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By Bruno Nazário Coelho

O ensaio mecânico de microdureza Vickers consiste em aplicar uma força sobre a superfície de materiais e induzir uma deformação plástica localizada. Por meio da análise das dimensões da impressão gerada em função da carga aplicada, determina-se um parâmetro denominado microdureza. Este ensaio tem sido muito difundido para o desenvolvimento de pesquisas e para análises de controle de qualidade devido às suas diversas aplicações, que incluem a determinação de durezas de fases específicas, a identificação da existência de precipitados, o controle de qualidade de juntas soldadas, a caracterização de tratamentos térmicos superficiais, entre outras. Entretanto, um problema associado a esta técnica é a influência do operador sobre as medidas realizadas. Com o objetivo de eliminar esta dispersão de resultados, este trabalho se propôs a desenvolver um software que, por meio de análise de imagens, identifica automaticamente as impressões na superfície das amostras e determina as suas dimensões. O software foi desenvolvido na linguagem C++, fazendo uso da biblioteca multiplataforma OpenCV. Os dados utilizados para a sua calibração foram provenientes de ensaios em amostras de aços, ferros fundidos, ligas de alumínio e de cobre. Os resultados comprovaram a capacidade do software de realizar medições com boa precisão e excelente reprodutibilidade, mas há a necessidade de melhorar os critérios de identificação das impressões, aplicando, por exemplo, técnicas de aprendizado de máquina.

Aug 7, 2018

By Beatriz Sampaio Torres

A técnica de difração de raios X permite a obtenção de diversos resultados referentes à caracterização de determinado material. Através dela, foi possível realizar cinco experimentos em amostras metálicas submetidas a diferentes preparos, dentre eles: análise qualitativa, cálculo do parâmetro de rede, análise de orientação preferencial, análise de tamanho de cristalito e análise quantitativa. Os resultados obtidos foram condizentes com o previsto pela teoria, ratificando a eficiência da técnica.

Oct 30, 2017

By Mário César Mantovani

The steel for gas turbine compressor discs (26NiCrMoV14.5) requires some mechanical properties like strength, impact, toughness, fatigue, and creep resistance in order to be used in such application. To achieve the properties required for the gas turbine compressor discs, the material should have very low contents of sulfur, phosphorus, antimony, tin and arsenic. The level of cleanliness should also be very high and this is possible by achieving low oxygen content keeping the deoxidation elements like silicon, manganese and even the aluminum in very low percentages. The main problem in refining such steel is to adjust a sufficiently low oxygen content to have a good desulfurization and at same time a good cleanliness without using silicon, manganese or aluminum as deoxidizers. Combination of initial selection material, steelmaking process control, forging sequence and heat treatment cycles can provide uniform mechanical properties throughout the gas turbine compressor discs. Villares Metals SA as a big player on special steels with complex process has been developing this kind of material for several years. The objective of this work is to show the process technology evolution involved in the production of this kind of steel under the discussed preconditions.

Aug 17, 2017

By Wilson Alexander Hormaza Rodriguez

O desenvolvimento da indústria automobilística exige inovações na área de materiais de engenharia assim como de processos. A partir desta necessidade, as propriedades dos aços baixo e médio carbono podem ser melhoradas com a precipitação e refino de grão associado à adição de pequenas quantidades de elementos formadores de nitretos, carbonetos e carbonitretos. Aços baseados nestes princípios podem classificar-se como aços microligados, apresentando elevados níveis de resistência mecânica e tenacidade sem aumentos significativos nos custos de fabricação. No entanto, um dos métodos de obtenção de estruturas refinadas na indústria é mediante o processamento termomecânico com o propósito de se atingir uma microestrutura predeterminada. Assim o refino obtido é baseado no controle da cinética de nucleação e crescimento de grão. Neste trabalho foi estudado o efeito do forjamento a morno no refino de grão de um aço microligado. Inicialmente, as amostras foram aquecidas a 550°C, deformadas através de um processo de forjamento (40%, 60% e 80%) e resfriadas em água. Em seguida foram recozidas na região subcrítica por tempos variando de 1 min a 10 min e novamente resfriadas em água. A evolução microestrutural, assim como o comportamento mecânico deste aço, foram avaliados através de microscopia óptica, eletrônica (varredura e transmissão) e testes de dureza. O processo de forjamento mostrou-se eficaz na obtenção de uma microestrutura refinada associada a uma recristalização da ferrita.

Aug 7, 2018

By Jens Kempken

A competitive landscape pressurizes the steel producers business, zero defect requirements from customers forces the operators for additional efforts in process control and quality management. The so called quality related cost, which include also rework, cost for downgrading or even scabbing of material is already a remarkable lever in a plants profitability breakdown. The introduction of advanced state of the art grades in the product portfolio requires already a budgeting for the expenses for R&D and quality management. PQA has been developed as a process and quality management software solution next to existing level 2 or level 3 automation systems. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, in line quality measurement devices and trend analysis to obtain an answer whether the process is according to definition and expectation and whether the intermediate or final product can be shipped for further processing as prime material. Advanced analytics which are linked to an expert know how based configuration identifies deficiencies in the production and processing process. An intelligent, state of the art quality rating system evaluates tolerable deviations. PQA comprises the software platform including the database, data configurator and collector from the different sources in the production process and units. The core element of the platform is the knowledge based expert know how package defining process and quality determining fundamentals. The paper describes the structure of the software package, it gives insights on the expert know how package, process and quality evaluation and points out the customer benefits, cost reduction, improvement yield, customer satisfaction increase. The link to recent operational references is given.

Oct 30, 2017

By Eduardo Batista Teixeira

As indústrias podem possuir diversos sistemas especialistas para a gestão de cada uma das dimensões do negócio e, no caso, dos dados de análise a gestão de dados de laboratório a funcionalidade se dá com o LIMS, Sistema de gerenciamento de dados de laboratório (Laboratory Information Management System) e o Sistemas para o armazenamento de dados históricos de processo, PIMS, (Plant Information Management System). A correlação de dados de processo com dados de qualidade (resultados de análises de laboratório) é fator crítico de sucesso para o acompanhamento e gestão dos processos produtivos. Na intenção de atender as demandas dos usuários das informações correlacionadas, procuram guardar dentro do PIMS as informações do LIMS que agreguem valor para estes usuários. Cada variável historiada no PIMS consome uma posição de armazenamento (TAG). O quantitativo de TAG é parâmetro de licenciamento das soluções PIMS e o uso indiscriminado destes pode inviabilizar o projeto na dimensão custo. O presente trabalho apresenta solução para cadastramento dos resultados de análise utilizando estratégia de hierarquização no banco de dados. Esta estratégia reduzir para 20% (economia de 80% de TAG) do total de posições de armazenamento apuradas durante o levantamento de dados caso fosse utilizada a prática convencional de cadastramento dos dados. A hierarquização de dados reduz consideravelmente a demanda de TAG e não onera o processamento dos dados no momento da pesquisa e apresentação dos dados.

Aug 16, 2017

By Wanderson Endlich, Tarley Rezende Secchin, Ana Clara Bernabe, Jennifer Oliva Coronel, Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Tubarão (AMT) possui desde o início de operação os recursos hídricos como uma das questões centrais na estratégia de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica na AMT, dentre outras ações, garante que 96,5% de toda a água captada na usina venha do mar. Além disso, possui investimento contínuo em reusos internos, busca de fontes alternativas de água e combate ao desperdício e vazamentos. A condução dessa gestão hídrica, contribuiu de forma significativa para atravessarmos em 2015, a pior seca que o estado do Estado do Espírito Santo atravessou nos últimos 40 anos. Todos esses esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT, reduzindo o consumo específico de 4,2 m³/t em 2014, para 2,5 m³/t em 2018. Como resultado de um plano robusto de gestão hídrica, um projeto arrojado e inovador, pioneiro no Brasil e primeiro do grupo no mundo será realizado na empresa, a planta de dessalinização de água do mar. Com investimentos da ordem de R$ 50 milhões, a unidade começará a ser construída em 2019, com prazo de conclusão em dois anos. Produzirá até 500 m³/h de água industrial para o sistema de água da usina, proporcionando uma importante fonte alternativa ao consumo de água doce.

Aug 1, 2019

By Geraldo Lúcio de Faria

Os aços IF são livres de elementos intersticiais, como o C e o N, na matriz ferrítica. Estes elementos são controlados no processo de refino na aciaria, a partir da aplicação de técnicas de desgaseificação a vácuo, juntamente com a adição de elementos estabilizantes, como Ti e Nb. Durante a fabricação e em algumas aplicações dos aços IF, como por exemplo soldagem, a transformação de fase austenita?ferrita e o efeito dos elementos de liga na sua cinética têm forte influência na microestrutura final.Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente e comparou as cinéticas de transformação de fase de dois tipos de aços IF com composições químicas diferentes, sendo eles o IF-Ti e o IF-TiNb. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço IF-TiNb, como fabricado, possui uma microestrutura mais refinada devido à presença do Nb e seu papel na laminação controlada do aço. Além disso, observou-se que as temperaturas críticas Ar3 e Ar1 do aço IF-TiNb são sistematicamente menores do que as temperaturas medidas para o aço IF-Ti. Como a fração dos elementos microligantes em solução sólida é muito pequena, atribui-se este efeito à diferença no teor de Mn dos aços estudados, que parece potencializar o refino de grão na etapa final de resfriamento da chapa de aço laminada.

Oct 30, 2017

By Nathan Fernandes Ignácio, Filipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Paulo Rangel Rios

As pesquisas em transformação de fase ganharam novos horizontes a partir dos recentes estudos de Rios & Villa. Eles desenvolveram inéditos modelos analiticamente exatos a partir da geometria estocástica. Estes modelos são exatos para resoluções de problemas de nucleação e crescimento não homogêneos. O presente trabalho visa o estudo da nucleação em clusters, cuja cinética de transformação de fase sólido-sólido diverge consideravelmente daquela prevista pelo modelo JMAK. Nesse tipo de nucleação, os núcleos não estão homogeneamente dispersos na matriz, mas concentrados em regiões preferenciais chamadas clusters. Um dos principais parâmetros dessa nucleação é o número de clusters na matriz. Nesse trabalho, utilizando um modelo estocástico baseado na teoria do Cone Causal, foram simuladas reações de nucleação e crescimento que ocorrem especificamente em forma de clusters esféricos. Foi possível analisar o efeito que a variação do número de clusters provoca na cinética de transformação de fase e comparar os resultados obtidos com o modelo de Rios & Villa. Por meio dessa comparação, é possível observar que o modelo analítico corroborara com os resultados numéricos. Como conclusões principais tem-se que quanto menor o número de clusters, mais lenta é a reação de transformação de fase e que a microestrutura gerada possui características próprias e os resultados podem ser interpretados de maneira errônea se a presença dos clusters não for propriamente detectada.

Nov 7, 2019

By Claudilene Ribeiro Chaves

Nanopartículas de carbono são uma nova classe de nanomateriais fluorescentes que têm atraido bastante interesse por apresentarem alta estabilidade óptica, ajustáveis comprimentos de onda de excitação e emissão além de excelente biocompatibilidade. Neste trabalho, apresentamos um método de síntese de nanopartículas por carbonização hidrotermal de quitosana. O processo de síntese ocorre em solução aquosa, é biocompatível e de baixo custo.

Aug 16, 2017

By Moacir Medeiros Veras

A tecnologia de sensor-based sorting faz uso de sensores high-tech para pré-concentrar seletivamente partículas de minérios que tenham teores toleráveis para planta de beneficiamento, rejeitando as partículas que são totalmente estéreis ou rejeitos. A pré-concentração de carvão assistido pelo método Dual Energy X-Ray Transmition possibilita separar seletivamente o carvão com melhor quantidade de matéria orgânica das rochas silicáticas com maior densidade. O objetivo desse trabalho foi investigar a afinidade da tecnologia de sorting na pré-concentração do carvão mineral da Carbonífera do Cambuí/PR assistido por sensor de raios-x. Os testes foram realizados em dois lotes cujo range granulométrico foi -4”+2” e -2”+1”. A pré-concentração foi feita em 2 cortes de separação, o primeiro para retirar o rejeito e o segundo para obter 2 tipos de produtos. Os resultados indicaram que 52,15% da massa foi rejeitada, concentrando 47,85% do material de carvão na fração média -2”+1”. Na fração grossa -4”+2” foi rejeitado 62,51% da massa e concentrado 37,49% de carvão. As análises imediatas dos pré-concentrados mostraram que na fração grossa houve redução de 44,57% de cinzas totais e houve aumento de 4,59% para 8,29% de enxofre [S], enquanto na fração média a redução foi de 36,98% de cinzas totais e de 1,19 % [S].

Oct 30, 2017

By Ricardo Porto

Com objetivo de tornar produtos / equipamentos mais eficientes e sustentáveis, tem-se buscado utilizar estruturas cada vez mais leves. Para o aço, este requisito se traduz na redução de espessura associado ao aumento de resistência mecânica do material. Para atender a esta demanda, a ArcelorMittal Tubarão desenvolveu um aço que atende ao grau S700 da norma EN10149 visando segmento de semi-reboques e equipamentos agrícolas.

Oct 30, 2017

By Jaqueline de Assis Oliveira

Este trabalho propõe avaliar a atuação do polietileno tereftalato (PET) como um agregado substituto na fabricação de concreto para pavers, pavimento intertravado com peças de concreto, a fim de minimizar os efeitos colaterais da construção civil. PET triturado substituiu o agregado natural, pó de pedra, nas porcentagens de 10%, 15% e 20% em massa. Os testes mecânicos de resistência à compressão realizado aos 28 dias mostraram que os corpos de prova moldados a partir dos traços substituídos apresentaram significativa melhora da resistência à compressão, que a substituição parcial de 10% em massa de PET atende ao recomendado pela NBR 9781 (2013) para concreto para pavimentação e que todos os concretos produzidos atendem a resistência mínima a compressão de 20 MPa, recomendado pela NBR 6118 (2003) para concreto estrutural.

Aug 17, 2017

By Thais da Silva Ferrarini, Pedro Lucas Freitas

Com mais de 35 anos de operação, as 3 baterias de coque da ArcelorMittal Tubarão estão chegando em fim de vida útil, mas apesar disto tem que continuar operando e produzindo coque de qualidade. Suportando as condições operacionais mais diversas, a automação tem um papel importante para ajudar nestes desafios, ajudando nas ações para aumentar a vida útil das baterias, em ações de manutenção, controle térmico e outros mais.

Oct 1, 2019

By Ângelo José de Santana Tavares Cavalcanti

Este trabalho apresenta o desempenho após a implantação do processo de produção enxuta na operação unitária de filtragem do processo de pelotização das usinas Itabasco e Hispanobrás, com o propósito de aumentar a produtividade, reduzir custos, reduzir paradas de usina e perdas de produção, otimizando as rotinas operacionais e a utilização da mão de obra, bem como a melhoria do ambiente de trabalho. Esse processo é pioneiro em regime de produção contínua.

Aug 1, 2018

By Romeu Thomaz Viana Júnior

Este trabalho tem como objetivo apresentar a implantação de tratamentos termomecânicos no novo laminador de chapas grossas da Gerdau Ouro Branco, descrevendo seus mecanismos metalúrgicos e o correspondente efeito nos produtos. Para melhor ilustrar essa atividade, tomou-se como exemplo os resultados de testes bem sucedidos de aços estruturais de alta resistência e baixa liga, graus 80 e 90 ksi (550 e 620 MPa, respectivamente), com microestrutura predominantemente bainítica.

Oct 30, 2017

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Christoph Sedivy

Industrie 4.0 is slowly but surely arriving in the melt shops. Furnaces are being equipped with more and more sensors, digital models are increasing the degree of automation, and information is being shared between different aggregates within the plant. Because the electrode control system plays a key role in electric steelmaking, it naturally assumes an important position in the melt shop’s Industrie 4.0 strategy. In addition to reliable, state-of-the-art core regulation functionality, monitoring and reporting tools and the ability to communicate with other equipment are also required. Therefore, the latest generation of our electrode control system, the Melt Expert, was developed based on Industrie 4.0 design principles. Intelligent plant condition diagnostics, performance monitoring, and user-defined reporting are essential modules in this new system. With these functionalities, electrode control systems are developing into the information and control center of the furnace. A newly developed software app brings most relevant process information to mobile devices. This feature allows steelmakers to keep an eye on the performance of their equipment anytime and anywhere. This paper describes the new features of the electrode control system and shares our customers’ operational experience. Our focus is on the practical aspects of plant status monitoring, KPI reporting, and diagnostic functionality as well as the improvements achieved.

Oct 30, 2017

By Janete Terezinha Ferreira da Silva Lecheta

A CSN Paraná, sempre trabalhando com a cultura de melhoria contínua, passou recentemente por uma reestruturação na gestão das informações estratégicas, mantendo o que já existia de eficiente e aplicando melhorias e novidades que trouxeram ganhos de produtividade, suporte na tomada de decisão e outros ganhos intangíveis. O breve estudo tem como objetivo apresentar o trabalho que foi feito na CSN Paraná, os conceitos utilizados e metodologias aplicadas para que esse trabalho fosse possível.

Aug 16, 2017

By Michel Rodrigo Luiz, Glaudistoni da Silva Félix, Osmar Duarte Junior

This article deals with a project to reduce the preparation time and threading the coils in the input section of a pickling line coupled to the cold strip mill (PLTCM) at ArcelorMittal Vega. The project developed serves for the detection and elimination of bottlenecks in the input section. The project was conceived by the philosophy of the Theory of Constraints (TOC) and Lean Six Sigma (6 sigma), here seen as sequencing serial / parallel in the preparation and threading the coils. In this context, a proposal to modify the automatic sequencing and reduction of interruptions due to failure of the automation / equipment confirmed its effectiveness reducing the total time preparation time and threading the coils in the entry section by 15%. This project was developed without investment costs, bringing gains on the order of US$613,769.00.

Oct 1, 2019