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By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

O BOF, Basic Oxygen Furnace, ou convertedor LD, é o processo mais utilizado industrialmente para o refino primário do ferro gusa atualmente. Para aumentar a produtividade do BOF deve-se diminuir o tempo de cada ciclo de operação, especialmente o tempo de sopro aumentado a taxa de descarburação. Durante o sopro do convertedor existem três etapas. A segunda etapa do sopro a taxa de descarburação é alta e constante sendo o fator limitante é a disponibilidade do oxigênio no banho e determina o tempo de sopro. Assim para aumentar a descarburação pode-se melhorar a interação do jato de oxigênio com o banho, configurando o convertedor. Estudando o sopro combinado em um modelo fisíco de um convertedor LD de 220t, foi testado diferentes bicos de lança com um sopro de 160Nm3/h de vazão e vazões de 4Nm3/h e 6Nm3/h nas ventaneiras. Através dos testes pode-se observar que aumentando o número de furos no bico o jato teve menor penetração, maior área de agitação e as projeções tiveram menor altitude, já a injeção pelas ventaneiras aumentou a penetração do jato e diminuiu as projeções. Foi calculado também valores para a constante K para cada configuração, assim é possível prever a penetração do jato industrialmente.

Aug 17, 2017

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

Aug 16, 2017

By Bruno Valladão Fraga

Esse trabalho tem como objetivo apresentar a estratégia adotada para a migração dos sistemas de otimização de processo dos três Altos Fornos da ArcelorMittal Tubarão. O desenvolvimento dos novos sistemas é baseado no Plano Diretor de Tecnologia de Automação (PDTA) que definiu a arquitetura, tecnologias e elaborou o Framework como base das aplicações. Para a migração dos sistemas foi elaborada uma especificação detalhada de todos os módulos e funcionalidades existentes, permitindo dessa forma a criação de uma camada com as principais regras de negócios relativas ao processo para serem reutilizados em todos os Altos Fornos. Essa camada deu origem ao Framework dos Altos Fornos. Os resultados obtidos já podem ser vistos nos três sistemas migrados para a nova plataforma, com um alto desempenho e estabilidade, garantido dessa forma a segurança operacional objetivada.

Aug 17, 2017

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By André de Albuquerque Vicente

O valor do PREN da liga pode levar a uma previsão equivocada da resistência à corrosão por pite pois, caso haja um desbalanceamento das frações volumétricas da ferrita d e da austenita, as composições químicas das fases poderão ser muito diferentes daquela da liga. Neste caso o PREN de uma das fases pode ficar abaixo do PREN da liga. Caracterizou-se três chapas de aços inoxidáveis duplex laminados com diferentes PRENs: UNS S32304 (Lean Duplex), UNS S31803 (Duplex) e UNS S32750 (Super Duplex). Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como de espectrometria de emissão ótica, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com EDS acoplado. Realizaram-se análises metalográficas quantitativas para a determinação das frações volumétricas de ferrita d e da austenita e análises químicas semi-quantitativas das fases presentes utilizando-se um MEV com EDS acoplado.

Oct 30, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

O desempenho balístico de compósitos de matriz de poliéster reforçados com tecido de juta foi avaliado como segunda camada em um sistema de blindagem multicamadas (MAS – Multilayered Armor Systems). Diferentes frações volumétricas de tecido de juta, até 30% vol., foram misturadas com poliéster ortoftálica para se fabricar as placas compósitas. Estes compósitos foram ligados a uma camada cerâmica de alumina dianteira e seguidos por uma placa metálica de liga de alumínio como terceira camada do MAS, os testes balísticos foram conduzidos usando munição comercial de alta velocidade de 7,62 mm. A profundidade de penetração causada pela bala em um bloco de plastilina, que simula o corpo humano, foi usada para avaliar o desempenho balístico do MAS de acordo com o padrão internacional. Os materiais fraturados após testes foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que os compósitos de tecido de juta apresentam um desempenho semelhante ao do tecido de aramida comercialmente utilizado como segunda camada para MAS com mesma espessura, o Kevlar™. O mecanismo que explica este comportamento balístico semelhante, bem como as vantagens econômicas comparativas dos compósitos de tecido de juta foram discutidos.

Oct 30, 2017

By Hugo de León Carvalho Cedro

O presente trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos da degradação da superfície de lentes de contato via métodos ópticos. Sendo biomateriais, as lentes estão em contato direto com estruturas sensíveis do corpo humano e seu uso surge da necessidade de reduzir enfermidades, propiciando melhora da acuidade visual e proteção ocular. Outro aspecto relevante é que as lentes se tornam uma nova estrutura refrativa de entrada da luz no globo ocular, e desse modo devem manter características de transmitância compatíveis com a córnea. Com o uso das lentes, é esperado uma degradação natural das propriedades ópticas e superficiais da mesma. Para avaliarmos essa degradação, foi planejado um experimento com um ensaio de degradação. O ensaio de degradação visa comparar o efeito de diferentes soluções simuladoras sobre a superfície das lentes tóricas: solução extrema de acetato de potássio 5% pH5, solução fisiológica usada pelo fabricante do tipo Boston Simplus multiação e solução de água ultrapura obtida de um dispositivo milli-Q (controle). O efeito da degradação foi analisado através do estudo das variações da topografia e da transmitância da lente.

Oct 30, 2017

By Bruno Alves Resende

Em julho de 2010, a linha de Tiras a Quente da Usiminas, planta de Ipatinga, passou a operar com um novo sistema de controle para o laminador de acabamento. Assim, foi necessário atualizar o simulador offline de set up do Trem Acabador, utilizado frequentemente pelas áreas técnica e operacional. Para isso, toda a lógica de cálculo e formulações matemáticas do sistema online foram assimiladas e empregadas no novo simulador. Os resultados das simulações, quando comparados com os valores gerados pelo modelo online, mostraram-se bastante confiáveis. Sendo assim, conclui-se que o aplicativo desenvolvido está apto para ser utilizado como uma ferramenta de simulação offline do modelo de controle do Trem Acabador. Os benefícios potenciais do uso do simulador são: (i) aumento da produtividade por meio da redução de paradas da linha, (ii) melhoria da qualidade final do produto, (iii) redução do número de experimentos na produção e (iv) ajuste dos parâmetros dos modelos de controle. No presente trabalho são apresentadas e discutidas as características do desenvolvimento, da apresentação e da aplicação desse simulador.

Aug 17, 2017

By Gustavo Nucci Franco

A indústria do aço passa por seu pior período no Brasil e as empresas vêm buscando soluções para minimizar custos e garantir as operações com menos recursos. Ponto importante nessa busca de ganhos potenciais, a Logística vem, assim, merecendo uma atenção especial. Este trabalho apresenta esforços da AM Juiz de Fora, em parceria com a Franco Arbeit Engenharia, para reduzir o tempo de permanência de veículos em sua unidade e, com isso, evitar custos com o pagamento dos novos valores de permanência. Para isso, foram utilizadas modernas ferramentas de Simulação em Computador para que as soluções mais adequadas pudessem ser implementadas com sucesso.

Aug 17, 2017

By Renata Cristina Teixeira

The lubricant oil is a complex mixture of different basestocks and additives. Engine oils evolved from the use of pure mineral basestocks back in the early years of automotive industry to the advent of synthetic, fully formulated, low ash lubricants. This evolution was driven by a number of factors, such as new engine designs, extended durability needs, increased fuel economy needs, environmental concerns, feedstock prices and availability and legal issues. This paper uses technology prospecting on literature and patents databases to allow an investigation on the historical evolution of engine oils. Main basestocks (mineral, hydrotreated, polyalphaolefins, esters) and additives (antioxidants, antiwear, friction modifiers, detergents and dispersants) are characterized according to their research effort. Technology prospecting data is crosschecked against the evolution of engine oil classes, allowing an analysis of how the main drivers push the development of lubricant oil quality. A research effort was identified in late 1990’s until mid-2000’s and related to the adoption of chemical limits for lubricants. Different patterns for the articles and patents publication account for the high value technological knowledge has in this industry. Technology prospecting is seen as a useful methodology for the understanding and forecast of lubricant technology movements.

Jul 31, 2018

By Pedro Porto Silva Cavalcanti

A suscetibilidade à degradação mecânica de pelotas de minério de ferro é diretamente influenciada tanto pela composição quanto pela sua estrutura. O trabalho analisou criticamente essas relações para pelotas queimadas para a redução direta, por meio de análises detalhadas com quatro tipos distintos de pelotas, que incluíram análises químicas e mineralógicas, medidas de porosidade e distribuição de tamanhos de poros por tomografias de raios X, distribuição de poros por região da pelota por meio de microscopia, da dureza, bem como de resistência à compressão, abrasão, bem como um novo método de avaliação da resistência à fragmentação por abrasão. O trabalho mostra que há, de fato, forte correlação entre a suscetibilidade à degradação e várias dessas características analisadas. Forte correlação foi observada entre a porosidade e o tamanho máximo de poros. Boa correspondência qualitativa foi observada entre o acabamento superficial e a resistência à compressão. Resultados de um novo teste proposto de suscetibilidade à fragmentação superficial sugerem que a porosidade total e a mineralogia exercem pouca influência nesse comportamento, enquanto as características superficiais, como o acabamento e a microdureza exercem uma influência direta nesse mecanismo.

Aug 17, 2017

By Duberney Hincapié-Ladino

O presente trabalho estuda os parâmetros de permeabilidade de hidrogênio de um tubo API 5L X80, e uma chapa de aço grau X80, onde a principal diferença está na composição química, o primeiro contém 0,07%C e 0,04%Nb e o segundo 0,04%C e 0,102%Nb. As amostras foram cortadas com espessura de aproximadamente 1 mm, lixadas e recobertas com um filme de níquel, em uma das faces. Nos ensaios de permeabilidade foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A da norma NACE TM0284, com injeção de H2S no lado de geração e 0,2M NaOH no lado de detecção. As curvas de corrente em função do tempo obtidas passaram por tratamentos matemáticos (método tlag), permitindo a obtenção dos parâmetros de difusividade aparente, concentração máxima de hidrogênio e número de traps (sítios de ancoramento). Tais parâmetros mostraram-se iguais para os dois materiais. As curvas foram normalizadas e modificadas de maneira a eliminar o efeito da espessura das amostras. Estas novas curvas foram comparadas com o modelo teórico da segunda lei de Fick. A comparação evidenciou que o procedimento inicial para a obtenção dos parâmetros de permeabilidade mostra-se eficiente e vantajoso por apresentar maior praticidade. Pôde-se concluir que a semelhança no comportamento dos parâmetros de permeabilidade foi devida às similaridades nas suas microestruturas. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o tipo e quantidade de traps nestes materiais são determinados pela microestrutura.

Aug 17, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Luís Carlos da Silva

Nos dias contemporâneos, houve uma evolução do armamento utilizado e há uma tentativa dos centros de defesa e balística de acompanhar essa evolução no desenvolvimento de blindagens cada vez mais eficientes. Essa eficiência passa tanto na leveza do material quanto na sua capacidade de proteção. Vivemos também nos dias atuais uma preocupação com questões ambientais e energéticas e é justamente, envolto nesse cenário que pesquisas relacionadas à utilização de fibras naturais (FNL’S), tem se tornado cada vez mais relevantes. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de sisal, quando submetidos ao impacto balístico de munição com calibre de 7,62 mm. Neste trabalho foram testados compósitos reforçados com 20% e 30% em volume de fibras de sisal. Com um auxílio de um radar Doppler, foram registradas as velocidades inicial (de impacto) e residual (após a perfuração do impacto). De posse desses dados foi possível calcular à energia cinética absorvida pelo compósito e estimar à velocidade limite do projétil que essa blindagem é capaz de suportar. Os resultados após alguns tratamentos estatísticos demonstraram que o compósito em questão tem resultados similares à outras blindagens reforçadas com FNL’S, representando mais uma opção de blindagem moderna.

Oct 30, 2017

By Douglas Batista Mazzinghy

O moinho vertical normalmente é dimensionado através da aplicação de um fator de eficiência sobre o Índice de Trabalho de Bond (BWI) ou sobre o consumo específico de energia (kWh/t) obtido através de teste em moinho de bolas de laboratório. Para confirmar o dimensionamento do moinho vertical são realizados testes em escala piloto com grandes volumes de amostras. O presente trabalho apresenta uma metodologia para simulação de moinho vertical através de testes de moagem em escala de laboratório utilizando um moinho de bolas convencional e amostras bitoladas em diferentes faixas granulométricas. A amostra de minério de ferro estudada foi utilizada em uma campanha de testes em escala piloto com moinho vertical. As simulações realizadas utilizando a metodologia de Austin apresentaram muito boa correlação com os resultados dos testes em escala piloto.

Aug 1, 2018

By Mariano de Córdova

A operação dos altos-fornos com injeção de carvão pulverizado ou gás natural requer uma alta qualidade do coque. Para um custo mínimo do coque, mantendo a qualidade necessária, a escolha de carvões e a formulação da mistura é um tema muito importante. Uma ferramenta amplamente utilizada para o design de misturas é a modelagem, precedido pela caracterização de carvões e seguido de teste no forno piloto. Neste trabalho, revisa-se o desenvolvimento dos modelos, com base la literatura pública. Três etapas cronológicas são levadas em conta, desde os anos sessenta até a atualidade.

Aug 17, 2017

By Carlos Bruno Eckstein, Cayo Vinicius da Silva Lima, Gabriela Ribeiro Pereira, Thiago Tôrres Matta Neves, Clara Johanna Pacheco, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

Aços austeníticos HP atualmente são os materiais utilizados em tubos de fornos de reforma a vapor devido as suas propriedades superiores a altas temperaturas de operação. Por causa da exposição a ambientes oxidantes durante o serviço, na parede externa dos tubos é formada uma complexa camada de diferentes óxidos e, adjacente a esta, se forma região empobrecida de cromo. A presença de uma resposta magnética nesta região influencia diretamente o desenvolvimento de fermentas de inspeção não destrutiva para avaliação magnética da evolução microestrutural em fornos de reforma a vapor. Para caracterizar a resposta magnética desta camada transformada, foi utilizada uma amostra com estado de envelhecimento V utilizando-se a técnica de microscopia Kerr. Foram realizadas análises qualitativas por meio de imagens e análises quantitativas através do levantamento da curva de histerese. Os resultados permitiram identificar regiões com domínios magnéticos e correlacionar o seu comportamento com o valor do campo magnético aplicado.

Oct 29, 2019

By Michelle Cardinale Souza Silva Macedo

Neste trabalho, o comportamento eletroquímico das ligas Ti-35Nb-xTa (x = 0; 2,5; 5,0; 7,5)Ta (% em peso), solubilizadas e resfriadas em água, foi investigado em meio de NaCl a 0,9% mol/L através de testes de polarização anódica e medidas de impedância, micrografias e DRX. Os ensaios eletroquímicos mostraram que as ligas contendo tântalo apresentam uma maior resistência à corrosão que a liga sem tântalo. Além disso, os ensaios eletroquímicos em conjunto com as micrografias e DRX indicam que a composição Ti-35Nb-5Ta é a que apresenta maior resistência à corrosão no meio estudado, pois além de ocorrer uma estabilização da fase ?, o refino do grão foi menos pronunciado e por esse motivo minimizou o surgimento de microcélulas eletroquímicas.

Aug 16, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017