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By Ernesto Furtado de Mello Neto, Eliezer Thuler, Claudio Vano Nunes, Carlos Alberto Cristofari

The Brazilian steel industry is dealing an adverse scenario with direct competition from global emerging markets. In this scenario, the need to improve asset operational performance, makes complex studies involving technical knowledge and asset life behavior, become important tools to support companies strategic accomplish. These studies allow consider performance, costs and operational risks relationship in the decision make process. The Asset Management approach support these studies in order to observe the whole asset life cycle, understand value chain through all company process and optimize the asset economic life. In this context, the present technical work has the purpose to support asset management decision making regarding ArcelorMittal Vega cold rolling drive motors, through the motors fail behavior modelling and estimated the risks involved in asset management decision. Through the Reliability, Availability and Mantenability (RAM) analysis, simulations were performed considering the failure, repair cost data and investments to build options to mitigate the operational risks.

Oct 9, 2019

By Alisson Paulo de Oliveira

Incentivado pela diversificação dos produtos em aço, a demanda por graus cuja composição química esteja próxima da faixa peritética, tais como os aços HSLA (High Strength Low Alloy) e AHSS (Advanced High Strength Steel), tem aumentado. As crescentes exigências nas propriedades mecânicas e a redução de custo nas ligas são as razões para que esses aços sejam projetados próximos à faixa peritética, com o teor de carbono entre 0,09 e 0,16%. A produção de placas do aço ASTM A588-B, com o teor de carbono visado igual a 0,10%, apresentava expressiva variação do Nível de Aço no Molde (Ou Mould Level Fluctuation, MLF), aumentando a probabilidade de ocorrência de “Break-Out” (Rompimento de Pele) e a redução da qualidade de superfície das placas, com eventual ocorrência de Trincas Longitudinais. Outra limitação é a impossibilidade de troca de largura das placas, dependente da estabilidade do processo de Lingotamento Contínuo. Serão discutidas as ações tomadas visando a redução do MLF, baseada em alterações no Projeto de Liga, a comparação entre variáveis-chave do processo de Lingotamento Contínuo de Placas em dois cenários de Projeto de Liga além dos impactos em características de Propriedades Mecânicas do produto laminado, no caso bobinas processadas em Laminador Steckel.

Oct 30, 2017

By Felipe Darabas Rzatki

Polyether ether ketone (PEEK) is a high performance thermoplastic often selected for high temperature tribological applications under chemically aggressive environments. The present work evaluate the tribological behavior of a high performance PEEK composite under ambient and high temperature (30 and 80°C, respectively). The atmosphere was also varied (air or tetrafluorethane). An AMTI tribometer equipped with a hermetic chamber and a heating system was used to carry out sliding tests of PEEK cylinders on 304 stainless steel polished discs (Sq < 10 nm) with reciprocating movement and 175 N normal force. Surfaces roughness analyses were performed with a white light interferometer. As expected, there was a strong influence of temperature on the tribological behavior of the samples tested in ambient atmosphere (25% decrease in friction coefficient associated with a 100% increase in wear rate). On the other hand, samples tested in tetrafluorethane atmosphere showed no significant friction temperature dependence.

Jul 31, 2018

By Henry Chumienski

Next to the paper industry, the steel industry is a major user of water. Without an adequate and reliable source of “good” water, steel cannot be produced. The use of water has a direct impact on steel quality and on our environment. Used improperly, water can also add unnecessary costs. Used properly, water can maintain and improve steel quality, enhance our environment and control or reduce the “total cost of operation”. Water needs to be more than just “wet and not lumpy”. Water quality needs to be based on the end use. This paper discusses ways to manage many of the water systems. With little or no capital investment it is possible to develop operating practices that protect your initial investment, ensure that the water systems do not have a negative impact on quality or your production costs and also minimize your chance of having an environmental incident.

Jul 30, 2018

By Aline Lima da Silva

The present work is focused on the thermodynamic study of the methane or biogas mixtures conversion on Cu-ceria catalysts. Several experimental studies reported in literature have demonstrated the ability of these materials to operate as SOFC anodes for direct methane oxidation, with the evidence of enhanced tolerance towards sulfur poisoning and carbon deposition. More recently, experimental investigations have shown the feasibility of Cu-ceria anodes to directly operate with simulated biogas feeds at intermediate temperature (1023K). In this way, the effect of the ceria redox properties on the equilibrium composition is investigated, considering methane or biogas mixtures as the fuel. Conditions under which carbon deposition and sulfur poisoning can be prevented are determined. Our study combines results from the classical thermodynamics, obtained with the help of FactSage software, with the new Cu-S and Ni-S diagrams proposed in literature, which were calculated based on the Density Functional Theory (DFT). These diagrams are able to predict a region where sulfur interacts with the metal surface through chemisorption. A comparison between the performances of Ni-YSZ and Cu-CeO2 catalysts is established from a thermodynamic viewpoint. Theoretical results are in agreement with the experimental trends from literature.

Aug 8, 2018

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By Nissandro Domingues

Foi avaliada a possibilidade de aumentar a produtividade do aço IF processado via recozimento contínuo. Amostras laminadas a frio desse aço foram submetidas a ciclos térmicos de recozimento em escala laboratorial, empregando-se menores temperaturas de encharque e maiores velocidades de processamento que as praticadas industrialmente. Foram, então, medidas as propriedades mecânicas em tração e caracterizada a microestrutura do aço. A partir dos resultados mais promissores, bobinas foram processadas industrialmente nas mesmas condições simuladas em escala laboratorial. Em amostras dessas bobinas, foi avaliada, além das propriedades mecânicas e da microestrutura, a conformabilidade de blanks visando à garantia de atendimento dos requisitos de aplicação no cliente. Com os resultados obtidos, verificou-se que é possível produzir o aço IF satisfatoriamente, preenchendo todos os requisitos de aplicação, com um incremento de 10% na velocidade de processamento e uma diminuição de até 30°C, na temperatura de encharque. Esses resultados representam considerável ganho em produtividade no processamento do aço IF.

Aug 17, 2017

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Diego Ruben Martin

Este trabalho objetivou comparar, por meio de experimentos desenvolvidos em uma fundição, através da adição de três inoculantes diferentes (IM-22 com FeSi-Ba/Zr, G 20 com FeSi-Ba) e IMSR 75 com FeSi-Sr), para observar as características da vida util de ferramentas na usinabilidade das peças, microestrutura e propriedade mecânica. A metodologia da pesquisa se baseou em analisar principalmente pelo processo de fresamento o ferro fundido cinzento GG-25 inoculado diferentemente, denominado de acordo com a Norma DIN EN 1561. As formas de avaliação dos resultados terão como base uma análise quanto ao desgaste da ferramenta, acabamento superficial, análise microestrutural, composição química e propriedades mecânicas do material da peça. Os resultados mostraram que dentre os inoculantes aplicados o com Sulfeto de Estrôncio (SrS) apresentou-se mais estável termodinamicamente que as amostras inoculadas com os outros dois inoculantes, pois ele levou a uma variação da energia livre de Gibbs mais negativa e portanto mais favorável a formação de núcleos com raio crítico (rc) maiores, o que permitirá uma solidificação com nucleação heterogênea. Todavia o respectivo inoculante também foi mais eficiente na formação de uma microestrutura mais estável, com maiores quantidades de células eutéticas e vida útil do inserto mais longa quando usinado.

Aug 16, 2017

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 Diuvanaia Dias

No presente trabalho busca-se avaliar o comportamento do solo virgem e com os resíduos, compactado, uma alternativa para área de Construção Civil. O estudo tem o objetivo de avaliar o solo (classificado como solo laterítico); e solo composto de polipropileno reciclado (rPP) e pó de madeira (PM); caracterizando a forma física e mecânica de rPP/PM para aterro. Neste trabalho, investiga-se a influencia dessas adições no comportamento mecânico de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de composto rPP/PM. As amostras de polipropileno reciclado (rPP), e serragem (PM), foram separadas cada uma em 10%, 20% e 30%, e aquecidas juntas, após o aquecimento misturadas ao solo. Sendo classificado como solo de baixa compressibilidade (ML), caracterizando um silte argiloso. Segundo a classificação HBR, tem-se P200 &lt; 35%, LL &gt; 40, IP &lt; 10 e IG =0, assim o grupo de classificação pertence ao grupo A-2, subgrupos A-2-5. Os resultados de Índice de Suporte Califórnia (ISC) do solo em estudo foram de 41% para amostra de solo e 130% para amostra de solo mais compósito.

Aug 17, 2017

By Amanda Thicyane de Miranda Duarte de Souza

A crescente demanda de energia elétrica em nosso país sobrecarrega o Sistema de Transmissão [Tx] e Distribuição [Dx], e gera a necessidade de constantes ampliações para não prejudicar o desenvolvimento do Brasil. Neste contexto foram realizados estudos visando avaliar o efeito da adição de três teores de Ni em uma liga Al-0,05%Cu-[0,24-0,28]%Fe-0,7%Si destinada à produção de cabos elétricos. O estudo parte da verificação e posterior comparação das características estruturais, mecânicas e elétricas da liga com a adição do elemento citado. Para a realização do mesmo, os perfis estudados foram obtidos por solidificação estática direta em lingoteira metálica e as amostras foram obtidas a partir de perfis solidificados, usinados e deformados a frio para diferentes diâmetros. Nestas circunstâncias, o diâmetro de 3,0 mm foi aquele que apresentou as melhores respostas elétricas, mecânicas e estruturais, sendo, portanto, adotado como fonte de estudo.

Aug 7, 2018

By Franciele de Almeida Silva

A escória utilizada no refino secundário deve possuir propriedades adequadas para que auxilie no controle inclusionário dos aços. Tendo isto em vista, há vários parâmetros que devem ser levados em conta para se obter uma escória ótima que irá auxiliar na limpeza dos aços. Como uma técnica de medição, o valor de oxigênio total no banho está diretamente relacionado com o número de inclusões óxidas presentes no aço líquido. O presente trabalho tem como objetivo geral o acompanhamento da limpeza inclusionária por meio dos teores de oxigênio total presentes nos aços, para variáveis selecionadas de escória e de processo. A partir das análises químicas de amostras de um aço alto carbono acalmado ao alumínio, foram gerados gráficos com os valores de oxigênio total em função dos parâmetros %CaO/%Al2O3, %FeO+%MnO, basicidade binária, tempo de flotação na torre do lingotamento contínuo e pick-up de nitrogênio; seguido da análise dos resultados obtidos e sua comparação com os dados da literatura. Pode-se então concluir que, para as análises anteriormente citadas, o aço apresentou resultados coerentes com a literatura para todas as análises.

Aug 8, 2018

By Ana Carolina Martins Silva

Os aços inoxidáveis dúplex ferríticos-austeníticos fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura bifásica, composta por uma matriz ferrítica e ilhas de austenita, com frações volumétricas aproximadamente iguais dessas fases. Essa classe de materiais é caracterizada por apresentar interessante combinação de elevadas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão e, por isso, é considerada bastante versátil, sendo utilizados nas indústrias química e petroquímica, de papel e celulose, siderúrgicas, alimentícias e de geração de energia. Este trabalho objetiva caracterizar as microestruturas do Aço Inoxidável Duplex SAF 2205, revelando as fases que se apresentam após tratamento térmico a 800ºC, em diferentes tempos, estudar a relação entre a dureza do material e a precipitação da fase sigma, além de determinar a cinética de precipitação dessa fase. Após obtidos os dados experimentais, dados de VV e composição de equilíbrio da fase sigma foram obtidos via Thermo-Calc. Ao final do trabalho, os resultados experimentais e de simulação são comparados e conclui-se que a nucleação da fase sigma é por difusão de Cromo na matriz.

Oct 30, 2017

By Denise Freire Duarte

O presente trabalho teve como objetivo adequar às características superficiais e mecânicas dos perfis ASTM A572 G60 para atender uma solicitação específica das indústrias de fabricação de torres de transmissão. A solicitação consiste em um ensaio do “achatamento”, que proporciona ao produto um tensionamento e uma deformação com um ângulo de aproximadamente 150º. A metodologia utilizada neste trabalho foi DMAIC (definir, medir, analisar, melhorar e controlar). Esta ferramenta é utilizada para melhoria de processos. Através desta ferramenta foi possível identificar as principais variáveis de processo de Aciaria e Laminação, o que possibilitou a determinação de um plano de ação direcionado às causas raízes. Com a implementação do plano de ação, obteve-se melhorias significativas na qualidade superficial e interna do material, como por exemplo a redução no nível inclusionário da classe 4 para a classe 3.

Aug 17, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as cinéticas de oxidação a altas temperaturas ao ar de um aço inoxidável austenítico laminado e de quatro juntas soldadas produzidas através do processo MIG/MAG com diferentes gases de proteção, dentro de um projeto que visava estudar o comportamento de juntas soldadas de aços inoxidáveis austeníticos a altas temperaturas. Utilizou-se o metal base 253MA, o consumível de soldagem 22.12.HT e diferentes concentrações de gases de proteção: 100% Ar, Ar + 2% CO2, Ar +4% CO2 e Ar + 20% CO2. Para cada mistura gasosa, foi soldado um corpo de prova. Observou-se aumento no teor de carbono e consequente diminuição da resistência à oxidação a altas temperaturas ao ar nas juntas soldadas com gases de proteção com maiores concentrações de CO2.

Aug 17, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra uma metodologia de avaliação destes aços, através de simulações térmicas físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas, de forma a elaborar um atlas de soldagem orientativo para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem deste material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço BLAR bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Aug 17, 2017

By Orlando Guerreiro Meira

A utilização de revestimentos com aços inoxidáveis superausteníticos em substituição às ligas a base de níquel na indústria de óleo e gás pode ser uma alternativa interessante, uma vez que é possível a manutenção de bom desempenho e corrosão com um menor custo. O presente trabalha avalia as propriedades mecânicas e microestruturais de revestimentos depositados com a liga AISI 904L sobre o aço carbono ASTM A 516 pelo processo eletroescória, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico de alívio de tensões. Após a soldagem, foram realizados ensaios mecânicos e metalográficos para verificar o efeito do ciclo térmico de soldagem nas propriedades do revestimento. O ensaio de dobramento não mostrou indicação de defeitos, sendo considerado aprovado. Os ensaios de microdureza apresentaram valores inferiores a 300HV0.5, em decorrência da microestrutura austenítica com baixo percentual de fases secundárias no metal de solda e de bainita na ZTA. O tratamento térmico de alívio de tensões não provocou mudanças significativas nas propriedades do revestimento

Aug 17, 2017

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017