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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 André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as microestruturas de quatro juntas soldadas de aço inoxidável austenítico produzidas através do processo MIG/MAG com diferentes gases de proteção, dentro de um projeto que visava estudar o comportamento de juntas soldadas de aços inoxidáveis austeníticos a altas temperaturas. Utilizou-se o metal de adição 22.12.HT e diferentes gases de proteção: 100% Ar, Ar + 2% CO2, Ar +4% CO2 e Ar + 20% CO2. Para cada mistura gasosa, foi soldado um corpo de prova. Estudouse a variação das frações volumétricas de ferrita delta em função dos diferentes gases de proteção utilizados. Observou-se aumento no teor de carbono e consequente diminuição das frações volumétricas de ferrita delta nos metais depositados com gases de proteção com maiores concentrações de CO2, evidenciando-se que o carbono é um forte estabilizador da austenita nos aços inoxidáveis austeníticos.

Aug 17, 2017

By Francisco Morganti

In order to support hot rolling mill managers in improving the utilization of their plants, SMS group offers well defined Performance Modules. These are technologies, components, automation solutions or services, which can be implemented in existing plants to increase competitiveness in categories of efficiency, productivity, quality and process and product control referred to as “Industry 4.0”. Except the Performance Modules dedicated to the last category, targeting overall process controls, Performance Modules are characterized by quantifiable benefits. Performance Modules related to hot rolling mills are e.g. camber free rolling, modular laminar strip cooling system, new edge masking and intelligent components.

Oct 30, 2017

By Denilson de Camargo Mirim

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Aug 8, 2018

By Mateus Sotelo Menezes

Uma ferramenta de trefilação deve suportar as altas tensões a que fica submetida durante o processo sem apresentar deformações. Para isso, o projeto da fieira deve iniciar com a escolha correta do material de fabricação e um dimensionamento adequado. Tais fatores podem minimizar a ocorrência de falhas, tanto na fieira, quanto no produto trefilado, assim como diminuir as tensões e desgaste na ferramenta. Portanto, este estudo visa analisar as regiões de uma ferramenta de trefilação industrial que estão sujeitas as maiores amplitudes de tensões ao longo de um processo de trefilação. O método de elementos finitos foi utilizado para simular a trefilação de uma barra de aço utilizando uma ferramenta de carbeto de tungstênio. O perfil da fieira foi inserido no software e então analisado em diferentes etapas ao longo do processo de trefilação e após o seu término. Observou-se a ocorrência de tensões compressivas superiores a 600 MPa na região de trabalho e as maiores tensões trativas foram visualizadas na região de saída, com valores próximos a 200 MPa. A presença de tensões residuais não foi registrada na fieira, como esperado.

Aug 17, 2017

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003) é um aço relativamente novo e ainda em desenvolvimento no mercado Brasileiro. Ele tem sido posicionado como um candidato a substituir aços baixo carbono comuns e aços patináveis em algumas aplicações onde existam exigências no que diz respeito à resistência do material à oxidação e à corrosão. Entretanto, ainda existem algumas lacunas de conhecimento a respeito do seu comportamento mecânico que permitam avaliar a viabilidade de sua aplicação em condições agressivas de trabalho, como por exemplo em temperaturas relativamente elevadas. Partes estruturais de caldeiras, tubulações para condução de vapores e gases quentes, entre outros, são exemplos em potencial para aplicação do aço 410D. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou o comportamento do referido aço quando submetido a ensaios de tração a quente nas temperaturas de 300°C e 600°, comparando-se os resultados obtidos com o seu desempenho à temperatura ambiente. Concluiu-se que o aço inoxidável 410D é susceptível ao fenômeno de envelhecimento dinâmico na temperatura de 300°C, tendo sua capacidade de deformação plástica significativamente diminuída. A 600°C observou-se uma diminuição de 45% no seu limite de escoamento e um aumento de 7% no alongamento total em relação à temperatura ambiente.

Oct 8, 2019

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017

By Rhelman Rossano Urzêdo Queiroz

Amostras de um aço Dual Phase, não deformadas e deformadas à temperatura ambiente e em condições de envelhecimento dinâmico foram examinadas por microscopia eletrônica de transmissão, visando analisar modificações na subestrutura de deslocações na faixa de temperaturas em que ocorre o fenômeno. Observaram-se mudanças significativas no padrão de distribuição das deslocações que evoluiu de uma distribuição uniforme, no material deformado à temperatura ambiente, para uma distribuição em forma de linhas alongadas a 200°C e 300°C, culminando em uma subestrutura complexa com elevada densidade de deslocações a 350°C. A 400°C, a distribuição uniforme foi novamente verificada. As imagens obtidas não indicaram a ocorrência de formação de carbonetos de transição ou precipitação na martensita durante a deformação nas temperaturas em que foram observados os efeitos de envelhecimento dinâmico.

Aug 7, 2018

By Luara da Costa Morais

O objetivo deste trabalho compreende o estudo do grau de sensitização (DOS) do aço inoxidável dúplex (AID) UNS S31803 envelhecido a 750ºC por ensaios de DL-EPR. Para isto, corpos de prova do aço em estudo foram solubilizados a 1.175ºC e envelhecidos a 750ºC entre 10 min e 240 h visando a formação de diferentes frações de sigma. Corpos-de-prova metalográficos foram utilizados para a caracterização microestrutural, que foi realizada por meio de técnicas de estereologia quantitativa a partir de imagens de elétrons retroespalhados para a quantificação das fases intermetálicas formadas durante o envelhecimento e análises magnéticas. Os ensaios de DL-EPR foram conduzidos em solução 2M H2SO4 + 0,5M NaCl + 0,01M KSCN à 30 ± 2ºC, em amostras polidas. Observou-se que o DOS das amostras envelhecidas mostra forte dependência da microestrutura. Foram registrados duplos máximos de densidade de corrente tanto na ativação quanto na reativação, onde os ensaios potenciostáticos mostraram que estes máximos estão relacionados a dissolução da fases, ferrita e austenita. Observou-se o aumento no DOS de ambas as fases seguido de queda, provavelmente devido à redistribuição de Cr para regiões empobrecidas, decorrentes da formação de fases intermetálicas.

Aug 7, 2018

By Lucas Coelho da Silva

Este trabalho tem a pretensão de problematizar a influência da corrosão, sobretudo nos trocadores de calor, e trazer a importância de um estudo prévio detalhado, ressaltando como o desempenho deste equipamento está relacionado ao material utilizado e como esse estudo pode nos abster de grandes dispêndios. Através de ensaios eletroquímicos vamos estudar o comportamento do aço Super Duplex UNS S32750 em diferentes meios corrosivos, com o intuito de avaliar se o nível de corrosão do material é adequado para as condições severas de operação impostas a um permutador de calor.

Aug 16, 2017

By Jorge Madias

O trabalho está baseado na análise de dados de perto de 200 fornos elétricos a arco de diferente design: convencional, de corrente contínua, de carcaças gémeas, com preaquecimento de sucata no transportador ou em shaft, etc. Incluem-se fornos que processam principalmente sucata, e fornos com carregamento parcial de gusa sólido ou líquido, ferro briquetado a quente (HBI) ou ferro esponja (DRI) a frio ou a quente. São avaliados os consumos de energia elétrica, oxigênio, gás natural e materiais carbonosos; os tempos entre vazamentos, com forno ligado e com forno desligado, assim como a produtividade horária. Com os dados obtidos, se analisa a influência dos metálicos (e seu estado térmico ao momento do carregamento), e o design do forno, sobre os consumos específicos mencionados e a produtividade.

Oct 30, 2017

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 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 Rafael Henrique Alves Gomes

A automação em processos industriais agrega qualidade, padronização e segurança aos produtos e pessoas envolvidas. Entretanto, as demandas de mercado, custos agregados e a concorrência exigem melhorias que podem ser alcançadas através de métodos de otimização. Este artigo apresenta algumas metodologias e ferramentas para otimização de processos industriais que visam desvincular a obrigatoriedade de que Técnicas de Controle Avançado em métodos de otimização são a única solução capaz de oferecer resultados satisfatórios para aumento de produtividade. Os recursos expostos abordam a gestão de malhas de controle, gestão de alarmes e o cálculo do indicador global de eficiência, o OEE.

Aug 17, 2017

By Luana De Lucca de Costa

A diversidade de aplicações dos produtos fabricados pelo processo de forjamento é atribuído a importante relação obtida entre a qualidade dos produtos e os custos de produção, entretanto, o custo do ferramental neste processo é expressivamente dispendioso. Estudos que envolvem a fabricação e manutenção das matrizes, em particular, a investigação das maneiras que gerem aumento do desempenho e da vida útil são de relevância acadêmica e fabril. Este trabalho explana os as particularidades que envolvem o projeto de matrizes para forjamento a quente em matriz fechada, tais como, ângulos de saída, linhas de partição, pré-formas, canais de rebarba, entre outros. O objetivo do estudo é reunir e esclarecer conceitos a fim de evitar erros de projeto e tornar o ferramental menos oneroso.

Aug 16, 2017

By Maísa Villela Freire

Refratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão.

Aug 17, 2017

By Marcilio do Carmo Silva

O circuito de flotação de Fábrica Nova é composto por três colunas de quatro metros de diâmetro e quinze de altura, equipadas com sparger’s tipo retrofit (misturadores), utilizando uma mistura de ar e polpa para geração de bolhas. As colunas operam em paralelo constituindo o estágio rougher. Os produtos gerados neste estágio são tratados em células convencionais (cleaner e scavenger). Com o empobrecimento do ROM proveniente da Mina de Fábrica Nova e conseqüente aumento de SiO2 na alimentação da flotação, fez-se necessário ajuste no circuito com o intuito de garantirmos qualidade competitiva do pellet feed de Fábrica Nova. Foram feitas alterações de rota do rejeito do estágio rougher, direcionando o mesmo para o rejeito final (no circuito padrão o mesmo alimentava o estágio scavenger). O rejeito do rougher e o rejeito do scavenger compõem o rejeito final da flotação. Um ajuste no percentual de sólidos da alimentação da flotação foi necessário para favorecer a coleta da sílica (saindo da ordem de 58-60% para 53-54%). Com esta manobra conseguimos retirar o excesso de SiO2 do circuito de flotação, possibilitando a geração de pellet feed com qualidade dentro dos padrões VALE.

Aug 8, 2018

By André Caetano Melado

Neste trabalho foi avaliada a influência da porcentagem de austenita retida nas propriedades mecânicas de um ferro fundido nodular submetido ao processo de Têmpera e Partição (T&P). O tratamento térmico consiste do aquecimento do material à 880ºC por um tempo de encharque de 2h para completa austenitização, seguida de têmpera em óleo até a temperatura de 170ºC, intermediária às temperaturas Ms e Mf, para formação de uma quantidade controlada de martensita atérmica. Em seguida, o material foi reaquecido até 375ºC (tratamento de partição) por diferentes tempos (15, 60 e 120 minutos), sendo subsequentemente resfriado ao ar até a temperatura ambiente. Foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) para a caracterização microestrutural do material obtido. Ensaios de tração e impacto (Charpy) foram realizados para obtenção das propriedades mecânicas do material. Para longos tempos de partição, foi verificada uma diminuição na fração volumétrica de austenita. Com a diminuição da porcentagem de austenita retida observou-se uma diminuição nas propriedades como alongamento e resistência ao impacto do material.

Aug 16, 2017

By Natália de Oliveira Roque Maciel

Atualmente uma das maiores preocupações da humanidade está relacionada as questões ambientais, o que tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de materiais provenientes de recursos renováveis e ambientalmente amigáveis. A despeito disso, este trabalho objetiva comparar a resistência de compósitos desenvolvidos com fibras naturais e, portanto, ambientalmente amigável e de compósitos desenvolvidos com fibras de vidro, que por sua vez apresentam impactos ambientais desde a fabricação até o descarte. Foram fabricados 13 corpos de provas para amostras contendo 0% de fibra, 30% de fibra de curauá e 30% de fibra de vidro na matriz epoxídica e ensaiado na máquina de tração. Os resultados obtidos apresentam valores bastante superiores para as amostras contendo fibras de vidro, contudo, ao relacionar a tensão do compósito com a respectiva densidade da fibra, foi possível constatar que os compósitos com fibras naturais chegam a apresentar resultados superiores aos compósitos fabricados com fibras de vidro. É possível concluir, portanto, que do ponto de vista da propriedade mecânica em questão é possível substituir as fibras de vidro por fibras de curauá.

Aug 17, 2017

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019