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By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Alexander Fleischanderl

Steel market has become somehow unpredictable and requires quick adjustment in production conditions to survive in the harsh market environment. Steel production is not anymore driven by output records, but by efficient cost reduction measures to remain competitive under strongly varying production conditions. Energy efficient production and flexible raw material scenarios have become decisive factors to succeed and survive in our industry. Such scenarios have to be carefully investigated to be well prepared to adopt production steps continuously. The paper analyses various process opportunities to optimize energy and raw material consumption in the production route. Off-gas treatment systems have still a huge untapped potential to recover energy from the hot waste gases. This is valid for the EAF mini mills as well as for the integrated route. Various examples for waste heat recovery systems including resulting benefits are discussed for the EAF, agglomeration, blast furnace, direct reduction and BOF. New innovative bag-filter systems feature extremely low emission levels at lowest pressure loss and sound emission conditions. Also improved control and automation solutions support the operators to minimize the operation and maintenance costs of their off-gas system. Steelmaking by-products shall not be considered as residues, but as a valuable and cheap raw material source. The paper presents some show cases how to valorize slags as well as utilizing coke and iron oxide fines to increase productivity and minimize raw material cost. A new process for highly flexible converter steelmaking allowing for extraordinary high HBI and scrap rates above 50% and improved yield is discussed and evaluated

Oct 30, 2017

By Solange Kazue Utimura

As placas de circuito impresso (PCIs) dos resíduos eletroeletrônicos (REEEs) possuem diversos metais na composição. A recuperação desses metais tem incentivado as pesquisas inovadoras no seu processo de extração. Como alternativa de recuperação de metais das PCIs de forma sustentável optou-se pela biohidrometalurgia envolvendo a fase extração. O presente trabalho avalia a biolixiviação do cobre na presença de duas cepas bacterianas distintas em PCIs de REEEs provenientes de impressoras obsoletas. As PCIs foram caracterizadas mediante as técnicas analíticas de espectrometria ICP-OES e de fluorescência de Raios X (FRX) para determinar os elementos químicos presentes na amostra inicial. As cepas utilizadas na lixiviação bacteriana foram Acidithiobacillus ferrooxidans (AF) e Leptospirillum ferrooxidans (LF), cultivadas em meio de cultura T&amp;K. Os ensaios de biolixiviação foram realizados em incubadora orbital, com velocidade de rotação de 170 rpm, temperatura de 30 oC, volume de inoculo de 10% (v/v) e densidade de polpa de 30g/L. A técnica empregada na concentração de cobre da solução após a biolixiviação foi a FRX. Foi possível determinar que a cepa AF apresentou uma extração de 100% de cobre em 8 dias em comparação com a LF na qual foi observado que a extração de cobre foi de 100% em 5 dias.

Oct 30, 2017

By Rudineli Demarque

Este artigo apresenta um estudo das características metalúrgicas, geométricas e microestruturais da soldagem TIG autógena aplicada em chapas de um aço AISI 304, o processo autógeno tipo cordão sobre chapa foi utilizado com a finalidade avaliar o comportamento deste aço quando submetido a ciclos térmicos distintos. A soldagem foi automatizada, na posição plana, e realizada com controle de velocidade com a finalidade de regular a energia adicionada ao material soldado. As variáveis de entrada foram a velocidade da tocha de soldagem TIG, e a corrente setada na máquina de solda. Foram avaliados os efeitos da variação da energia de soldagem sobre as características metalúrgicas do processo, sobre as características geométricas (penetração e largura) do cordão se solda, microestrutura, espaçamento dendrítico e microdureza da seção transversal da junta soldada. Os resultados indicaram uma forte influência sobre a geometria da junta soldadas, aumento de 28,5% na largura, 59,6% na profundidade e 44,6% na área, além de alterações microestruturais, aumento de 100% na quantidade de ferrita d, 12% na microdureza e 51,69% no espaçamento das dendritas no metal de solda, Além disso observaram-se ausência de defeitos nos passes isolados sobre as chapas.

Oct 30, 2017

By Flávio Parreiras Marques

A microabrasão é uma técnica para produzir desgaste abrasivo em escala micrométrica. Neste trabalho estudamos uma liga fundida de cobalto com composição química próxima à da superliga comercial Stellite 6com composição eutética sendo a matriz constituída por uma solução sólida de cobalto, cromo e molibdênio que embebe uma grande quantidade carbonetos eutéticos de cromo. O objetivo deste estudo é avaliar a resistência ao desgaste bem como os micromecanismos dominantes através de ensaios de microabrasão. Foram usados três diferentes tipos de lama abrasiva, sílica, alumina e carbeto de silício com uma concentração de 0,1 g/cm3, carga de 0,3 N e uma distância deslizada de 48 metros. O menor coeficiente de desgaste foi obtido com sílica e o maior com carbeto de silício. O micromecanismo dominante foi o riscamento com riscos em toda superfície da amostra e presença de indentações apenas na matriz.

Aug 16, 2017

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

By Ângelo Siqueira da Silva

Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial gratifizante de adições de alumínio, em conjunto com inoculante a base de silício, diretamente no fundo do basquete antes do basculamento da panela de metal líquido no basquete da máquina centrífuga, a fim de produzir tubos centrifugados de ferro fundido nodular de matriz majoritariamente ferrítica. Amostras extraídas da ponta e cabeça dos tubos, sem e com distintas adições de alumínio, foram submetidas a tratamentos de recozimento (1050, 1000 e 900ºC), a fim de serem analisadas por meio de análise microestrutural e dureza Brinell. De acordo com os resultados obtidos a incorporação de alumínio ao ferro fundido foi mais efetiva para a incorporação de 1,7% de Al no ferro fundido, permitindo obter um ferro fundido nodular de composição ligeiramente hipereutética, com adequada grafitização e matriz 100% ferrítica, mesmo nas condições testadas com menor temperatura de encharque (900ºC) no recozimento, e com dureza dentro das especificações para a aplicação.

Aug 16, 2017

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By Abraão Santos Silva

Juntas soldadas são regiões críticas quanto a fraturas. Neste estudo foi analisada a tenacidade à fratura de soldas de reparo de tubos de mastros de sonda de perfuração de petróleo. Foram escolhidos os tubos principais de sustentação dos mastros. Seções do mastro são corriqueiramente reparados por soldagem TIG de raiz e preenchimento por eletrodo revestido. Estes processos provocam modificações metalúrgicas na zona termicamente afetada da solda, o que pode ter reflexo na tenacidade à fratura dos tubos. Foram produzidos corpos de prova para medir a tenacidade à fratura do metal base e da zona afetada termicamente. Os resultados indicaram que não houve redução de tenacidade a fratura devido as alterações microestruturais da zona afetada e isto foi associado ao procedimento de soldagem multipasses utilizado.

Aug 16, 2017

By Jorge Alberto Soares Tenório, Denise Crocce Romano Espinosa, Beatriz Peralta Oruê

Manganese, a toxic mineral, related to manganism may have high added value for the steel industry. The difficulty in obtaining manganese encourages the exploration of new secondary sources such as the lateritic nickel effluent. In Brazil, nickel reserves are predominantly lateritic, making the country a potential producer. For the tests, a synthetic solution was used which simulates the lateritic nickel effluent from leaching. The oxidative precipitation with ozone occurred at the oxygen flow rates: 0.5; 1.0 and 2.5L/min, at the original pH 1.5 at 21°C in a 500 mL bubble column reactor. O3 was produced in the benchtop generator feed by 99% oxygen. The ozonation time was determined by the oxidation potential1.55V. The ozonated solution was centrifuged and filtered. The filtrate and collected samples were characterized in ICP-OES. Optimization tests with ultracentrifuge were performed. The best precipitation reached 97% at 0.5L/min O2 at 6.07 ± 0.045mg/min of O3 dosage and resulted in a solution 10-15mg/L Mn+2, above 1mg/L, maximum value acceptable by Conama 2011, to be retreated before being discharged into the water body or being reused as a manganese source.

Oct 3, 2019

By Francisco Gil Coury

Ligas Al-Mn-Ce são de grandeinteresse por formaremfases e microestruturasde aplicação promissora, como quasicristais, fase amorfa e ligas cristalinas de alta resistência. Entretanto, pouca atenção foi dada àdeterminação do diagrama de fase desse sistema. Este trabalho apresenta uma avaliação termodinâmica preliminar das fases ternárias Al8Mn4Ce e Al10Mn7Ce2, compostos da região de maior interesse deste sistema:as composições ricas em Al. A avaliação termodinâmica foi feita considerando os dois compostos como fases estequiométricas. A energia livre destas fases foi estimada a partir de dados experimentais obtidos por análise de calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica e difração de raios X e as seções isotermas existentes na literatura, empregando ligas obtidas por fusão a arco. Os resultados indicam que foi possível produzir as fases de interesse pela metodologia proposta, e que os parâmetros estimados para a energia livre de ambas as fases permitem reproduzir adequadamente secções isotermas do diagrama ternário em diferentes temperaturas.

Aug 16, 2017

By Leonardo Roberto da Silva

Com o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte, os processos de usinagem de aços endurecidos (com remoção de cavacos em aço com dureza superior a 45 HRC) têm estado cada vez mais em evidência, de tal modo que, em alguns casos, substitui-se o processo de retificação por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação. Além disso, é possível obter peças com elevado acabamento superficial e tolerâncias apertadas. Este trabalho visa analisar o desgaste de ferramenta de metal duro e possíveis danos causados na superfície da peça através das solicitações térmicas e mecânicas originadas do fresamento com alta velocidade de corte no aço AISI H13 endurecido. A avaliação do desempenho das ferramentas de metal duro consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, desgaste de ferramenta, dureza, rugosidade e microestrutura. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que o material da ferramenta e a velocidade de corte influenciaram no desempenho das variáveis de saída citadas. As ferramentas de metal duro apresentaram baixo rendimento na usinagem HSM (High Speed Machining) e rendimento satisfatório com velocidades de corte convencionais.

Aug 7, 2018

By Noan Tonini SImonassi

O atual cenário global de crescente conscientização ambiental de consumo de materiais e da busca por utilização de materiais que sejam menos agressivos aos ecossistemas. Fazem com que novos materiais oriundos de fontes naturais, de acordo com tendências e desenvolvimento tecnológico, se tornem alvo de pesquisas. Neste contexto, a utilização de fibras naturais ocupa uma posição destacada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de resistência de compósitos reforçados com 30% em volume de um tecido de fibra de fique e manta de curauá, com matriz de poliéster, por meio de testes de impacto Izod. Foi observado que a adição do tecido fique e da manta de curauá resultou em um aumento significativo na energia absorvida pelos compósitos, quando comparado com o material sem a adição de reforço. A observação macroscópica dos espécimes pós-impacto e a análise de fratura obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que a ruptura transversal através da interface dos compósitos com a matriz de poliéster é o principal mecanismo para a tenacidade destes compósitos.

Oct 30, 2017

By Danielle Gonçalves Campos

Com o ensaio de RDI (Índice de Degradação sob Redução), pode-se determinar a geração de finos durante a redução da carga metálica no alto-forno, e com o RI (Índice de Redutibilidade) determina-se a capacidade do sínter em ceder oxigênio para o gás redutor. São ensaios de extrema importância, pois com o RDI é possível medir a degradação do sínter quando submetido a condições redutoras do alto-forno, e com o RI entende-se o grau de redução da carga metálica momentos antes do início de seu processo de amolecimento. Com a instalação deste forno no Laboratório de Redução da CSN, será possível correlacionar os componentes do sínter, e de outras cargas metálicas, avaliando suas influências no produto, e, consequentemente, em suas utilizações no alto-forno.

Aug 1, 2018

By Karina Aparecida Martins Barcelos Gonçalves

Amostras dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 (duplex padrão) e UNS S32304 (lean duplex) foram investigadas no estado de fornecimento, após laminação a frio com redução de 64% e 62% e recozimento na temperatura de 1055ºC com 20s de encharque. Foram medidas a dureza Vickers e a quantificação das fases, austenita e ferrita, usando o método de contagem por pontos. A textura cristalográfica foi obtida via técnica de EBSD. A textura cristalográfica da fase ferrítica no estado de fornecimento e recozida apresentou as fibras a //DL e q {100} //DN mais intensas, enquanto a fibra g {111} //DN aparece com intensidade menor. Na fase austenítica as principais componentes encontradas com maior intensidade estão na fibra a //DN e na fibra b com menor intensidade.

Jan 16, 2018

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 Carolline Serafim da Silva

Com o objetivo de avaliar as condições estruturais via comportamento mecânico associada ao efeito TRIP realizou-se estudo comparativo das propriedades mecânicas de dois aços inoxidáveis austeníticos comerciais de graus 304L e 201LN. A martensita induzida por deformação foi formada durante a laminação a frio a temperatura ambiente até percentual de redução de espessura de 80% e avaliada via nanoindentação com cargas máximas de ensaio de 1, 20, 50 e 100 gf. Observou-se que as propriedades decresceram com o aumento das cargas utilizadas e apresentaram tendência de estabilização com as maiores cargas.

Oct 30, 2017