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By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Carlos Alberto Perim

Devido à obstrução no distribuidor, os aços ultra baixo carbono estabilizados ao titânio apresentavam baixo sequencial de lingotamento na ArcelorMittal Tubarão (AMT). Foram identificadas práticas utilizadas na redução de obstrução nestes aços, que foram adotadas para a produção na AMT. Uma das práticas foi estabelecer uma relação entre alumínio e titânio com menor propensão à formação de compostos de alumina e óxido de titânio que se aglomeram na região da válvula superior do distribuidor. Também foram introduzidas melhorias no processo visando a melhorar a condição de fluxo na região próxima da saída do aço no distribuidor. Neste projeto, um aço UBC de maior volume de produção foi escolhido e novas práticas foram adotadas para sua produção. Amostras de aço foram retiradas de corridas produzidas nesta condição e foram enviadas para análise na ArcelorMittal Research USA. Os resultados mostraram melhorias nos índices de qualidade tanto em laminados a quente como em laminados a frio. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações adotadas na AMT, que resultaram em um aumento do sequencial médio de distribuidor, permitindo atingir um máximo de 18 corridas. Os níveis de esfoliação com esta nova prática atingiram também nível mínimo histórico.

Aug 16, 2017

By Vantuil Manoel Thebas

A automatização do laminador Machine duo reversível de 8 toneladas passa pela determinação da força de laminação em seus cilindros durante processo de deformação da chapa metálica não ferrosa, o que se faz pela medição direta da força nos cilindros do laminador através de um sensor de força ou pelo uso de modelos matemáticos aplicados ao processo de laminação das ligas metálicas. O presente trabalho tem por objetivo o estudo dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford aplicados à predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas. Amostras em barras chatas extrudadas com 6,35 mm (14/') de espessura da liga de Alumínio 6063-T5, com 300 mm de comprimento e 50,8 mm (2’) de largura, foram laminadas. Suas dimensões finais foram obtidas por uma escala de medição e paquímetro universal, sendo os dados tratados por rotinas computacionais especificamente desenvolvidas para a implementação dos modelos matemáticos citados. Os resultados deram conta de que a implementação dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford através de rotinas computacionais podem ser muito úteis na predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas.

Aug 8, 2018

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Guilherme Lisboa Quaresma

Um ensaio por partículas magnéticas é um método não destrutivo utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em produtos laminados. Este método consiste em submeter a peça a um campo magnético, com aglomeração de partículas magnetizáveis nos pontos onde há descontinuidade. As partículas usadas podem ser de diferentes cores, dimensões e formas. A partícula fluorescente sob a luz ultravioleta demonstra melhor resultado para detecção de pequenas descontinuidades. Para ampliar o campo de visão ensaiado e realçar o contraste entre partícula e peça a radiação ultravioleta deve garantir uniformidade, intensidade e comprimento de onda adequado. Essas exigências motivaram o trabalho da Gerdau junto com a Metal Chek, representante da Spectroline, no desenvolvimento de uma solução inovadora. Na Linha de Inspeção de Tarugos da Gerdau Ouro Branco o uso de luminárias ultravioletas de LED - Light Emitting Diode tornou-se uma alternativa que proporcionou ganho em eficiência e em confiabilidade na tomada de decisão do inspetor de qualidade, baixo consumo de energia, custo de manutenção e satisfação dos clientes. A implantação das luminárias de LED refletiu na prática a evolução da qualidade do produto, além de melhores condições em meio ambiente, saúde e segurança para o inspetor.

Jul 30, 2018

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Steferson Ferreira de Oliveira

A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM) é utilizada no processo de nitretação por descargas elétricas (NDE), pois permite enriquecer a superfície de um substrato de aço SAE 52100 com nitretos em meio a uma solução dielétrica composta por água deionizada e ureia. O objetivo do presente trabalho é caracterizar as camadas formadas ao utilizar uma solução dielétrica (30g / l) como fonte de nitrogênio e comparar as propriedades obtidas quando se utiliza eletrodo de cobre eletrolítico. As caracterizações das amostras no processo foram por meio das técnicas de microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers (HV), revelando a formação de uma camada uniforme e endurecida de nitretos, recoberta por uma camada branca (Zona Refundida), como comprovado por difração de Raio-X (DRX) a formação de compostos com nitrogênio. As camadas formadas no eletrodo peça temperado e revenido foram mais espessas do que as que formaram no eletrodo peça esferoidizado. Para avaliar o desempenho do processo de usinagem, foram utilizados parâmetros como taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo ferramenta (TD) e desgaste volumétrico (DVR).

Oct 30, 2017

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Costa dos Santos

O objetivo deste artigo é apresentar uma proposta de metodologia para auxílio na fase de planejamento de um projeto de manutenção, objetivando a redução de falhas no mesmo. Tal estudo possui relevância, pois quando se trata de manutenção preventiva o custo é sempre considerável para qualquer empresa, uma vez que para realização as máquinas devem ser paradas e recursos humanos e materiais devem ser disponibilizados, desta forma o planejamento deve ser feito de maneira que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade dos equipamentos. A metodologia se embasa na teoria geral de projetos e utiliza de maneira sequenciada e estratégica ferramentas já aplicadas no mundo da manutenção para determinar as oito fases personalizadas para um evento de manutenção. A aplicação da metodologia facilita o trabalho do planejador o que consequentemente viabiliza a sua entrada no meio industrial, posto que a metodologia é altamente simples e sequenciada, o planejador não precisa conhecer com detalhes a teoria de projetos para utiliza-la. Portanto, com objetivo de facilitar e sequenciar o planejamento da manutenção afim de reduzir falhas, a metodologia trabalha de maneira forte a análise e gestão de riscos e definição de cronogramas em projetos.

Oct 30, 2017

By Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 2017

By Alexandre Rodizio Bento

A utilização da tecnologia na gestão dos processos de produção em forjaria, torna-se cada vez mais imprescindível para se manter competitivo no setor automotivo. Com isso, a necessidade de ferramentas tecnológicas se faz presente para obter controles ágeis e recursos otimizados. A informatização é uma destas ferramentas que podem ser usadas na gestão da produção no setor automotivo. Esta permite que os gestores consigam monitorar em tempo real a produção e caso necessário intervir no processo de forma ágil para eliminar ou diminuir as não conformidades durante a produção. Este trabalho discute a informatização da gestão da produção em uma forjaria no setor automotivo e a importância das ferramentas tecnológicas aplicadas como suporte a gestão. Apresenta-se um caso real aplicado no setor, onde a informatização apresentou ganhos de acesso à informação e agilidade na tomada de decisão. Neste, realiza-se uma comparação do processo de gestão manual com a proposta de informatização. Como resultado, verificou que as ferramentas tecnológicas aplicadas possibilitaram melhorar fortemente a gestão durante o processo produtivo e mostrou-se superior nos quesitos de qualidade e tempo para difundir a informação, bem como reduzir custos operacionais.

Aug 8, 2018

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017

By Pablo Altoé Amorim, Allan Cypriano Doelinger Assad, Vitor Martini, Newton Valadão Junior, Otávio Lube dos Santos

Esse artigo tem o objetivo de desenvolver um dispositivo, para mensurar esforços mecânicos de partes estruturais de um veículo Baja, para estimar o seu valor instantâneo, com a utilização de: extensômetros; um hardware para tratamento de dados; um sistema embarcado para aquisição e manipulação de dados; e uma interface homem-máquina para analisar os resultados

Oct 1, 2019

By Henara Lillian Costa

This paper aims to investigate the effects of a possible incorporation of ethanol to the lubricant during engine use on friction and lubricant film thickness, by adding small amounts of ethanol to Group I base (with and without an organic friction modifier) and to formulated oils. Film thickness was measured using ultrathin film interferometry. Friction tests were carried out using a mini-traction machine to obtain Stribeck curves. The film thickness measurements showed that in the region of low speeds, where the elastohydrodynamic film is very thin and therefore boundary lubrication may prevail, the addition of ethanol produced some boundary film, which was not present for the base oils. For the base oil with an organic friction modifier, the presence of ethanol increased the thickness of the low friction boundary film. For the formulated oil, the addition of ethanol reduced film thickness in all lubrication regimes. The friction tests showed some friction reduction due to addition of ethanol to the base oil, in particular at low speeds. For the formulated oil, the addition of ethanol reduced friction at high speeds, which was associated to a reduction in the viscosity of the lubricant, but at low speeds, the presence of ethanol reduced the formation of a boundary layer, increasing friction. For the base oil containing an organic friction modifier, the presence of ethanol increased the range of speeds for which low boundary friction occurred.

Jul 31, 2018

By Samuel Filgueiras Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Gedeon Silva Reis, Eden Santos Silva, Fulvio Siciliano

When austenite is deformed above the Ae3 temperature, partial amount of it transforms dynamically into ferrite by a displacive mechanism. After unloading, it retransforms back into the stable austenite by a diffusional process. This influences the rolling load which decreases under isothermal condition or does not increase with decreasing temperature as rapidly as expected under cooling. Plate rolling simulations under isothermal and continuous cooling conditions were carried out on a 0.09 wt.% Nb X-70 steel. Pass strains of 0.2 were employed together with interpass times of 10 s, and 30 s for the cooling conditions and 0.3 with interval of 10 s at 900 °C for the isothermal experiments; strain rate of 1 s-1 was used during the simulations. The mean-flow-stress (MFS`s) behavior of both conditions indicates that dynamic transformation and dynamic recrystallization were taking place during straining. The critical strains for the initiation of dynamic transformation fell around 0.06 while the critical strain for DRX was 0.12. It has been shown that ferrite is formed due to the applied deformation of roughing passes and increases its volume fraction throughout the finishing rolling stage. Under cooling conditions, the ferrite formation is also favored as the temperature approaches the Ae3 line. Such ferrite forms when the driving force for dynamic transformation is higher than the total free energy barrier preventing its formation. This obstacle consists of the free energy difference between austenite and ferrite as well as the lattice dilatation work and shear accommodation work. The addition of Nb retards the retransformation of the ferrite into austenite. Moreover, holding times after rolling increases the amount of austenite available for microstructure control on subsequent stages. The dynamic transformation (DT) mechanism can be used to design improved rolling schedules

Oct 1, 2019

By Steven G. Jansto

Carbon content and continuous casting parameters affecting solidification behavior, such as super heat, mold level fluctuation, heat transfer, fine grain chill zone depth and other process solidification parameters directly influence the surface and internal quality of the steel strand. The carbon content, resultant fine grain chill zone depth, the equiaxed-columnar transition zone and the strain energy are the primary drivers that govern hot ductility behavior. These factors influence the propensity for crack formation during the unbending section in the continuous casting process. Elements such as microalloys exhibit secondary or tertiary root causes for crack formation and are not the primary crack formation root cause. This solidification research identifies that the traditional hot ductility as measured via the percent reduction in area (%RA) at elevated temperature grossly overstates the minimum ductility required to assure crack-free casting of microalloyed steels. The strain at the ultimate tensile strength exhibits a very high correlation coefficient with strain energy while an extremely low correlation coefficient is exhibited with %RA.

Oct 30, 2017

By Marco A. Ramírez-Argáez

A 2D mathematical model was developed for the plasma arc welding process. Computational simulations based on mass and momentum conservation equations as well as Maxwell equations were performed by using the commercial software PHOENICS. The model predicts the electric characteristics of the arc column, flow patterns, temperature contours and electrical potential, by varying the composition of the cover gas, in this case, argon and nitrogen. It was found that an arc of nitrogen with respect to one of argon generates more intense jets, greater voltages, and lower temperatures in the arc column for welding arcs current of 150 A and 10 mm arc length.

Oct 30, 2017

By Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

By Altair Lucio de Souza

Este trabalho tem o objetivo de apresentar os principais modelos matemáticos e pacotes tecnológicos da nova linha de Laminação de Tiras a Quente da Gerdau e vantagem desses modelos no desenvolvimento de aços HTP (High Temperature Processing). Essa linha tem uma das mais modernas tecnologias de sistemas de automação com modelos matemáticos de alta performance para um laminador a quente.

Jul 30, 2018