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By Hongshuang Di, Tianyu Zhang, Huiqiang Huang

A CMnSiAl transformation induced plasticity (TRIP) steel was used to study the effect of retained austenite on room-temperature mechanical properties. The steel plates with retained austenite were obtained by hot rolling, cold rolling and subsequent continuous annealing. The starting and finishing temperature of hot rolling are between Ac1 and Ac3. Reduction ratio of cold rolling is 75%. The continuous annealing is carried out at different intercritical temperatures. The relationship between work hardening exponent and retained austenite was discussed. The results show that, the Ac1 and Ac3 were much high because of the alloy elements, and the temperature range between them was wide. Due to the high hot rolling temperature, the grains was hereditarily refined as a result of dynamic recrystallization. Annealing at intercritical temperature of 930 ºC, retained austenite with relatively high stability reached a maximum volume fraction of 25%, a maximum total elongation of 30.2% and a best ultimate tensile strength × total elongation of 20.1 GPa·%. Instantaneous work hardening exponent reflects strengthening mechanisms at different strain stages. The TRIP effect of retained austenite is the main mechanism during deformation. With retained austenite of sufficient amount and high stability, continuous work hardening was observed in the tensile specimen of 930 ºC.

Oct 1, 2019

By Bruno Henrique Reis

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de Zn. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. Sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões, que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações no modo adiabático e comparar os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande sensibilidade do modelo com relação à quantidade de ar de entrada considerada no sistema, mas, também, boa aproximação dos resultados com relação à composição química dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz.

Aug 16, 2017

By João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Ana Paula Domingos Cardoso

A indústria automobilística é um dos maiores mercados para aços de aplicações de conformação criticas, exigindo contínuo desenvolvimento de novos materiais e tecnologias. Dentre estes, destaca-se o revestimento metálico (GA) que é composto por diferentes fases Fe-Zn com boas propriedades de aplicação, mas o seu comportamento em processos de conformação é sensível à fragilidade das fases intermetálicas, podendo resultar na fragmentação por powdering. A presença da fase ? na superfície é prejudicial à tribologia do revestimento, pois eleva o coeficiente de atrito, a ausência desta fase pode significar transformação excessiva e maior fragilidade do revestimento, reduzindo a resistência ao powdering. A aplicação de filmes de pós-tratamento de pré-fosfatização sobre o GA, com ganhos de conformação através da redução do coeficiente de atrito, tem sido desenvolvido pela ArcelorMittal. Este trabalho objetiva avaliar a tribologia e resistência ao powdering de diferentes condições de superfície do revestimento. A evolução do coeficiente de atrito é determinada por ensaios de desgaste, além de ensaios de powdering e análises metalográficas via MEV-EDS para avaliação do pós-tratamento.

Aug 7, 2018

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By Márcio Nascimento Cunha

O aço inoxidável ferrítico 409 é um aço suscetível a grande quantidade de inclusões. Determinar a origem das inclusões não é uma tarefa fácil e o conhecimento dos processos que fazem parte das etapas de produção do aço aliados a um bom método de caracterização são pontos importantes na identificação da origem das inclusões e solução de problemas de qualidade. A proposta deste é trabalho caracterizar inclusões no aço AISI 409 em todas as etapas de produção na Aciaria utilizando técnicas de microscopia e análise química. Amostras do aço líquido e escória foram retiradas em cada etapa de produção. Análises de composição química do aço e escória foram realizadas através de espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS). As inclusões no aço foram examinadas através de um microscópio óptico com analisador de imagem, quantificadas e caracterizadas em termos de composição química no MEV-EDS. Os resultados mostraram que a composição química das inclusões modifica de acordo com o tratamento em cada etapa de processo e a condição de limpidez da corrida é afetada após adições de Ti no Forno Panela e no distribuidor do lingotamento contínuo.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Alisson Paulo de Oliveira, Altair Lucio de Souza, Jacson Morais Borges, Cleiton Arlindo Martins

A customized version of the Microsim-PM software for one Steckel rolling mill was built and adapted for specific mill parameters. The focus of this study is to use this model, which predicts the austenite grain size distribution evolution during rolling, to understand and quantify metallurgical issues happening during hot rolling. This will allow the steel mill to optimize the rolling process and chemical composition before the first industrial trial. Materials rolled for final thicknesses of 4.75, 6.30 and 12.5 mm of a carbon manganese steel and a microalloyed steel were selected to tailor the equations used by the model and to accurately reproduce the reality of the Steckel mill. This paper analyses the results from the customized model and compares them to mill data and final microstructure. Measured and predicted Mean Flow Stress (MFS) values are compared. After rolling, the material is subjected to accelerated cooling using laminar cooling. These cooling curves obtained from mill data are also considered to analyze the final microstructure characterized for all the cases using EBSD. The quantification of the microstructure allows for a better understanding of the relationship between chemical composition, process parameters and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Rangel Porcaro

Desenvolveu-se um dispositivo para soldagem por gravidade com eletrodos revestidos e investigou-se o comportamento do dispositivo em função de variações nas condições operacionais. Ciclos térmicos durante a deposição de cordões em tubos de aço API X65Q foram avaliados por meio de medidas experimentais, utilizando-se termopares inseridos na poça de fusão durante a soldagem por gravidade. Amostras do metal base e do cordão depositado em diferentes condições de aporte térmico passaram por análise química, microestrutural e metalográfica. Observou-se boa repetibilidade na velocidade de deposição do dispositivo e aspecto visual adequado de cordões de solda depositados. Os resultados dos ciclos térmicos mostram que as variações nos valores de ?t800/500, utilizando eletrodos AWS E7018 e correntes de soldagem de 70A e 150A, causaram redução de 21% na proporção de ferrita acicular e, consequente, redução de 22% nos valores de microdureza do metal de solda com maior aporte térmico.

Oct 30, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Flúor é muito usado em pós de molde aplicados no lingotamento contínuo de aços. Embora o flúor seja importante no comportamento de fusão, infiltração da escória e cristalização do filme de escória, ele tem algumas desvantagens uma vez que o flúor reage com a escória, produzindo substâncias como NaF e SiF, as quais, por sua vez, reagem com a água no resfriamento secundário, formando HF. Estas desvantagens levam a severa corrosão do maquinário e risco para a saúde dos funcionários da usina. Por isto, é necessário remover o flúor dos fluxantes. Pó fluxante para lingotamento de placas livre de flúor está sendo desenvolvido como resultado de uma parceria entre fornecedor de pós fluxantes e a siderúrgica. Relacionado a isto, matérias primas alternativas para substituir F na composição dos pós fluxantes foram investigadas. Pesquisas indicaram B2O3 como substituto em potencial de flúor para escórias de molde. Os testes industriais, feitos em uma siderúrgica brasileira, foram realizados com o objetivo de analisar seu comportamento durante a operação de lingotamento contínuo em aços de baixo carbono. Parâmetros tecnológicos como: absorção de inclusões, espessura da piscina líquida, consumo de pó fluxante e índice de erosão da válvula submersa foram monitorados durante o lingotamento contínuo com o objetivo de avaliar o desempenho do pó e de fornecer informações sobre sua influência na qualidade da superfície do aço. Os testes industriais de lingotamento de aços baixo carbono revelaram uma boa qualidade de superfície e redução na erosão da válvula submersa. Outros parâmetros estão em estudo.

Jul 30, 2018

By Fabricio Sartori Trani

Os rolamentos da máquina de lingotamento contínuo de placas foram inspecionados após campanha do segmento. O tempo de operação foi de uma campanha (1,5 ano ou 1,5 milhão de toneladas produzidas). Nos mancais centrais dos rolos longos, foram inspecionados 14 rolamentos, sendo 2 deles SKF com microestrutura bainítica e os demais 12 de outro fabricante, com microestrutura martensítica. Os rolamentos SKF eram de classe de desempenho Explorer e aprimorados, ficando evidenciado modo de falha seguro, diferentemente dos demais rolamentos, que apresentaram fadiga subsuperficial acentuada (descascamento), fraturas por fadiga e superaquecimento. A aplicação de lingotamento contínuo é bastante crítica para rolamentos, pois contempla sobrecarga, cargas de choque, contaminação por água e particulado sólido e altas temperaturas de operação. Ainda assim, a vida em serviço dos rolamentos com microestrutura bainítica foi estendida.

Aug 17, 2017

By Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

By Jorge Madias

A Aceros Arequipa é a maior siderúrgica do Peru. A empresa opera uma planta em Pisco, com uma aciaria para 850.000 t anuais de aço líquido, e uma capacidade de laminação de 1.250.000 t anuais de produtos longos. Um projeto de integração vertical incluindo coqueria non-recovery, sinterização e alto-forno foi considerado. Como parte do projeto, um forno piloto de coqueificação foi instalado, com o intuito de testar carvões próprios e importados e obter a máxima participação de carvão local nas misturas. Foram testados sez carvões peruanos e antracito. Os carvões importados escolhidos foram três da Colômbia e quatro dos Estados Unidos. Levando em conta as baixas propriedades dos carvões próprios, foi introduzida a estampagem da carga. A máxima participação dos carvões locais, mantendo a qualidade requerida, foi obtida com 80% de carvão peruano, e 20% de um carvão columbiano. Pode-se usar até 10% de antracito, junto a 60% de carvão peruano e 30% de carvão colombiano.

Oct 30, 2017

By Paulo Sérgio Moreira

O tamanho de grão austenítico prévio é determinante na área de tratamentos térmicos dos aços, pois este parâmetro influencia sua microestrutura e propriedades. Para que o tamanho de grão possa ser medido, é necessário que antes se aplique métodos de contraste para sua revelação. A literatura relata, entre métodos desenvolvidos, dificuldades em se conseguir bons resultados em função deles serem susceptíveis a variações de composição química e histórico de processamento dos aços. Neste contexto, esse trabalho propôs métodos para a revelação dos contornos de grãos austeníticos prévios dos aços ABNT4340 e ABNT1030. Foram utilizadas duas técnicas: ataque químico e ataque térmico. Para a técnica de ataque químico, utilizou-se um reativo a base de ácido pícrico. Já na técnica de ataque térmico, as amostras foram austenitizadas de forma a promover uma oxidação controlada. Os resultados obtidos mostram o sucesso das técnicas, com destaque para o ataque térmico que se mostrou mais efetivo para o objetivo proposto. Foi possível mostrar que no ataque químico, o ajuste da concentração de HCl em função da composição química do aço é o ponto de maior importância, ao passo que no ataque térmico, a segregação química e a temperabilidade dos aços são relevantes para o sucesso da técnica.

Aug 17, 2017