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By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

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

Oct 1, 2019

By Eduardo Gimenes Jabes, Thiago Pires Nagasima, João Ricardo Filipini da Silveira, João Batista Ferreira Neto, Marcelo de Aquino Martorano

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

Oct 1, 2019

By Lívia Silvestre Andrade

Uma das rotas mais importantes de produção do Fe-Nb para aplicações siderúrgicas é a aluminotermia. Para que o processo seja eficiente, é necessário projetar adequadamente a escória, para garantir a mínima retenção de metal na escória e reduzir as perdas, assim como determinar a carga da aluminotermia considerando os balanços de massa e de energia. Neste trabalho, os efeitos das adições de CaO e CaF2 sobre as características das escórias do processo são determinados através da termodinâmica computacional. Um balanço de massa e um balanço de entalpia são formulados, de modo a verificar se as quantidades dos diversos materiais adicionados são adequadas e se as temperaturas de fim de processo são razoáveis. Verifica-se que, a partir de uma carga hipotética formulada, há espaço para melhorias importantes balanceando-se corretamente as adições de CaO e CaF2. Além disto, verifica-se a influência do teor de Mg contido como impureza no Al empregado como redutor, observando-se que seu efeito é bem menos significativo do que inicialmente esperado por diversos operadores.

Oct 30, 2017

By Luciano Gianizeli Rodrigues

Este trabalho estuda a obtenção da fase S livre de precipitados, a partir da nitretação a plasma de pós de aço inoxidável austenítico 316, e analisa a variação do parâmetro de rede (aS) em função das diferentes condições de tempo e temperatura de tratamento. Os pós com granulometria entre 38 e 54 ?m foram nitretados em reator a plasma pulsado DC, sob atmosferas de 80%N2 e 20%H2, pressões de 400 Pa, por tempos de 1 a 9 h, e temperaturas de 420, 450 e 470ºC. Os resultados mostram que para a temperatura de 420ºC o parâmetro de rede (aS) aumenta continuamente com o tempo de tratamento, atingindo a máxima expansão (8,5%). Com o aumento da temperatura e do tempo de tratamento, verificou-se um recuo em aS associado à perda de nitrogênio e conseqüente formação de nitretos. É possível obter na temperatura 420ºC após 9 h cerca de 37% de fase S livre de precipitados, o que mostra a necessidade de realização de experimentos adicionais ou do desenvolvimento de métodos de separação das partículas nitretadas das não nitretadas.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Lucas Ribeiro Ramos

Este trabalho investigou as alterações microestruturais e de dureza em amostras da liga eutética Al-11%Si-5%Ni submetidas ao tratamento por refusão superficial a laser (RSL). Nos tratamentos, foram realizadas seis combinações de parâmetros de velocidade de varredura (V) e potência (P) do laser. As seis trilhas resultantes do processo de refusão a laser foram examinadas por microscopia óptica para verificação da mudança das dimensões das trilhas, por microscopia eletrônica de varredura para averiguação do refino microestrutural e por ensaios de microdureza Vickers para verificação do aumento de dureza. Foi estabelecida uma correlação entre espaçamento dendrítico primário (?1) e microdureza envolvendo resultados do presente experimento RSL e outro envolvendo fundição convencional. A RSL foi eficaz no refinamento da microestrutura, formando dendritas de a-Al e região eutética interdendrítica, obtendo ?1 mínimo de 0,86 µm e elevação da microdureza em até 88% se comparada a microestrutura bruta de fundição.

Oct 30, 2017

By Fernanda Lourenço Fábia de Lima

O presente trabalho estuda a corrosão seletiva em chapas de aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) imerso em solução de 1 mol. L-1 HCl a 60°C, com o intuito de extrair a fase ferrita, para se obter austenita e então criar padrões desta fase, gerando resultados mais confiáveis na sua quantificação, através das técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Este estudo foi realizado com 6 amostras, nas quais a temperatura de solubilização variou de 1.000°C até a 1.250°C, a fim de se obter diferentes frações volumétricas de ferrita, podendo assim avaliar o comportamento de extração desta fase de cada amostra pela sua perda de massa em função do tempo de imersão. Os produtos de corrosão obtidos no ataque seletivo foram analisados pelas técnicas de DRX e EDS, onde se constatou o fenômeno de corrosão seletiva. Nas amostras solubilizadas foram feitas quantificações de fases pelas técnicas de DRX, estereologia quantitativa e ferritoscópio e verificou-se que todas apresentaram resultados distintos sendo que a que mais se aproximou da condição de equilíbrio calculada por Thermo-Calc foi a técnica de estereologia quantitativa.

Aug 7, 2018

By Carolline Garcia Trindade Real

Uma linha contínua não só melhora o conforto aos usuários, mas também melhora as condições de desgaste, fadiga e manutenção dos equipamentos ferroviários. Porém os parâmetros de soldagem devem ser bem especificados e controlados de forma a obter uma junta soldada adequada. Este trabalho oferece uma revisão geral sobre as características básicas de uniões aluminotérmicas de forma a subsidiar a avaliação e melhoria no desempenho de soldagem aluminotérmicas de trilhos, realizada em um outro trabalho também sendo apresentado.

Aug 16, 2017

By Gabriela Lemos Lages

Os parâmetros influenciadores do processamento mineral para a concentração magnética, como granulometria das partículas, fluxo de alimentação da polpa, susceptibilidade magnética, atuam de forma conjunta em uma planta de beneficiamento. Foram analisadas amostras de polpa contendo sulfetos de níquel, cobre e metais preciosos em seis amostragens objetivando medir a eficiência de um separador magnético de tambor de 750 Gauss em um circuito primário de britagem. O rendimento do equipamento na planta industrial foi comparado com os parâmetros medidos em laboratório. Os resultados obtidos da granulometria médias das partículas da polpa para 80% e material passante (P80) foram: 150 µm, 300 µm, 163,6 µm, 146,1 µm, 287,5 µm e 164,8 µm, e a taxa de alimentação do circuito variou entre 30,2 tph e 55,2 tph, com pressão de lavagem média de 1,0 kg/cm3. As amostras foram submetidas ao balanceamento metalúrgico utilizando o software Bilmat 9.5, após os resultados dos ensaios de caracterização: ICP-metais básicos, Satmagan e LECO-S. O percentual médio de recuperação magnética do laboratório foi de 80,1%, enquanto na planta a média foi de 96,38%, com a eficiência da planta em torno de 20,8% superior à recuperação magnética em laboratório.

Oct 30, 2017

By Johanna Alegría-Ortega

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

Aug 8, 2018

In today’s competitive steelmaking environment, the optimization and continuous supervision of the blast furnace process is of major importance. Modern probes and process measurement systems can assess the specific operation of the blast furnace. They provide a better and detailed process understanding and control. The benefits are even more important when they are combined with process models and expert systems. Everyday operation, productivity and even the lifetime of a blast furnace can be significantly improved by collecting, interpreting and acting upon such process data correctly. Only a comprehensive knowledge of the various process phenomena together with measurement of process variables inside the blast furnace enables the operators to optimize coke and fuel rates, to run the blast furnace smooth, reliable, and safe, and to make best use of the available raw materials. While the improvement of the blast furnace process with respect to productivity remains the main task, also, the timely identification of abnormalities and the assessment of process variations is an objective. This paper describes the blast furnace measurement systems that are available for everyday automatic use and provides an understanding for the possibilities of modern probes. The different applications are daily blast furnace supervision, charging process optimization, and observation of the internal state. Finally, the paper gives recommendations on probe configurations for different blast furnaces sizes, considering both a technical and an economical point of view.

Aug 2, 2018

By Bruno Miranda Ribeiro

Foi verificado que em uma das prensas de rolos (HPGR, High Pressure Griding Rolls), das usinas de pelotização de Tubarão, estava ocorrendo escorregamento do minério entre os pinos (studs) ocasionando um desgaste excessivo no rolo e desprendimento dos pinos. Este fato levou ao desenvolvimento de uma solução para eliminar o problema através da utilização de um produto que contivesse as características necessárias para conter o desgaste e prolongar a vida útil do rolo, sem comprometer a performance da prensa. As etapas para solução do problema passou por uma definição da escolha do produto, preparação da superfície do rolo e método de aplicação. Após implantada a solução, foram comparados os resultados antes e depois da aplicação do produto. Os resultados mostraram que o objetivo foi alcançado quanto a retenção dos pinos, controle do desgaste e manutenção da performance de processo desta prensa.

Aug 16, 2017

By Mateus Sotelo Menezes

A família de aços avançados de alta resistência – AHSS contempla uma variedade de materiais que são utilizados principalmente na indústria automotiva. Os aços bifásicos incluem-se nesta classe e são assim denominados devido a sua microestrutura composta por ferrita e martensita. Apresentam alta resistência mecânica associada à ductilidade, o que permite a aplicação de grandes esforços em pequenas áreas sem que ocorra fratura. Este trabalho visa verificar, através de caracterização metalográfica, ensaios de tração e anisotropia, as propriedades mecânicas do aço DP600 para trabalho a frio. A curva tensão-deformação de engenharia para este aço foi estabelecida através de ensaios de tração até a ruptura do corpo de prova. Foram obtidos valores médios de 330 MPa para o limite de escoamento, 589 MPa para o limite de resistência à tração e 20% de alongamento. Os índices de anisotropia também foram verificados através de ensaios de tração. Estes resultados foram comparados com valores encontrados na literatura. De um modo geral, as chapas ensaiadas resultaram em uma diferença de valores de aproximadamente 10%, possibilitando sua utilização a frio.

Aug 16, 2017

By Gabriela Pereira de Miranda

Os aços avançados de alta resistência do tipo dual phase (DP) são aplicados na indústria automobilística, principalmente, em componentes estruturais. Alguns desses aços são revestidos com zinco e suas ligas, visando maior resistência à corrosão. Atualmente, o processo de união de aços mais utilizado em veículos é a soldagem por pontos. O emprego inadequado de parâmetros de soldagem pode provocar trincas por fragilização por metal líquido (LME, do inglês liquid metal embrittlement) em regiões de soldas a pontos de aços de alta resistência revestidos com zinco. O metal líquido, neste caso, consiste em ligas de Zn-Cu provenientes da combinação de cobre dos eletrodos de soldagem com o zinco do revestimento, que penetra em contornos de grãos, reduzindo a sua energia coesiva. Sob solicitação mecânica, tal fragilização pode ocasionar origem às trincas. Neste trabalho foram investigadas as condições de formação de trincas por LME na soldagem de aços DP da classe de 600 MPa de limite de resistência galvanizado por imersão a quente (HDG - GI). Verificou-se, em todas as condições de soldagem avaliadas, a penetração do metal líquido na superfície da solda. A ocorrência de trincas, no entanto, só foi constatada em condições de soldagem que implicaram na geração de tensões. Tais tensões foram intensificadas com refrigeração inadequada, causada por diferentes vazões de água nos eletrodos inferior (1,5 l/min) e superior (7,5 l/min), e/ou soldagem sequencial. Não foram observados efeitos prejudiciais de trincas por LME nas resistências estática (cisalhamento por tração) e dinâmica (fadiga sob cisalhamento).

Oct 30, 2017

By "Andreas Steinwandter

The demand for increasing energy efficiency and CO2 reduction is one of the global megatrends of our time. Although the steel industry suffers from a volatile economic environment, the steel plants are interested to find opportunities for sustainable cost reduction and put efforts into healthy solutions for the environmental. Integrated steel plants are trying to cut electrical power and energy costs as these are among the biggest cost factors that can be influenced and taking all the advantages they can. For the integrated iron and steel making route the interaction of waste energy utilization along with process energy demand, natural and metallurgical gases, steam and heating systems as well as power generation has to be considered. Potential energy sources, such as sinter plant, basic oxygen furnace (BOF) cooling stack or reheating furnaces are considered in order to elaborate an integrated energy concept. Especially electric power generation is an attractive option for steel plant operators since it can easily be connected to the existing power grid of the steel plant. When direct local use of waste heat is limited, the best option is to convert it to mechanical/electrical power with a Rankine Cycle. A stand-alone system, compact design with minimum operational costs in order to fit into the existing steel plant layout, are the main requirements of such units. The objective of this paper is to demonstrate economic feasible opportunities for energy recovery for sinter cooler and basic oxygen furnace with focus on electric power generation via ORC modules taking at the same time advantages of CO2 reduction by utilizing waste heat from the process. Furthermore typical arrangements and layouts of such solutions as well as basic economic calculations will be presented in the paper.

Oct 30, 2017

By Erik Álan de Arruda Vieira

O início de operação da companhia Siderúrgica do Pecém foi um grande marco para a tecnologia e economia do estado do Ceará. O alto-forno é parte principal da área denominada “Redução”, onde ocorre o processo de transformação das matérias primas (carvão, coque e minério de ferro) no produto ferro-gusa que é a principal matéria prima para o processo de fabricação de aço. A robustez dos equipamentos permite larga capacidade produtiva e por isso ainda é a melhor tecnologia capaz de atender à demanda mundial no consumo de aço. Este trabalho apresenta o plano de início de operação e estabilização do processo do alto-forno, denominado “Início de Sopro”, apresenta os parâmetros definidos para o direcionamento operacional, os índices de performances que balizaram a assertividade no atendimento às metas planejadas. Neste trabalho é possível visualizar os procedimentos para as etapas de comissionamento dos principais equipamentos, a curva de elevação de produção, o atendimento às especificações conforme mensuradas no projeto e os resultados obtidos que sustentaram o sucesso do evento.

Oct 30, 2017

By Aline Miranda Pessoa Passagli

No projeto da usina da Vallourec & Sumitomo Tubos do Brasil (VSB), em Jeceaba – MG está contemplado um circuito de preparação de carga para atender dois altos-fornos de 350 m³ de volume útil. Realizaram-se algumas etapas de testes com carga que possibilitaram a verificação da capacidade real dos equipamentos e a eficiência de peneiramento das matérias-primas. Foram também realizados testes de simulação da amostragem e ensaios físicos das matérias-primas. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados, avaliação dos mesmos e melhorias implantadas.

Aug 1, 2018

By Marcio José Cuccolo Rosales

A soldagem por brasagem a vácuo promove a união de materiais dissimilares com alto valor agregado. Este trabalho visa estudar a interação química do nitreto de boro hexagonal (h-BN) na interface de ligação brasada do par Kovar®/h-BN. As variáveis de processo são determinantes para formação da junta brasada metalurgicamente estável. O trabalho estuda a molhabilidade do h-BN quando em contato com ligas de adição do sistema eutético Ag-Cu durante a solidificação. Foram conduzidos ensaios no h-BN a fim de caracterizar sua aplicação no sensor de posição do feixe de elétrons (BPM) do projeto do Sirius, e as propriedades que influenciam o seu processamento durante a brasagem, como coeficiente de expansão térmica e molhabilidade superficial. Os ensaios de brasagem com a liga Ag-Cu-4,5Ti, mostraram boa molhabilidade e espalhamento na superfície, favorecendo a formação da junta sem descontinuidades. As reações na interface são complexas no sentido de formação de novas fases e intermetálicos e, influenciadas pela seleção dos materiais, que possuem diferentes temperaturas de fusão e coeficientes de expansão térmica. Os resultados indicam que a seleção da liga com Ti, que é o elemento de ativação, promove a interação na superfície do h-BN com os demais materiais da junta.

Oct 30, 2017

By Julio Cesar Correa de Oliveira

O processo de lingotamento contínuo em uma aciaria elétrica é responsável pela solidificação do aço líquido proveniente das ações de fusão e refino no forno elétrico a arco, e ajuste de composição química no forno panela. Tal processo é crítico, pois, há eclosão de defeitos que estão associados às etapas anteriores como também da própria solidificação. Alguns destes defeitos são: trincas, romboidade, segregações, porosidade, dentre outros. Tais defeitos podem vir a desclassificar o tarugo quanto a sua qualidade, o que prejudica o volume e custos da produção, afeta consideravelmente a distribuição de material para a laminação e diminuindo a produtividade. Dentre os defeitos expostos no texto, porosidade foi classificada como uma das principais causas, na desclassificação do tarugo. O artigo a seguir analisou o fenômeno de nucleação do defeito, de forma a desenvolver ações corretivas, por meio de ferramentas de gerenciamento. O resultado alcançado através das medidas tomadas permitiu a redução de defeitos, na ordem de 50%.

Aug 15, 2017

By JOSÉ RONALDO SILVEIRA JÚNIOR

O objetivo deste trabalho é de identificar estratégias para avaliação da conta de energia de unidades industriais, que sirvam de subsídio para o processo de tomadas de decisão e que eventualmente forneçam benefícios econômicos imediatos, sem investimento. Para esse fim, aplica-se uma metodologia simples que consiste em três aspectos: avaliação da demanda contratada, análise de modicidade tarifária e averiguação de excesso de consumo de energia reativa. Apresenta-se um estudo de caso da aplicação dessa metodologia em uma unidade produtiva de distribuição de aço. Nesse estudo, observa-se redução de custos por se evitar penalidades tanto de ultrapassagem de demanda quanto de excesso de energia reativa, representando uma economia de aproximadamente 15% do valor total da conta de energia elétrica da unidade.

Oct 30, 2017