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By Wujian jun

In the process of wire rod production, the rolled wire products must be cooled from the red-hot state to the normal temperature state. How to cool the wire rod after rolling is one of the key links of product quality control in the whole wire rod production process. In this paper, combined with the closed-loop transformation project of controlled cooling temperature of Xuanhuan iron and steel group co., LTD., the closed-loop related controlled cooling equipment (including water cooler, valve table, etc.), nozzle layout and process layout of water tank, and closed-loop software control system of controlled cooling temperature of high-line are analyzed and designed. Closed-loop system design USES temperature of cooling water cooling and water cooling two temperature closed loop regulating circuit, through temperature feedback and feedforward to achieve the uniformity of temperature adjustment, in order to prevent occur due to temperature closed loop control function with the phenomenon of a steel before and after the temperature difference is bigger, system Settings have "absolute temperature regulation" and "relative temperature regulation" selection mode. The system has a self-learning mode, which can modify the temperature feed forward formula. In addition, this paper takes the hard wire 82B rod as the test object, and studies the process parameters and the comprehensive mechanical properties of the rod before and after the water cooling system reform. The research results show that the temperature closed loop system, can ensure the rolled piece temperature control precision of plus or minus 10℃, enhances the stability of wire rod cleaner performance. It can reduce water consumption by about 186m3/h and improve the utilization rate of cooling water.

Oct 1, 2019

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells (SOFC) interconnects, replacing the ceramic materials. However, at high temperatures, on the order of 700-850 0C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the SOFC. Thus, the knowledge on kinetics of oxidation/corrosion of these steels and their relationship with the microstructural transformations are of great importance. In this study, samples of ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU® were tested for oxidation at high temperature (800 0C) for long periods of time (up to 3,600 hours) and mass gains were monitored allowing the determination of the oxidation behaviors of these steels. Additionally, the microstructural characteristics of the samples before aging (corrosion-oxidation test) and after various oxidation times were evaluated by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by micro chemical elemental analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD) phase analysis. Electrical characterization allowed determination of electrical area-specific resistances (ASR) characteristics of the systems studied, thus relating the electrical and oxidative behaviors of steels evaluated.

Aug 7, 2018

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018

By 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 Luana de Sousa Santos

O setor Petróleo e Gás Natural vem tendo enormes gastos com as paradas de manutenção. Estes gastos estão relacionados à degradação sofrida por seus equipamentos de refino devido à corrosão. Uma possível solução seria a utilização de novas ligas de aço inoxidável ferrítico com elevados percentuais de molibdênio, o que teoricamente favoreceria um aumento da resistência à corrosão. No entanto, pelo fato dessas ligas serem aplicadas na condição como soldada mudanças microestruturais significativas podem ser geradas, além de considerar o fato da solda das ligas em estudo ser realizada com material dissimilar, e a diferença existente entre o metal de adição e a região afetada pelo calor (ZAC) pode propiciar ao surgimento do fenômeno eletroquímico conhecido como pilha galvânica. Portanto, o objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento corrosivo na solda dissimilar de duas novas ligas de aço inoxidável ferrítico com diferentes teores de cromo e um elevado teor de molibdênio, ambas com adição de superliga de níquel, verificando a influência da pilha. O resultado da soldagem foi avaliado através de exames metalográficos e ensaios eletroquímicos. As micrografias do metal de adição utilizado na soldagem das ligas mostraram que o mesmo possui uma microestrutura dendrítica e os gráficos obtidos dos ensaios de Polarização Potenciodinâmica Cíclica não reproduziram para as ligas soldadas, o que foi melhor analisado observando os resultados dos ensaios de forma separada, para as regiões que constituem a solda das ligas, o metal de adição e ZAC. Sendo possível verificar a existência de uma maior resistência a corrosão no metal de adição.

Aug 8, 2018

By Fernando Kameoka

Desde o final da década de 90, com o desenvolvimento de novos parâmetros industriais para a fabricação de produtos eletroeletrônicos criou-se o conceito de obsolescência programada. Como consequência deste comportamento mercadológico e novos parâmetros de consumo, o volume de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos gerado pelo descarte indiscriminado de produtos ainda em condições de uso tem atingido patamares alarmantes, tornando-se assim um grave problema ambiental. Com a Política Nacional de Resíduos Sólidos, estudos sobre a logística reversa dos resíduos provenientes de equipamentos eletroeletrônicos revelam-se promissores devido à presença de metais com alto valor de mercado, o que viabiliza economicamente os processos de reciclagem destes resíduos. Quando se trata da recuperação de metais e de reagentes, as rotas envolvendo etapas hidrometalúrgicas oferecem um grande benefício em relação às soluções existentes devido à não liberação de gases tóxicos durante o processo. No entanto, para a recuperação de cobre e alguns metais nobres as rotas hidrometalúrgicas tradicionais têm-se mostrado ineficientes devido à presença de ferro nos resíduos. Por esta razão, este trabalho tem como objetivo realizar estudo cinético da lixiviação de ferro de forma seletiva para a recuperação de outros metais. Foi analisado o processo de lixiviação em ácido sulfúrico na concentração de 2M, variando tempo e temperatura, com o intuito de avaliar a extração seletiva do ferro e viabilizando assim os processos subsequentes de recuperação de cobre e metais nobres através de extração sólido-líquido ou líquido-líquido. Os resultados apontam para extrações de ferro em solução de ácido com índices de pureza acima de 95%.

Aug 16, 2017

By Gerson Evaristo de Paula Júnior, Bruno Santos Malaquias, Henriquison Magela Bottrel Reis

O desafio no processo de coqueificação está relacionado à elaboração de misturas de carvões que produzam coque com a qualidade para utilização nos altos-fornos. Foi avaliada, em escala piloto, a influência de materiais inertes (coque verde de petróleo [CVP], antracito e carvão com alto teor de inerte [CATI]) às misturas de coqueificação sobre a formação de microtexturas e a qualidade do coque. Os resultados indicaram que, para a mistura avaliada, a adição do CVP até 30% produziu coque com qualidade (DI15-150) adequada para os altos-fornos da Usiminas. As principais microtexturas foram do tipo mosaico, fragmentária, fusita, inerte anisotrópico e o próprio CVP. O antracito provocou redução significativa de DI15-150 e CSR. A análise de microscopia óptica revelou partículas livres na matriz de coque, contribuindo para a queda de qualidade. A adição de CATI às misturas de coqueificação resultou em forte queda na qualidade do coque e a microtextura do tipo mosaico foi predominante. De forma geral, o carvão com alto teor de inertes foi o que apresentou menos benefícios, diferentemente do CVP, que apresentou melhor resultado para ser utilizado nas misturas de coqueificação da Usiminas.

Oct 1, 2019

By Renardir Peixoto Maciel Júnior

A extração de nanocelulose de fibras vegetais é um exemplo da crescente busca por materiais mais sustentáveis com bom desempenho e qualidade. Neste trabalho, foi extraído nanocelulose de fibras de bambu que são ricas em celulose, hemicelulose e lignina. Após alguns testes, percebeu-se elevada abundância de celulose, além de sua respectiva orientação nas regiões dos entrenós do bambu. Portanto, o principal objetivo é extrair nanocelulose dessa região, desenvolvendo uma metodologia eficiente na sua produção, haja vista que a extração de nanocelulose é bastante investigada, e adaptações foram feitas a partir de investigações apresentadas na literatura. As nanopartículas foram obtidas por hidrólise ácida a 64% após a mercerização e o branqueamento com NaClO. Para obtenção de resultados, as caracterizações das amostras foram feitas com Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG), Infravermelho com Transformada de Fourier (IFTR) e tamanho de partícula por Potencial Zeta.Tendo como resultado,a observação de dois eventos na análise DTG: um em 54°C correspondente a perda de água e em 330°C correspondente a degradação da celulose. Os tamanhos das partículas em Potencial Zeta obtiveram picos em 257,1 nm (79,6%) e 67,9 nm (15,6%).

Aug 16, 2017

By Henrique Gobbi Soares

Chapas expandidas são conhecidas como um material metálico com orifícios em forma de losango, cuja produção ocorre em uma máquina que utiliza corte sobre pressão e processos de alongamento para transformar chapas em metal expandido. Estas chapas são usualmente fabricadas em aço carbono, mas em função de serem susceptíveis a fenômenos de corrosão, estudos têm sido conduzidos com o objetivo de se avaliar a viabilidade de substituição destes aços comuns por inoxidáveis. Este trabalho consistiu em caracterizar e testar mecanicamente amostras representativas de chapas expandidas de aços inoxidáveis ferríticos (AISI 410D e AISI 444A) e uma de aço carbono ABNT 1010 com espessura superior às demais. A caracterização estrutural revelou que as estruturas de todas as amostras são influenciadas pelo processo de expansão, apresentando grãos com níveis de deformação e encruamento predominantemente nas hastes. Observou-se a presença de inclusões em diferentes níveis em todas as amostras analisadas, sendo os maiores níveis verificados no aço ABNT 1010. Os resultados obtidos mostraram que as chapas expandidas confeccionados de aços inoxidáveis apresentaram os melhores índices de resistência mecânica quando comparadas à chapa de aço ABNT 1010, mesmo este possuindo maior espessura.

Aug 7, 2018

By Kássio Nogueira Cançado

O objetivo desse trabalho é analisar a eficiência de um forno de aquecimento de barras quantificando o impacto de paradas não programadas na linha de produção. Para isso foram realizados 3 balanços energéticos durante um período de 7 horas. O primeiro balanço foi realizado em um intervalo com registro de paradas, o segundo no período subsequente sem ocorrência de paradas e o terceiro englobando o período total produção analisado (balanço 1 + balanço 2). Tomando-se como referência o resultado do balanço energético sem ocorrência de paradas temos duas situações: a eficiência do forno no período com ocorrência de paradas apresentou uma queda de 27% em relação ao período sem paradas, em relação ao período total de produção a redução foi de 20%. Esses resultados permitiram fazer a projeção, que se a produção ocorresse sem paradas, o potencial de redução seria aproximadamente 15% no tempo total de produção com uma redução de aproximadamente 23% no consumo de combustível. Portanto, destaca-se a importância de um plano de manutenção eficiente, com o objetivo de minimizar o tempo de linha de produção parada e o consumo de combustível, além de aumentar à qualidade aquecimento a vida útil do equipamento térmico.

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 Érica Castilhos

Defeitos internos do tipo trinca off-corner são um dos principais problemas relacionados à qualidade em tarugos de aços especiais lingotados continuamente. Este tipo de defeito é bastante crítico, pois além de se apresentar de forma descontínua no tarugo e, consequentemente na barra laminada, não é detectável pelos equipamentos de inspeção em linha usualmente utilizados para garantir a qualidade final do material. Neste trabalho, foram avaliadas amostras de barras laminadas de um aço baixo carbono com e sem a presença do defeito do tipo trinca off-corner a fim de estabelecer um método que permita avaliar a criticidade da trinca. Estes resultados foram relacionados com os principais fatores que influenciam na formação deste defeito, proporcionando alterações de processo com o objetivo de minimizar a sua ocorrência.

Jul 30, 2018

By Estéfano Aparecido Vieira

O presente trabalho busca desenvolver métodos de estudo de remoção de inclusões de aço em escala de laboratório relacionando propriedades como viscosidade e composição química das escórias com a capacidade de remoção de inclusões. Com esse fim, foram desenvolvidas cinco escórias usando como referência a viscosidade da fase líquida assim como o percentual da fase líquida. As escórias foram adicionadas sobre o aço fundido e comparou-se o nível de inclusões antes e depois dos experimentos. As escórias também foram analisadas após os experimentos através da difratometria de raios-x para identificação das fazes formadas. Os resultados apontam que as escórias testadas possuem a capacidade de remover inclusões. Porém escórias com elevado teor de CaO tem maior eficiência na remoção das inclusões.

Oct 30, 2017

By Marcelo Moreira Furst Gonçalves

A qualidade superficial dos produtos lingotados continuamente está ligada diretamente aos estágios iniciais de solidificação do aço no molde. Nessa etapa do processo, os parâmetros e estratégias de oscilação são decisivos para a obtenção de produtos com qualidade superficial adequada. Assim, foi desenvolvido na Usiminas um sistema computadorizado para monitoramento dos parâmetros de oscilação do molde, de modo a fornecer subsídios para um melhor entendimento do processo. Este sistema monitora, em tempo real, o eixo vertical e as oscilações nos eixos horizontal e transversal, mesmo com baixas amplitudes. O sistema desenvolvido possibilita a obtenção dos dados com alta precisão, de forma totalmente automática e a realização de pós-tratamento de forma a se obterem valores relativos ao processo de lingotamento e funcionamento do molde.

Jul 30, 2018

By Rachel Santos Mendes

O objetivo deste trabalho foi analisar o refinamento da liga Al AA1070 deformada via ECAP (Equal Channel Angular Pressing) pela rota A em dois passes consecutivos. O material foi prensado a frio e a deformação verdadeira acumulada foi de 2,38. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de MEV. E a evolução da textura foi analisada através da técnica EBSD. A avaliação do comportamento mecânico da amostra foi realizada através do ensaio de microdureza de Vickers. Os resultados mostraram uma intensa redução no tamanho de grão após o 1º passe, seguido de um decréscimo considerável no 2º passe. A orientação encontrada na textura inicial evoluiu de {1 1 0} para {5 13 1} após o 2º passe. O comportamento mecânico apresentou um estado estacionário entre o 1º e 2º passe devido à ocorrência do fenômeno de recuperação dinâmica. Concluiu-se que um refinamento considerável foi obtido.

Aug 8, 2018

By Markssuel Teixeira Marvila

A Capilaridade, definida como um fenômeno de atração e repulsão, que ocorre no contato de líquidos com um sólido, fazendo com que este líquido se desloque sobre a superfície sólida, é um dos parâmetros primordiais para analisar a durabilidade de argamassas de múltiplo uso. Neste contexto quatro traços de argamassas, dosadas em laboratório e industriais com diferentes níveis de consistência, foram utilizadas para avaliar a correspondência entre as normas brasileira NBR 15259 (ABNT, 2005) e europeia UNI EM 15801 (2010) para cálculo do coeficiente de capilaridade. Os resultados indicam que mesmo seguindo procedimentos bastante divergentes ambas a normas proporcionaram valores de coeficiente de capilaridade para todos os traços estudados. Assim sendo fica comprovada a equivalência técnica das duas normas estudadas para obtenção do coeficiente de capilaridade.

Oct 30, 2017

By Ana Carolina Abrantes de Souza

O objetivo deste trabalho foi a obtenção de microestruturas diferenciadas a partir de simulações de distintas temperaturas de bobinamento, e o estudo da influência destas microestruturas nas propriedades mecânicas, em um aço baixo carbono com microadição de molibdênio e nióbio laminado a quente. A evolução microestrutural e mecânica foi avaliada com o auxílio de técnicas de microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), testes de dureza Vickers e tração uniaxial, somado a determinação das temperaturas de transformação de fase no aquecimento (Ac1 e Ac3) em um analisador termomecânico (TMA). De acordo com os resultados obtidos, pode-se observar que as diferentes temperaturas adotadas da interrupção do resfriamento (simulando o bobinamento), foram capazes de proporcionar sutis diferenças nas microestruturas e propriedades mecânicas finais.

Jul 30, 2018

By Marcos Vinícius Fonseca Ferreira

Questões socioambientais têm maximizado a permuta entre o uso de materiais sintéticos para o uso de materiais naturais. A fibra de fique disposta no presente trabalho na forma de tecido, extraída do folha da planta do fique (Furcraea Andina) demonstra grande potencialidade como reforço de compósito polimérico. Nos corpos de prova para os ensaios, as camadas de tecido foram misturadas à resina epoxídica DGEBA/TETA e justapostas sob pressão em um molde retangular metálico à temperatura ambiente por 24 horas. A quantidade de tecido de fique nos corpos de prova gerados, foram de até 5 camadas, cortados a partir das dimensões matriciais, seguindo a norma ASTM D256. Testados e após analisados por microscopia de varredura eletrônica (MEV). Pode-se notar o aumento significante da resistência ao impacto de acordo com o crescimento numérico de camadas fibrosas que reforçaram o compósito. Tal performance pode ser associada ao mecanismo de fratura, gerada da interação entre o tecido de fique e a matriz.

Oct 30, 2017