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By Adriana da Cunha Rocha, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Elaine Felix da Silva, Raphael Silva de Araújo, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

A composição química da camada de óxido formada durante operação em um forno de reforma a vapor por 70000 h em um aço inox resistente ao calor grau HP-Nb, foi analisada através da espectroscopia Raman confocal, com o objetivo de correlacionar as características químicas e morfológicas dos óxidos com os diferentes estados de envelhecimento. Os espectros Raman, adquiridos pontos aleatórios da camada de óxidos, revelam que os óxidos de Fe (-Fe2O3 e Fe3O4), bem como os óxidos mistos NiFe2O4 e NiFeMnO4 são as espécies predominantes no estado de envelhecimento I. Amostras envelhecidas dão origem a espectros característicos de Cr2O3, MnCr2O4, Fe3O4 e NiFe2O4, em consonância com estudos recentes reportados na literatura.

Oct 20, 2019

By Francisco Morganti

The market requirements which strip processing lines have to deal with have altered significantly within the last decades. Particularly, the production has to be economical and ecological efficient and processing lines have to cover a broad product portfolio. Already existing plants either directly or indirectly are competing with new plants, which are equipped with the latest technologies. The “Special Strip Processing Equipment” is designed to be integrated easily and within small downtime phases in existing lines. All single machines can be delivered in short time “ready-to-perform” with a tested and proved automation system. Thus, the competitiveness of existing lines can be increased immediately with less effort. To find out which machines can be reasonably implemented SMS group offers an “Efficiency Check”. A special proceeding is used by experts to find out quickly which machines will have the largest effect on the efficiency of the line while demanding at the same time the smallest expense.

Aug 17, 2017

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Patrícia Freitas Rodrigues, Talita Gama de Sousa, Paulo Inforçatti Netto, Danilo Abílio Correa Gonçalves, Rebeca Vieira de Oliveira, Eduardo Hoisler Sallet, Jorge Vicente Lopes da Silva, Naiara Vieira Le Sénéchal, Rodolfo da Silva Teixeira, Andersan dos Santos Paula

O processo de fusão seletiva a laser (FSL) é comumente utilizado na manufatura aditiva de materiais metálicos, sendo este um processo rápido no qual as peças são formadas camada por camada. Neste processo uma fonte de laser varre o leito de pó e seleciona as regiões a serem fundidas, através da alta intensidade de potência aplicada, de acordo com o projeto digital proposto, para obter peças com boa densidade. Embora a FSL apresente diversas vantagens, em relação aos processos de fabricação convencionais, esta ainda é de alto custo para indústria. A otimização de parâmetros de processamento desta tecnologia para as ligas com memória de forma vem sendo explorada. As ligas NiTi com memória de forma se destacam por apresentarem o efeito memória de forma e a superelasticidade, o que lhe confere várias aplicações práticas. Otimizar, no processo da FSL para essas ligas, o parâmetro densidade de energia do laser, é fundamental para obter as peças com boas propriedades mecânicas e baixa porosidade. Com isso, este trabalho tem como objetivo observar e criticar a influência dos parâmetros de processamento na microestrutura e porosidade dos corpos de prova de ligas de NiTi manufaturados via FSL.

Nov 15, 2019

By Gleison Vinicius Ricardo, Luiz Cláudio von Sperling Cotta, Artur Frederico Fonseca da Cruz, Evandro José de Castro Lopes

Binders are important raw materials in the iron ore pelletizing process. The bentonite, most usual, has been used in plants of this process since the forties due to its good performance in the agglomeration of ultrafine ore, although the silicon content in bentonite impairs the total iron content of the pellet, reducing its market value. This article studies the bentonite consumption reduction and improvement of the chemical quality of pellets by the addition of an organic binder in the productive process of Vale Vargem Grande pelletizing plant. By evaluation of variables as, drop test of green pellet, green pellet, dry pellet and fired pellet compressive strength tests, tumble index, percentage fraction of lower than 5 mm and total iron content in fired pellets, it was possible to approve the technical availability of the organic binder auxiliary in Vargem Grande pelletizing process. Nonetheless the positive influence of total iron content increase due to the reduction of bentonite consumption, it could also verify no impact on the physical quality of the pellets under the same production rhythm, approving once again the use of organic binders in pelletizing process.

Oct 1, 2019

By Maria Cecília Junqueira Murta

A espectrometria de emissão óptica é uma metodologia de análise de amostras sólidas utilizada pelas indústrias no controle da composição química de seus materiais. Nesta técnica, uma centelha é direcionada à amostra a ser analisada provocando a excitação dos elétrons de seus elementos, seguida pela emissão de radiação que é convertida em concentração química. Um recente avanço obtido nesta área analítica foi o desenvolvimento do sistema PDA/OES (análise de discriminação de pulsos). Esta ferramenta complementa a espectrometria de emissão óptica, permitindo que ela forneça além da composição química da amostra, o seu conteúdo de inclusões não metálicas. Trata-se de um progresso na investigação de inclusões, que atualmente é desempenhada principalmente pelos métodos de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O propósito deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de inclusões através da espectrometria de emissão óptica e comparar os resultados obtidos com as técnicas clássicas de microscopia para, assim, possibilitar sua utilização no controle de inclusões durante a fabricação do aço.

Jul 30, 2018

By Everaldo Afonso Fernandes

O estudo do efeito do elemento de liga Zircônio, nos teores 0,15% e 0,22%, sobre a liga AL-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe foi realizado com a finalidade de caracterizar o desempenho em cabos e fios para fins de transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa forma, foi adotada sequencia operacional a fim de caracterizar as estruturas apresentadas pelas ligas. O processo de solidificação foi realizado de modo unidirecional horizontal. Posteriormente os lingotes passaram pelos processos mecânicos de usinagem e laminação para obtenção de corpos de prova com quatro distintos diâmetros (2,7; 3,0; 3,8; 4,0) mm a fim de se ter amostras próximas das bitolas utilizadas nas indústrias de cabos elétricos. Todas as ligas foram caracterizadas termicamente [Análise Térmica], eletromecanicamente por meio do ensaio de tração [LRT] e condutividade elétrica [%IACS].

Aug 8, 2018

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Matheus Martini

A escória de aciaria LD é um coproduto abudantemente gerado através da metalurgia primária e secundária, sendo que após seu resfriamento e beneficiamento pode ser aplicado em diversos setores, mas que necessita ser submetido a processo de envelhecimento para minimização da expansão. Em geral, no Brasil, o Método PTM-130/78 é o mais utilizado para avaliar o potencial de expansão, entretanto o método leva 14 dias para obtenção dos resultados. Por meio de uma cooperação técnico-econômica entre a CSN e a EEL-USP, o método de expansão foi correlacionado com as fases identificadas e quantificadas por Difratometria de Raios-X e Método de Rietveld, respectivamente, além de compreender o mecanismo de expansão. Análises de regressão múltipla permitiram ajustar modelos matemáticos com 97,0% de ajuste e uma redução no tempo de ensaio de 14 dias (336 horas) para 7 horas.

Aug 16, 2017

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Ariella Vianna Fontes

Os dutos de plástico reforçados com fibra de vidro, devido a sua boa relação entre resistência mecânica, peso e resistência à corrosão, são amplamente utilizados, por exemplo, na indústria petrolífera. Todavia as conexões de vários trechos desses dutos, realizadas por juntas adesivas, podem apresentar defeitos como a falta de adesão e a falta de adesivo, tornando-se pontos propícios ao colapso. Até o momento ainda não há uma metodologia de ensaio não destrutivo consolidada, capaz de avaliar a integridade das juntas adesivas. A técnica mais utilizada é o ensaio de ultrassom, porém com fortes limitações. Dentro desse contexto, o presente trabalho apresenta a caracterização dos defeitos utilizando a técnica de microtomografia 3D, visto que esta permite examinar a estrutura interna do material. Foram confeccionados e avaliados corpos de provas contendo os defeitos típicos encontrados em campo. Os resultados mostraram que a técnica utilizada é adequada para caracterização qualitativa e quantitativa dos defeitos típicos em juntas adesivas encontrados em campo.

Aug 16, 2017

By Airton Antônio Silva

A Samarco Mineração, desde o início de suas atividades em 1977 na mina de Germano, tem sido pioneira na lavra e beneficiamento de minério de ferro friável e de baixo teor (itabiritos). Atualmente, a queda no teor de Fe associada à maior participação de materiais compactos, semi-compactos e com maior presença de contaminantes tem impactado na recuperação do circuito de flotação convencional do concentrador I. A redução da recuperação nessa etapa de flotação motivou a reavaliação do circuito de flotação atual buscando alternativas para reestabelecer a recuperação sem afetar o teor de concentrado final e com menor investimento. Foram realizadas amostragens, caracterização física e química das amostras e, em seguida, execução dos ensaios de flotação em bancada, balanço de massas e desenvolvimento de modelos para a simulação de circuitos. Os resultados analisados mostraram oportunidades de melhoria do desempenho do circuito. O circuito de flotação antes da modificação era composto das etapas: rougher, cleaner, recleaner e scavenger. Com a reavaliação do circuito, a recleaner foi transformada em cleaner da scavenger. O concentrado scavenger antes da modificação possuía teores de 23%Fe e representava 38% da alimentação nova. Com a modificação do circuito, a carga circulante foi reduzida de 36% para 15% e o teor de ferro subiu para 41,7%, aumentando o tempo de residência. O teor de ferro no rejeito global foi reduzido de 10,92% (média 2013) para 10,2% gerando ganhos de recuperação em massa e metalúrgica.

Aug 16, 2017

By Suzane de Sant’ana Oliveira

A exigência atual de novos materiais com alta resistência mecânica levou a um aumento da pesquisa abordando os aços de alta dureza e baixa liga. Estes aços possuem características que os qualificam para uma elevada gama de aplicações, dentre as quais destaca-se o uso em blindagem balística. O estudo das falhas decorrentes à altas taxas de deformação apontam como principal causa o surgimento das bandas de cisalhamento adiabático. Este trabalho visa caracterizar a microestrutura de um aço de alta dureza e baixa liga, após a realização de um ensaio balístico com um projétil 7.62x51 mm perfurante (Pf). A análise superficial do material foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde pode-se observar a ocorrência de uma fratura após a formação da banda de cisalhamento adiabático (adiabatic shear band).

Aug 16, 2017

By Eduardo Luiz Sales Marinho

A Central Termelétrica SOL, ou CTEs 5 e 6, foi construída com o objetivo de fazer o aproveitamento da energia do gás oriundo do processo de coqueificação do carvão mineral realizado em fornos específicos para este fim, em um processo denominado “Coqueria Heat Recovery”. Nesta unidade operacional de responsabilidade da área de energia da ArcelorMittal Tubarão, seguindo o plano plurianual de manutenção nas turbinas Fuji, foi realizado intervenção de manutenção nos dois turbo gerados CTE’s 05 e 06 no ano de 2015. Durante as atividade de inspeção de manutenção foi detectado que existiam trincas nos pés das palhetas encaixadas no rotor da turbina nº6. A partir desta constatação, o equipamento ficou sem confiabilidade para operação continua, precisando de substituição das palhetas danificadas. O trabalho proposto apresenta as alternativas possíveis até a solução definitiva que foi a substituição das palhetas defeituosas por novos spare parts. As possibilidades descritas a seguir, serão o objeto de tomada de decisão até a normalização do equipamento: i) Montar TG e operar com palhetas do ultimo estágio trincadas até a chegada do sobressalentes para troca; ii) Deixar equipamento parado aguardando chegada dos sobressalentes para troca e conclusão da montagem e testes; iii) Remover por usinagem de campo, o ultimo estágio de palhetas do rotor montagem e operação do TG6 até a chegada do sobressalentes vindos da Fuji Japão.

Aug 17, 2017

By Alexandre Gonçalves Andrade

A Samarco Mineração utiliza combustível sólido para geração de energia térmica nas pelotas de minério de ferro. Este insumo torna possível a redução da utilização de gás natural na etapa de queima nos fornos de endurecimentos e ainda melhora a qualidade física das pelotas. O tamanho das partículas é chave para eficiência do processo e a cominuição destes combustíveis é realizada nas plantas de moagem da empresa, tanto para o antracito quanto para o coque verde de petróleo. Tradicionalmente, um dos principais itens de controle de moabilidade do insumo é o HGI (Hardgrove Grindability Index), que avalia a dureza do combustível sólido no processo de moagem. Porém, este parâmetro não reflete as dificuldades produtivas encontradas nas plantas de moagem da Samarco Mineração. Portanto, foi desenvolvida metodologia através de uma modificação da equação proposta por Bond para avaliação energética de moagem. A lei de Bond tem origem empírica e considera que a energia consumida na cominuição é proporcional ao comprimento das fissuras iniciais que se desencadeiam na quebra das partículas. A metodologia proposta, no presente trabalho, avalia com maior representatividade as dificuldades encontradas na cominuição destes insumos. Ainda, testes em planta piloto de moagem de combustíveis sólidos foram realizados para validação da abordagem.

Aug 1, 2018

By Gabriela Pereira de Miranda

Este estudo teve por objetivo avaliar a soldabilidade a pontos entre os aços 22MnB5 e Dual Phase da classe de 800 MPa de limite de resistência (DP800), ambos com 1,8 mm de espessura. A intenção foi determinar os parâmetros adequados de soldagem para esse tipo de junta soldada, que vem sendo progressivamente utilizada na estrutura de veículos automotores, em virtude do uso crescente de peças fabricadas a partir do aço 22MnB5, submetido ao processo de estampagem a quente (hot stamping). Foram avaliadas as propriedades mecânicas através de ensaios estáticos de cisalhamento e de tração cruzada, em juntas soldadas produzidas a partir da variação do tempo de soldagem e da força aplicada pelos eletrodos. Percebeu-se que as juntas confeccionadas com o tempo de soldagem com múltiplos pulsos (9/2/9/2/9 ciclos) e a força de 5,0 kN obtiveram os melhores resultados em cisalhamento. Em contrapartida, os corpos de prova produzidos com a força de 6,5 kN atingiram os maiores valores em tração cruzada. Independentemente dos parâmetros aplicados, todas as condições avaliadas permitiram alcançar o valor mínimo de carga de ruptura necessária para garantir a qualidade de uma junta soldada a ponto entre os aços avaliados.

Aug 16, 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 Alessandra Souza Martins

O aço inoxidável super duplex vem apresentando um desempenho satisfatório em ambientes de maior agressividade. Esse tipo de aço possui boas propriedades de resistência mecânica, resistência à corrosão e tenacidade ao impacto. Entretanto, mesmo apresentando desempenho satisfatório, esses aços podem apresentar problemas de corrosão quando sofrem algum tratamento térmico, devido à precipitação de uma fase deletéria chamada de alfa linha (?’), a qual precipita em temperaturas entre 300°C e 550°C e pode ocasionar uma diminuição da resistência à corrosão e tenacidade do material. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis super duplex de grau 5A e 6A após sofrerem tratamento térmico a 475oC. A diferença entre os aços de grau 5A e 6A ocorre na presença de cobre e tungstênio na composição química do aço com grau 6A. A resistência à corrosão dos corpos de prova foi avaliada por meio das seguintes técnicas eletroquímicas: polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica e temperatura crítica de pite. A resistência mecânica dos corpos de prova foi avaliada por meio da técnica de dureza Brinell. Foi realizada também a caraterização microestrutural e a quantificação das fases do material. Os resultados mostraram um aumento da dureza do material, indicando um aumento da presença da fase ?’ com 10 horas de tratamento térmico apresentaram maior resistência à corrosão.

Aug 8, 2018

By Ariane Neves de Moura

As mudanças microestruturais que ocorrem ao longo do recozimento com o aumento da temperatura de recozimento foram observadas no aço inoxidável ferrítico por microscopia ótica. As amostras foram laminadas a frio e recozidas a temperatura de 700°C a 1.000°C, com variação de 50°C. Foram realizadas medidas de tamanho de grão e dureza. Os resultados indicam que o recozimento efetuado a partir de 850°C proporcionou recristalização completa. A maior diminuição da dureza foi observada para a amostra recozida a 800°C devido ao início da recristalização. O tamanho de grão encontrado para as amostras recozidas a 850°C e 1.000°C foi 12,6 µm e 28 µm, respectivamente.

Jan 16, 2018

By Johan Richaud

Achieving high surface quality steel in the continuous casting process requires optimal mould level control. The design of the casting channel from the tundish to the mould is crucial to prevent formation of undesired instabilities or biased flows that can cause level fluctuation. With the aid of CFD and with physical water models, the geometry of the stopper nose and the nozzle seat have been studied and optimized to improve the overall mould flow stability. A special stopper nose; Ripple Stopper (RST), has been developed that reduces the formation of large and unwanted eddies in the liquid steel that destabilize the port exiting jets. Instead, the RST produces a fast release of turbulence in the form of a large number of small eddies. The large sudden fluctuations in the mould level are reduced, which in turn reduces the occurrence of surface defects. An additional benefit is derived from the local pressure around the stopper nose region being greater which reduces the refractory erosion. For a tundish gate type flow regulation, a new design encompasses an offset in the Tundish Well Nozzle (TWN) that realigns the flow and reduces the bias flow that is common to tundish gate regulation. The steel recirculation regions below the throttling gate are decreased reducing the risk of oxide depositions. The RST and the Offset bore casting channel have been applied successfully leading to a superior flow control performance between the tundish and the mould.

Jul 30, 2018