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By Karl K. Bagger, Felipe Bertelli

The competitive scenario of steel industry requires studies and developments to improve manufacturing processes focusing on increasing productivity and reducing costs. The practice of coating rolls for cold rolling with the chrome aims to increase the rolling campaign, reducing their wear by increasing the surface hardness, which guarantees a greater homogeneity in the surface of the rolled products. The present paper presents a study on the effect of the chromium coat on a forged steel rolls on the wettability of a SkinPass solution. The hardness of the coated layer and the contact angle were measured for two concentrations of solution on two types of surfaces, comparing the coated and uncoated surfaces. The results show that there is an influence of the coating on the wettability of the fluid when comparison are made with chrome coated and uncoated materials, being verified through tests in Goniometer. The productivity of the coated rolls showed higher productivity than the uncoated ones.

Oct 1, 2019

By Mark Gilliam

Control of true steel level in the tundish during casting is desired in order to maintain the correct pressure head and thus provide a stable flow to the mold. Also the control of tundish draining prevents slag carryover and can increase yield at each end of cast sequence. At Steel of West Virginia (part of the SDI Group), it was understood that to be able to measure the true steel running level and control the drain level at the end of casting would be a great benefit during production at their three strand billet caster. This paper sets out to show how an evaluation process was started to find the best method to determine steel level in the tundish and to prevent the steel level dropping low enough to allow slag to enter the mold. Also how the decision was taken and a real time molten steel measurement system was installed and by utilizing the resulting data in the process, how slag in the mold was removed as an issue, how lost production was reduced and how consistent steel level has provided constant casting speeds and improved stream integrity, all leading to realized quality improvements. Other areas discussed within the paper will be the training of operational staff, the difficulties to be overcome when first installing new equipment and how these teething problems were cured by close co-operation between the steel plant and the equipment suppliers. In conclusion the paper will discuss the production improvements achieved, production cost savings at the plant and how the generated data was integrated into the plants process control system.

Aug 16, 2017

By Kenneth Holmnerg

About 100 million terajoule is used annually worldwide to overcome friction and that is one fifth of all energy produced. The largest quantities of energy are used by industry (29%) and in transportation (27%). Based on our recent studies on energy use in passenger cars, trucks and buses, we concluded that it is possible to save as much as 17.5% of the energy use in road transports in the short term (5-9 years) by effective implementation of new tribological solutions. This equals to annual energy savings of 11.6 exajoules, fuel savings of 330 billion liters and reduction in CO2 emission by 860 million tonnes. In a paper mill, 15-25% of the energy used is spent to overcome friction. The electrical energy used by a paper machine is distributed as 32% to overcome friction, 36% for the paper production and mass transportation, and 32% is other losses. In paper machines, 11% of the total energy used to overcome friction can be saved by the implementation of new tribological technologies. This would result in electrical energy savings worldwide of 130,000 terajoule, economic cost savings of 2 billion euros and CO2 emission reduction of 11 million tonnes annually. An overview of the total energy saving potential by improved tribology in transportation and industry is presented.

Jul 31, 2018

By Andressa Alves da Silva

Nowadays, population growth and the interest of food industry, makes the research and applications of biodegradable polymers increase, because under favorable conditions its degradations may occur within weeks or in a few months, reducing the environmental impact. This work presents the processing and characterization of flexible films by the incorporation of 3 % (% wt) of modified bentonite light green clay in the Copolyester/PLA biodegradable blend. The clay incorporation was carried out by melt-mixing processing, using a twin screw extruder machine. The films were obtained by cast extrusion tape. The films obtained were submitted to tensile tests, SEM and XRD analysis, and the correlation between their properties was discussed. The XRD results of clay showed that the quaternary salt and sodium carbonate addition increased the interlayer distance of clay making it easier to intercalation of blend in the nanoclay. The XRD results of PBAT/PLA/Clay nanocomposite show no characteristic organoclay peaks. This result suggests intercalation between nanoclay and matrix (blend). The tensile test results showed an increase of around 30% in tensile strength at break of nanocomposite film when compared with blend film.

Aug 8, 2018

By Rayane Sonda Cassel Bielefeldt

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-a. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Oct 30, 2017

By Mariana Beatriz dos Reis Silva

A influência do tempo entre passes na evolução microestrutural de dois aços austeníticos, F138 (sem nióbio) e ISO 5832-9 (com nióbio), foi investigada através ensaios de torção a quente em condições industriais. Análises foram realizadas através de microscopia ótica e eletrônica de transmissão, EBSD e microdureza. Menores tempos entre passes produziram menores tamanhos de grãos e de precipitados. Microestruturas mais refinadas induziram a maiores microdurezas. O aço ISO 5832-9 apresentou maior resistência que o F138. Precipitações de TiNbN, após o encharque, e de NbCrN e NbN (5%), durante o processamento, foram observadas no aço ISO 5832-9. Ambos os materiais sofrem recristalização dinâmica, partículas grosseiras (> 200 nm) atuaram como partículas de reforço e partículas menores (< 50 nm) no ancoramento dos contornos de grãos e discordâncias no ISO.

Jan 16, 2018

By Thaís Ferreira Marks Brasil Duque

O equipamento utilizado na medição do CWI de Bond também mede uma estimativa da energia de fratura das partículas de amostras de rochas e minérios. Esta medida só pode ser considerada uma estimativa da energia de fratura se, durante o ensaio, o material não é danificado. Em função do procedimento do ensaio de CWI, é possível que as partículas sejam danificadas por impactos sucessivos dos martelos em energias de impacto crescentes. Se houver danificação, a estimativa da energia de fratura será menor do que a energia de fratura real do material. Caso contrário a energia de fratura medida corresponde a energia de fratura mais a energia equivalente a um incremento de 5º do ângulo de impacto. Neste trabalho uma metodologia foi desenvolvida especificamente para avaliar a danificação de partículas de rochas durante o ensaio de CWI. Quatro amostras distintas de rochas/minérios foram testadas. Os resultados mostram que há uma tendência consistente indicando que a danificação ocorre, porém, se de fato as partículas danificam, a magnitude da redução da energia de fratura é baixa ou incipiente.

Aug 17, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Klaus-Peter Kinzel

Staves Coolers de cobre proporcionaram uma excelente proteção da carcaça do alto-forno em áreas de alta temperatura. Isso resultou para que os operadores de alto-forno alcançassem alto desempenho em termos de produtividade e taxa de combustível, além de campanhas de mais de 15 anos. No entanto, nos últimos anos, alguns altos-fornos experimentaram um desgaste prematuro nos staves de cobre. Algumas dessas empresas se alinharam com Paul Wurth para investigar a causa fundamental desse fenômeno com base em todos os fatores de influência e, em seguida, propor ações corretivas. Estes resultados são discutidos e apresentados a seguir no trabalho técnico.

Oct 30, 2017

By Virgínia Morete Barbosa Bertolo

Ligas a base de zircônio são utilizadas na indústria nuclear devido à baixa absorção de nêutrons e alta resistência à corrosão em ambientes de alta temperatura e pressão. Nas condições de operação essas ligas estão sujeitas à fragilização pelo hidrogênio. Este trabalho visa avaliar o efeito do hidrogênio na liga ZirBrasil-1, produzida em forno elétrico a arco VAR (Vacuum Arc Remelting) nas condições: encruada e tratada termicamente. As análises de difração de raios-X indicam a existência de uma matriz Zr-a, hexagonal compacto, para todas as condições de tratamentos térmicos. Após a hidrogenação, ocorreu a formação de ZrH e ZrH2. Os hidretos formados são de pequeno volume e não conectados para as amostras laminada e tratada a 700°C/1 h e 800°C/2 h, sendo que a condição de 800°C por 6 h obteve a maior quantidade de hidretos por área e alguns hidretos conectados. Em todas as condições os hidretos se encontram espaçados ao longo da espessura das amostras. Os resultados de microdureza Vickers indicam a ocorrência de precipitação para tratamentos a 800°C e confirmam o efeito fragilizador do hidrogênio. A liga encruada absorve maior quantidade de hidrogênio, com início do processo de absorção ocorrendo após 12 horas, já a amostra tratada a 800°C por 6 h absorveu apenas 0,5%H e iniciou a absorção após 26 h. O conjunto de resultados permite concluir que a amostra recristalizada é a indicada para o desenvolvimento do processamento termomecânico, quando comparada a condição encruada devido ao maior tempo para início do processo de absorção e menor quantidade absorvida de hidrogênio.

Aug 8, 2018

By Andreas Munko

A Outotec está desenvolvendo em escala piloto o queimador de baixa emissão de NOx desde 2012, resultados expressivos foram atingidos (o pedido de Patente já foi depositado). Em 2014 utilizando simulações CFD, os resultados atingidos em escala piloto foram reproduzidos com boa aderência e os resultados em escala industrial se mostram com os mesmos comportamentos em tendências dos resultados da escala piloto, se mostrando promissores também. O presente trabalho apresenta os passos de desenvolvimento, os promissores resultados e o próximo passo deste desenvolvimento é realizar um teste em escala industrial com o queimador desenvolvido.

Aug 17, 2017

By Alexandre Aparecida Morais

No Lingotamento Contínuo de Planos (placas de aço) o número de corridas realizadas em um único distribuidor é um indicador de performance operacional de enorme relevância para a sustentabilidade do processo. Ligados ao desempenho deste indicador estão os resultados de índices como produtividade, redução de custos, segurança e qualidade. Buscando melhorar este indicador a ArcelorMittal Aços Planos América do Sul – Unidade Tubarão iniciou no final de 2012 um projeto multisetorial subdividido em vários subprojetos satélites para aumentar o número de corridas em um único distribuidor visando obter ganhos nos índices técnicos descritos anteriormente. A proposta de meta oriunda deste projeto visava aumentar em no mínimo 70% os valores médios de corridas em um único distribuidor no Lingotamento Contínuo de Placas, o que representaria ganhos superiores a 1,2 milhões de dólares por ano. Neste trabalho é apresentada a metodologia definida para o projeto com suas respectivas etapas, o resumo de alguns subprojetos de sustentação e os resultados que já foram atingidos.

Aug 16, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017

By Júlia Mont’Alverne Martins

A Votorantim Metais processa pós de aciaria elétrica (PAE) e outros resíduos contendo zinco em sua unidade de Juiz de Fora, por meio do processo Waelz. Devido ao alto teor de óxido de cálcio (CaO) nos resíduos processados, a etapa de desalogenação apresenta baixo rendimento de remoção de fluoretos -aproximadamente 20%. O processo de lixiviação sob pressão foi testado para o tratamento de amostras de óxido Waelz (O.W.) da Votorantim Metais com o objetivo de lixiviar os cloretos e fluoretos contidos nesse material. Os parâmetros avaliados foram: temperatura de lixiviação (120°C a 180°C) e razão de carbonato de sódio (Na2CO3) adicionado (100kg/t a 200kg/t óxido Waelz), em um reator piloto com capacidade de 10L. A técnica mostrou-se eficiente para lixiviação de cloretos, com remoção acima de 94,2%. Os resultados para fluoretos obtidos apresentaram variação entre 63,0% e 96,2% de rendimento de lixiviação e uma forte correlação dos resultados com a temperatura. Esse processo mostrou-se eficiente em escala de bancada, apresentando rendimento de extração superior a 90% para a remoção de halogênios em temperaturas acima de 150°C e adição de Na2CO3 de 140 kg/t O.W.

Aug 17, 2017

By Luís Carlos da Silva

Atualmente, uma das principais preocupações da humanidade está relacionada à questões ambientais, que motivam pesquisas para o desenvolvimento de materiais com recursos renováveis e amigáveis com o meio ambiente. No entanto, este estudo pretende comparar, à resistência dos compósitos reforçados com fibras naturais, portanto, favoráveis ao meio ambiente e compósitos reforçados com fibras de vidro, que por sua vez têm impactos ambientais desde a fabricação até à disposição. Treze compósitos foram confeccionados para essa pesquisa, contendo 0% de fibra, 30% de fibras de curauá e 30% de fibras de vidro em matriz epóxi e testados em uma máquina de tração. Os resultados mostraram valores mais altos para as amostras reforçadas com fibras de vidro, no entanto, para relacionar a tensão do compósito com à sua densidade de fibra, verificou-se que os compósitos reforçados com fibras naturais apresentaram resultados melhores do que os produzidos com fibras de vidro. Concluindo, pelo ponto de vista da propriedade mecânica, as fibras de vidro podem ser substituídas pelas fibras de curauá.

Oct 30, 2017