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By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Olívia Cristina Petriz Monteiro

A Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) possui uma Oficina de Manutenção Mecânica Central que fornece serviços de reparo, fabricação e manutenção de conjuntos mecânicos e componentes. A usinagem é um dos setores de maior demanda durante o reparo na Oficina e é considerada o grande gargalo entre as etapas de reparo/fabricação. Na busca por uma melhora na qualidade do atendimento e dos serviços prestados, o trabalho teve como objetivo identificar e implementar um novo sistema de medição para o Controle de Qualidade da Oficina Mecânica, reduzindo a demanda de inspeções dimensionais e geométricas para o setor de Usinagem. Com a compra dos instrumentos de medição tridimensional, o Laser Tracker e o Braço de Medição, foi possível aumentar a disponibilidade da usinagem, diminuir o tempo de inspeção de peças, acelerar o processo de decisão dos reparos, reduzir o tempo de entrega dos equipamentos, aumentar a confiabilidade das inspeções, além de e efetuar eventuais serviços de medição em campo.

Aug 8, 2018

By Mónica P. Arenas

Aços austeníticos resistentes ao calor apresentam propriedades mecânicas que permitem seu uso em altas temperaturas e pressão, sendo frequentemente utilizados em fornos de reforma e pirolise. Devido às severas condições de operação danos de carburização podem ser induzidos. No presente trabalho foram analisados corpos de prova provenientes de fornos de reforma que apresentaram baixos níveis carburização. Com a finalidade de desenvolver uma metodologia que permita detectar e separar diferentes níveis de carburização, foi projetado, simulado e construído um sensor magnético constituído por um yoke e um sensor Hall. De acordo aos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor permitiu determinar confiavelmente o nível de carburização em ligas austeníticas que estiveram expostas a diferentes temperaturas de operação.

Oct 30, 2017

By José Raphael Olegário França

Separação eletrostática é o termo usado para todas as tecnologias de processamento que utilizam forças elétricas que atuam sobre partículas carregadas ou polarizadas sob um campo elétrico estático. O comportamento das partículas depende das suas propriedades elétricas, geométricos e tamanho das partículas. Portanto, a separação de espécies é possível se os parâmetros do campo elétrico e as propriedades elétricas diferentes das partículas são apropriados para o processo. No separador eletrostático de rotor as forças elétricas, combinadas com as forças gravitacionais e centrífugas agem sobre as partículas e são responsáveis pela separação mineral. No presente trabalho as forças eletrostáticas que agem no processo serão substituídas por um modelo de contato de coesão Hertz-Mindlin com JKR. O resultado apresentado, embora com limitações, conseguiu-se fazer uma boa estimativa do processo e alguns dos parâmetros do separador. Com a presente simulação é possível descrever o processo de separação além de permitir a redução de despesas de testes práticos, melhorar a compreensão das relações fundamentais, simular as influências dos diferentes parâmetros e por fim, estimar eventuais aumento de desempenho.

Aug 17, 2017

By Rogério Vicentini

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um suporte cerâmico apropriado para a soldagem unilateral de liga de alumínio, utilizando a cordierita, uma vítria cerâmica constituída de óxidos. Trata-se de uma proposta tecnológica que viabiliza a produtividade da operação de soldagem, mantendo-se inalterada a qualidade da junta soldada ampliando os conhecimentos relacionados aos suportes cerâmicos focando a redução dos custos de fabricação.A soldagem unilateral com este tipo de suporte de solda foi executada em chapas de alumínio com arame de solda de alumínio 4043 pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW). A eficiência do suporte cerâmico em suportar o metal de solda líquido foi verificada durante a soldagem do passe de raiz. Várias soldas foram executadas em chapas com espessura de 6,35mm para testar a eficiência do suporte. Parâmetros e variáveis do processo foram estudadas: a abertura de raiz, a tensão, a corrente e a energia de soldagem. Os resultados mostraram que o suporte foi eficiente para suportar a poça de solda líquida. Foi possível estimar uma faixa de operação do processo, com abertura de raiz de 2,0 a 6,0 mm e a energia de soldagem calculada ficou entre 0,62 e 1,46 kJ/mm. A soldagem foi realizada com mecanismo para facilitar a saída do arame de alumínio (tocha Push-Pull) sendo soldado puxando, da esquerda para direita, com pequena oscilação lateral em relação ao cordão de solda. As macrografias das juntas soldadas, além de revelar boa penetração lateral (entre 2 a 4,5mm) e reforço de solda com até 2,1mm de altura, pôde revelar ausência de descontinuidades como: trincas, falta de fusão, inclusão de escórias e porosidades.

Aug 16, 2017

By Luís Carlos da Silva

Vários motivos levaram a priorizarem o uso de fibras naturais em detrimento do uso de fibras sintéticas, sobretudo as razões sociais e ambientais. A fibra deste trabalho é extraída da folha da planta - Furcraea Andina (da Colômbia, onde usam esta fibra para a produção de artesanatos e sacos) e demonstra um grande potencial como reforço de compósitos poliméricos. Este trabalho avaliará o teste de impacto de Izod e Charpy de compósitos com matriz epóxi reforçada com diferentes porcentagens de fibras. Para os testes, as fibras de fique foram misturadas com à resina epóxi em um molde metálico retangular, o conjunto foi submetido a uma pressão e sofreram um processo de cura à temperatura ambiente durante 24 horas. As amostras produzidas foram submetidas aos ensaios seguindo a norma ASTM D256 (Método de Ensaio Padrão para à Determinação da Resistência ao Impacto do Pêndulo Izod para Plásticos) e a norma ASTM D6110 (Método de Ensaio Padrão para Determinar a Resistência ao Impacto Charpy para Plásticos). Os compósitos continham até 30% em volume de fibras de fique, que foram alinhadas ao longo de todo o comprimento da matriz. As amostras submetidas à ambos os ensaios (Izod e Charpy) tiveram suas fraturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Houve um aumento significativo da resistência ao impacto de acordo com o aumento da porcentagem volumétrica das fibras de fique. Esse desempenho pode estar associado ao mecanismo de fratura gerado a partir da adesão entre as fibra de fique e a matriz colaborando na absorção da energia de impacto, além do fato de que a fibra é capaz de dificultar a ruptura das amostras.

Oct 30, 2017

By Flávio Parreiras Marques

A microabrasão é uma técnica para produzir desgaste abrasivo em escala micrométrica. Neste trabalho estudamos uma liga fundida de cobalto com composição química próxima à da superliga comercial Stellite 6com composição eutética sendo a matriz constituída por uma solução sólida de cobalto, cromo e molibdênio que embebe uma grande quantidade carbonetos eutéticos de cromo. O objetivo deste estudo é avaliar a resistência ao desgaste bem como os micromecanismos dominantes através de ensaios de microabrasão. Foram usados três diferentes tipos de lama abrasiva, sílica, alumina e carbeto de silício com uma concentração de 0,1 g/cm3, carga de 0,3 N e uma distância deslizada de 48 metros. O menor coeficiente de desgaste foi obtido com sílica e o maior com carbeto de silício. O micromecanismo dominante foi o riscamento com riscos em toda superfície da amostra e presença de indentações apenas na matriz.

Aug 16, 2017

By Marcus Vinícius Pereira Arruda

A moderna construção automotiva vem adotando uma série de estratégias para tornar os carros cada vez mais seguros e ecológicos. Dentre elas, o uso intensivo de aços de alta resistência tem proporcionado grandes avanços nos automóveis, principalmente aqueles ligados à segurança veicular. A escolha de um determinado aço é hoje definida, não só pela resistência mecânica, mas também pelos atributos do material ligados a sua aplicação. Assim, a composição química, as variáveis de processo, e, consequentemente, a microestrutura do aço, devem ser reflexo desses atributos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um aço multifásico da classe de resistência de 1180 MPa na Usiminas, assim como suas características mecânicas que influenciam a sua aplicação. São apresentados aspectos das simulações efetuadas em escala piloto, a consolidação das informações obtidas e o trabalho de engenharia de produto realizado para o desenvolvimento industrial.

Oct 30, 2017

By Markus Reifferscheid

Industry 4.0, Digitalization, Internet of Things (IoT) and Cloud Computing are predominant topics in the world economy at the moment. At the ABM week 2017 Dr. Markus Reifferscheid, Head of Research & Development of SMS-group, will talk about the proceeding digitalization in the steel industry with selected examples of SMS-group. He will present advanced concepts and solutions which are currently being developed.

Oct 30, 2017

By Ayumi Yoshioka

Os componentes automotivos em geral devem atender a especificações rigorosas de propriedades mecânicas, requisitos de limpeza inclusionária, entre outros. Enxofre e alumínio são dois elementos adicionados ao banho líquido, que têm papel importante na obtenção destas propriedades, mas que dificultam o processo de produção por lingotamento contínuo por favorecer a formação de partículas sólidas de alto ponto de fusão, que podem prejudicar a limpeza inclusionária e provocar a obstrução das válvulas de lingotamento. O objetivo do presente trabalho é analisar e classificar as inclusões de corridas do aço DIN 38MnSiVS6 em escala industrial e avaliar estes resultados em conjunto com os dados de processo de aciaria e com os resultados de simulação termodinâmica utilizando o software FactSage 6.4. Foi observado que as corridas apresentaram tanto sulfetos de cálcio quanto espinélios, mas as primeiras, associadas a uma fração líquida menor na escória, tiveram uma correlação mais perceptível com a má lingotabilidade.

Aug 17, 2017

By Marcos Meyer Machado

O presente trabalho compreende um estudo sobre os processos de moagem e tratamento térmico de pelotas no que tange as implicações microestruturais de minério de ferro no controle operacional e redução de consumos de energias térmica e elétrica de uma planta de pelotização. As características físicas, microestruturais e mineralógicas foram determinadas para os produtos de minério de ferro, para matriz de experimentos (misturas) e para as pelotas tratadas com auxílio de um microscópio óptico, um eletrônico e um EBSD. Os resultados permitiram confirmar a relação entre as composições morfológicas com a elevação de produção da moagem (14,1%) e redução do consumo de energia elétrica (12,0%). O controle do perfil térmico de endurecimento foi relacionado com as condições de sinterização (grau de maturação) das pelotas submetidas e as fases microestruturais identificadas. Foi evidenciada relação inversa entre o teor de magnetita na mistura com o consumo de energia térmica. Os resultados de resistência à compressão também sugerem uma relação inversa com os teores de fayalita e magnetita não oxidada, porosidade e grau de maturação. Adicionalmente, os resultados proporcionaram ajustes industriais que confirmaram essa relação com a redução da energia térmica aplicada para produção (10,7%).

Oct 30, 2017

By Júlia Beltrami

O trabalho estudou a formação, a interação com a escória e a solidificação de inclusões geradas durante o processamento de aços dual-phase com alto teor de silício (>1%). A composição destes aços, se não bem controlada, pode gerar inclusões sólidas de sílica pura durante o lingotamento contínuo. Para o estudo, foram feitas simulações termodinâmicas com o software computacional FactSage 6.4. As simulações mostraram que os fatores mais importantes para a composição inicial das inclusões é a relação %Mn/%Si e o teor de alumínio dissolvido no aço. Ao interagir com a escória, a tendência é que as inclusões se aproximem da sua composição ao longo do tempo. Durante a solidificação, a maioria das inclusões apresentou fases deformáveis e de baixo ponto de fusão, com exceção das inclusões sem CaO e da inclusão com 25% de Al2O3 e teor intermediário de CaO, que apresentaram as fases tridimita, coríndon e gehlenita de alto ponto de fusão e não-deformáveis.

Aug 16, 2017

By Fernanda Santos da Luz

Atualmente, os sistemas de blindagem multicamada (SBMs) contra munições de alto impacto são constituídos de uma camada frontal cerâmica seguida de tecido de aramida (Kevlar®). No presente trabalho foi avaliado o desempenho balístico desse sistema de blindagem multicamada convencional e comparado com o SBM utilizando uma camada compósita de epóxi reforçada com fibra de juta, nas configurações de tecido e manta, substituindo a camada de tecido de aramida de mesma espessura. Os testes balísticos foram realizados de acordo com norma internacional de proteção individual (NIJ 0101.06), utilizando a munição de calibre 7,62 mm e o desempenho balístico foi avaliado por meio da medida da profundidade média da deformação da plastilina. Para a comparação dessas médias obtidas para cada SBM foi aplicada a análise estatística pelo Teste de Tukey a partir do qual pôde-se afirmar, com um nível de significância de 5%, que o SBM utilizando a placa compósita de epóxi reforçada com manta de juta, como camada intermediária, teve melhor desempenho balístico que o compósito de epóxi-tecido de juta e que o tecido de aramida.

Aug 17, 2017

By Felipe Fardin Grillo

Neste trabalho foram elaboradas escórias de aluminato de cálcio para refino de aço e comparadas com uma mistura industrial contendo fluorita em sua composição. As escórias foram analisadas por meio do software ThermoCalc e testadas em um banho metálico de aço SAE 1020 a 1600oC. O experimento foi conduzido em um forno de dissiliceto de molibdênio, sob atmosfera de argônio. Foram retiradas amostras até 30 minutos de experimento. Os resultados obtidos indicam que é possível obter até 78,7% de eficiência na remoção do enxofre utilizando escórias de aluminato de cálcio com 83,22% de fase líquida, mostrando que estas escórias cumprem o mesmo papel de dessulfuração das escórias com fluorita.

Oct 30, 2017

By Elaynne Rohem Peçanha

Com o objetivo de estudar a interação da hematita com biorreagente de flotação (Bacillus subtilis), foram realizados experimentos de ângulo de contato. Após a interação com o biorreagente, a superfície da hematita apresentou uma hidrofobicidade apresentando um valor de 46,0º. Os experimentos de potencial zeta mostraram uma interação acentuada entre o reagente e o mineral na faixa de pH alcalina com deslocamento do ponto isoelétrico da hematita. Ensaios de microflotação foram conduzidos em tubo de Hallimond modificado, em pH 6, com uma recuperação de, aproximadamente, 80%. As teorias DLVO e X-DLVO foram aplicadas para avaliar as energias de interação entre o reagente e os minerais. As duas teorias foram capazes de prever a interação que ocorre entre o biorreagente e a hematita. Os resultados evidenciaram o uso promissor do reagente na flotação direta de hematita.

Aug 17, 2017

By Cleiton Rodrigues de Vasconcelos, Elizeth Oliveira Alves, Kleber Gonçalves Bezerra Alves

Em virtude da periculosidade do Pó de aciaria (PAE), práticas alternativas, como a reinserção do resíduo no processo produtivo, ou sua incorporação em outros materiais fizeram com que a reciclagem tenha se tornado uma via para este subproduto. O presente trabalho tem como objetivo identificar as áreas de desenvolvimento tecnológico de utilização do PAE, avaliar a potencialidade de reaproveitamento e reciclagem do resíduo oriundo do processo de produção do aço carbono, comparando as características obtidas do PAE analisado com os requisitos indicados através da análise de patentes. O PAE produzido no estado de Pernambuco foi caracterizado pelas técnicas de Fluorescência de raios X (FRX), separação granulométrica via peneiramento, distribuição do tamanho de partículas, Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A prospecção tecnológica foi realizada nas bases de patentes europeia EPO e na base nacional de patentes nacional do INPI. As análises realizadas mostraram que o material apresentou aproximadamente 28,5% de suas partículas com granulometria inferior a 53μm, composto em sua maioria por ferro e zinco presentes na forma de óxidos, organizados nas fases franklinita, zincita e magnetita. A baixa granulometria e composição química possibilitam a sua aplicação no campo dos materiais cerâmicos, bem como sua reinserção no processo de fabricação. O resíduo estudado apresentou características similares com os demais resíduos observados nas patentes.

Mar 1, 2019

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018

By Cleciano Berlando Miranda de Oliveira

A Engenharia de manutenção em equipamentos siderúrgicos da CSN vem desenvolvendo habilidade e aplicando com ótimos resultados os recursos computacionais avançados com modelagem 3D e simulação numérica através de métodos de elementos finitos. Estes recursos estão se tornado um diferencial na dinâmica dos trabalhos de manutenção com foco em análises de falhas crônicas e respostas rápidas para a solução dos problemas. Caracterizando e estratificando as falhas é possível desenvolver melhorias e defendê-las com maior assertividade e credibilidade. O recurso computacional já está no mercado há tempos e a CSN está na vanguarda na formação de sua equipe própria com um nível avançado e grande potencial para otimização de resultados da engenharia de manutenção de equipamentos (GEM) da CSN-UPV. A missão principal é agregar valor aos ativos, com agilidade e confiabilidade na caracterização de oportunidades de melhorias dos projetos ou restabelecimento funcional. Trilhando um caminho contínuo no que tange a qualidade e assertividade nas soluções de problemas de equipamentos mecânicos, serão apresentados alguns casos de sucesso que estão em desenvolvimento e um projeto de melhoria nos rolos de entrada de um laminador de encruamento, localizado na saída da linha de recozimento contínuo para chapas número um (LRCC#1). Estes rolos apresentavam fraturas com frequências mensais gerando paradas de mais de 8 horas e, após os estudos e implantação do projeto em 2012, não houve mais registros de paradas por falhas nos rolos. O projeto foi padronizado e multiplicado para os demais rolos da LRCC#1 e outras linhas com projetos semelhantes.

Aug 17, 2017

By Pedro Augusto David Machado

The hot metal produced in small blast furnaces runs with a highly heterogeneous charcoal. The result is a significantly higher hot metal chemical composition variation, especially for the silicon content, which varies from 0.4 to 1.5% in Mini Blast Furnaces - MBFs, designed to feed an EAF and/or a BOF. These MBFs operate with frequent variation in their productivities to feed preferably only one of the steelmaking reactors, that is, EAF or BOF. The hot metal suitable amount, chemical composition and temperature, to be delivered at the steelmaking vessel, become the major concerns in the integrated operation MBF to EAF or BOF. In order to cope with those undesirable frequent variations, a solution has been proposed based on the existing technologies of oxygen jets and ladle refining techniques adapted to a hot metal ladle or to a Torpedo Car. The proposed technique is not only able to adjust hot metal temperature and chemical composition, but it also generates the adequate conditions for refinement from P and S, as well as “cleaning” hot metal ladles and Torpedo Cars by melting pig iron skulls. Therefore, this new technique development results in high hot metal yield, an adequate chemical composition and bigger campaign of hot metal ladle.

Aug 17, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019