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By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017

By Uwe König

Traditionally quality control of iron ore sinter, its raw materials and raw mixtures has relied on time-consuming wet chemistry. The mineralogical composition that defines the properties is often not monitored. XRD analysis in combination with Rietveld quantification and statistical data evaluation using Partial Least-Square Regression (PLSR) has been successfully established to determine the mineralogical composition and process parameters such as the FeO (Fe2+) content and basicity of iron sinter within an analysis time of less than 8 minutes per sample. Both methods take the full XRD pattern into account and can be simultaneously applied on the same measurement. In addition the Rietveld method was used to quantify the phase content of raw mixtures to monitor the composition of blending beds.

Aug 16, 2017

By Afonso Cardoso da Silva, Romeu Thomaz Viana Jr, Emanuelle Garcia Reis, José Herbert Dolabela da Silveira

The Gerdau Ouro Branco Mill, three years after the implementation of its new plate mill, has started to develop high complexity products. The plate mill’s learning curve has been increasingly challenging since products are being developed to their highest grades. This work aims to present the first results of the development of steels of the strength class of 510 MPa produced by TMCP (Thermomechanical Controlled Processing) followed by accelerated cooling. These results show the potential and advantage of the accelerated cooling process regarding to obtain products of high mechanical strength and high toughness, associated with a low equivalent carbon.

Oct 1, 2019

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 Siderley Fernandes Albuquerque

Devido à descoberta de petróleo em um gigantesco reservatório situado na região litorânea entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, a malha dutoviária brasileira irá aumentar consideravelmente nos próximos anos, assim como a necessidade de novos sistemas dutoviários capazes de transportar óleo e gás a pressões cada vez mais elevadas. A soldagem de tubulações no Brasil ainda é realizada de forma manual com processo ao Arco Elétrico e Eletrodo Revestido, fortemente dependente da habilidade do soldador; com a utilização de soldagem robotizada, tem-se maior controle dos parâmetros de soldagem, com possibilidade de obtenção de juntas de boa qualidade, além do ganho considerável em produtividade. O objetivo deste trabalho é analisar a tenacidade ao impacto charpy na ZTA de juntas soldadas do aço API 5L X80 utilizadas para transporte de petróleo quando submetidas a processo FCAW-G robotizado com o arame AWS E111T1-K3MJ-H4 para passes de enchimento e acabamento, com Ar + 25%CO2 como gás de proteção, e processo GTAW com o arame ER80S-Ni1 para passe de raiz, utilizado Ar + 25%CO2 como gás de proteção. Os resultados obtidos são comparados com o processo SMAW manual, utilizando como consumíveis os eletrodos AWS ER 7018 e E9010-G; as soldagens foram realizadas na posição plana e vertical ascendente; com os resultados obtidos de energia absorvida em ensaio de impacto charpy, com entalhe localizado na ZTA, foram correlacionados estes valores com a microestrutura presente na ponta do entalhe dos corpos de prova.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Fina Ferreira, Jacek Kolacz, Luciana Gois, Neymayer Pereira Lima

The recent developments on the sensor detectors together with the higher capacity of the machines, due the high-speed computing recent advances, have made possible extending the application in the mining industry. The use of x-ray fluorescence, x-ray transmission and radiometric sensor based sorting can selectively remove gangue minerals in different size fractions for different minerals. This paper summarizes the potential application of SBS for an iron ore in three size fractions aiming to increase the %Fe after the removal of particles with main gangue minerals associated. Pilot plant tests were carried out with samples of iron ore in different size fractions and different content of hematite and gangues. The use of x-ray transmission sensor showed the possibility to increase the %Fe from about 63% to above 68% for particles below 80mm and 45mm, after the removal of low density particles. The presence of fines on the feed affected the performance of the SBS X-rays transmission machine, especially for the fine fraction feed. The mineralogical determination, carried out to know the association between hematite and gangue minerals, and the density of the particles on the feed, can be used to preview the quality of products of the x-transmission sorting process.

Oct 3, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them there is the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. Thermodynamic studies related to the formation of mineral species containing Fe, O and Zn elements were carried on due to the influence of these compounds in hydrometallurgical EAFD recycling processes. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, mainly motivated by the increased use of scrap with polymeric impurities containing this element. In this work, based on computational thermodynamics tool FactSage, a general overview of gaseous and minerals species (found in EAFD) formed by Fe, Zn, O, Cl, H and C is shown – representing the organic origin of chlorine. For this study, the PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF load.

Jul 30, 2018

By Nilo Nogueira da Silva

O objetivo deste trabalho foi investigar alterações microestruturais em um aço microligado ao Nióbio simulando sua laminação através de ensaios de torção a quente. Ensaios de torção com deformações em resfriamento contínuo foram realizados para determinar as temperaturas críticas do material, que também foram calculadas empregando equações disponíveis na literatura. Um esquema de laminação a quente semelhante ao utilizado em laminadores reversíveis foi simulado variando-se as temperaturas dos passes de acabamento. Análise metalográfica foi conduzida por microscopia óptica com objetivo de obter o tamanho de grão ferrítico dos corpos de prova após simulações. Medições de dureza também foram realizadas. Foi constatado que o refino do grão ferrítico e consequente aumento da dureza são proporcionais à queda de temperatura do último passe da simulação.

Jul 30, 2018

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Anna Carolina Cerqueira Neves

Synthetic fiber has been gradually replaced by natural fiber, such as lignocellulosic fiber. In comparison with synthetic fiber, natural fiber has shown economic and environmental advantages. The natural fiber presents interfacial characteristics with polymeric matrices that favor a high impact energy absorption by the composite structure. However, until now little has been evaluated about the hemp fiber incorporated in polymeric matrices. This study has the purpose of evaluate the impact resistance of this kind of epoxy matrix composite reinforced with different percentages of hemp fibers. The impact resistance has substantially increased the relative amount of hemp fiber incorporated as reinforcement in the composite. This performance was associated with the difficulty of rupture imposed by the fibers resulting from the interaction of hemp fiber / epoxy matrix that helps absorb the impact energy.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Hugo Montalvão Gontijo

Sistemas de controle avançado são utilizados em diversas etapas do processo de produção de pelotas de minério de ferro, tais como moagem, pelotamento e forno de endurecimento. O trabalho visa demonstrar as etapas para implementação de um sistema de controle avançado Metso OCS-4D© em um forno de endurecimento do tipo Straight Grate visando padronizar a operação, aumentar a produção, reduzir o gasto energético e reduzir a variabilidade da qualidade das pelotas queimadas.

Aug 17, 2017

By Antonio Augusto Gorni

O posicionamento de bobinas a quente com seu eixo na direção horizontal protege suas bordas, mas restringe sua área de apoio sobre o solo. Logo, é inevitável que a bobina sofra algum grau de ovalização pela ação de seu próprio peso, o qual se torna particularmente acentuado em algumas situações, como no caso de aços com médio e alto teor de carbono após bobinamento sob temperaturas relativamente altas. O objetivo desse trabalho foi identificar as possíveis contramedidas para minimizar o grau de ovalização das bobinas a quente. Foi constatado que a ocorrência desse problema é crítica para bobinas mais finas, com maior peso e com menor tensionamento entre as espiras, bem como quando seu bobinamento termina antes da transformação total da austenita, particularmente no caso de aços com alto carbono equivalente. Por outro lado, o posicionamento das bobinas em berços com ângulos otimizados contribui para minimizar a ovalização. A seleção das medidas a ser adotadas para reduzir esse problema deve ser ponderada caso a caso, pois elas podem eventualmente interferir com as características finais do produto solicitadas pelo cliente.

Jul 30, 2018

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018

By Juergen Meisel

The paper will explain how to successfully implement a robotic solution from the initial idea to a working industrial solution. Primetals Technologies can call upon 10 years of experience in installation of Robot solutions in the harsh environment of steelmaking plants - the so-called LiquiRob. To enhance an existing shroud manipulation system, the idea to connect the shroud with a bayonet mechanism to the ladle nozzle was born in accordance with the requirements of a well-known steel producer. The paper will describe the development steps from the first simulations and prototype testing in the laboratory, it will show the intensive system testing under workshop conditions and will finally depict the successful integration into the plant. Furthermore, operational experience will be shown as well as the advantages of such an installation compared to other shroud manipulation systems.

Oct 30, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 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 Janine Feitosa de Deus

Compósitos ambientalmente corretos, fabricados a partir de fibras naturais lignocelulósicas (FNL), estão entre os mais investigados e aplicados atualmente. Dentre as FNL, destacam-se as fibras de Rami (Boehmeria nivea), que surgem como alternativa em sistemas de blindagens multicamadas, para uso em coletes de proteção balística, por serem leves, de baixo custo, resistentes e ambientalmente corretos. No presente trabalho, investigou-se o comportamento mecânico de compósitos de matriz epóxi reforçados com tecido de rami, através de testes de flexão. Compósitos contendo separadamente 0, 10, 20 e 30% em volume de tecido de rami e resina epóxi, foram fabricados em um molde metálico, sob condições de vácuo. Os corpos de prova fraturados foram analisados em MEV e os resultados foram avaliados visando algumas propriedades de flexão com a incorporação do tecido de rami, visando sua posterior aplicação em blindagem balística.

Oct 30, 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 Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018