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By Pablo Altoé Amorim, Allan Cypriano Doelinger Assad, Vitor Martini, Newton Valadão Junior, Otávio Lube dos Santos

Esse artigo tem o objetivo de desenvolver um dispositivo, para mensurar esforços mecânicos de partes estruturais de um veículo Baja, para estimar o seu valor instantâneo, com a utilização de: extensômetros; um hardware para tratamento de dados; um sistema embarcado para aquisição e manipulação de dados; e uma interface homem-máquina para analisar os resultados

Oct 1, 2019

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Daniele Tolazzi

In today’s highly competitive market situation, it is of outmost importance for EAF steel makers to optimise their processes in order to reduce operating costs and to improve safety and reliability of the equipment. The laser based off-gas analysis technology, With laser units installed on the fix duct, downstream the combustion gap, uses the “Tuneable Diode Laser Absorption Spectroscopy” (TDLAS). The system performs real-time off-gas emissions measurements of CO, CO2, O2, H2O and temperature. A closed-loop operation is in place for dynamic control of the chemical energy package combustion/post-combustion of CO, H2 and CH4 gases into the EAF furnace shell. A statistical framework which builds on a data analysis engine, based on Danieli Automation Q3Intelligence technology, evaluates the “fingerprint” of the process represented by average and deviation trends of both gases and other process parameters. Process fingerprinting is conceived both for offline profile optimisation and on-line control of the refining process. This paper describes how the technology has been applied and the results achieved at ACCIAIERIE BERTOLI SAFAU (Italy) 100 t AC Electric Arc Furnace.

Aug 16, 2017

By Florian Markus Penz

The increase in Basic Oxygen Furnace (BOF) plants in steelmaking has given rise to renewed interest in a dynamic simulation of the BOF process. Material and process costs can be saved with optimized process times and targeted charging of scrap and slag formers. Beside hot metal, scrap is the main source of iron in the BOF process. Furthermore, scrap is used as a coolant during the process due to exothermal chemical reactions occurring in the BOF. In this paper, the melting and dissolution behaviour of scrap in the BOF process is discussed. A new dynamic thermodynamic and kinetic Matlab® model used to simulate scrap melting behaviour as a function of various scrap surface parameters and particle size is presented, as well as the influence of scrap properties on liquid bath temperature and final crude steel composition after a defined blowing period.

Oct 30, 2017

By Wolfgang Kern

More and more coke oven plants worldwide face the task to improve their emission reduction at their coke oven batteries. In the 90’s PROven® was invented and developed by DMT to regulate the inner pressure of a single coke oven chamber. Generally, most of the coke oven chambers can only close and open their connection to the collecting main but without the possibility to regulate the pressure during the carbonization time. Through the installation of PROven® the load on the coke oven door sealing system and the charging lids will be decreased and so does the emissions of crude COG as well. The current PROven® system, installed in the collecting main, does not only regulate the chamber pressure, it replaces the valve between the goose neck and the collecting main, too. This variable pressure control allows decreasing the leakages at the emissions sources to a minimum and allows operating the collecting main under optimum pressure. Subsequently, this will lead to enhanced emission reduction. PROven® proved its value with more than 2,100 units installed by licensee worldwide. Nevertheless, DMT is always focused on its client’s needs and therefore enhance PROven® to provide the Best Available Technique (BAT). Among the main features of the now available system is the plain arrangement with a higher reliability and the possibility to install the system outside of the collecting main without modifying it. Hence, upgrading coke oven plants during operation is possible without any noticeable impact on the plant operation.

Aug 1, 2018

By Jorge Madias

Durante la laminación de barras y alambrones para construcción civil; perfiles y ángulos estructurales y barras redondas y hexagonales de aceros de corte libre puede presentarse la apertura de la punta o la cola y el estallido central, con la consiguiente parada y caída de la productividad, y pérdida de rendimiento metálico. En este trabajo se analizan las diversas causas que confluyen para que este problema ocurra. Se analiza la influencia de posibles defectos en las palanquillas, las características del corte de las mismas y otros problemas de calidad. Se revisa el rol del precalentamiento previo a la laminación, la refrigeración de los cilindros, el diseño de pasadas y la respuesta del material en función de su ductilidad. Se presentan diversos casos industriales para ilustrar las diferentes razones detrás del problema de la apertura de punta.

Jul 30, 2018

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By Hongshuang Di, Tianyu Zhang, Huiqiang Huang

A CMnSiAl transformation induced plasticity (TRIP) steel was used to study the effect of retained austenite on room-temperature mechanical properties. The steel plates with retained austenite were obtained by hot rolling, cold rolling and subsequent continuous annealing. The starting and finishing temperature of hot rolling are between Ac1 and Ac3. Reduction ratio of cold rolling is 75%. The continuous annealing is carried out at different intercritical temperatures. The relationship between work hardening exponent and retained austenite was discussed. The results show that, the Ac1 and Ac3 were much high because of the alloy elements, and the temperature range between them was wide. Due to the high hot rolling temperature, the grains was hereditarily refined as a result of dynamic recrystallization. Annealing at intercritical temperature of 930 ºC, retained austenite with relatively high stability reached a maximum volume fraction of 25%, a maximum total elongation of 30.2% and a best ultimate tensile strength × total elongation of 20.1 GPa·%. Instantaneous work hardening exponent reflects strengthening mechanisms at different strain stages. The TRIP effect of retained austenite is the main mechanism during deformation. With retained austenite of sufficient amount and high stability, continuous work hardening was observed in the tensile specimen of 930 ºC.

Oct 1, 2019

By Wenting Zhu, Liqing Chen, Junjun Cui, Zhenye Chen

In this presentation, a low carbon high strength steel microalloyed with Nb and Ti was processed by thermo-mechanical controlled process (TMCP) containing two stages of controlled rolling. The austenite with various grain sizes was obtained by austenitizing this hot-rolled steel at different temperatures. And the effect of austenite grain size on bainitic transformation was investigated in a dilatometer to reveal microstructural change. The results showed that the microstructure of the hot-rolled steel was mainly composed of granular bainite, lath-like bainite, and martenite/austenite constituents (M-A constituents). With increasing the austenitizing temperature, or increasing the austenite grain size, the microstructure was changed from granular bainite to lath bainite. When the steel was reheated to a lower temperature of 860 ºC, a relatively higher start temperature (Bs) was measured for bainitic transformation. This was mainly caused by the formation of solute-depleted region in the austenite and the promotion of the granular bainitic nucleation. The highest reaction rate occurred at austenitizing temperature of 1000 ºC with fine grain size, while the coarse austenite grain can lead to a sharp increase in the amount of bainite. An analysis was made on the kinetics of bainite transformation which was controlled by the volume diffusion of C atom.

Oct 1, 2019

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Luan Matheus Peres, Érika Elis Kuo, Marcelo Costa Choukri

Eventualmente torna-se necessário fazer adaptações em estruturas de concreto durante ou após sua execução, de modo a adequar componentes em concreto armado. Essas mudanças não previstas no dimensionamento das estruturas pode comprometer a resistência aos esforços de tais estruturas, invariavelmente necessitando da introdução de um reforço estrutural. As técnicas mais conhecidas e utilizadas para reforços em estruturas de concreto armado são: adição de barras de aço, chapas de aço, fibra de carbono e protensão externa. Adicionalmente, ensaios práticos tornam possível quantificar a eficiência do reforço de um estrutural adotado, inclusive para verificar a eficiência entre a aderência, sob o ponto de vista estrutural, dos materiais empregados. O método de reforço de estruturas de concreto armado por meio de vergalhões adicionais é a técnica mais utilizada atualmente por ser de fácil execução, não precisar de mão de obra especializada e possuir o melhor custo x benefício. Assim sendo, este trabalho avaliou, a eficiência do reforço estrutural em uma viga submetida a furo não previsto em projeto utilizando os métodos de adição de vergalhões e barras de aço na região tracionada da viga. Os resultados obtidos foram comparados com os observáveis em uma barra de concreto, com área de aço normal.

Mar 1, 2019

By Juliana Gonçalves Pohlmann

A redução das emissões de CO2 pela substituição parcial de carvões por um combustível renovável como a biomassa é um assunto de crescente interesse na siderurgia. As emissões de CO2 na etapa de redução podem ser reduzidas pelo uso de biomassa como combustível ou pela queima em condições de oxi-combustão. Este trabalho visa investigar a combustibilidade de eucaliptos termicamente tratados em laboratório em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2), comparando com uma moinha de carvão vegetal e carvões típicos do processo de injeção em altos-fornos (PCI). Os testes de combustibilidade foram conduzidos em um forno de queda livre (DTF) a 1.300°C com diferentes proporções de O2/N2 e O2/CO2. Os chars do DTF foram caracterizados quanto à aparência ao microscópio, área superficial e reatividade. Os eucaliptos termicamente tratados apresentaram as maiores combustibilidades, seguidos pela moinha e pelos carvões. Os chars das biomassas apresentaram estruturas mais reativas do que os chars dos carvões, e maiores áreas superficiais e reatividades. As poucas diferenças de combustibilidade e reatividade devido à atmosfera de oxi-combustão indicaram que, se aplicada ao alto-forno, esta tecnologia pode não ocasionar efeitos negativos no comportamento de carvões e biomassas.

Aug 16, 2017

By José Lucio Gonçalves Junior

A simulação laboratorial do desgaste é fundamental para o desenvolvimento de pesquisas que objetivem otimizar revestimentos e modificações superficiais utilizados em cilindros de laminação reais. Este trabalho objetivousimular laboratorialmente os mecanismos de desgaste em cilindros de laminação a frio. Para tanto, foram feitas réplicas metalográficas dos cilindros de trabalho antes e após campanhas de laminação normais. Foram utilizadas amostrasde aço VC10 temperadas, texturizadas e cromadas. Para reproduzir os mecanismos de desgaste,foram utilizados cilindros e esferas de aço AISI 52100 como contracorpos em ensaios de deslizamento alternado, com cargas normais de 51,01 e 100,06 N para contracorpos cilíndricos e 31,39; 51,01 e 100,06 N para contracorpos esféricos. Os resultados obtidos com contracorpos cilíndricos, carga normal de 100,06N e tempo de ensaio de 5h e contracorpo esférico, 29,4 N foram os que melhor reproduziram as tendências de alteração de topografia de superfíciesencontradas nas réplicas dos cilindros após uso. Após, realizou-se a análise tribológica dos pares, constatando-se que a utilização de contracorpo cilíndrico não remove completamente a camada de cromo duro, permitindo assim ver diferenças de comportamento tribológico em função da posição sobre a trilha e a análise experimental da evolução das tribocamadas formadas.

Aug 16, 2017

By Milena Kellen Oliveira Mendes

O entendimento mais aprofundado dos parâmetros que afetam a temperabilidade dos aços carbono permitiu atingir propriedades antes alcançadas apenas por aços microligados. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito dos teores de C e Mn, assim como da temperatura de austenitização sobre a temperabilidade de aços baixo carbono, possíveis candidatos para aplicação na fabricação de vergalhões de grau 50. Três aços com composições químicas diferentes foram submetidos a ensaios de temperabilidade Jominy, considerando temperaturas de austenitização de 850ºC, 920ºC e 1050ºC. Curvas de dureza em função da distância Jominy foram construídas e análises microestruturais por microscopia óptica foram realizadas em toda a extensão dos corpos de prova. Os resultados obtidos mostraram que tanto o C quanto o Mn aumentam a temperabilidade dos aços. O Mn, por ser um elemento de liga estabilizador da austenita, dificulta a nucleação e crescimento de constituintes difusionais. O C mostrou ter maior influência sobre a temperabilidade, pois além de também ser um elemento gamagêneo, é responsável pelo cisalhamento da rede da austenita que resulta na formação da martensita. A temperatura de austenitização influenciou a temperabilidade dos aços estudados, porém seus efeitos devem ser estudados com maior profundidade.

Aug 16, 2017

By Caroline Almeida Santos Fraga

Aços com elevada qualidade microestrutural cada vez mais são requeridos pela indústria, devido as suas propriedades mecânicas e metalúrgicas superiores. O conceito de qualidade microestrutural está relacionado à presença de inclusões não metálicas. Para atingir uma limpeza inclusionária efetiva é importante o conhecimento de como cada etapa do processo influencia no comportamento inclusionário. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar as inclusões no processo de lingotamento contínuo, bem como estudar os efeitos de algumas variáveis do processo sobre as mesmas. Amostras de aço alto carbono foram retiradas no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica e foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas às análises de morfologia e a correlação do nível inclusionário com parâmetros do processo e escórias, possibilitou entender o comportamento das inclusões. Como resultado parcial é observado a transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho, por exemplo, devido à geração de espinélios ao final do processo. Percebe-se também que, além do efeito da diminuição da temperatura na geração de novas inclusões, alguma reoxidação deve ser considerada. O resultado esperado é obter maior conhecimento do processo, contribuindo no desenvolvimento de aços especiais.

Aug 8, 2018

By Luísa Coelho de Carvalho, Claudemiro Bolfarini, Piter Gargarella, Murillo Romero da Silva

Ligas de Ti β apresentam baixo módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Dentre essas ligas, têm-se as Gum Metal, as quais possuem boa resistência mecânica e superelasticidade a temperatura ambiente. Essas ligas podem ser utilizadas para fabricação de biomateriais como stents e implantes. Para produção de uma Gum Metal é recomendado a adição de baixos teores de oxigênio, assim como uma deformação plástica acentuada. Neste trabalho, uma Gum Metal de composição Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-0,07O (%peso) foi produzido por meio de deformação plástica severa pelo método High Pressure Torsion (HPT), seguida de tratamento térmico de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos processamentos empregados, analisando a evolução microestrutural, estabilização e formação de fases, bem como a variação das propriedades da liga estudada. As amostras foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX) e microdureza Vickers. Via MO e DRX foi possível observar uma maior estabilização da fase β, bem como a formação da fase ω após o processamento por HPT e envelhecimento. Um aumento na microdureza foi observado após HPT, devido a deformação plástica severa imposta. Observou-se também um aumento na microdureza com envelhecimento, que está diretamente relacionada com a modificação microestrutural observada.

Mar 1, 2019

By Rafael Fernandes Reis

A solidificação do aço no molde é determinante para a qualidade superficial da placa, considerando que os principais defeitos tendem a se formar nos primeiros estágios de formação da pele. Assim, diversos parâmetros do processo que afetam a solidificação no molde devem ser considerados e um deles é a oscilação do molde. A partir de amostras da face estreita de placas obtidas no processo industrial, duas técnicas para avaliar o efeito da oscilação foram desenvolvidas com base em perfilometria a laser e metalografia. Em relação à perfilometria a laser, desenvolveuse um método de análise da profundidade das marcas de oscilação. Foi comprovada a correlação da profundidade média dessas marcas com o tempo de estripamento negativo. A segunda técnica refere-se ao ataque metalográfico à base de ácido pícrico, que se mostrou eficiente para visualização, via microscopia ótica, do gancho na base da marca de oscilação. Bolhas de argônio e partículas de pó fluxante podem ser aprisionadas na região do gancho de oscilação, e eventualmente ocasionar defeitos nos produtos laminados. O uso das técnicas apresentadas nesse estudo forneceu subsídios à tomada de ações visando a diminuição da profundidade do gancho e da marca de oscilação, resultando em melhoria da qualidade superficial das placas produzidas.

Aug 16, 2017

By Matheus Porto Trindade, Marcos Menino de Macedo Filho, Isau de Souza Alves Junior, Sandro Griza, Brenno Lima Nascimento, Gustavo Dória Lima

O tratamento de oxidação térmica da liga Ti-6Al-4V foi realizado ao ar a 600 °C durante 2h, 5h e 10 h. O comportamento à fadiga foi analisado e comparado com aquele da liga não tratada. Foi feita caracterização através de análise por microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x e medição da rugosidade. Os resultados do DRX demonstraram crescimento dos picos de rutilo. Verificou-se um aumento na espessura média da camada formada de 0,12 μm para 1,09 μm ao elevar a duração do tratamento de 2 para 10 h. Os resultados apontaram redução de resistência a fadiga de 35 % para amostras oxidadas durante 2 h, 27 % para amostras oxidadas por 5 h e 29 % para as amostras tratadas durante 10 h, em relação ao ensaio com corpos de prova não submetidos ao tratamento. O efeito prejudicial causado pela camada formada após oxidação de 2 h foi tão danoso quanto o causado pela camada formada após 10 h, apesar da diferença entre as espessuras das camadas. A morfologia encontrada nas amostras fraturadas indicou fragilização na superfície das amostras oxidadas, contribuindo para a nucleação de trincas iniciais nos primeiros ciclos de fadiga na camada que favoreceram a propagação de fadiga, independendo da espessura de camada.

Oct 19, 2019

By Juan Enrique Alvarez Ogusko

Rotas hidrometalúrgicas para o beneficiamento do minério de cobre vem sendo estudadas a fim de substituir o processo tradicional por pirometalurgia. No entanto, o uso de soluções lixiviantes como o ácido sulfúrico e a amônia são considerados ambientalmente desfavoráveis ao processo e descarte. Além disso, durante a lixiviação do cobre também ocorre a lixiviação do ferro. O uso de glicina como agente lixiviante é uma alternativa de baixo impacto ambiental já que é um aminoácido capaz de ser metabolizado por organismos vivos. Na lixiviação, a glicina apresenta a capacidade de formar um complexo quelante apenas com o íon Cu2+. Esse trabalho buscou avaliar a capacidade de lixiviação de um minério de cobre concentrado proveniente do Peru. Para isso, três concentrações de glicina em meio aquoso foram avaliadas nas temperaturas de 25ºC (48 horas de contato) e 60ºC (duas horas de contato). O pH da solução foi mantido entre 10,5 e 11 com adição de hidróxido de sódio. Foi possível lixiviar acima de 30% do cobre usando 0,8M de glicina na solução e em ambas as temperaturas de estudo. Além disso, a lixiviação do ferro ficou abaixo de 0,6% mostrando a seletividade da glicina para o cobre durante a lixiviação.

Oct 30, 2017

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Leandro José de Barros Cardoso

A CSN possui 4 linhas de estanhamento eletrolítico (LEE) com capacidade de produção de 700 kt/ano de Folha de Flandres, nas quais durante o processo de estanhamento podem ocorrer desvios de qualidade que impactam no custo final do produto, afetando diretamente o custo de transformação da folha-de-flandres. Um destes desvios são as manchas superficiais (MS), caracterizadas por manchas na superfície do revestimento da Folha de Flandres que prejudicam o aspecto final do produto. O objetivo deste projeto foi reduzir o índice de desvio NOK por manchas superficiais das Linhas de Estanhamento 5 e 6 de 0,28% para 0,14% até abril de 2013. O projeto foi realizado utilizando a metodologia Lean Seis Sigma, obtida pela união do “Lean Manufacturing”, que visa a eliminação de desperdícios durante o processo produtivo e o Seis Sigma como uma estratégia gerencial que busca a maximização do desempenho dos processos. A metodologia é dividida em cinco etapas: Define, Measure, Analyze, Improve e Control. Após a conclusão do projeto observamos uma redução de 65% no índice de desvio do defeito em relação à média do ano anterior (2012). Com esta redução obtivemos um ganho financeiro de R$212.000,00. Este projeto também serviu como projeto de Certificação de especialista Green Belt.

Aug 8, 2018