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By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios, Ana Gabriella Conceição dos Santos

A nucleação em contornos de grão é uma das mais importantes na maioria dos metais utilizados em engenharia. Um exemplo clássico é a nucleação de ferrita no contorno de grão austenítico, mas este tipo de nucleação também é predominante na recristalização. Nesse trabalho, simulações computacionais são realizadas de modo a estudar a transformação de fase nos contornos de grãos equiaxiais e nos contornos deformados. Os grãos equiaxiais são representados por poliedros de Poisson-Voronoi e os grãos deformados por elipsoides de diferentes razões de aspecto. Os resultados são comparados como os modelos analíticos de JMAK e CAHN. A microestrutura final não é visivelmente afetada pela razão de aspecto dos poliedros predecessores. Todavia a cinética de transformação dos grãos recristalizados é significativamente alterada.

Nov 9, 2019

By Severino Albani Junior

A crise econômica mundial de 2008 obrigou as empresas a se recriarem para atender um mercado mais cauteloso e conservador. Isso demandou uma reformulação na maneira de executar as atividades e estruturar os preços dos produtos. Nesse contexto a ArcelorMittal Tubarão iniciou os trabalhos na área de gestão de ativos focada em manutenção, desenvolvendo um programa para melhoria da confiabilidade dos equipamentos. Dentro desse programa, foi identificada a oportunidade de revisar os planos de manutenção da planta. Essa revisão contempla ajustes no cadastro, criticidade dos equipamentos e revisão dos planos de manutenção no Sistema da Manutenção da Planta. Esse trabalho abordará a metodologia adotada para realização dessas revisões, considerando a formação das equipes de trabalho centralizadas, sua interação com as áreas de manutenção das unidades produtivas, critérios utilizados para revisão dos cadastros/criticidades, a utilização da Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) para revisão dos planos de manutenção e resultados obtidos.

Aug 16, 2017

By Deusdedit Motta, Marcos de Oliveira Fonseca, Marlon Rosa de Gouvea

A Transformação Digital é a palavra de ordem em todo o mercado mundial e na indústria não é diferente, principalmente no que se refere à Gestão de Ativos de produção. Dentre as diversas técnicas de Analítica Preditiva disponíveis, algumas se destacam pela sua capacidade de facilmente aprenderem o comportamento dos ativos a partir dos dados históricos, assim como monitorarem pequenos desvios que estejam relacionados aos mecanismos de falhas de interesse. O presente trabalho apresenta como estender uma das técnicas de Inteligência Artificial para Modelamento Baseado em Similaridade para aplicação em ativos que possuem uma dinâmica rápida de funcionamento ou de operação para seus estados estacionários. São demonstrados os resultados dessa abordagem em aplicações práticas que exemplificam como aumentar o resultado proporcionado por essa técnica na obtenção de ganhos para o desempenho dos ativos e resultados do negócio.

Oct 1, 2019

By Roberto Seno Junior

A precipitação é uma etapa de extrema importância na produção de alumina por influenciar diretamente em vários indicadores de performance, como produtividade, consumo de vapor, estabilidade da planta e muitos outros. Esse processo tem como força motriz a supersaturação de alumina no licor Bayer, que é a diferença entre a concentração de alumina no licor e a sua concentração de equilíbrio. A concentração cáustica no licor impacta a supersaturação. Foi identificada a oportunidade de adição do filtrado da filtração de hidrato (H2) no início da precipitação, aumentando a supersaturação de alumina no licor Bayer. Para a mesma produção de alumina, os resultados obtidos foram o aumento da produtividade, aumento da concentração de sólidos no circuito, além da diminuição de licor circulante na refinaria. Este último, por sua vez, influencia diretamente no consumo de vapor da planta, o que implica na redução do uso de gás natural.

Jul 31, 2018

By Julián Andrés Ortiz González

This work presents a series of experiments of Fatigue Crack Growth (FCG), which are intended to provide evidence about the main parameter controlling this phenomenon, whereas still no agreement about this, since the Paris´ theory is based on the principle that FCG is controlled by the ?K and the Elber´s theory says that the driving force is ?Keff. For the development of the experiments, some DC(T) specimens were machined with two different thicknesses: 2 and 30 mm to perform FCG tests in plane stress and plane strain state, respectively. Besides this, all FCG tests were carried out with a constant ?K e Kmax, measuring the strain with a Strain-Gage bonded on the back face of the specimen and seven Strain-Gages located on the crack growth path. The data needed to measure the crack opening load, and the ?Keff, were collected through a program developed in Labview. Finally, the data post-processing was carried out based on the ASTM standards and several articles of recognized authors in this field, in order to compare the two positions with the experimental data, and this way conclude which is the most consistent theory with the observed behavior.

Aug 16, 2017

By Ulysses Forastieri de Matos

A injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras dos altos-fornos vem se mostrando, nas últimas décadas, como uma técnica de redução do consumo de combustíveis e conseqüente redução de custo de produção de gusa. Uma das últimas técnicas de injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras, utilizada por algumas usinas siderúrgicas integradas a coque, no Brasil, nos últimos anos, é a injeção de carvão pulverizado e gás natural simultâneamente, aqui chamada de co-injeção. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos na utilização desta modalidade de injeção em escala industrial.

Aug 1, 2018

By Washington Martins da Silva Júnior

In stamping process, sliding between metal sheet and forming tool leads to wear of tool surface. Maintenance of stamping tools involves polishing the tool edge, or, in case of severe damage, replacement of the tool. Hard coatings have been applied on the stamping tool surfaces in order to reduce the maintenance cost causing a great economic impact in metal work industry. In this work, CrAlSiN coatings were applied by PVD onto SRV2W tool steel. The coating toughness was avaliated by the critical load in scratch tests. The following coating parameters were analyzed: 1- substrate surface finishing process; 2- coating architecture (multilayer or gradient); 3- chemical composition of the coating. AlSi concentration varied from the substrate/coating interface to the surface. Coatings were 3 µm thick. Scratch tests were carried out using a Vickers indenter. The applied normal load was varied from 0 to 13 N for a scratch length of 5 mm. In order to study the effect in the toughness, the substrate roughness was controlled by the finishing process before PVD coating. Samples subjected to polishing presented highest critical loads. Gradient coatings presented higher critical loads than those with a multilayer architecture. Coatings with higher concentration of AlSi near the surface supported higher loads before failure.

Jul 31, 2018

By Augusto César Barrios Tamayo

The high temperature erosion of Thermal Barrier Coatings (TBCs) is one of the main factors that define the lifespan in gas turbine components as it is considered the second source of failure of hot path components in power and propulsion turbine operation. The worn Top Coat (TC) surface in components such as first stage turbine blades affects the turbine efficiency due to energy losses and the increment in heat transfer to substrate. The first part of this work consists in describing a HTE test facility developed to emulate the damage conditions found in a number of components of gas turbines; in this testing machine, the samples were exposed to combustion gases moving at velocities close to 1.5 Mach and temperatures of 1100°C. The second part consists in the characterization of liners and first stage turbine blades of a GE7FA gas turbine used for power generation. The last part deal whit correlation of the features of TC’s worn surfaces with the erosion conditions and the dominant degradation mechanisms between test samples and turbine components were compared.

Jul 31, 2018

By Raúl Daniel López

Un objetivo de seguridad y calidad en los moldes de la colada continua de Siderar fue la de tener un menisco estable y controlado. A lo largo de los distintos periodos de inversiones y mejoras, el control de nivel de Siderar logro como objetivo contener su variación de nivel de acero en el molde en un rango de variación menor a +/-2 mm y con una velocidad de cambio inferior a 1,5 m/segundos. Esta etapa trajo una relativa mejora en los aspectos mencionados (calidad y continuidad operativa) pero el hecho de tener como sistema de medición de nivel un sistema radiactivo (fuente Co60 y contador de centelleo) mantenía serias limitaciones en ambos rubros dado que este sistema no diferencia la interface escoria /polvo colador con el menisco de acero. Este trabajo tratará de mostrar y contar las tareas de desarrollo y aplicación de esta nueva tecnología, hoy vigente en la nueva Colada Continua N° 2 (CCD2) y en etapa de puesta en marcha de la CCD1.

Aug 15, 2017

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Priscilla Messias Pereira, Wellington Bonelar dos Santos, Alex Dalapicola Veronez, Maurício do Santos Rocha Junior, Leandro Resinentti Zanon

The pelletizing process allows inputs to be added to the mixture resulting in better control of the physical, chemical and metallurgical characteristics desired by the pellet. Anthracite is incorporated as input of the pellets as an alternative form of fuel, making the burning more homogeneous, "from the inside out", benefiting the physical resistance of the burned pellets and aiming to reduce the cost of natural gas during the stage of hardening. However, the amount of anthracite should not exceed an optimum value, which may cause an adverse effect on the physical quality of the pellets. Hence, it is very important an accurate control of the coal dosage. Based on that, the present study presents the implementation of a control using advanced control system that applies, using linear regression of historical data, the optimum relationship between anthracite and ore (respecting the physical quality of the pellets during processing in pelletizing furnaces). After the implementation of this control, it was possible to adjust the anthracite dosage automatically, measured in percentage of fixed carbon in the mixture, when the process is able, thus reducing the specific consumption of natural gas.

Oct 1, 2019

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018

By Renan Oss Giacomelli

The adhesion of multifunctional coatings on soft substrates is of paramount importance in the tribological behavior of this important class of surface treatment. In particular, scratch and indentation tests have been extensively used in order to assess this property. In this paper, the adhesion of a-C:H diamond-like carbon films deposited on nitrided low carbon steel was evaluated by indentation and scratch tests. The coatings were produced by PECVD onto 1020 steel substrates with two different surface finishing: ground (Sq = 0.184 µm) and polished (Sq = 0.002 µm). Indentation tests using a Rockwell diamond indenter were conducted and the adhesion evaluated by measuring the spalling region on images obtained by using optical microscopy. The analysis of the spalling regions produced semi-quantitative results, eliminating the subjective qualitative analysis proposed by the standard method VDI 3198. In addition, scratch tests were performed using the same indenter and a comparison between the two techniques was established.

Jul 31, 2018

By Thais Pereira Dias Gusmão, Sebastião Ribeiro, Fábio de Araujo

Estudo de viabilidade técnico-comercial de remediação de lagoa eutrofizada por cianobactérias e algas, reuso em sistema de Utildiades e melhoria operacional atravpes de controles analiticos e fisico-quimicos.

Aug 1, 2019

By Markssuel Teixeira Marvila

A Capilaridade, definida como um fenômeno de atração e repulsão, que ocorre no contato de líquidos com um sólido, fazendo com que este líquido se desloque sobre a superfície sólida, é um dos parâmetros primordiais para analisar a durabilidade de argamassas de múltiplo uso. Neste contexto quatro traços de argamassas, dosadas em laboratório e industriais com diferentes níveis de consistência, foram utilizadas para avaliar a correspondência entre as normas brasileira NBR 15259 (ABNT, 2005) e europeia UNI EM 15801 (2010) para cálculo do coeficiente de capilaridade. Os resultados indicam que mesmo seguindo procedimentos bastante divergentes ambas a normas proporcionaram valores de coeficiente de capilaridade para todos os traços estudados. Assim sendo fica comprovada a equivalência técnica das duas normas estudadas para obtenção do coeficiente de capilaridade.

Oct 30, 2017

By Rafael Arthur Reghine Giorjão

Microestrutura e propriedades mecânicas de tubos de aço inoxidável superduplex SAF 2507 processados por soldagem por atrito com pino não consumível foram analisadas. Juntas de alta qualidade foram produzidas com sucesso utilizando ferramentas de nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN), controle de força de 38 kN, velocidade de avanço de 50 mm/min, velocidade de rotação de 200 RPM. Ensaios de dureza e tração foram realizados, evidenciando aumento de dureza na zona de mistura e falha no metal de base. Simulações térmicas calcularam temperaturas globais máximas em torno de 1176 °C e diferentes ciclos térmicos ao longo da espessura da junta, conferindo diferenças microestruturais e mecânicas nestas regiões

Oct 30, 2017

By Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

By Stefan Stein, Jorge Davo, Adrian Villanueva, Abhay Kulkarni, Shane Hoff

Pellet sizing plays a key role in the productivity of the entire pelletization and subsequent induration processes, whereas uneven pellet sizing can increase the circulating load of the balling circuit inducing operational instability leading to production loses. The present work focuses in comparing the agglomeration kinetics, expressed as the number of pellets produced in a determined target size range, of different organic binder-bentonite binder systems. The batch experimental results show that the binder system has a great influence in the resulting pellet sizing, which could lead to advantages in terms of balling circuit efficiency and eventually operational de-bottlenecking.

Oct 1, 2019

By Renan Bueno Wojciechowski, Yukio Shigaki

The quality of flat rolling process depends highly on multiple factors such as applied forces, materials involved for both strip and rolls, roll geometry and its positioning. To calculate the strip shape, a mathematical/numerical model can be applied, showing the final product and how the equipment behaves when changing some parameters. This is usually a time-consuming task for both user and computer, especially when it involves thin and hard strips. By coupling a quick rolling load calculation method as Bland-Ford and Finite Element Method (FEM) for roll stack deformation, it is possible to create an accurate and user-friendly rolling simulator. This paper presents the improvements done in the 3D FEM/multi-slab method and its actual capabilities by simulating two cases of a 6-High rolling mill. Different analysis in this equipment can be easily done in about 10 minutes by using the developed an electronic spreadsheet program interface and the folder generated with relevant results and logs. An operation manual and a commercial FE program plugins were made to aid construction of a completely new model. The code was created in a modularized way to assist the application of this simulator for other operational conditions.

Oct 1, 2019

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