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By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Paula Rodrigues Caumo

A tecnologia da fabricação de aços, nas últimas décadas, apresentou grandes avanços, os quais resultaram em melhorias da qualidade, principalmente no que se refere à remoção de inclusões. As inclusões podem ser responsáveis por prejudicar as propriedades mecânicas por meio da geração de trincas ou fraturas entre outros defeitos. O distribuidor do lingotamento contínuo também pode atuar na remoção destas partículas. A eficácia desta função do distribuidor demanda o conhecimento das características do escoamento do aço líquido de modo que se possa propor modificações na configuração do distribuidor. Esse conhecimento pode ser obtido mediante a utilização de modelos físicos para simular os fenômenos envolvidos. O objetivo deste trabalho é, a partir de um distribuidor com jato aberto, construído em acrílico e em escala 1:1, verificar o percentual de inclusões passantes pelo veio com ou sem a presença de bolhas. O trabalho foi executado com e sem tubo longo, sendo o tubo longo empregado para prevenir o arraste de ar para o interior do modelo. Os resultados foram obtidos por meio do ensaio de remoção de inclusões com o auxílio do ensaio de distribuição de tempos de residência. As variáveis utilizadas neste estudo são: presença bolhas e velocidade de lingotamento.

Aug 16, 2017

By Giulliane Meireles Casali Gonçalves Torres

Os arrebentamentos que ocorrem durante o processo de trefilação geram impacto na produtividade e rendimento operacional em função do retrabalho gerado na realização de solda cada vez que o material se rompe e consequentemente no tempo perdido para execução desta etapa. A metalografia é a ferramenta mais eficiente para caracterização das causas dos arrebentamentos durante a trefilação. Faz-se necessário a utilização de microscopia e aplicação dos reativos específicos destinados a revelar a origem da anomalia. O presente trabalho objetiva mostrar os principais tipos de fraturas na trefilação e suas respectivas origens, através do estudo de quatro casos distintos, são eles: fratura resultante de quebras internas (rupturas centrais), fratura dútil por tração, fraturas resultantes de quebras na solda e fraturas lascadas causadas por formação de “pé de corvo”. Os resultados das análises mostram de forma objetiva se a anomalia foi gerada a partir da matéria prima (defeitos superficiais no fio máquina) ou problemas de processo/operacionais durante a trefilação.

Aug 17, 2017

By Benito Barbabela Silva, Michel Garant, Mathieu Dubé

Pellets market challenging scenario has stimulated pelletizing experts to pursue innovative alternatives to process development in order to increase pellets competitiveness vis-à-vis sinter. When it comes to indurating process, pelletizing productivity is still limited and its OPEX inflated by the lower input of carbon into mixes due to quality impairment caused by magnetite formation in pellets core. This obstacle led to the rethinking of carbon distribution strategy within the green balls. To achieve such purposes, COREM through its precompetitive research program dedicated to its members, has proposed the layered pellets®, a two-stage balling technology. Balling in disc and pot-grate tests in COREM’s pilot plant were carried out to proof the concept, support the arising technology and evaluate its potential. According to first results, while CCS strongly improved, tumble and abrasion indexes as well dynamic LTD must be further investigated. Tests on four classes of equivalent carbon content pellets to evaluate layering strategy gave very good perspectives concerning the increase of productivity, and the reduction of fuel consumption and GHG emissions.

Oct 1, 2019

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Daniel Eduardo Parodi

Para acompañar el plan de aumento de producción de slabs de Siderar, fue necesario proyectar una nueva unidad separadora de aire para incrementar la generación de oxígeno, nitrógeno y argón. La premisa que direccionó este proyecto fue la integración y sinergia de la nueva unidad con el sistema de la Central Termoeléctrica y Altos Hornos, con el objetivo de salvar condicionamientos, obtener beneficios energéticos y aumentar la confiabilidad operativa. Como resultados de esta línea de trabajo se espera: Optimizar el aprovechamiento de gases de proceso, mejorando así el balance energético y la ecuación económica en la producción de los gases industriales; Mejorar el aspecto ambiental disminuyendo el quemado de gases en antorcha, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y la compra de energía eléctrica; y aumentar la confiabilidad en el suministro de gases y del sistema de aire soplado a Altos Hornos.

Sep 25, 2017

By Marcella Grosso Lima

O objetivo deste trabalho é pesquisar sobre as principais falhas apresentadas por revestimentos anticorrosivos modernos comumente empregados para proteção interna de tanques de armazenamento de produtos petroquímicos e avaliar a capacidade da técnica de correntes parasitas para a inspeção não destrutiva deste material. Nesse contexto, as vantagens e limitações da técnica são analisadas. A aquisição de dados foi realizada considerando as propriedades isolantes dos revestimentos nas condições como aplicado e também após o envelhecimento. Amostras foram preparadas com defeitos controlados inseridos no substrato de aço carbono a fim de simular defeitos de corrosão localizada sob o revestimento. A detecção dos defeitos foi avaliada nas amostras com diferentes espessuras e também com a presença de óxido de ferro no interior dos defeitos a fim de simular áreas de corrosão localizada. Através da comparação entre os resultados obtidos no C-Scan original e após o processamento de imagem, foi possível observar uma melhoria significativa na eliminação dos falsos defeitos relacionados a variação da espessura inerente do revestimento pela limiarização multilevel. Também foi possível através do efeito do lift-off distinguir os defeitos reais e falsos defeitos. Nesse aspecto, a técnica de correntes parasitas se mostrou capaz de detectar defeitos neste tipo de material.

Oct 30, 2017

By Bárbara Dornelas de Assis

Minérios de manganês são uma importante fonte de matéria-prima para a siderurgia. Desse modo, o desenvolvimento de trabalhos de caracterização para melhor compreensão da composição e o comportamento desses minérios é de suma importância. O presente trabalho teve como objetivo a caracterização física, química, mineralógica e a análise do comportamento de crepitação do produto granulado de minério de manganês de uma mina da região de Dom Silvério no estado de Minas Gerais. Cerca de 77% do produto granulado encontra-se entre 50 e 6,3mm. O minério de manganês é composto pelas fases minerais manganita, pirocroita, groutelita, birnessita, siderofilita e calcopirita. Os teores dos elementos majoritários Mn, Fe e SiO2 foram, respectivamente, 24,04%, 8,89% e 15,57%. A densidade estrutural da amostra é de 3,25 g/cm³ e sua área superficial, 6,8 m²/g. O ensaio de crepitação realizado mostrou que o índice desse fenômeno para a amostra com umidade natural é de 8,82% e se encontra próximo dos índices de crepitação de minérios de manganês atualmente comercializados no Brasil. A secagem da amostra não reduziu de forma significativa os índices de crepitação no minério.

Aug 17, 2017

By Robson Ferreira Vargas

No início de Março/2015 começaram a ser notados eventos de oxidação em bobinas armazenadas no pátio de expedição, e naquela época o fenômeno foi creditado às chuvas. Entretanto, passado o período chuvoso, ainda foram notados eventos de oxidação, que ocorriam também em produtos destinados à exportação. Isto mostrou que havia outra causa atuando no problema, e que era necessário descobri-la e tomar ações para sanar o problema. O produto final é a coroação do esforço produtivo anterior à sua obtenção, e leva consigo o nome do fabricante para onde for enviado. Por isto ele não pode ter falhas. A ArcelorMittal Tubarão montou um grupo de trabalho, que atuou em várias frentes, incluindo o condicionamento químico do sistema de resfriamento direto da laminação. Este grupo de trabalho obteve êxito na tarefa e as conclusões obtidas estão mostradas aqui.

Aug 17, 2017

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 Johanna Alegría-Ortega

Cr/CrN bilayer coating was deposited on AISI 440C by Cathodic Arc. The composition and structure of the Cr/CrN coating were investigated by scanning Electron Microscope, X-Ray Diffraction and X-ray Photoelectron Spectroscopy. The results show that crystal structure obtained was CrN phase with preferred [220] orientation. The hardness and adhesion of coating also were studied. The evaluation of erosion-corrosion (EC) on 440C bare and coated with Cr/CrN was performed by carrying out wear tests using a slurry jet with impingement angle 90° at 4 and 8 m/s. Corrosion, erosion and synergism wear rate were evaluated following the procedure described in ASTM G-119-09. This study presents that the synergism wear rate exceeds 40% of the total mass loss for coating and 60% of mass loss for the 440C, being the most aggressive wear component. The increase in impact velocity generated a rise in mass loss for both 440C bare and coated. The Cr/CrN coating offers better corrosion and erosion–corrosion resistance under all the tested conditions.

Aug 8, 2018

By Daniel Suarez

Over the last few years the mining industry has continuously been facing increases in capital and operating costs for new projects; plant expansions and also significant increases in the operating costs of existing plants. To counteract such trend the industry is seeking technologies such as the Vertimill as an option to lower the operating costs of grinding circuits. The benefits the Vertimill offers in terms of lower energy consumption and lower media consumption are well established and documented; such benefits can significantly improve the viability of a new project, plant expansions or upgrading grinding mills that need to be replaced. The paper briefly describes the operation of the Vertimill, recent regrind applications in processing Iron ores where the impact of lower energy and grinding media consumption is very significant because of the large tonnages involved, and also applications as a tertiary and secondary grinding stages of grinding circuits. The paper also highlight the expected role the Vertimill can play in secondary applications and the expected impact on the overall economics of the project.

Aug 1, 2018

By Phelipe Matias de Oliveira

Os aços inoxidáveis superduplex possuem em sua constituição as fases austenita e ferrita em proporções semelhantes, esses aços apresentam propriedades mecânicas oriundas da combinação dessas duas fases. As fases sigma (s) e austenita secundária (g2) surgem nesses aços, de uma possível reação de decomposição eutetóide da ferrita (a ? s + g2). Este trabalho estuda as transformações de fases, a caracterização das microestruturas do aço inoxidável superduplex UNS S32750, através de microscopia óÓptica, ferritoscopia, quantificação de fases, evolução da dureza Vickers do material, e a precipitação da fase s após tratamento térmico de recozimento a 800ºC em tempos variados. Essa fase é prejudicial ao aço, pois diminui a resistência à corrosão do mesmo e o fragiliza, sua formação ocorre entre 600ºC e 1.000ºC. Foi estudada a evolução da fase s através do método do caminho microestrutural proposto por Vandermeer, geralmente aplicado a recristalização e não em estudos de precipitação da fase s. Os resultados indicam que a nucleação da fase s ocorreu por saturação de sítios.

Jan 16, 2018

By Fernando Henrique Gomes de Souza

Techniques which use a spring to supply the bias force to actuator are well adopted since they are inexpensive and simple to construct. In this work it was design an actuator concept using bias-type device technique, which comprises two coils that mutually push against each other to supply the stroke. For the coils springs, it was used a wire of NiTi shape memory alloys (SMA) and a wire of 400 grade maraging steel as construction materials.

Aug 8, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

A extração por solventes sinérgica dos metais cálcio, magnésio e níquel, presentes em soluções aquosas sulfúricas em níveis de concentração similares aos dos licores industriais HPAL (High Pressure Acid Leaching), foi avaliada neste trabalho empregando-se os extratantes comerciais Cyanex 272 e Cyanex 301. O uso de Cyanex 301 (10%v/v) sozinho não se mostrou eficiente, em decorrência do baixo percentual de extração e da baixa seletividade entre os metais. Quando misturado ao Cyanex 272, porém, observou-se a possibilidade de remoção seletiva de magnésio, deixando cálcio e níquel em solução. A melhor condição operacional foi obtida utilizando-se 5-10%v/v de Cyanex 301 e 20% de Cyanex 272, na faixa de pH entre 5,4-5,7, na qual se extraiu aproximadamente 70-80% de magnésio, 15-35% de cálcio e 10-15% de níquel.

Aug 16, 2017

By Leonardo Silva Motta

O carbureto de cálcio tem sido empregado em novas tecnologias para desoxidação e dessulfuração de aços de maneira crescente. A metodologia consiste na realização de um cronograma de projeto contendo dez atividades. Nos últimos anos houve aumento em cerca de 30% na utilização de carbureto de cálcio na metalurgia secundária das usinas brasileiras. Além desse expressivo aumento, vários trabalhos técnicos são apresentados todos os anos atestando as eficiências técnica, energética e financeira do carbureto de cálcio na produção de aço.

Jul 30, 2018

By Carlos Magno de Lima Leonel

O presente trabalho teve como objetivo comparar o desempenho de processo entre espirais convencionais e espirais de grande diâmetro, na concentração de minérios de ferro. Foram realizadas campanhas de testes para levantar os dados necessários para comparar os dois modelos de espirais em estudo. Os resultados mostraram que as principais variáveis que afetaram a eficiência de separação nas espirais foram a abertura dos lemes e a concentração de sólidos na alimentação. A espiral de grande diâmetro obteve resultados melhores, mesmo sem a utilização de água de lavagem, porém mais testes serão necessários para uma conclusão definitiva.

Aug 16, 2017

By Frederico Mayerhofer

A produção brasileira de minério e pelotas abastece siderúrgicas de diversos países e contribui significativamente para o desenvolvimento global. Com a redução acentuada do preço do minério de ferro a redução de custos de produção de pelotas se torna ainda mais necessária. Nos fornos das usinas de pelotização é consumido o combustível responsável pelo maior custo de produção das pelotas, que é o gás natural. O presente trabalho tem como objetivo reduzir o consumo de gás natural utilizados nos fornos do tipo grelha móvel das usinas de pelotização, através da otimização dos fluxos de gases e temperaturas necessárias ao processamento térmico das pelotas.

Aug 17, 2017

By Leonardo Pereira

Este trabalho reporta a viabilidade de realizar o tratamento térmico de austêmpera, para obtenção de um Ferro Dúctil Austemperado (ADI), utilizando uma liga de Zn-Al-Mg-Cu, como meio de resfriamento e permanência em patamar, durante o processo de tratamento térmico. Por meio da obtenção da curva de resfriamento da liga Zamac 5, constatou-se a viabilidade de realização da austêmpera em temperaturas superiores a 380ºC. A partir de corpos de prova de ferro fundido nodular de matriz predominantemente perlítica, instrumentados e austenitizados a 870°C e 900°C, avaliou-se a taxa de resfriamento promovida pela liga Zamac 5, até a temperatura de 400°C. O tratamento mostrou-se eficiente, utilizando a liga como meio de austêmpera, sendo registradas taxas de resfriamento superiores a 6°C/s. A análise morfológica constatou a formação de ausferrita, sem a presença de perlita, caracterizando assim a formação do ADI.

Oct 30, 2017

By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019