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By Carlos Gonzalez-Rivera

An alternative cooling curve analysis method focused on the experimental determination of the latent heat of phase changes and phase transformation kinetics is proposed in this work. The method analyses the cooling process of a metallic sample, initially liquid that is contained into a cylindrical metallic mold, both of known weight, thermally isolated at its top and bottom. The method is based on an energy balance associated with the experimental measurement of the temperature change of the sample and the mold during their cooling process. From the numerical processing of the cooling curves, are obtained approximate values of the acting global heat transfer coefficient as a function of temperature in order to describe quantitatively the energy exchange of the metal/mold system with its surroundings. These relationships and other experimental data are used to process the cooling curve of the sample and the mold during solidification, in order to obtain the latent heat of solidification.The method was applied experimentally to zinc and tin of commercial purity, initially liquids and contained into stainless steel molds in order to determine its ability to measure the latent heat of solidification. The obtained results suggests that this method shows a good potential to characterize the solidification of metals.

Oct 30, 2017

By Ron Webber

With the difficult economic challenges currently facing the steel industry, it is essential to perform a complete analysis when determining which rolls to purchase. A properly designed “Total Cost of Ownership” model can result in significant savings. This paper will review the costs associated with rolls in both Hot Strip and Cold Strip Mills. The multitude of factors that must be considered in performing a complete analysis for the roll purchasing process will be discussed. Models for both Hot Strip and Cold Mills will be presented. Examples where traditional analysis can lead to expensive, incorrect decisions will be presented.

Oct 30, 2017

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Johann-Paul Stemplinger

For lubrication of open gear drives applied in rotary furnaces, often gear greases are used as well as for lubrication of gear boxes in difficult sealing conditions. The selection of the gear grease influences strongly the wear behavior. Investigations with flow greases NLGI 00 were made in a back-to-back test rig determining the weight loss due to wear acc. to the standardised procedure ISO 14635 part 3. Different influences like base oil viscosity, thickener type and additional solid lubricant type were analysed. Only the type and amount of solid lubricant shows a significant influence on the weight loss due to wear. Finally, a linear wear coefficient clT according to the calculation method of the wear amount according to Plewe is derived and can be used to transfer the test results to any gears in practice.

Jul 31, 2018

By Fernando Generoso Neiva Ferreira

Os aços alto carbono baixa liga são amplamente utilizados, principalmente em componentes que necessitam de elevada resistência mecânica, manutenção de forma e resistência à abrasão. São largamente aplicados em lâminas de corte, molas, peças de segurança, implementos agrícolas, utensílios, serras em geral, entre outros. Neste trabalho, estudam-se, em escala industrial, os parâmetros de processo, as características críticas para o desenvolvimento e as propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço alto carbono baixa liga especialmente desenhado para a produção de correntes de motosserra. Utilizando ensaios de tração, dureza, microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), avalia-se a evolução das características mecânicas e metalúrgicas do aço estudado.

Oct 30, 2017

By Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Iara Janaína Fernandes

A casca de arroz é um resíduo amplamente gerado no mundo, é o principal subproduto do beneficiamento do arroz, e tem sido utilizada como biomassa para geração de energia, o que reduz o impacto ambiental causado pela destinação. No entanto, gera outro resíduo, a cinza de casca de arroz (CCA). A CCA é composta basicamente por sílica e carbono. Sendo os elementos traço mais comumente encontrados o sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês e zinco. Pelo elevado teor de sílica, é um resíduo com potencial para ser transformado em coproduto para diversas indústrias, porém, dependendo da aplicação pode ser necessária maior pureza. Assim, diversos estudos utilizaram a lixiviação ácida para reduzir o teor de contaminantes ou melhorar propriedades da CCA. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar o beneficiamento de uma CCA residual através do processo de lixiviação ácida. Para isso, foram utilizados diferentes ácidos/concentrações, relações CCA/ácido e tempos de contato. Após estes testes utilizou-se análise elementar por FRX para caracterização química. Os resultados mostraram que o ataque ácido foi efetivo na redução ou eliminação de Fe2O3, K2O, CaO, P2O5 e ZnO para todos os ácidos e concentrações testadas. Sendo que as diferentes concentrações não afetaram a eficiência de remoção.

Aug 16, 2017

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Renato Cortes, Claudia Lopes, Ewerton Campos, ALEXANDRE CALDELLAS BARBOSA

São diversas as razões para se utilizar a realidade virtual (RV) em treinamentos, dentre elas pode-se destacar a redução de custos, redução de riscos ao ambiente e envolvidos e também a possibilidade de reproduzir ou simular situações impossíveis, muito complexas ou ainda em outro lugar ou até mesmo em outro espaço temporal. Nesse trabalho será apresentado um estudo exploratório sobre o uso de RV, realizado uma pesquisa de mercado e apresentado o estudo de caso de como a ArcelorMittal Tubarão vem trabalhando essa tecnologia nos seus treinamentos corporativos no ano de 2019. A aceitação da tecnologia pelos empregados nos treinamentos foi acima de 98% e também foi demonstrado que além de aumentar a atratividade e a retenção do conhecimento, os ganhos foram ligados também a redução de riscos, redução de tempo de treinamento, experimentação de situações críticas, redução de custos, ou seja aumentou a eficiência e eficácia do treinamento.

Oct 1, 2019

By Graziele Gianini Braga Maria

Os aços elétricos tem sido uma alternativa para aperfeiçoar a relação eficiência/perda magnética dos equipamentos elétricos, sem a necessidade de grandes alterações de projeto Esses aços, também conhecidos como aços ao silício, podem ser de grão orientado ou não orientado, sendo suas propriedades, de modo geral, dependentes das diferentes condições adotadas para o processamento dos mesmos. Deste modo, considerando essa relação entre as condições de solicitação mecânica e o desempenho desses materiais este trabalho apresenta o estudo da resposta magnética exibida pelo aço de grão orientado após as chapas desse material serem submetidas à rota de processamento envolvendo a aplicação dos esforços de cisalhamento direto / cisalhamento reverso (cisalhamento cíclico). Os resultados indicaram a dependência das propriedades em função da quantidade de deformação plástica, ocasionando, de modo geral, o decaimento do desempenho magnético do mesmo.

Aug 16, 2017

By Sandro Griza

Neste estudo, foi analisado um segmento de perfil em “U” que rompeu em serviço. O perfil compunha uma estrutura metálica em treliça que sustentava uma bandeja de construção civil. Foram realizadas análises de fratura, análises de caracterização do material e estudo de rigidez do perfil. O perfil rompeu por sobrecarga estática porque foi instalado do lado inverso. Isto desfavoreceu a rigidez da estrutura.

Aug 16, 2017

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017

By Diogo Barcellos Moraes

O presente trabalho tem como premissa abordar estudos baseados na metodologia Troca Rápida de Ferramentas (TRF ou em inglês, SMED – Single-Minute Exchange of Die), e realizar um estudo de caso na empresa Votorantim Siderurgia. O objetivo principal é a redução do tempo de setup da máquina de Tela de Coluna, a fim de minimizar o desperdício de tempo e maximizar a produtividade. Além disso, obteve ganhos efetivos no layout de ferramentas, programa 5S, tempo de atividades, entre outros.

Oct 30, 2017

By Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou os recentes desenvolvimentos em tecnologias para recobrimento de tubos metálicos utilizados na indústria petroquímica a partir de informações contidas em documentos de patentes depositadas entre os anos de 1996 e 2015. Destacaram-se novas composições para tintas e vernizes e processos de endurecimento e proteção à corrosão nos materiais metálicos. EUA, Japão e China figuram como os países que sediam o maior número de desenvolvimentos enquanto América do Norte, Europa e Ásia apontam como os principais mercados de interesse. No entanto, o estágio de desenvolvimento tecnológico sugere incerteza futura frente a novas soluções, sendo necessários estudos adicionais para confirmar as tendências observadas.

Oct 30, 2017

By Amilton Ferreira de Oliveira

Este trabalho se propõe a mostrar os resultados obtidos pela SunCoke Energy Brasil após as mudanças do perfil da mistura de carvões, na qual foram acrescidas criteriosamente as participações dos carvões denominados “soft” e carvões “steam coal”, seguido da redução também criteriosa dos carvões médio voláteis. A consolidação dos dados de qualidade do coque e do custo das misturas comprova que as modificações no perfil das misturas foram bem sucedidas, pois a qualidade do coque se manteve conforme a expectativa dos clientes (Altos-Fornos) e o custo das misturas apresentou uma significativa redução. Todos os testes e experimentos adotados foram embasados na utilização na metodologia denominada “Método e aparelho para avaliar as propriedades de coqueificação do carvão”, também conhecida como Box Test, e ainda no profundo estudo das características dos carvões utilizados e os impactos destes na qualidade do coque.

Aug 16, 2017

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Fabio Lerbach

The Powder Charcoal Injection in the main burner of the rotary kiln of Pelletizing Plant aims to reduce natural gas consumption and consequently cost reduction with thermal energy. This paper presents the technology, the injection process and the advantages of using powder charcoal to substitute natural gas.

Oct 30, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017