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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

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

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 Claude Bodeving

The present steel economy drastically increases the financial strain on blast furnace operators. As a consequence, the importance of reliable cast floor operations is increasing drastically, which has a direct influence on the required clay mass and tapping equipment performances. When using modern high performance clay masses, pneumatic taphole drilling machines quickly reach their performance limits, which has made fully hydraulic drill hammers a standard in modern cast house operation. Besides the well-established hydraulic TMT hammers with high impact energy, an alternative version with lower impact energy, but high impact frequency was developed by TMT in the past, in order to achieve improved taphole protection. TMT’s recent research has shown that the drilling requirements inflicted by the taphole condition change over the taphole length, which has triggered the development of a new hammer, capable of switching between a high impact frequency mode and a high impact energy mode.

Aug 17, 2017

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Charles Henrique Xavier Morais Magalhães

Os Aços Inoxidáveis Duplex possuem uma estrutura constituída basicamente por ferrita e austenita na proporção aproximada de 50%. Este trabalho estudou a influência da temperatura de um tratamento térmico na morfologia e fração de ferrita e austenita no aço UNS S32304. Os tratamentos térmicos realizados consistiram no aquecimento das amostras, desde a temperatura ambiente até a temperatura de 1250°C, seguido de um resfriamento lento em um segundo forno estável em uma determinada temperatura. As amostras permaneceram neste segundo forno por um intervalo de tempo necessário para que suas temperaturas atingissem exatamente um valor desejado, sendo então imediatamente retiradas e resfriadas em água a 20°C para preservar a estrutura resultante do ciclo térmico aplicado. As amostras foram metalograficamente preparadas, atacadas e analisadas com o auxílio de um microscópio ótico. As frações de fases medidas por MO se aproximaram dos resultados obtidos por simulação utilizando o software Thermo-Calc. A morfologia das fases variou significativamente com a diminuição da temperatura de tratamento, uma vez que a austenita se mostrou mais fragmentada nas temperaturas mais baixas, porém o bandeamento não deixou de existir na estrutura.A transformação da ferrita em austenita se mostrou fortemente dependente do tempo.

Aug 16, 2017

By Carlos Alberto Perim

Devido à obstrução no distribuidor, os aços ultra baixo carbono estabilizados ao titânio apresentavam baixo sequencial de lingotamento na ArcelorMittal Tubarão (AMT). Foram identificadas práticas utilizadas na redução de obstrução nestes aços, que foram adotadas para a produção na AMT. Uma das práticas foi estabelecer uma relação entre alumínio e titânio com menor propensão à formação de compostos de alumina e óxido de titânio que se aglomeram na região da válvula superior do distribuidor. Também foram introduzidas melhorias no processo visando a melhorar a condição de fluxo na região próxima da saída do aço no distribuidor. Neste projeto, um aço UBC de maior volume de produção foi escolhido e novas práticas foram adotadas para sua produção. Amostras de aço foram retiradas de corridas produzidas nesta condição e foram enviadas para análise na ArcelorMittal Research USA. Os resultados mostraram melhorias nos índices de qualidade tanto em laminados a quente como em laminados a frio. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações adotadas na AMT, que resultaram em um aumento do sequencial médio de distribuidor, permitindo atingir um máximo de 18 corridas. Os níveis de esfoliação com esta nova prática atingiram também nível mínimo histórico.

Aug 16, 2017

By Rafael Malagutti Leandro

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do tempo e temperatura de tratamento térmico de solubilização no tamanho de grão e na fração de ferrita de um aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205). A chapa do aço em estudo foi laminada com 22% de redução de espessura antes de ser solubilizada a 1.000°C, 1.100°C e 1.200°C, por tempos de até 96 h. A fração de ferrita das amostras foi obtida por medidas magnéticas em ferritoscópio e por estereologia quantitativa. Já o tamanho de grão foi determinado por estereologia quantitativa de imagens obtidas por microscopia óptica. Observou-se o aumento da fração de ferrita em função da temperatura de tratamento, como esperado, e foi realizado comparativo entre as duas técnicas de determinação da fração de ferrita com simulações de equilíbrio em Thermo-Calc®. O intercepto médio das amostras solubilizadas a 1.000°C manteve-se praticamente constante em todos os tempos de solubilização estudados, em aproximadamente 9 micrômetros; após 5h de solubilização a 1.100°C, e após 30 min a 1.200°C, contudo, observou-se significativo crescimento de grão nas amostras.

Aug 7, 2018

By Bruna Fernandes Rivelli

A fabricação de componentes de aços para a indústria mecânica, como por exemplo, indústria petrolífera, requer um rigoroso controle de qualidade através de técnicas de ensaios destrutivos e não destrutivos com o objetivo de caracterizar os aços quanto suas microestrutura/propriedades mecânicas e sua integridade estrutural e dimensional. Neste estudo foram utilizados dois aços C-Mn empregados na fabricação de tubos para extração e condução de óleo e gás. Foi realizada análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Dureza foi realizada em amostras de diferentes microestruturas, tais como estado como temperado e como temperado e revenido em diferentes temperaturas. Medidas de velocidades ultrassônicas usando ondas longitudinais foram realizadas em todas as amostras. Observou-se uma significativa influência da microestrutura na velocidade de ondas ultrassônicas, principalmente para o aço que contem médio teor de carbono, enquanto que para o aço baixo carbono, a variação da velocidade ultrassônica foi insignificante para os diferentes tratamentos térmicos. A velocidade de onda ultrassônica na martensita foi inferior quando comparada com a martensita revenida. De maneira análoga, quanto maior a temperatura de revenimento, menor a dureza e maior a velocidade ultrassônica.

Oct 30, 2017

By Noan Tonini SImonassi

Como ferramentas simples, moeda ou mesmo como armas os metais tornaram possível o progresso da humanidade. Uma das maiores descobertas já feitas foi o desenvolvimento do aço. Com o avanço da utilização desse material foram desenvolvidas técnicas de adição de elementos de liga assegurando propriedades que possibilitam a sua utilização em praticamente todos os setores da indústria. O objetivo do presente trabalho é avaliar a evolução do comportamento mecânico de um aço do tipo AISI 4340, submetido a tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. As amostras estudadas neste trabalho foram obtidas de discos tracionadores que são parte de ferramentas de preparação do cabo de sensor utilizado durante a produção de petróleo. Antes da têmpera estas peças foram submetidas a um pré-aquecimento lento até a temperatura de 815°C e, posteriormente, submetido à austenitização acima de 1.000°C por um tempo determinado a fim de difundir os elementos de liga de maneira homogênea na liga. Após a têmpera, estas foram submetidas a seguidos processos de revenimento. A evolução da dureza do material tratado e sua microestrutura puderam ser observadas por meio de análises metalográficas. O comportamento mecânico destas peças obteve melhora significativa com relação às propriedades de interesse.

Aug 8, 2018

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

A utilização de moinhos verticais na indústria mineral vem ganhando destaque nas últimas décadas, quando granulometrias mais finas passaram a ser exigidas, principalmente por tais equipamentos apresentarem maior eficiência energética para moagem fina e remoagem em comparação aos moinhos tubulares tradicionais. O dimensionamento destes equipamentos ainda é fortemente embasado por experiências em projetos similares, metodologias proprietárias dos fornecedores de equipamentos e plantas piloto, criando a necessidade do desenvolvimento de ensaios laboratoriais abertos e confiáveis para guiar tais trabalhos. Outro problema observado é a quantidade de material necessária para a realização dos ensaios, da ordem de ao menos 1 kg, o que pode ser um impedimento nos estágios inicias de um projeto, quando pouca massa de material proveniente de furos de sonda está disponível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ensaio laboratorial com moinho de jarro para dimensionamento de moinhos verticais segundo uma abordagem energética que utilize uma pequena massa, de aproximadamente 500 g. O ensaio proposto mostrou-se de maior praticidade em relação em relação ao ensaio com jarro maior, por utilizar aproximadamente metade da massa necessária e também apresentar boa aderência aos resultados industriais.

Aug 16, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Gláucio Soares da Fonseca, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Com o contínuo advento dos materiais aumenta-se as chances de uma dada transformação envolver duas ou mais fases produto. Quando essa transformação de uma fase matriz em duas ou mais fases produto ocorre, ela pode ser simultânea, quando as fases produto iniciam-se no mesmo instante, ou sequencial, quando elas iniciam-se em tempos diferentes. É sabido, pela teoria clássica da nucleação, que a nucleação heterogênea tem vantagens sobre a nucleação homogênea, e que vários sítios podem se tornar preferenciais por favorecerem a nucleação heterogênea. Dois sítios preferenciais bastante presentes são a interface de precipitados e os contornos de grão. Neste contexto, um modelamento analítico e computacional, via cone causal, foi empregado para investigar transformações simultâneas e sequenciais que possuem sítios preferenciais para a nucleação. Considerou-se que uma fase matriz policristalina que possui precipitados esféricos transforma-se em duas fases produto, 1 e 2, onde a fase produto 1 nucleou na interface matriz/partículas e a fase produto 2 nos contornos de grão. Os resultados de simulação tiveram ótima concordância com o modelamento analítico e observou-se que cada sítio preferencial teve um efeito muito distinto nas microestruturas simuladas.

Oct 4, 2019

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Breno Totti Maia

Na conjuntura atual, o foco dos produtores de aço tem se voltado fortemente para a otimização dos recursos e do tempo. O AOD é um convertedor de aços inoxidáveis. A intensa agitação do banho obtida pela lança de topo e injeção de gases por ventaneiras geram projeções ao longo do processo com formação e acúmulo de cascões na parte interna do cone superior. O excesso de cascão prejudica as operações de carregamento e vazamento das corridas. Visando reduzir o acúmulo de cascão, foi desenvolvido para o AOD da Aperam South America, a partir do conceito da lança Slagless um módulo de pós-combustão. Os furos de passagem de oxigênio deste módulo ficam posicionados na região onde se alojam as projeções de metal e escória. Os resultados iniciais obtidos com a Slagless Clean Up desenvolvida mostram uma evolução na qualidade da limpeza da boca do AOD, facilitando a operação de carregamento do forno. Ao longo do período foram feitas alterações na abertura dos furos de pós-combustão para adequação das vazões de sopro. O projeto, agora já na sua fase de conclusão, deverá passar por ajustes na quantidade e na distribuição dos furos do módulo de pós-combustão.

Aug 15, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

Este trabalhou lidou com a avaliação de amostras de tijolo de argila para alvenaria estrutural com adição de resíduo cerâmico cujas dimensões nominais são 11,5x39,0x19,0 cm. As amostras foram queimadas nas temperaturas 700°C e 800°C. Elas foram coletadas em uma fábrica de cerâmica vermelha em Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil. De um lote, a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria já queimada em seu forno a 700°C foi coletada, e também a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria do mesmo lote secos apenas pelo ar, que foram queimadas em um forno de mufla a uma temperatura de 800 ° C. As amostras foram submetidas aos testes recomendados pela ABNT NBR 15270: 2005 para determinar suas propriedades geométricas, físicas e mecânicas. A ABNT NBR 15270: 2005 recomenda formulações específicas para determinar a resistência à compressão característica (fbk) da alvenaria de tijolos de argila que, para ser classificada, deve ser de pelo menos 3 MPa. Portanto, também usamos o Método Gráfico de Probabilidade e o Método da Máxima Verossimilhança para estimar os parâmetros de distribuição para comparar os resultados obtidos nos testes realizados.

Oct 30, 2017

By Steferson Ferreira de Oliveira

A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM) é utilizada no processo de nitretação por descargas elétricas (NDE), pois permite enriquecer a superfície de um substrato de aço SAE 52100 com nitretos em meio a uma solução dielétrica composta por água deionizada e ureia. O objetivo do presente trabalho é caracterizar as camadas formadas ao utilizar uma solução dielétrica (30g / l) como fonte de nitrogênio e comparar as propriedades obtidas quando se utiliza eletrodo de cobre eletrolítico. As caracterizações das amostras no processo foram por meio das técnicas de microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers (HV), revelando a formação de uma camada uniforme e endurecida de nitretos, recoberta por uma camada branca (Zona Refundida), como comprovado por difração de Raio-X (DRX) a formação de compostos com nitrogênio. As camadas formadas no eletrodo peça temperado e revenido foram mais espessas do que as que formaram no eletrodo peça esferoidizado. Para avaliar o desempenho do processo de usinagem, foram utilizados parâmetros como taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo ferramenta (TD) e desgaste volumétrico (DVR).

Oct 30, 2017

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Elvis Candeias Silva

Introdução: A automatização dos procedimentos de desligamento, religamento e de extração remota de disjuntores de alta tensão consiste em um sistema que utiliza as tecnologias disponíveis na atualidade para trabalhar em prol da saúde e segurança dos trabalhadores. O conhecimento e utilização de Controlador Lógico Programável - CLP, Interfaces Homem Máquina - IHM foram considerados fundamentais para este projeto. Estes recursos alinhados às normas técnicas vigentes, e a adoção de dispositivos de proteções entre outros, possibilitou a elaboração deste projeto. Objetivo: Aumentar a segurança do eletricista ao realizar manobras com disjuntores de alta tensão. Método: Desenvolvido um sistema automatizado para desligamento, religamento, extração e inserção de disjuntores de alta tensão remotamente, utilizando um motor elétrico no painel do disjuntor, substituindo o que antes era feito por um profissional habilitado na área elétrica. Resultado: A implantação deste sistema permite realizar os procedimentos no disjuntor em local seguro, chamado zona livre, distante do raio de ação de qualquer energia proveniente de um arco elétrico. Conclusão: O projeto permitiu a remoção do risco para o eletricista durante a operação do disjuntor, deixando-o livre de qualquer possível contato com a energia proveniente de uma falha no disjuntor.

Aug 7, 2018