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By Usiminas -. Ipatinga e Cubatão

Objetivo: Apresentar o Balanço Energético Global da Usiminas em 2013 - Usinas de Ipatinga e Cubatão, com os principais indicadores de consumo das áreas produtoras. Além dos indicadores energéticos globais, o balanço apresenta os consumos físicos específicos de cada insumo nas diversas áreas, permitindo a análise de cada setor das Usinas, isoladamente. Metodologia: Foram elaborados gráficos com indicadores de consumo energético por um período de cinco anos, bem como a distribuição percentual nas áreas produtoras. Nestes gráficos, é evidenciada a evolução dos indicadores ao longo dos anos. É também apresentada justificativa para a variação do indicador em relação ao ano anterior. Resultados: O trabalho apresenta análise das Usinas de Ipatinga e Cubatão em relação à evolução do consumo energético e sua distribuição percentual nas áreas produtoras.

Jul 31, 2018

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica computacional de misturas a base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Foi utilizado o software Factsage para avaliação termodinâmica, tendo este se mostrado eficaz na determinação da concentração de fósforo de equilíbrio no metal, fases presentes e temperatura de fusão das misturas. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Luís Carlos da Silva

As fibras lignocelulósicas naturais são cada vez mais utilizadas como reforço em compósitos de matriz polimérica devido a vantagens econômicas e ambientais como serem renováveis e biodegradáveis. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência de 10, 20 e 30% em volume de tecido de malva na resistência à tração de compósitos preparados submetidos à 5 toneladas de pressão. O tecido natural foi previamente lavado e seco à temperatura ambiente, depois disposto em uma matriz metálica com formato ósseo, em seguida, uma resina de poliéster (misturada com catalisadores) é vertida sobre o tecido dentro da matriz, o conjunto é transportado a uma prensa e submetido a 5 toneladas de carga. Observou-se que a resistência à tração cresceu significativamente com o aumento da quantidade de tecido natural de malva incorporado na matriz de poliéster. Esta melhora no desempenho pode ser diretamente associado à dificuldade de romper o tecido malva e ao tipo de trincas resultantes da interação do tecido de malva com a matriz.

Oct 30, 2017

By José Eudes Lima Santos

Neste trabalho foi estudado o efeito da variação da densidade de corrente, temperatura e pH do banho eletrolítico na eletrodeposição da liga Ni-Mo-P utilizando citrato de sódio como agente complexante em função do comportamento anticorrosivo da mesma, da composição química e morfologia dos revestimentos. A caracterização das camadas foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios-X (EDX). Os ensaios de corrosão foram realizados à temperatura ambiente em NaCl 0,1 M por polarização potenciodiâmica linear (PPL). Como ferramenta de otimização foi utilizado um planejamento fatorial completo 23 associado a metodologia da superfície de resposta (MSR). As propriedades de corrosão e composição química dos revestimentos de Ni-Mo-P obtidos mostraram ser dependentes da densidade de corrente, temperatura e pH do banho eletrolítico. A ausência de trincas foi verificada para revesimentos com baixo conteúdo de molibdênio e mostrou ser necessário para obtenção de eletrodepósitos com boas propriedades de resistência à corrosão. Os resultados revelaram que o revestimento que apresentou melhor resistência à corrosão foi obtido em densidade de corrente 100 mA cm-2, temperatura de 40°C e pH 9,0 com composição de 87 wt.% Ni, 6 wt.% Mo e 7 wt.% P e sua superfice exibiu morfologia nodular.

Aug 8, 2018

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

By Eduardo Reis de Oliveira

As ligas fundidas de Alumínio são uma excelente opção para substituir os materiais convencionais devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Assim, o uso destas ligas nas indústrias aeroespacial e automobilística estão em uso crescente. As propriedades mecânicas finais das peças são muito dependentes da macro e microestrutura, que são resultantes do processo de solidificação. Portanto, o controle dos processos de solidificação de ligas permite maximizar as propriedades mecânicas de um componente mecânico. Os parâmetros de processo que podem interferir na estrutura final de uma liga são amplos. Tem-se como exemplo: composição da liga, taxa de resfriamento, modo de extração de calor, condições de fusão e tratamento do metal líquido e temperaturas envolvidas durante a fundição. O objetivo deste trabalho foi estudar uma liga binária de Al-Mg usando a técnica solidificação unidirecional. As macroestruturas e microestruturas obtidas foram correlacionadas com parâmetros térmicos tais como: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (?). E os espaçamentos dendrítico secundários (?2) com a microdureza HV. A composição da liga analisada foi Al-Mg com 3% de Mg e com patamares de superaquecimento (?TV) variando em 20, 40 e 60ºC.

Oct 30, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica de misturas à base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

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 Anselmo Monteiro Ilkiu

No presente trabalho será apresentado um modelo matemático para a análise da instabilidade plástica de um cilindro de parede fina sujeita a pressão interna, considerando o material com anisotropia normal R no estado plano de tensões. As equações foram obtidas, com base nas teorias elásticas e plásticas, considerando o critério de escoamento de von Mises no estado plano de tensões em termos da anisotropia normal, e de acordo com os trabalhos realizados por Johnson & Mellor [1], Chakrabarty [2] e Al-Qureshi [3].

Aug 16, 2017

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Marcus Wolter Ferreira

O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para aprovação de tubos com alta resistência a colapso de acordo com os requisitos da norma internacional API5CT grau N80, produzidos por tratamento térmico de tempera e revenimento, utilizando fornos de indução em tubos fabricados pelo processo de soldagem com resistência elétrica em alta frequência (ERW/HFIW). Neste trabalho são exploradas as principais propriedades mecânicas e dimensionais de um tubo de revestimento com diâmetro externo de 177,8 mm e parede 8,05 mm grau N80 processado para atingir alta resistência a colapso, onde serão apresentados os resultados do processo de qualificação para validação de sua produção em série.

Oct 30, 2017

By Angel Rafael Arce Chilque

O presente trabalho trata do estudo micrográfico e mecânico de junta soldada a multipassesde tubo de aço API 5L X70, pelo processo manual com eletrodorevestido (SMAW) para os passes de raiz, enchimento e acabamento na posição vertical 3G. Em acordo com API 1104, o consumível escolhido foi eletrodo revestido básico E 9018 – M, a fim de atender a parâmetros de soldabilidade e permitir a comparação dos resultados com trabalhos anteriores. Foram realizados ensaios macrográficos e micrográficos qualitativos da junta soldada e do metal de base, bem como a medição da microdureza Vickers (HV) ao longo da junta e medição do tamanho de grão da região de superaquecimento. Ensaios mecânicos de dobramento, tração e impacto também foram realizados. Os resultados dos ensaios Charpy foram correlacionados com a estrutura metalúrgica, tamanho de grão e microconstituintes presentes na junta soldada.

Aug 16, 2017

By Felipe Beluche Lima, Caio Augusto Silva Santos

Brazil is the largest producer of crude steel in the Americas by BOF process and many challenges come along with the increasing market demand. In the BOF, a tubular wall hood structure has been showing premature failures related to the overlay welded tube technology placed in the hood wall. The main root causes were: thermal fatigue at 1800°C, hot spot formation, high heat-affected zone (HAZ) leading to susceptibility of stress cracking, carburizing corrosion and superficial wearing. Based on that, co-extruded tube technology (named composite tube by Sandvik) was the alternative chosen to enhance hood performance without compromising BOF process. In order to rises safety and productivity, composite tube has 100% metallurgical bond assuring stable expansion, high heat exchange efficiency, better corrosion resistance and less rough surface finishing. It was highly suggested to many others mills due to similar and already existing reported cases.

Oct 1, 2019

By John Malcolm Gray

Interest in X-80 linepipe steels emerged in the early 1980’s and it was first used in 1985 by Ruhr Gas [1]. The early steels were extensions of conventional Nb-V or Nb-Mo microalloyed X-70 steels but other alloying concepts emerged based on Nb-Mo-B alloying (NKSTAF [2] and ULCB [3]). The latter had acicular ferrite/bainitic microstructures and carbon contents below 0.05 percent. In parallel renewed interest developed in ultra low carbon (0.02 percent) higher niobium steels which had first been studied in 1962 [4]. Such steels exhibited excellent notch toughness when processed with high finish rolling temperatures (>950°C) which made them suitable for processing on weak, older rolling mills. With time such steels, designated “High Temperature Processed”, or HTP steels, were further optimized and produced in modern, very strong rolling mills due to their superior economy compared with traditional vanadium and molybdenum containing steels. The chronology of the HTP development is presented in the present paper. Full scale demonstration heats of a 0.06 percent carbon 0.10 percent niobium steel were produced by Bofors Steel Plant in 1972 and were converted from slabs to plates by nine different steel mills [5-7]. Commercial application in API Grade X-70 first occurred in Canada in 1974 [8,9] but the concept was only used sporadically after that until 1998 when it was applied for the API Grade X-70 Sour Service Cantarell Project [10] in Mexico. Soon thereafter, the El Paso Cheyenne Plains Project used a 0.05%C 0.095%Nb 0.27%Cr variant of the HTP steel [10-12]. Nowadays the HTP concept is being utilized for construction of approximately 6000 km of 48” OD x 18.4 mm X-80 per year in China. The metallurgical principles and history of the development are presented in details in this paper.

Aug 7, 2018

By Leonardo de Oliveira Turani

A energia eólica, fonte de energia renovável e de baixo impacto ambiental, vem crescendo rapidamente na última década, em especial no Brasil. A conversão da energia cinética dos ventos em energia elétrica é realizada por aerogeradores, que são acopladas em torres, que na sua maioria são constituídas de anéis sobrepostos de aço, os quais são fabricados e montados com o emprego de várias etapas de soldagem. Em função disso, o conhecimento da soldabilidade dos aços estruturais é um fator importante para indústria eólica, dando subsídios para a elaboração de procedimentos que permitam a redução dos custos de soldagem e a seleção adequada dos aços empregados. Este trabalho objetivou a avaliação da soldabilidade do aço estrutural EN 10025-4 S355M através de ensaios mecânicos e metalográficos de juntas soldadas pelo processo de arco submerso (SAW) em duas diferentes técnicas: Single Arc e Tandem Arc. Os resultados mostraram que o aço S355M apresentou excelente soldabilidade, com destaque para o processo SAW Tandem Arc, o que possibilita a maior exploração desta técnica como uma excelente alternativa para a redução do tempo de soldagem durante a fabricação de torres eólicas.

Aug 8, 2018

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

By RENARDIR PEIXOTO MACIEL JUNIOR

Tratamentos térmicos são de grande importância para o desenvolvimento dos materiais, pois alteram as suas propriedades ou conferem-lhes características determinadas. Neste trabalho, foram realizados dois tratamentos térmicos diferentes, recozimento pleno e normalização, em um aço utilizado como eixo de sustentação de aerogerador a fim de verificar as alterações nas microestruturas e propriedades mecânicas através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e ensaio de microdureza Vickers. Além disso, foi realizada a identificação do material por meio de cálculo de composição de carbono utilizando o programa Image J com imagens obtidas por microscopia ótica. Logo, determinou-se que o aço tinha um teor de 0,55% de carbono. Após o estudo comparativo de dureza, verificou-se uma maior dureza da amostra normalizada e uma menor para a amostra recozida em comparação com a amostra recebida (sem tratamento). Logo, alcançaram-se os objetivos esperados ao fim do trabalho, pois todas as etapas foram realizadas com êxito obtendo,dessa forma, uma análise de resultados precisa.

Oct 30, 2017

By Gisele Ferreira de Lima

Magnésio e suas ligas são promissores para armazenagem de hidrogênio devido à alta eficiência, boa reversibilidade, baixo custo e segurança. Entretanto, hidretos à base de Mg apresentam cinéticas de ab/dessorção lentas, temperaturas de operação muito altas, e alta reatividade ao ar para aplicação práticas. A moagem de alta energia (HEBM) combinada com o uso de catalisadores têm produzido nanocompósitos à base de Mg com cinéticas mais rápidas. Recentemente, processos termomecânicos e de deformação plástica severa (SPD) têm sido investigados para produzir nanocompósitos em volume com melhor resistência ao ar (processo de ativação) e que podem ser facilmente fabricados em escala industrial. No presente trabalho, amostras 2Mg-Fe foram misturadas com CNT (0-5%p.) por HEBM, e em seguida processadas por extrusão a quente (termomecânico) a 300oC e/ou laminação a frio (SPD) a temperatura ambiente. Pós com 0%p a 5%p. de CNT mostraram padrões de DRX muito similares indicando similares nanoestruturas. Todas as amostras puderam ser laminadas, mas somente amostras com menos que 2,0%p. de CNT puderam ser extrudadas, e submetidas pela combinação de extrusão-laminação. As propriedades cinéticas, medidas pelos métodos Sieverts e DSC, foram piores para as extrudadas, intermediárias para as extrudadas/laminadas e melhores para as somente laminadas. Nessas últimas, os picos de Bragg mostraram baixa intensidade e textura favorável ao longo de (002) no Mg, que possivelmente explicam esses resultados. Quanto maiores foram as quantidades de CNT melhores foram as propriedades (cinética e temperatura de dessorção).

Aug 8, 2018

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Leonardo Roberto da Silva

Com o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte, os processos de usinagem de aços endurecidos (com remoção de cavacos em aço com dureza superior a 45 HRC) têm estado cada vez mais em evidência, de tal modo que, em alguns casos, substitui-se o processo de retificação por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação. Além disso, é possível obter peças com elevado acabamento superficial e tolerâncias apertadas. Este trabalho visa analisar o desgaste de ferramenta de metal duro e possíveis danos causados na superfície da peça através das solicitações térmicas e mecânicas originadas do fresamento com alta velocidade de corte no aço AISI H13 endurecido. A avaliação do desempenho das ferramentas de metal duro consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, desgaste de ferramenta, dureza, rugosidade e microestrutura. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que o material da ferramenta e a velocidade de corte influenciaram no desempenho das variáveis de saída citadas. As ferramentas de metal duro apresentaram baixo rendimento na usinagem HSM (High Speed Machining) e rendimento satisfatório com velocidades de corte convencionais.

Aug 7, 2018