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By Thinnie Hahn dos Santos

O aço API 5L X60 é empregado na fabricação de dutos submarinos para a produção de óleo e gás. Com a ajuda de métodos de inspeção e estudos de mecânica da fratura é possível avaliar a severidade dos defeitos existentes, prever a falha dos componentes e tomar as devidas providências para evitar acidentes que podem levar a danos ambientais, perda de vidas e prejuízos financeiros. Com foco na redução do efeito do histórico de carregamento, avalia-se uma técnica alternativa de pré-trincamento por fadiga para a obtenção das curvas de crescimento de trinca por fadiga. Esta técnica permite a nucleação de trincas em carregamento cíclico compressivo, isentas de tensões residuais compressivas, que mascaram os resultados na determinação do limiar de propagação de trincas. Neste trabalho, foram utilizados corpos de prova do tipo C(T) para a nucleação das pré-trincas de fadiga. Foi avaliada a influência das características do carregamento, como o nível da força aplicada e a razão de carregamento no comprimento de saturação das trincas produzidas, a fim de se obter avanços no estabelecimento dessa metodologia. Com um carregamento mais intenso, o comprimento de saturação de trinca foi maior. Além disso, a diferença de comprimento entre o centro e as superfícies do corpo de prova se torna mais acentuada. O comprimento de saturação de trinca é menor que o raio da zona plástica e maior que a região máxima governada por tensões residuais trativas. Para carregamentos menos severos, a trinca cresce de maneira mais uniforme e alcança comprimentos de saturação de trinca menores. A razão de carregamento não interfere significativamente no comprimento de saturação de trinca.

Oct 30, 2017

By Fabiano Almir Barbosa, Eduardo Alves Machado, Felipe Ferreira Cajano, Bruno Rodrigues Henriques

Spring steels are usually classified as medium to high carbon low alloy steels with very high yield strength, enabling the part to return to its original shape regardless of significant bending or twisting. Despite the fact that plain carbon steels are suitable for small springs, larger and high performance springs usually requires alloy steels such as Cr-V or Si-Mn in order to achieve an even microstructure throughout the cross section. Clutch diaphragm spring is a high performance part that requires very good cleanliness and microstructure homogeneity, thus requiring an alloy steel. In this paper was studied, in an industrial scale, the process parameters and critical characteristics for the development of a Cr and V alloyed high carbon sheet steel for the production of clutch diaphragm spring. The steel was characterized throughout the entire process (casting, hot rolling, cold rolling + batch annealing and heat treated) using tensile test, hardness test, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) to assess the mechanical and metallurgical properties of the studied steel. The results have shown the material’s microstructure evolution after each main stage of the process, from a ferrite-bainite/perlite based microstructure as hot band to fully spheroidized as cold-rolled/annealed and then fully martensitic as ready-to-use part.

Oct 1, 2019

By Ana Clara Petrucelli

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem do sopro de oxigênio. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho metálico compõe o objetivo deste trabalho. Através de uma análise visual da penetração e fração volumétrica da bacia de descarburação, foi determinada a melhor configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), distância lança-banho e vazão. Foram feitas previsões sobre a penetração do jato a partir de um balanço de energia a fim de validá-las com o modelo físico. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos, com a maior vazão e menor distância lança-banho dentre os padrões testados. Todavia, as maiores frações volumétricas da bacia de descarburação foram obtidas com 5 e 6 furos, vazão e distâncias variadas dentre as ensaiadas.

Jul 29, 2018

By Vitor de Oliveira Campos

Vários resíduos gerados nos processo siderúrgico são fonte de ferro e podem ser reciclados e reintegrados de volta ao ciclo produtivo do ferro. Exemplos incluem pós de coletores e despoeiramento, carepas e lamas. Estes materiais são geralmente classificados como rejeitos e são descartados em aterros a um alto custo, mas adquirem um valor significante quando reciclados e reutilizados apropriadamente. O presente estudo consiste em demostrar a viabilidade da utilização destes resíduos em um processo de mini sinterização, plantas de sinterização produzindo até 1 milhão de toneladas por ano. O produto obtido apresenta propriedades químicas e físicas adequadas para carregamento direto no alto-forno, para utilização como nucleante na sinterização, ou como refrigerante no convertedor. O balanço do zinco e dos álcalis é de extrema importância para viabilizar um sínter final com qualidade requerida e será analisado neste estudo. Conclui-se que a utilização dos resíduos citados é economicamente viável e o estudo de caso apresentado neste trabalho comprova o benefício com retorno significativo.

Aug 1, 2018

By Ricardo dos Santos Oliveira

Este trabalho foi realizado a partir da identificação de um problema ambiental, a alta concentração de gases do efeito estufa. Ao analisar as emissões nacionais de sistemas de energia, observou-se que o segmento da indústria de aço tem uma importante participação devido ao alto consumo de carvão metalúrgico e coque no balanço energético, mostrando a predominância de usinas à base de coque siderúrgico integrados. Depois de identificar algumas possíveis soluções para este problema ambiental, o projeto teve como objetivo utilizar cascas de eucalipto na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas. A utilização deste material como uma fonte de energia (combustível) no processo de redução de minério de ferro em altos-fornos, substituindo diretamente o carvão, apresenta uma solução viável para o sequestro de carbono. O eucalipto é uma fonte renovável, ao contrário do carvão mineral, e através da fotossíntese captura o gás CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos e participa no mercado de carbono. Assim, a empresa poderia participar do mercado de carbono, o que poderia resultar em um lucro anual superior apenas por este mecanismo. A casca do eucalipto é rico em carbono e complementa a oferta desse elemento para o processo de redução de minério. Assim, em teoria, o que esta pesquisa mostra é que a casca de eucalipto pode ser injetada em altos-fornos no lugar do carvão pulverizado, tornando este processo ser rentável para a empresa.

Aug 16, 2017

By Carolina Vaghetti

Aliar qualidade do produto final e otimização dos custos de produção é o que toda indústria de componentes mecânicos almeja. Um dos problemas enfrentado na produção de eixos automotivos é o surgimento das distorções de formas, e saber as causas dessas distorções vem se tornando cada vez mais imprescindíveis. Dentre os processos de fabricação, o tratamento térmico é conhecido como uma etapa da produção que potencializa os efeitos dos potenciais de distorção acumulados ao longo da cadeia. As tensões residuais são consideradas um dos principais potenciais de distorção e, por isso, é de grande importância o seu entendimento. Sendo assim, o presente artigo, inserido no âmbito do projeto "Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", realiza uma análise das distorções e da distribuição das tensões residuais após a têmpera por indução e uma análise das tensões residuais após o processo de retífica durante a fabricação de eixos automotivos de aço ABNT 1045. Foram variados parâmetros nos processos de trefilação e têmpera por indução. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar a influência da profundidade de camada temperada, onde a maior camada apresentou, em média, maiores distorções.

Aug 16, 2017

By Frenk van den Berg

In the manufacturing of steel strip for the automotive sector, the mechanical properties are largely defined by the process conditions in the hot strip mill. In particular the phase transformation, from austenite to ferrite, which takes place during the forced cooling stages on the run out table (ROT) after the finishing mill, governs the microstructure and hence the mechanical properties.In current practice, metallurgical models are used to predict the phase state at each position in the strip. These model predictions are supported by pyrometer measurements along the ROT. Although reliable in the majority of the situations, both measurements and models sometimes have difficulties in providing robust output. In this paper, we present a new type of inline measurement, which directly measures the amount of phase transformed. The instrument is based on a technique known as impedance spectroscopy. As result of a collaboration of different institutes and companies, the equipment is robustly running during several years exclusively in the Hot Strip Mill of Tata Steel in IJmuiden.

Aug 16, 2017

By Eduardo Rocha Costa

Barras trefiladas podem não apresentar o perfil desejado pelos seus fabricantes após o processo de produção, por isso, este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes geometrias de ferramentas, mais precisamente, o ângulo de entrada e região de calibração (Hc) da mesma. Para modelamento numérico do processo, foi utilizado o software DeformTM, que possibilitou este estudo, com simulações da influência da ferramenta no perfil de tensões residuais dos produtos (barras de aço AISI1045). Foram analisados os diferentes comportamentos do material para processos com fieiras de ângulos de 15° e 20°, com foco nas variações de tensões residuais visando investigar o produto final da trefilação. Em uma das principais comparações entre as fieiras anteriormente mencionadas, observou-se uma diferença de tensões residuais de aproximadamente 206MPa no centro das barras trefiladas, resultado que somado a distribuições assimétricas de tensões em relação ao ponto central de determinado corte da barra, podem ocasionar o seu empenamento.

Aug 8, 2018

By Paul Pugsley

The EMSpec sensor employs the principle of measuring the complex impedance of the target steel over a range of frequencies these impedance values in turn varies with transformation fraction of the steel. A full scale implementation of the Real Time Transformation Monitoring has been installed at a quality large European steel producer to show the benefits of such a system. A total of three EMSpec sensor heads have been installed between the exit Finishing Mill and the Down Coiler on a HSM. For the successful production of Dual Phase, TRIP and TWIP steels increased control of the cooling regime is demanded; the use of surface temperature measurements alone cannot guarantee to achieve the desired mechanical properties. The EMSpec sensor, which is engineered to withstand this harsh environment, in real time directly measures the percentage transformation of the steel in the cooling area, typically in the accelerated water cooling zone. Using the information from the sensors integrated into the mill model enhances the models ability to predict the transformation profile.

Aug 17, 2017

By Osvaldo Guilherme Comineli

An extensive investigation into the role of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order to better understanding the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the build up of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. A nickel addition has been reported as a solution to the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. After hot tensile testing to failure, samples of Cu-containing steels have been examined using optical, scanning and transmission electron microscopes. Recently published results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to impair the hot ductility under an inert atmosphere, but may have serious consequences under an oxidising environment and lead to “hot shortness”. The influence of nickel in improving the hot ductility seems to be due to it forming a higher melting point alloy with the segregated copper. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles. Current investigation carried out using confocal microscopy still to be completed will improve the understanding of the role of copper and nickel on the problem of “hot shortness”.

Aug 8, 2018

By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 2019

By Luiz Alberto Pereira Campbell

No processo de laminação a quente um dos fatores que afetam sua produtividade são os arrebentamentos de tira que ocorre no trem acabador, provocando paradas de longa duração, desvios de material e exposição do homem ao risco de acidentes. Dentro das causas responsáveis pelo arrebentamento de tira está o lascamento de cilindros de trabalho que é causado por trinca geradas na superfície do cilindro durante o processo de laminação. O objetivo deste trabalho é identificar as possíveis causas dos lascamentos de cilindros de trabalho, propondo ações para reduzir as ocorrências utilizando o método solução de problemas. Após análise dos dados foi identificado que as ocorrências de falhas superficiais tinham forte correlação com as tensões de contato entre os cilindros de trabalho e o cilindro de encosto, foi realizado então um estudo com objetivo de verificar se as tensões de contato entre os dois cilindros poderiam estar relacionadas com os lascamentos. O método do estudo consistiu em simular diferentes perfis no cilindro de encosto (cilindro flat e com coroamento positivo) e diferentes caimentos (comprimento e altura) para obter os menores carregamentos possível. A condição de perfil e caimento com o menor carregamento foi testada no laminador para verificar na prática se houve a redução dos lascamentos. Os perfis e os caimentos testado permitiram uma redução significativa de ocorrência de lascamento de cilindros. A metodologia empregada para analise mostrou-se eficaz, podendo ser aplicada em outros laminadores para identificação de causas de falhas.

Aug 17, 2017

By Claudeir Carvalho Silveira

Para produzir os aços bifásicos galvanizados com revestimento de Zn-Fe as tecnologias de galvanização foram adaptadas visando à produção de aços com alta resistência, resistentes à corrosão e boa conformabilidade. Desta forma, e considerando as deformações obtidas na estampagem tornou importante a caracterização em laboratório da influência do nível e do caminho de deformação na geração de trincas do revestimento com Zn-Fe aplicado a um aço bifásico. O presente trabalho avaliou o efeito dos caminhos de Deformação Uniaxial, Deformação Plana e Estiramento Biaxial Simétrico na evolução das trincas do revestimento Zinco-Ferro (Galvannealed-GA) e sua conectividade considerando o aço base Dual Phase 600. Foi observado que aumento da área composta por trincas ocorre com o aumento do nível de deformação para todos os caminhos avaliados. O Estiramento Biaxial Simétrico foi o caminho de deformação que mais influenciou no aumento da área com trincas na superfície do revestimento e na conexão destas trincas com o aço base. Isso ocorreu em função do estado de tensão (tração-tração) imposta à superfície e à seção dos revestimentos. Mesmo sendo observada a conectividade das trincas com o aço base não foi verificado visualmente defeitos de desplacamento do revestimento tais como Powdering e Flaking.

Aug 16, 2017

By Eden Santos Silva

Usando os testes de torção a quente isotérmico contínuo e relaxação de tensão determinou-se as curvas de escoamento plástico e de relaxação de tensão, juntamente com a evolução mecânica e microestrutural do aço inoxidável austenítico ISO 5832-9 segundo as condições de deformação expressa pelo parâmetro de Zener-Hollomon (Z). Equações constitutivas foram usadas para avaliar e prever o amaciamento dinâmico. Verificou-se que os níveis de tensões são elevados com alto valor de energia de ativação aparente e descolamento da deformação crítica e de pico para as condições de alto Z. A tensão crítica encontra-se muito próxima do pico de tensão produzindo um retardo no início da recristalização dinâmica. Além do pico vê-se que o estado estacionário de tensões é alcançado para grandes deformações evidenciando um atraso no amaciamento dinâmico. Este comportamento é consequência da moderada valor de energia de falha de empilhamento (EFE), átomos de soluto em solução sólida (Nb, N, Mo) e presença de partículas de precipitados da fase Z (NbCrN) reduzindo a mobilidade das discordâncias e contornos de grãos retardando a cinética de recristalização.

Aug 16, 2017

By Diego Pinheiro Aun

Neste trabalho, foi investigada a influência da textura de fitas de NiTi superelástico no início do processo de cristalização de um revestimento de TiO2 flexível. Foram utilizadas a calorimetria diferencial, cartografia Raman e difração de raios X para o estudo. Foi mostrado que existe uma influência significativa da textura do substrato no crescimento de grãos de anatase e rutila no filme de TiO2. Amostras com menor rugosidade apresentaram grãos mais desenvolvidos para todas as temperaturas de cristalização. Mostrou-se também que o substrato de NiTi promoveu a formação de TiO2 rutila em temperaturas abaixo daquelas observadas para a cristalização de pós.

Aug 16, 2017

By Alexandra de Almeida Diego

O controle da transferência de calor é uma das principais funções que o fluxante exerce durante aplicação no molde de lingotamento contínuo. O fluxo de calor na interface placa / molde deve estar adequado aos parâmetros de processo e ao tipo de aço, caso contrário pode provocar preferencialmente alarmes de agarramento em aços baixo carbono e trincas longitudinais em aços médio carbono, podendo levar até ao breakout. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar os filmes de escória aplicados em aços baixo (Filme BC) e médio carbono (Filme MC), ambos comerciais, utilizando as análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com Energia Dispersiva de raios-X (EDS) acoplado e Difratometria de raios-X (DRX). As diferenças entre os filmes de escórias foram discutidas e relacionadas aos dados presentes na literatura.

Aug 16, 2017

By Shimeni Baptista Ribeiro Daer, Patrícia Freitas Rodrigues, Edir Neves Teixeira, Naiara Vieira Le Sénéchal, Andersan dos Santos Paula, Francisco Manuel Braz Fernandes

Este trabalho visou em compreender as características microestruturais de uma liga de NiTi rica em Ni deformada a quente por meio do processo de forjamento rotativo, que foram submetidas ao processo com temperaturas distintas de pré-aquecimento (800 e 950 ºC) sem e com tratamento térmico de recozimento prévio (950 ºC por 2 horas) para homogeneização do lingote. Por meio dos aspectos da evolução microestrutural verificados com auxílio das técnicas de Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e difração de Raios X pôde-se observar que a adoção do recozimento prévio para homogeneização e incremento da temperatura de pré-aquecimento as etapas de forjamento rotativo a quente, conduziu a resultados mais satisfatório ao processamento termomecânico a ser aplicado nesta liga, a fim de seguir para as etapas de deformação a frio.

Nov 14, 2019

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Belmira Benedita de Lima

Estudos no sistema Nb-B mostram a fase Nb5B6 com formação peritética a partir do líquido, porém sua estabilidade abaixo de 2.000°C não é comprovada experimentalmente. Há também dúvidas sobre a ocorrência da fase Nb2B3 neste binário. Este trabalho tem como objetivo o estudo da estabilidade das fases Nb5B6 e Nb2B3 nas temperaturas de 1.400°C e 1.800°C. Amostras com composições nas estequiometrias Nb5B6 e Nb2B3 foram produzidas através de fusão a arco assim como confeccionadas a partir de misturas de pós de B e NbB. Pastilhas com composição Nb5B6 foram produzidas com e sem adição de semente da fase Nb5B6. Os tratamentos térmicos em 1.400°C foram realizados por até 10h enquanto aqueles em 1800°C por até 1h, todos em atmosfera estática de argônio. As microestruturas das amostras, tanto no estado bruto de fusão como após tratamento térmico, foram caracterizadas por difração de raios X (XRD). Os resultados confirmam a formação fase Nb5B6 a partir do líquido e nas amostras produzidas via metalurgia do pó. A fase Nb2B3 não é observada nas amostras no estado bruto de fusão e nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas termicamente a 1.800°C, porém, esta fase se estabiliza nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas a 1.400°C, indicando sua estabilidade com formação peritetóide a partir das fases Nb3B4 e NbB2, abaixo de 1.800°C.

Aug 8, 2018