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By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Tundish is the last reactor where significant metallurgical operations can still be done. Calcium aluminate slags are able to positively contribute to metallurgy considering oxide separation, protection against reoxidation and preclusion of resulphurisation. However, these are poor insulators. When using low melting point slags it is necessary to use another covering material. The deviation from saturation can be used as a measure of absorption capacity. By utilizing computerized construction of ternary and quaternary diagrams it is possible to compare different slags and to find proper slag compositions with reasonable capacity to dissolve inclusions. Objective of the present technical contribution is to evaluate tundish slag capacity to absorb inclusions, considering a particular tundish industrial slag and the changes in its chemical composition during continuous casting of steel. It was observed that slag composition changed during the continuous casting process; this variation is possibly related to interaction between the CaO-Al2O3 liquid slag and the rice hull ash layer which is used above it. Computational thermodynamics was used to determine activity of alumina dissolved in liquid slag; it was observed that the variation in slag composition did not change slag capacity to absorb inclusions, since precipitation of Al2O3 solid phases is not predicted.

Aug 17, 2017

By Bruno Vidal de Almeida

A campanha dos refratários à base de carbono aplicados como revestimento de trabalho de diversos equipamentos siderúrgicos depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. Durante a etapa de aquecimento inicial de revestimentos refratários novos ocorre a oxidação prematura do carbono presente no revestimento refratário, reduzindo a vida útil do revestimento precocemente. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um novo coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. O coating desenvolvido possui uma fase ligante com pega química ativada termicamente e possui como carga refratária um composto sílico-aluminoso com elevada estabilidade térmica. Os resultados laboratoriais de avaliação de desempenho revelaram que com a aplicação do novo coating desenvolvido reduz-se a oxidação prematura do carbono em até 77% e elevase a vida útil do revestimento em alguns casos em até 15%. O coating desenvolvido revelou possuir excelente desempenho quanto a proteção do refratário MgO-C contra a oxidação do carbono que ocorre durante a etapa de aquecimento de equipamentos com refratários novos, comprovando sua aplicabilidade em diversos equipamentos siderúrgicos que possuem revestimentos refratários à base de carbono.

Aug 17, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas três corridas comerciais de ferro fundido nodular. Para produção das corridas, partiu-se do mesmo metal base e utilizou-se a mesma liga nodularizante. Cada uma das corridas foi feita com inoculantes diferentes. Os percentuais em peso de inoculante e liga nodularizante foram, respectivamente, 1,0% e 1,3%. Estudou-se a nucleação e o crescimento dos nódulos de grafita. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). Observou-se a sequência de crescimento dos nódulos de grafita, evidenciando-se a formação de silicatos complexos ricos em alumínio, cálcio e bário ao redor dos núcleos, gerando uma interface favorável à solidificação heterogênea de grafita a partir destas partículas de tamanho superior ao raio crítico.

Aug 17, 2017

By Afonso Cardoso da Silva, Romeu Thomaz Viana Jr, Emanuelle Garcia Reis, José Herbert Dolabela da Silveira

The Gerdau Ouro Branco Mill, three years after the implementation of its new plate mill, has started to develop high complexity products. The plate mill’s learning curve has been increasingly challenging since products are being developed to their highest grades. This work aims to present the first results of the development of steels of the strength class of 510 MPa produced by TMCP (Thermomechanical Controlled Processing) followed by accelerated cooling. These results show the potential and advantage of the accelerated cooling process regarding to obtain products of high mechanical strength and high toughness, associated with a low equivalent carbon.

Oct 1, 2019

By Pedro Sampaio Cotta

O mercado de Siderurgia no Brasil vive um momento de pressão causado pelas quedas dos preços internacionais e agravado por fatores internos como a redução no consumo, aumento do custo de energia e tributação elevada. Tendo em vista que, ao menos no curto prazo, não há perspectiva de melhoria, as indústrias do setor se mobilizam para adequar a esta nova realidade. A sobrevivência em um cenário de alta competitividade é garantida reduzindo custos de produção e manutenção e buscando aumentar a produtividade sem, entretanto, expandir a capacidade produtiva. Para atingir estes objetivos as indústrias focam em pequenas melhorias operacionais, com investimentos em pequenas modernizações e otimizações de processos existentes, em detrimento de grandes investimentos em expansões. Neste contexto observa-se um aumento na relevância do software de automação, que surge como alternativa para realização de melhorias, pois possuem custo relativamente baixo em comparação com reformas a nível mecânico e podem proporcionar ganhos importantes de eficiência e qualidade. Este artigo apresenta um estudo da utilização de metodologias ágeis de desenvolvimento de software para realização de melhoria contínua em processos industriais. Como exemplo de aplicação é apresentado o trabalho de otimização do software de automação de um laminador de alumínio com foco no aumento de sua taxa de utilização. A meta foi buscar um ganho de produtividade garantindo os mesmos padrões de segurança originais dos equipamentos e com impacto mínimo nas atividades produtivas.

Aug 17, 2017

By Marcos Velho Ludolf

O projeto de Substituição dos Controladores Lógicos Programáveis da Sinterização tem como objetivo a substituição dos PLCs da Família S5 (Siemens) já obsoletos por novos PLCs de tecnologia atual. O projeto de substituição foi dividido em etapas, sendo que a primeira etapa ocorreu em 2012. Consequentemente, teremos novos e antigos PLCs na mesma plataforma de controle até o fim do projeto. Os maiores desafios foram fazer toda a migração e adaptação de hardware e software dos novos PLCs ao restante da planta adequando-se aos sistemas existentes tais como PIMS, comunicação com o Nível 2, comunicação com balanças já obsoletas, SCADA, outros PLCs e concluir toda a migração da primeira etapa do projeto em apenas 60 dias compreendendo desde a desmontagem do sistema anterior, montagem dos painéis novos, recomissionar todo o I/O substituído, conciliar todos os testes à frio e parciais com demais serviços de manutenção programados e realizar o comissionamento a quente de toda a sequência da planta nos últimos 04 dias de implantação, quando todas as linhas de operação foram liberadas para testes. Em 2014 foi iniciada uma segunda etapa, e um PLC de 600 pontos de I/O já foi substituído em apenas 80 h usando uma nova estratégia.

Jul 30, 2018

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Alexander Schultz Rizek

O trabalho que será apresentado irá descrever o projeto realizado de atualização tecnológica do sistema de controle com controladores Automax instalado em um laminador de fio máquina de dois veios, a Acerías Paz del Río, da Votorantim Siderurgia na Colômbia. Este projeto consistiu na substituição do antigo sistema de controle com PLC’s Automax do laminador fio máquina de dois veios, mantendo-se parte do sistema antigo Automax convivendo com o novo sistema Contollogix. O novo PLC instalado para o controle do laminador foi o Rockwell ControlLogix, através do qual foi desenvolvido o controle principal do laminador, como: cascata de velocidade utilizando o fator R, que poderia ser ajustado do IHM (antes os ajustes eram feitos diretamente no rpm dos motores), controle de laços, controle das mesas de laço, as primeiras da Russula, produzidas e programadas em companhia com a Russula Itália exclusivamente para esse projeto, controle de tração, ciclos de posicionamentos manuais e automáticos, intertravamentos, etc.

Jul 30, 2018

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Thiago Augusto Ávila

A limpidez de aços e a diminuição de problemas de lingotabilidade em aciarias tem sido alvo constante de esforços de engenheiros na siderúrgica. O bom entendimento dos efeitos do processo e as suas respectivas particularidades garantem a redução de ocorrências de inclusões e má lingotabilidade. Dentre os principais aços de construção mecânica com maior ocorrência de problemas de inclusões e lingotabildade estão os aços “Baixo Si” e aços com faixa de S e acalmados ao Al e Si/Mn. Entre os parâmetros de análise, a ordem de adição de ligas, definição de temperatura de lingotamento e a estabilidade térmica e química, são os de maior influência na quantidade de inclusões e problemas de lingotabilidade. Para aços baixo Si, a pré-desoxidação com Al, auxiliada por maiores temperaturas de lingotamento, confere inclusões líquidas no inicio do processo promovendo a maior remoção destas. Da mesma forma, aços com S e Al são beneficiados pelo aumento da temperatura de lingotamento, mas fortemente afetados pela estratificação térmica do aço na panela, quando é elevado o teor de S e Al nestes. Sendo assim, o tempo de espera e o estado térmico da panela e distribuidor passam a ser um fator importante para redução da estratificação térmica bem como a redução de problemas com macroinclusão e má lingotabilidade.

Jul 30, 2018

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017

By Brunno Spinelli Pimentel

Ambientes contendo H2S e CO2 impõem condições severas a componentes fabricados em aços, já que estes podem sofrer corrosão com perda de propriedades mecânicas e falha das instalações. Uma preocupação é a quantificação dos fenômenos envolvendo difusão do hidrogênio atômico, o qual (seja pelo gás H2 em interfaces ou pela interação com ligações atômicas ou discordâncias) pode causar redução nas energias superficiais de fraturamento prejudicando ductilidade e tenacidade. Neste cenário, este trabalho investiga a fragilização por hidrogênio em um aço microligado API 5L X65 sour obtido de um tubo de diâmetro externo 32” e espessura de parede 20,6 mm fabricado pelo processo UOE. Amostras longitudinais e transversais de tração (ASTM E8/E8M) foram extraídas e imersas em solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os tempos de imersão foram de 0, 96 e 360 horas, sendo os ensaios de tração realizados após doze dias do término da imersão. Os resultados não revelaram efeito estatisticamente relevante na resistência mecânica, na evolução tensão-deformação e tampouco no módulo de tenacidade. Entretanto, foi observado maior espalhamento dos resultados advindos de amostras submetidas a H2S. Esse comportamento sugere que o hidrogênio influenciou no micromecanismo local de fraturamento, mas com inexpressivo comprometimento das propriedades monotônicas macroscópicas. Tal desempenho pode ser fruto da microestrutura com grãos refinados e do baixo nível de inclusões encontrado, indicando poucos e uniformes sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível.

Aug 8, 2018

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Um dos problemas enfrentados pela maior parte das aciarias relaciona-se à redução do percentual de fósforo do aço. Reduzir o fósforo contido no aço tornou-se um requisito fundamental nas siderúrgicas que utilizam convertedores LD, devido à crescente demanda do mercado por aços especiais, como por exemplo, aços para a indústria automobilística. Durante o processo de desfosforação, as principais fases sólidas que podem se formar na escória de convertedor são CaO, MgO, silicato dicálcico (2CaO.SiO2), fosfato tricálcico (3CaO.P2O5), formado pela oxidação do fósforo, e o 3CaOSiO2.3CaOP2O5. O objetivo deste trabalho é estudar a formação destes compostos e avaliar a influência das fases sólidas formadas durante o processo de desfosforação do aço. Para isto foram analisadas quatro composições químicas de escórias com diferentes teores de CaO e FeO, sendo duas composições médias das escórias estudadas pela Usiminas, uma escória da literatura e uma escória desfosforante elaborada para pesquisa. Os resultados mostraram em quais composições ocorrem a formação das fases sólidas citadas e sua influência no processo.

Jul 30, 2018

By Caroline Gomes de Oliveira

A busca por materiais que atendam as demandas ambientais que vem surgindo com o passar dos anos abre um importante mercado para a aplicação de fibras naturais. Além de biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis, as fibras naturais possibilitam a produção de materiais compósitos de baixa densidade e com boas propriedades mecânicas. Para aumentar ainda mais essas propriedades, estuda-se o uso de tecidos de fibra natural em vez das fibras alinhas. As principais vantagens desta nova configuração são o reforço em mais de uma direção ao mesmo tempo e o fato de serem mais compactos, viabilizando a incorporação de uma fração maior de material de reforço. O presente trabalho investigou a resistência ao impacto de compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido puro de rami, que é uma das fibras lignocellusosicas mais resistentes encontradas até hoje. Os corpos de prova foram reforçados com 1, 2 e 3 camadas de tecido e foram ensaiados num pêndulo de impacto Izod. Concluiu-se com base nos resultados que o aumento da fração volumétrica de tecido aumenta a resistência ao impacto dos compósitos.

Aug 17, 2017

By Maria Carolina Andrade Teles

Uma fibra natural apresenta características interfaciais com matrizes poliméricas que favorecem a absorção de alta energia de impacto da estrutura compósita . Este trabalho procura avaliar a resistência ao impacto deste tipo de matriz de poliéster com reforço de fibras naturais. As fibras de Fique foram misturadas com resina de poliéster sob pressão em um molde metálico, e curada à temperatura ambiente durante 24 horas . Amostras padrões foram preparadas até 30% em volume de fibras Fique alinhadas ao longo de todo o seu comprimento, estas amostras foram então testadas com ensaio de impacto Izod do pêndulo e as superfícies de fratura examinadas por microscopia eletrônica de varredura, MEV. A resistência ao impacto aumenta substancialmente com a quantidade relativa de fibra de Fique como reforço do compósito . Isto pode ser atribuído a uma descolagem preferencial da interface fibra / matriz , o que contribui para uma elevada energia absorvida.

Aug 17, 2017

By Alex Maia do Nascimento

A capacidade de um determinado aço suportar as deformações ocorridas durante laminação sem fraturas ou trincas severas é denominada de ductilidade a quente, que é função de diversos parâmetros de processo dentre os quais: qualidade do tarugo, tipo de corte, ciclo térmico, temperatura de processo, layout do laminador, calibração, taxa de deformação e composição química. Diversos trabalhos abordam a ductilidade a quente enfatizando a influência isolada de uma variável como critério de qualidade como as conhecidas relações Mn/S e Ni/Cu através da determinação de valores mínimos. A globalização tem sido responsável pela crescente competitividade entre as siderúrgicas que, para se manterem competitivas no mercado, têm que buscar inovações, quebras de paradigmas, estratégias ousadas e assumir riscos. No presente trabalho realizou-se uma avaliação de risco com base no princípio ALARP (As Low As Reasonable Practical) através da análise conjunta das principais variáveis de processo responsáveis pela perda de ductilidade a quente de um aço utilizado para produção de barras de aço CA-50, objetivando-se uma solução otimizada de menor custo garantindo a competitividade e sustentabilidade da cadeia produtiva.

Aug 17, 2017

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Evelyn Dayrell Lopes Júnior

A capacidade de alimentação de sistemas de fundição é uma das características tecnológicas que está correlacionada a resultados qualitativos negativos, como porosidades e deformações geométricas dos produtos fundidos. As ligas com suas características são parte fundamental do processo de alimentação. A metodologia de caracterização da capacidade de alimentação por meio da coquilha Tatur foi utilizada nesse trabalho, para a qual foram desenvolvidos novos processos de dosagem da liga líquida, com o objetivo de prover maior repetitividade, e consequentemente, maior coerência morfológica das amostras produzidas. Para isso, foram desenvolvidos dois novos métodos de dosagem, chamados “método de dosagem dinâmica” e “método de pré-dosagem”. Esses foram testados e analisados, sendo suas amostras avaliadas comparativamente com o padrão morfológico teórico. O objetivo da obtenção de amostras coerentes foi atingido, sendo evidenciadas a grande influência das variáveis presentes na etapa de vazamento sobre os resultados das amostras obtidas.

Aug 17, 2017

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018