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By Artur Fernando de Vito Júnior

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em aços é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural. Tal caracterização, normalmente se dá por meio da obtenção de curvas de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. Sendo assim, para tornar este estudo mais amplo, serão obtidas curvas J-R de um aço estrutural com o objetivo de elaborar um roteiro metodológico para obtenção de curvas J-R. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo de prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova compactos C(T) de espessura B=10,0 mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5.

Aug 8, 2018

By Thomas Germershausen

Worldwide BOF-based steel plants are faced with demanding environmental requests and rising energy costs. For cleaning of primary gases from the BOF the scrubbing technology is worldwide adapted. For wet-scrubbers there is a direct relation between pressure loss and achievable clean gas dust content. Subsequently main energy consumers within Gas Cleaning Plants are the driving fans. To evaluate actual performance and to identify optimization measures extensive field measurements at existing Gas Cleaning Plants were performed. The operational results from various BOF plants worldwide will be presented and benchmarked. As a conclusion, advanced control strategies for reduced energy consumption and lower environmental impact were developed and implemented.

Jul 30, 2018

By Thiago Figueiredo Azevedo

Ligas de titânio e nióbio têm sido desenvolvidas devido a possibilidade de modificar as propriedades mecânicas por envelhecimento. No presente estudo ligas TiNb com diferentes concentrações de Nb e com adição de estanho foram obtidas por fusão a vácuo, deformadas a frio e posteriormente tratadas por diferentes tempos de envelhecimento. Foi observado que todas as ligas em todas as condições apresentam as mesmas fases ß, a” e ?, no entanto, apresentam diferentes microestruturas. Isso se refletiu nas propriedades mecânicas das ligas, onde obtevese maiores durezas com o envelhecimento em 48 horas em todas as ligas, esse aumento de dureza foi quase o dobro para as ligas com maiores teores de nióbio (Ti42Nb e Ti42Nb2Sn).

Aug 16, 2017

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Claudio Pereira Diogo

Bobinas de aço laminadas a frio galvanizadas com recobrimento do cromo foram empregadas para a produção de telhas e calhas d’água. Entretanto, o fabricante destes produtos teve problemas com as superfícies obtidas, que mostraram sinais de marcas de deformação/estiramento. O problema é que, na aplicação desejada, uma aparência superficial que não seja brilhante e lisa é muito indesejável. Este trabalho foi feito a fim de descrever as condições que levaram o material para se comportar como visto pelo usuário (fabricante de telhados e calhas de chuva) com base em sua aparência e comportamento mecânico. Foram empregadas observações em microscópio estéreo e curvas tensão-deformação, obtidas a partir de ensaios de tração. Com base nos resultados, são apresentadas algumas opções para minimizar a ocorrência de marcas citadas durante a utilização do que as bobinas.

Aug 16, 2017

By Dhyemila de Paula Mantovani

Hoje em dia, a necessidade de utilizar materiais ecologicamente corretos tem aumentando em paralelo com a constante busca de novas tecnologias para produzir materiais renováveis, economicamente viáveis e tecnologicamente avançados, o que justifica esse trabalho. O presente trabalho consiste em estudar o comportamento mecânico de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de cânhamo e testadas com impacto Izod. Para a realização deste teste, foram feitas amostras com dimensões de 10 mm de largura, 63 mm de comprimento e 12,7 mm de espessura em diferentes frações volumétricas de fibra, 0%, 10%, 20% e 30%. As amostras foram testadas em um conjunto pendular PANTEC na configuração Izod, modelo XC-50 localizado no LAMAV/UENF. A energia de impacto Izod dos compósitos de poliéster de 30% de fibras de cânhamo foi de 169,4 J/m.

Oct 30, 2017

By Jorge Magalhães Ávila de Paula

A aplicação de materiais metálicos exige que os mesmos sejam submetidos a etapas de conformação mecânica. Estes procedimentos elevam significativamente a densidade de descontinuidades, alterando a morfologia dos grãos, assim como o estado de tensão induzida na estrutura. Os materiais submetidos a processos de conformação, em especial aos de conformação a frio, são submetidos, após a deformação, a um tratamento térmico denominado de recozimento de recristalização, cujo objetivo é recuperar a estrutura e recristalizar os grãos. Neste contexto, estudou-se a viabilidade de aplicação da técnica de calorimetria diferencial (DSC), como ferramenta para a determinação da temperatura de início de recristalização de aços. Para a execução deste trabalho, foram utilizados amostras de aço SAE1010 que foram deformadas a frio e em seguida submetidas a rampas de aquecimento em um equipamento DSC. A técnica de DSC evidenciou apenas o início do fenômeno de recuperação do material. Algumas amostras deformadas foram submetidas a tratamentos térmicos de recozimento de recristalização a 500°C, 600°C e 700°C. A partir da caracterização microestrutural e de ensaios de microdureza, calculou-se os valores de k e n do modelo de Avrami para as amostras tratadas a 600°C e 700°C, obtendo-se após isto a energia de ativação para as deformações de 69,6% (199,5KJ) e 87% (178,4KJ). À 500°C, as amostras não se recristalizaram, confirmando esta temperatura abaixo da crítica para as deformações estudadas.

Aug 16, 2017

By Fábio Arielo Guastala

Empilhadeiras são equipamentos essenciais na movimentação de cargas em praticamente qualquer ambiente industrial e devem receber atenção especial em caso de falhas, pois podem comprometer operações e colocar em risco a saúde e a segurança de colaboradores. Este trabalho apresenta uma análise de falha dos garfos de uma empilhadeira que romperam durante uma operação rotineira de levantamento de carga. Amostras dos garfos fraturados foram submetidas à análise química, análise macrográfica, micrografia óptica, análises de dureza e microdureza e ensaios de tração e impacto. Além disso, foram analisadas as tensões as quais os garfos estavam submetidos, considerando a carga levantada, a especificação do equipamento e análises de fadiga e de tenacidade à fratura. Dessa maneira foi possível identificar o material dos garfos, suas características e também de que maneira ocorreu a fratura, resultando em recomendações que possam prever e/ou evitar ocorrências desse tipo futuramente.

Aug 16, 2017

By Ernesto Gustavo Maffia

En la actualidad, el moldeo por inyección es una tecnología muy utilizada en el procesamiento del plástico pues permite fabricar formas geométricas complejas. Para fabricar los moldes se utiliza ampliamente la aleación C17200 (Cu-2%Be), pero están en desarrollo algunas alternativas con aleaciones base cobre libres de berilio, que tienen valores de dureza por encima de los 30 Rockwell C y buena conductividad. Las aleaciones base de cobre, tipo CuNiSiCr son las más adecuadas como reemplazo. El siguiente trabajo trata del estudio y desarrollo del proceso de fabricación, por fusión, colado y conformado, de una aleación tipo CuNiSiCr de alta dureza y buena conductividad para ser utilizada en la fabricación de moldes de inyección para la industria del plástico. Los resultados preliminares de esta investigación demuestran que a través del aumento sistemático en el contenido de níquel y silicio se consigue un aumento de la dureza (>32 Rockwell C) y una aceptable conductividad eléctrica (˜25%IACS). El fenómeno segregación interfiere fuertemente en los tratamientos termomecánicos, pues se forma una segunda fase interdendrítica, de características frágiles, que genera fracturas en el conformado. Los resultados demuestran que la aplicación del recocido total y control de la temperatura durante la forja minimizan este problema.

Aug 7, 2018

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Alessandro Marques

Based on a short overview regarding steel defects in the final product, several refractory approaches to maintain or increase steel cleanliness are reviewed in this publication. By applying a ladle to mold approach, one potential to maintain cleanliness is to reduce the probability of air ingress by selection of a suitable slide gate system. Following this path, also the influence of a special configured impact pot is presented to maintain steel quality. Finally, higher productivity as well as cleanliness can be provided by selection of PROIL as a revolutionary product at the casting machine.

Oct 30, 2017

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

At thyssenkruppCSA, a positive heat balance at BOF process is faced, mainly because of low utilization of scrap and plant design. A singular logistic concept for hot metal transport between blast furnace and steel plant was established to optimize transportation and energy balance. Up to 80 kg of iron ore pellets/t steel is necessary for 340t BOF heat balance. In order to accomplish this challenge a stable blowing process, intensive operational development have been successfully executed: slopping rate reduction of 80% achieved without changing the blowing time. This paper describes steps and results of this development.

Oct 30, 2017

By Bruna Silva de Almeida

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do tratamento térmico de austêmpera em escala industrial do aço microligado ao Boro 22MnB5 da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, fornecido em bobina para o cliente Panatlântica para beneficiamento e posteriormente austemperado e testado em seu cliente Metal Mecânica Itália – MMI. Assim, descreve-se as etapas do processo de fabricação e caracterização do comportamento do material na aplicação em tiras austemperadas de aço na confecção de lâminas rotativas, que é um item importante na indústria de transformação de papel ondulado. O diferencial está na versatilidade desse aço, pois, apresenta boas propriedades de tenacidade, alta faixa de dureza e resistência ao desgaste, aliada a boa estampabilidade. Tal sucesso se deve a microestrutura bainítica e sua excelente ductilidade capaz de suportar as operações de estampagem após tratamento térmico.

Oct 30, 2017

By Andre Luis de Zorzi Marin

O corte a plasma de aço inoxidável tem história relativamente nova em comparação com outros meios de corte de metais. Frequentemente os usuários de corte plasma se deparam com questões específicas ao corte do aço inoxidável, como qualidade de corte, velocidade de corte, custo operacional e alterações nas propriedades metalúrgicas. Nos últimos vinte anos as tecnologias aplicadas no corte plasma do aço inoxidável tem evoluído com resultados atrativos nos últimos cinco anos. Estas tecnologias versam com alterações na mistura dos gases de plasma e de proteção, ou ainda, na mudança dos bicos de corte plasma buscando melhor constrição do arco plasma, e a devida seleção de gases em função da espessura de corte. Este trabalho foi desenvolvido através de revisão bibliográfica das principais tecnologias apresentadas pela indústria nas últimas duas décadas para o corte de aço inoxidável com plasma, e testes laboratoriais de corte com as últimas tecnologias de corte. Entre os resultados estão a redução até a eliminação da escória pós-corte, uma borda de corte menos arredondada, melhora na coloração da superfície e diminuição da zona afetada pelo calor na peça de trabalho. A importância do trabalho se dá pelo aumento da participação do uso do aço inoxidável dada a sua importância para a economia, em especial nos setores de energia, processamento de alimentos, papel e celulose e transportes que necessitam de melhorias no corte deste metal e suas ligas.

Jan 16, 2018

By Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By Milca Ventura dos Santos, Ricardo Rodrigues Grizotti, Luciano Henrique Andrade de Resende, Francisco Ricardo Casa Neto, Paulo Roberto de Oliveira Junior, Bruno Rodrigues Ferreira

O trabalho tem por objetivo demonstrar o processo de desenvolvimento e implantação da automatização nas operações, atividades de almoxarifados (recebimento, armazenagem, movimentação, inventário, picking e entrega de materiais), com o uso da tecnologia SAP FIORI com interface nos sistemas operacionais Android e IOS para utilização do Mobile (smartphones e tablet’s), já alinhado ao momento da indústria 4.0, visando inovações tecnológicas nos campos de automação, controle e tecnologia da informação. O desenvolvimento nesta nova plataforma visa tornar as operações de almoxarifados mais ágeis e eficientes, buscando otimizar o processamento das informações com mais rapidez, redução do tempo de permanência das mercadorias nas áreas de transferência e gerar maior rastreabilidade dos processamentos com interface direta e on-line com o ERP-SAP da organização. A metodologia do trabalho foi identificar as oportunidades de explorar as melhores potencialidades das soluções do SAP Fiori, alinhadas aos sistemas operacionais Android e IOS para uso de celulares, tablet’s, com comunicação através da rede interna e/ou 3G/4G sempre visando otimizar todas as atividades operacionais (fluxo de materiais) e administrativas (fluxo de informações) dentro dos processos dos almoxarifados e suas áreas de interface. O projeto iniciou-se e sendo implementado nas unidades de Planos (ArcelorMittal Tubarão e Vega), e com plano de expansão para as unidades de Longos da ArcelorMital Brasil durante o ano de 2019. Nesta primeira etapa o resultado alcançado foi de plena adequação, tendo sido encontrado benefícios em redução de erros; aumento de segurança; redução de custos; otimização de processos; transparência em dados; customização de produtos, o qual espera-se que a curva de aprendizado naturalmente nos levará a adoção de novas soluções incrementais resultando nos melhores níveis de gestão do processo de armazenagem e movimentação de materiais.

Oct 1, 2019

By Raimison Bezerra de Assis

Ferritas são compostos cerâmicos que apresentam propriedades magnéticas, sendo estas dependentes da sua estrutura cristalina. Dentre as ferritas, a do tipo Ni-Zn é uma das mais promissoras, em virtude da microestrutura e das propriedades magnéticas deste material. Este trabalho teve como objetivo analisar a microestrutura e propriedades magnéticas da ferrita Ni-Zn dopada com íons (TR) Sm3+. A ferrita Ni-Zn-Sm foi obtida pelo método dos precursores poliméricos, a partir da dissolução do ácido cítrico, nitrato de ferro, nitrato de níquel, nitrato de zinco, nitrato de samário e etilenoglicol. A resina obtida foi pirolisada a 350°C/2h com taxa de aquecimento de 10°C/min. e calcinada a 650°C/3h com taxa de aquecimento de 10°C/min. O material resultante foi caracterizado por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os resultados mostraram a formação de fase única da ferrita Ni-Zn-Sm, com partículas aglomeradas e características magnéticas de material macio "soft", com baixa coercividade (0,189 kOe) e magnetização de saturação (47,699 emu/g).

Aug 8, 2018

By Fabiana da Silva Santos

Neste trabalho foram estudados os efeitos da laminação a frio com baixo percentual de redução e a cinética de recristalização em um aço médio carbono e alto manganês. O aço em estudo foi laminado a frio com percentual de redução de 10%, seguido de um tratamento térmico de recozimento nas temperaturas de 650 e 700°C, em tempos de 10, 15, 20, 25 e 30 minutos. A caracterização microestrutural e avaliação da fração recristalizada foram avaliadas por microscopia óptica e a dureza Vickers (avaliada em um macrodurômetro e um microdurômetro). De acordo com os resultados pode-se observar um efeito combinado de recristalização e crescimento de grão em função da microestrutura parcialmente encruada pelo baixo percentual de redução imposto, que se acentua com aumento do tempo e da temperatura de encharque.

Aug 16, 2017