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By Vítor Covre Evangelista da Silva

Esta proposta objetivou desenvolver uma análise teórico/experimental da influência de 2% Ag (em peso) em uma liga de solda Sn-40%Bi solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor. Correlações experimentais entre os parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de deslocamento da isoterma liquidus - VL, taxa de resfriamento - ?L e parâmetros microestruturais como espaçamentos dendríticos secundários – l2 foram determinados. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x, além de fluorescência de raios-x para obtenção dos perfis de macrossegregação dos solutos (Bi, Ag). Para determinação do perfil de dureza foram realizados ensaios de dureza Vickers. As microestruturas brutas de fusão da liga Sn-40%Bi-2%Ag são compostas de dendritas ricas em Sn decoradas com partículas de Bi circundadas por uma mistura eutética (Sn+Bi) e partículas primárias de Ag3Sn. Os parâmetros térmicos decresceram com aumento da camada solidificada, permitindo uma ampla variação: ?L ? 0,1 a 10,0°C/s, VL ? 0,2 a 0,9mm/s e GL ? 0,4 a 11,0°C/mm. O teor de bismuto não variou significativamente, ao passo que a prata variou de forma efetiva, concentrando-se no início do lingote (até próximo de 35mm). O surgimento de braços dendríticos terciários em 15mm conteve a diminuição da microdureza Vickers, esperada para as posições mais afastadas da interface metal/molde.

Aug 16, 2017

By Juliano Braz Possatti, José Fagundes Júnior

This project involved a teamwork including process control, maintenance and operation specialists, R&D and CTO experts to identify and actuate on each opportunity to increase charging temperature, furnace efficiency, decrease discharging temperature when possible, decrease FM and RM cycle time (mainly speed increase and interpass time decrease), tracking zones optimization, safe use of equipment power limits, safety interlocks revision and tune models for Mill Pacing Control and Slab Design.As result of these efforts, ArcelorMittal Tubarão HSM today occupies a prominent position among the best HSM of similar layout and produced mix of the group and worldwide. This paper will show the path which was followed by the AMT HSM team to achieve more than a 20% productivity increase resulting in a hot coils production per year more than 700 million tons higher.

Oct 1, 2019

By Larissa Agrizzi Ronqueti

The effect of coiling temperature on selective oxidation behaviour of binary and ternary iron-based model alloys containing different contents of Si or Mn were investigated by SEM and SIMS. The experiments were carried out with a temperature ranging from 450 °C to 700 °C, under N2-5%H2 gas flow with a Dew Point of -3.3°C, for different durations. SEM images of binary iron-based model alloys revealed a decrease of grain boundary oxidation depth with increasing Silicon or Manganese content. At 530°C and 600°C SIMS results showed no Silicon diffusion toward surface, contrary to the results analyzed for Fe-x%Mn. Tests results and Wagner’s theory application (specific cases Fe-0.2%Si and Fe-0.5%Si) showed that grain boundary oxygen diffusion coefficient “DoGB” is almost 60 to 70 times faster than oxygen bulk diffusion coefficient. These results helped to broaden knowledge of single-element effects on grain boundary oxidation, in addition, will contribute of the future works in new steels with complex alloy compositions.

Aug 17, 2017

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Sunil Katharia

In February 2016, the upgraded Blast Furnace 1 of JSW Steel Limited (JSW) at its Vijayanagar Steel Plant was blown in after a 6 months shutdown in which the whole furnace was rebuilt on the existing foundation and within the existing tower structure. Despite several plant constraints it was possible to increase the furnace inner volume by 85% - reaching 2307 m3 from existing 1250m3. The upgradation project covered the stockhouse and its dedusting system, top charging system, furnace profile, furnace cooling system, casthouse and its dedusting system, slag granulation plant, pulverized coal injection plant, hot blast system and gas cleaning plant – with major interventions in order to cope up with the changed operating conditions. The total scope of the project was split by JSW into several packages, all based on design data provided by Paul Wurth. JSW was responsible for coordinating the local subcontractors along with Paul Wurth which has been appointed as main technology supplier in charge of complete basic and selected detail engineering in the key areas and of the supply of core equipment such as the Bell-less Top®, copper staves, GCP key items and TMT casthouse machines. The main design concept and the key points of the project such as optimization of project ROI, advanced erection concepts as well as a summary of the operating results are presented confirming JSW “BF1” upgradation as one latest examples of the current state of the art in the revamping projects.

Aug 17, 2017

By Osmar Roberto Bagnato

Este trabalho apresenta um estudo do desgaste de insertos e tensões residuais em diferentes estratégias de entrada de ferramenta no fresamento da liga Ti-6Al-4V. Esta liga possui propriedades mecânicas que a torna ideal para aplicações onde é necessária uma ótima relação resistência-peso. O objetivo é reduzir o desgaste dos insertos no processo de fresamento e analisar as tensões residuais na usinagem da liga Ti-6Al-4V. A integridade superficial do material após a usinagem deve ser conhecida já que esta liga é utilizada em aplicações criticas. Quatro estratégias de entrada foram estudadas, sendo que no faceamento foi utilizada a entrada por rolagem e a frontal reta e no fresamento de cavidade foi utilizado mergulho reto e em rampa. Em todos os ensaios foram utilizados os mesmos parâmetros de usinagem. As tensões residuais foram medidas por difração de raios-X (Luz Sincrotron), pelo método sin²?, utilizando um difratômetro de raios-X instalado no LNLS. No faceamento a estratégia por rolagem mostrou uma importante redução do desgaste e uma pequena redução da tensão residual quando comparada com a estratégia frontal reta. No fresamento de cavidades a estratégia de mergulho reto mostrou um inesperado aumento do desgaste e uma significativa redução da tensão residual quando comparada com o mergulho em rampa. Todas as tensões residuais encontradas foram compressivas. As tensões residuais encontradas em todos os experimentos se mostraram favoráveis a aplicações sujeitas à fadiga.

Aug 8, 2018

By Albaniza Alves Tavares

Neste estudo, a influência do tipo de argila como nucleante heterogêneo para o PP foi avaliada. As argilas organofílicas MPH e MPTH, provenientes do Laboratório de físico-química da UAMG/UFCG, e C20A da Southern Clay Products, em teor de 1% em massa, foram misturadas com o polipropileno (PP) compatibilizado com 15% em massa de polipropileno enxertado com anidrido maleico (PP-g-MA), em misturador interno do reômetro de torque Haake visando a obtenção de concentrados que posteriormente foram diluídos com o PP em extrusora. As amostras preparadas foram caracterizadas por medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difratometria de raios-X (DRX). Os resultados obtidos mostraram que embora as três argilas tenham atuado como agente nucleante para o PP a MPH foi a mais eficiente.

Aug 8, 2018

By Edmilson Renato de Castro

O presente trabalho apresenta um forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas autoredutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. As cargas de pelotas auto-redutoras, com massas em torno de 90 g e 30 g foram reduzidas em um cadinho de carbeto de silício. A potência de micro-ondas irradiada foi de 6 kW. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permite realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 16, 2017

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 Alberto Pesamosca

The present work analyzes the latest results achieved in scrap based EAFs in terms of application of chemical energy, starting from the observation that the general trend is a reduction of oxygen utilization. Consequently a review is needed about criteria for evaluation of melting process efficiency and equipment design. If from one side the maximization of productivity remains one of the major goals, from the other side some aspects of present market situation, included price of raw materials, are requiring the maximization of process yield. Based on achieved performance figures of selected plants and theoretical considerations, the effect of chemical energy input intensity is analyzed focusing on transformation cost, productivity and total energy input. The effect of present practices with lower oxygen utilization is considered also in terms of global CO2 emissions. Finally, the latest Danieli concepts and technological tools for optimization of chemical input are presented.

Aug 17, 2017

By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Andressa Pereira dos Reis Croucillo

O desenvolvimento de impressoras 3D permitiu uma maior produção de peças e próteses médicas provenientes de polímeros termoplásticos como PLA e ABS, para produção de filamentos. Este trabalho avaliou as características mecânicas de próteses impressas, em determinada temperatura, de filamento PLA. Foram impressos diversos corpos de provas, para a realização de testes de tração, verificando que a configuração com densidade 100%, espessura de 0,4 mm e direção de impressão de 45° e 135° apresentou melhor resultado de resistência mecânica. Realizaram-se também, simulações matemáticas para análise de resistência à queda e flambagem. O conjunto de testes físicos e matemáticos determinou que o PLA não atendeu os requisitos para aplicação deste como próteses.

Oct 30, 2017

By Martin Chabicovsky, Milan Hnizdil

Emulsions are frequently used for the cooling and lubrication of working rolls during the cold rolling. The fact that the lubrication and cooling are not separable makes the optimization of both functionalities difficult. The higher emulsion temperature decreases the cooling efficiency compared to cold water. Heat transfer and fluid flow laboratory (Czech Republic), CRM (Belgium), Tata steel (Netherlands) and Henkel (Germany) cooperated on the increasing of a cooling efficiency during cold rolling. Part of this research was focused on an influence of the emulsion composition on a cooling intensity. The cooling efficiency was laboratory investigated. The stainless steel sample with thermocouple was heated and then it was cooled by a nozzle. Tests were performed with various emulsions and pure water. The heat transfer coefficient was computed from measured temperatures. The cooling intensity (heat transfer coefficient) of all tested emulsions was similar but an increase of the cooling intensity was found with water. Further various emulsions concentrations were tested. Results showed decreasing cooling intensity with increasing oil concentration. Adding additives therefore is thought to cause a noticeable decrease of the cooling intensity.

Oct 1, 2019

By Francisco Alberto Marreiros da Rocha Filho

No processo de laminação a quente ocorre ocasionalmente a perda de ductilidade a quente que pode causar o fenômeno denominado como “abertura de cabeça” da barra durante a sequência de passes. Essa perda de ductilidade a quente pode ser severa e causar interrupções no processo produtivo. Esse fenômeno pode estar associado a diversos fatores entre eles: composição química do aço; defeitos presentes no tarugo; condições do processo de laminação; e temperatura do aço durante o processo, principalmente nos passes de desbaste e intermediários de laminação. No processo em estudo, a perda de ductilidade a quente ocorre associada à laminação de vergalhões a partir de tarugos oriundos diretamente do lingotamento contínuo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da temperatura e da microestrutura formada ao longo do processo na perda de ductilidade a quente das barras através de um exame comparativo entre os vergalhões laminados com e sem o uso da etapa de reaquecimento.

Oct 30, 2017

By Thiago Guimarães Teixeira

Produtos químicos são os ingredientes essenciais para os processos de tratamento de águas e efluentes. A GDU consome mais de 30 produtos químicos diferentes utilizados em suas 17 estações de tratamento de água e efluentes distribuídas em toda a Usina Presidente Vargas (UPV). A gestão dos estoques dos produtos químicos, acompanhada do consumo padrão de cada um, contribuem para a garantia da qualidade da água tratada e no custo de tratamento de cada ETE. Por outro lado, a falta ou a deficiência de um sistema de gerenciamento acarreta em descontroles dos parâmetros de qualidade da água e aumenta custos por imprevisibilidades no processo, podendo inclusive causar danos aos processos clientes. O grupo em conjunto implantou um sistema de gerenciamento visual dos estoques de produtos químicos em cada área de sua responsabilidade, pois foi evidenciado muitas ocorrências de descontrole da qualidade da água devido à falta de produtos químicos na área, e como consequência, elevados pedidos de produtos químicos em emergência. A principal ação tomada para a implantação desse sistema de gerenciamento de produtos químicos foi estabelecer, por meio de gráficos de controle, um sistema de gerenciamento visual, permitindo conhecer, acompanhar e prever o consumo e data de novos pedidos. Dentre os benefícios da implantação deste trabalho, podemos citar: a) Efetivação dos pedidos de produtos químicos com antecedência; b) Entregas programadas na data de necessidade, com estabelecimento de nível de estoque de segurança de produto nas áreas; c) Redução do número de solicitações de produtos químicos em emergências; d) Envolvimento dos operadores nos consumos e controles de estoques de produtos químicos, através do sistema de gerenciamento; e) Parâmetros de qualidade da água estabilizados; f) Redução do risco de interferência nos clientes por má qualidade da água; g) Redução de desperdícios; h) Custos evitados com transportes e multas ambientais.

Aug 17, 2017

By Rainer W. Kaiser

High wear resistant HSS rolls are being successfully used in the first stands of HSM finishing trains since the early 1990´s. The strong demand of mill administrators to make them applicable also in the last stands of the finishing rolling mill is a major influence factor of R&D efforts at respective roll suppliers. Looking back to the successful replacement of ICDP and HiCr rolls by more economic HSS rolls in F1-4 in regard to the TCO, rolling mill managers wish to repeat such scale gain also at F5-7 stands. Actually used enhanced ICDP rolls wear faster, being the HSM stoppage factor. F1-4 HSS rolls can be used for example 3 times longer. There is an obstacle to be overcome by roll suppliers and end users to replace F5-7 rolls by HSS rolls. Stick and crack resistance properties of HSS need to be improved. As a worldwide known leading producer of cast rolls for steel mills since 1820, the traditional German family owned foundry and machine shop IRLE, existing since 1693, accepted to face also this additional challenge. IRLE´s long year experience and prior researches have shown possible development directions to improve mentioned stick and crack resistance properties of its HSS grade, called SST. A new material of the HSS family is in the development pipe line and is discussed: SST/G. Choice criteria of the development direction, steps to control and guarantee respective sections of an industrial scale production as well as observations and results are described.

Jul 30, 2018

By Rafael Masulck Santos

A utilização de aços de baixo custo sempre foi uma tendência e ainda é hoje e em um mercado crescentemente globalizado. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação de aço laminado a frio de qualidade comercial, de baixo custo de produção e boa conformabilidade, produzida na unidade de Volta Redonda da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) com o intuito de aumentar sua participação no segmento de mercado de Distribuição. Essa nova especificação, produzida via recozimento em Caixa (FRCX) em escala industrial, oferece aos clientes finais possibilidades múltiplas aplicações. Esse desenvolvimento, com abordagem multidisciplinar, é focado nos resultados de redução do custo de produção, satisfação dos clientes e a conquista de novos mercados.

Aug 8, 2018

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Antonio Fabiano de Oliveira

Estudos de laminação com revestimento de cromo e influência nas propriedades foram realizados com o objetivo de aumentar a produtividade dos cilindros. Para tal, foram utilizados cilindros cromados para laminação de chapas de cobre, com amostragem da técnica de réplica epoxy. A compreensão da correlação entre microestrutura e propriedades do material é objeto de grande interesse e, ao mesmo tempo, necessário para aplicação prática na laminação a frio, combinando revestimento e produtividade. O objetivo da pesquisa atual é comparar as propriedades tribológicas do cobre antes e depois da laminação, no cilindro de trabalho e chapa, com e sem revestimento de cromo.

Oct 30, 2017