Technologies have in the past been approached to provide assistance to a number of Blast Furnace operators who were experiencing operational issues with the copper stave furnace cooling systems of others. Through knowledge gained resolving these issues, and with the positive experiences of their own copper stave designs, Primetals Technologies have worked towards developing a new concept in copper stave design capable of providing a more robust solution to cope with the greater productivities of modern ironmaking. This paper will provide an outline to the concepts that have driven the design of this new technology.

Oct 1, 2019

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Vitor Guarnier Domiciano

The need to adjust the monolithic refractories to increasingly severe and unstable Blast Furnace casthouse operating conditions has been a major challenge for refractory suppliers in order to guarantee the runner’s safety and its availability for operation. This paper presents the properties of a new robust single line Al2O3-SiC-C refractory castable developed to endure the severe operating conditions that main runners are facing in today's Blast Furnace casthouse scenario. Practical results during almost one year of testing revealed a significant lower wear speed of the new refractory lining when compared to a standard product.

Aug 1, 2018

By Rafael Abreu Fraga, Carlos Noberto Paula da Silva, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Since 2016 Gerdau Ouro Branco has been producing steel plates of various qualities and grades. However, it was not until 2018 that the first plates produced by accelerated cooling process were made available for external testing, in this case for large diameter UOE pipes manufacturing. Recent line pipe and OCTG specifications are showing that the oil and gas market still consumes regular API grades, such as X60, X65 and X70, however with increasing wall thicknesses, reaching values up to 1.5 inches. These specifications also demand longitudinal and transverse tensile guarantees and drop weight tear tests in temperatures as low as -40°C. Projects with these types of mechanical properties present process requirements as challenging as those necessary for higher API grades in lower thicknesses. This paper shows the steel design concepts and rolling routes for achieving the necessary properties for X70 steel plates in 28.15 mm. The microstructural features were also investigated and associated with the production process and the tensile and toughness results. Finally, challenges such as tensile anisotropy and DWTT abnormal fracture are presented.

Oct 1, 2019