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By Kenneth Holmnerg

About 100 million terajoule is used annually worldwide to overcome friction and that is one fifth of all energy produced. The largest quantities of energy are used by industry (29%) and in transportation (27%). Based on our recent studies on energy use in passenger cars, trucks and buses, we concluded that it is possible to save as much as 17.5% of the energy use in road transports in the short term (5-9 years) by effective implementation of new tribological solutions. This equals to annual energy savings of 11.6 exajoules, fuel savings of 330 billion liters and reduction in CO2 emission by 860 million tonnes. In a paper mill, 15-25% of the energy used is spent to overcome friction. The electrical energy used by a paper machine is distributed as 32% to overcome friction, 36% for the paper production and mass transportation, and 32% is other losses. In paper machines, 11% of the total energy used to overcome friction can be saved by the implementation of new tribological technologies. This would result in electrical energy savings worldwide of 130,000 terajoule, economic cost savings of 2 billion euros and CO2 emission reduction of 11 million tonnes annually. An overview of the total energy saving potential by improved tribology in transportation and industry is presented.

Jul 31, 2018

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Catharina Rebucci Ribeiro Orsoli

Com o crescimento do mercado tecnológico, os modelos de aparelhos eletrônicos sofreram adaptações, principalmente em relação aos tamanhos os quais se tornaram: menores, mais leves e com mais rapidez operacional. Alguns resíduos de equipamentos eletroeletrônicos contem terras raras (TRs) em sua composição. Os elementos que compõem as terras raras de REEEs são compostas por 17 elementos (grupo lantanídios, escândio e ítrio) que conseguem suprir estas novas necessidades do mercado. Este trabalho tem como finalidade a reciclagem destas TRs entendendo primeiramente a individualidade de cada tipo de bateria, já que suas destinações pós-uso não possuem rotas definidas de tratamento. Para a caracterização foram coletadas cerca de 4,5 kg de pilhas e baterias obtidas de uma entidade recicladora da USP. Os materiais foram divididos em 12 grupos com semelhanças especificas como: marca e local de produção. Em seguida as pilhas e baterias passaram pelo britador de mandíbulas, e após 3 dias de secagem à temperatura ambiente, os materiais passaram por um moinho de facas utilizando grelhas de 3 mm. O material moído e dividido em frações de 100 g, sendo uma fração para digestão ácida, uma para perda ao fogo e o restante direcionado para a rota hidrometalúrgica para extração, identificação e quantificação das TRs presentes em pilhas e baterias de Níquel Metal Hidreto, visando à obtenção seletiva das TRs.

Aug 8, 2018

By Andrea Codutti, Gianni Tiussi, Andrea Tonnicchi, Morris Codarin

Essar Algoma Steel, Canada, awarded Danieli Transimissions a strategic order for the upgrade of the main drive spindles belonging to the most loaded stands of the Hot Strip Mill, F1-F2, F5 and F6. Featuring special heavy duty design and advanced torque monitoring system, these spindles replace existing competitors’ grease lubricated design with the efficient continuous oil lubricated solution to withstand the tough working conditions, increase life expectations and provide room for a product mix extension. The first couple of spindles have been installed in September 2017 by the expert Service team and are showing already good and reliable performance. Progressively all the others are being installed.

Oct 1, 2019

By Gustavo Eduardo Praes

A Samarco Mineração S.A., nos últimos anos estudou diversas alternativas para a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis renováveis (Biomassa) em seus fornos de pelotização tipo “Traveling Grate” (grelha móvel). Avaliou-se o uso de carvões vegetais, de eucalipto e de capim elefante, em substituição total ao antracito na composição da mistura. Estudou-se gaseificação em planta piloto, foi realizado um modelamento computacional do uso de gás de síntese e a comparação com os combustíveis tradicionais utilizados em fornos de pelotização de grelha móvel da Samarco. Os trabalhos iniciais foram realizados em escala de laboratório (Pot Grate). Em 2014 foi realizado um teste industrial, com um combustor de biomassa piloto acoplado ao duto que direciona o ar quente para a região de secagem ascendente do forno 02 da Samarco Mineração S.A. O teste ocorreu entre 27 de janeiro a 21 de julho de 2014. Realizou-se uma avaliação detalhada da engenharia deste sistema e de seus impactos no forno de pelotização. O combustor consiste em um sistema para queima de biomassa, o qual gera os gases quentes a serem introduzidos no sistema. Dependendo da configuração, o sistema poderá elevar a temperatura dos gases de secagem em até 75°C, quando comparado a uma situação de referência.

Aug 16, 2017

By Luciano Almeida de Freitas

Este artigo tem como objetivo verificar os resultados da aplicação de ações que almejam a excelência no processo de carga, descarga e transporte de minério ferro de uma empresa situada na Região do Médio Piracicaba em Minas Gerais. Esta pesquisa é um estudo de caso de natureza exploratória e documental. No desenvolvimento deste estudo foram analisados os documentos da empresa, que referem-se às atas de reunião e relatórios gerenciais. As reuniões foram realizadas pelos gestores e supervisores do processo de carga, descarga e transporte de minério para identificar falhas e apresentar ações que almejassem a excelência no processo produtivo. Por fim, os resultados foram verificados e identificou um aumento no índice da utilização física dos caminhões de 11,46%, aumento da produtividade horária de 27,5% e um crescimento da movimentação total de produção dos caminhões de 23,92%. Com isso, pode-se verificar os ganhos com a aplicação das ações implementadas, que almejam a excelência nas operações.

Oct 30, 2017

By Alessandra Souza Martins

O aço inoxidável super duplex vem apresentando um desempenho satisfatório em ambientes de maior agressividade. Esse tipo de aço possui boas propriedades de resistência mecânica, resistência à corrosão e tenacidade ao impacto. Entretanto, mesmo apresentando desempenho satisfatório, esses aços podem apresentar problemas de corrosão quando sofrem algum tratamento térmico, devido à precipitação de uma fase deletéria chamada de alfa linha (?’), a qual precipita em temperaturas entre 300°C e 550°C e pode ocasionar uma diminuição da resistência à corrosão e tenacidade do material. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis super duplex de grau 5A e 6A após sofrerem tratamento térmico a 475oC. A diferença entre os aços de grau 5A e 6A ocorre na presença de cobre e tungstênio na composição química do aço com grau 6A. A resistência à corrosão dos corpos de prova foi avaliada por meio das seguintes técnicas eletroquímicas: polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica e temperatura crítica de pite. A resistência mecânica dos corpos de prova foi avaliada por meio da técnica de dureza Brinell. Foi realizada também a caraterização microestrutural e a quantificação das fases do material. Os resultados mostraram um aumento da dureza do material, indicando um aumento da presença da fase ?’ com 10 horas de tratamento térmico apresentaram maior resistência à corrosão.

Aug 8, 2018

By Wanderson Endlich, Tarley Rezende Secchin, Ana Clara Bernabe, Jennifer Oliva Coronel, Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Tubarão (AMT) possui desde o início de operação os recursos hídricos como uma das questões centrais na estratégia de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica na AMT, dentre outras ações, garante que 96,5% de toda a água captada na usina venha do mar. Além disso, possui investimento contínuo em reusos internos, busca de fontes alternativas de água e combate ao desperdício e vazamentos. A condução dessa gestão hídrica, contribuiu de forma significativa para atravessarmos em 2015, a pior seca que o estado do Estado do Espírito Santo atravessou nos últimos 40 anos. Todos esses esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT, reduzindo o consumo específico de 4,2 m³/t em 2014, para 2,5 m³/t em 2018. Como resultado de um plano robusto de gestão hídrica, um projeto arrojado e inovador, pioneiro no Brasil e primeiro do grupo no mundo será realizado na empresa, a planta de dessalinização de água do mar. Com investimentos da ordem de R$ 50 milhões, a unidade começará a ser construída em 2019, com prazo de conclusão em dois anos. Produzirá até 500 m³/h de água industrial para o sistema de água da usina, proporcionando uma importante fonte alternativa ao consumo de água doce.

Aug 1, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Tatiane Suelen Santos Silveira, Dagoberto Santos Brandão, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Marcos Vinícius Fonseca Ferreira, Daniela Barçante Perasoli

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita e a resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho. Quando submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, aumentando a resistência do aço. Quando o aço é recozido, essa transformação é revertida e a martensita se transforma em austenita, ocasionando um refino de grão do material. Fases secundárias formadas durante o recozimento podem prejudicar suas propriedades mecânicas e corrosivas. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32304 laminado a frio. O aço foi submetido à laminação a frio, com deformação de 60%, e posteriormente recozido nas temperaturas de 600°C, 700°C, 800°C e 900°C por um tempo de 0,5 h. A resistência à corrosão foi estudada através da técnica de polarização potenciodinâmica. A laminação a frio promoveu a formação de martensita induzida por deformação (SIM) e a reversão parcial começou a ser observada após recozimento a 600ºC. A ocorrência de SIM promoveu significativa diminuição do potencial de pite e o aumento da temperatura de recozimento aumentou a resistência à corrosão localizada.

Mar 1, 2019

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 Marcelo deCastro Souza

Neste artigo é descrito o desenvolvimento e implementação de uma nova estratégia de controle para Prensa de Rolos Polycom da POLYSIUS, utilizada no processo de pelotização da Samarco Mineração S.A. A estratégia de controle é redesenhada com objetivo de otimizar o processo e aumentar a eficiência do equipamento. Como resultado do trabalho foi verificado um aumento significativo da superfície específica do pellet feed de saída.

Aug 16, 2017

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Zirlene Alves da Silva Santos

O desgaste abrasivo é o principal responsável por quebras de equipamentos e, como consequência, paradas não programadas para manutenção; pois causa a perda progressiva de material das partes móveis em contato e movimento relativo. O presente estudo analisa o desgaste abrasivo na superfície do rolete de carga dos transportadores de correia. Para a análise foi utilizado o equipamento abrasômetro do tipo roda de borracha conforme norma ASTM G65. Os procedimentos de ensaio contemplaram: o corte de quatro corpos de prova de aço 1020, limpeza, pesagem - utilizando balança de precisão, avaliação superficial com rugosímetro e ensaio de dureza. Dois corpos de prova foram revestidos com a tinta Laranja Munsell 2,5YR6/14m, para simular as condições de campo. Em seguida, foi realizado ensaio no abrasômetro ASTM G65; utilizando o procedimento “A” previsto na norma ASTM G65 - classificado como desgaste severo com carga de 130N. Logo depois, foi calculado o volume de material perdido e a taxa de desgaste. Os resultados obtidos nos ensaios possibilitaram concluir que, o desgaste predominante na superfície dos roletes de carga é o abrasivo por 3 corpos, em função, principalmente, do transbordo de minério do processo. A superfície do corpo de prova, sem revestimento, apresentou uma perda de material que compromete a vida útil do rolete e da correia. Já, na amostra revestida, foi possível observar que o desgaste abrasivo por três corpos ocorre, mas é reduzido consideravelmente; isso pode ser explicado pela diminuição da rugosidade superficial.

Oct 30, 2017

By Priscilla Danielle de Oliveira Lopes Costa

Na indústria aeronáutica, fadiga é um dos processos mais importantes quando se considera o dano e a falha das estruturas de uma aeronave. Adicionalmente, os materiais compósitos apresentam altas resistência e rigidez específicas. No entanto, os mecanismos de dano de um material compósito são complexos. Como consequência, o objetivo deste trabalho é identificar as propriedades à fadiga de materiais compósitos de fibras de carbono e resina epóxi, com configuração de lâminas 0°/90°/±45º e caracterizar os mecanismos de dano quando estes são submetidos à fadiga. Para tanto, nos corpos de prova foram realizados ensaios de fadiga em uma máquina universal de ensaios MTS, em controle por tensão com frequência de 10 Hz com carregamentos máximos de 6000, 5000, 4000 e 3000 N e R = 0,1 (tração-tração). O compósito em estudo demonstrou boa resistência à fadiga por controle de tensão, a vida infinita é de aproximadamente 48,5% da resistência à tração. O número de ciclos a fadiga depende da amplitude de tensão, assim como da tensão média, sendo que quanto menor a carga aplicada menor a amplitude de tensão (e a tensão média) e maior o número de ciclos a fratura. A fractografia após os ensaios caracterizou os mecanismos de dano durante o processo de fadiga, sendo que fratura na matriz, fratura das fibras e descolamento fibra/matriz são os mecanismos de falha dominantes durante a fadiga, através de análise por microscopia eletrônica de varredura.

Aug 7, 2018

By Ricardo Porto

Com objetivo de tornar produtos / equipamentos mais eficientes e sustentáveis, tem-se buscado utilizar estruturas cada vez mais leves. Para o aço, este requisito se traduz na redução de espessura associado ao aumento de resistência mecânica do material. Para atender a esta demanda, a ArcelorMittal Tubarão desenvolveu um aço que atende ao grau S700 da norma EN10149 visando segmento de semi-reboques e equipamentos agrícolas.

Oct 30, 2017

By Gustavo dos Santos Guimarães

Na Linha Leve da Laminação da Usina ArcelorMittal Cariacica o cintamento dos feixes de barras e perfis leves era feito manualmente através de cintadeiras pneumáticas envolvendo 8 operadores e representando um gargalo nos feixes mais leves de 1,0 e 1,5 t. Com a finalidade de eliminar o gargalo de produção e redução de mão de obra braçal foram implantadas 3 cintadeiras automáticas no trecho entre o empilhador de barras e o sistema de pesagem e etiquetagem.

Aug 16, 2017

By Anderson Pereira

SORM 3plus (SORM = Superfast Optical Roughness Measurement) is a system enabling online measurement of roughness parameters during continuous strip processing. Increased requirements for new materials and more complex components call for ever increasing process safety. The roughness parameters are important quality features of uncoated and surface refined strips. The traditional method of measurement involves using a mechanical stylus based instrument. For this purpose the operator must stop the production line or samples are taken from the end of the coil and measurements are made offline in the lab. SORM 3plus, however, is a non-contact, online surface roughness measurement system that can be used for metallic and many non-metallic surfaces at strip speeds of up to 2400 m/min. The surface roughness data are stored in the system computer, displayed to the operator and if needed are fed into a higher-level network. The operator is alerted, if the limited values preset by him are exceeded or if any changes within the line will put at risk the production process. SORM 3plus calculates the roughness parameters as defined in the standards, such as the arithmetic average roughness (Ra) and the peak count (RPc).

Oct 8, 2019

By Moacir Medeiros Veras

A tecnologia de sensor-based sorting faz uso de sensores high-tech para pré-concentrar seletivamente partículas de minérios que tenham teores toleráveis para planta de beneficiamento, rejeitando as partículas que são totalmente estéreis ou rejeitos. A pré-concentração de carvão assistido pelo método Dual Energy X-Ray Transmition possibilita separar seletivamente o carvão com melhor quantidade de matéria orgânica das rochas silicáticas com maior densidade. O objetivo desse trabalho foi investigar a afinidade da tecnologia de sorting na pré-concentração do carvão mineral da Carbonífera do Cambuí/PR assistido por sensor de raios-x. Os testes foram realizados em dois lotes cujo range granulométrico foi -4”+2” e -2”+1”. A pré-concentração foi feita em 2 cortes de separação, o primeiro para retirar o rejeito e o segundo para obter 2 tipos de produtos. Os resultados indicaram que 52,15% da massa foi rejeitada, concentrando 47,85% do material de carvão na fração média -2”+1”. Na fração grossa -4”+2” foi rejeitado 62,51% da massa e concentrado 37,49% de carvão. As análises imediatas dos pré-concentrados mostraram que na fração grossa houve redução de 44,57% de cinzas totais e houve aumento de 4,59% para 8,29% de enxofre [S], enquanto na fração média a redução foi de 36,98% de cinzas totais e de 1,19 % [S].

Oct 30, 2017