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By Adriane Lopes Mougo

Super duplex stainless steel presents a biphasic structure composed by ferrite and austenite with different characteristics and properties. In the micromilling process the cutting edge radius has similar dimensions to the grain size. The biphasic structure found in this material could influence on the cutting tool life and the surface integrity of the workpiece. Due to its low machinability, caused by high hardening level and low thermal conductivity, the process can produce built-up edge and high surface roughness (Ra). In this work it is performed an experimental study of the micromilling of super duplex UNS 32750 and the influence of the cutting speed (Vc) and feed per tooth (fz) on the surface integrity and tool wear. The design of experiments considered two levels and three replicates. Results indicate the increase of roughness for bigger feed per tooth, small influence of the cutting parameters on the burr formation. The tool presented flank wear after the experiments.

Aug 8, 2018

By Nilson Nedes de Paula

Este trabalho visa apresentar os resultados de um estudo de correlação envolvendo concentração magnética nas escalas bancada-piloto e piloto-industrial. Os testes que sustentam este estudo foram realizados no CPT (Centro de Pesquisas Tecnológicas da Vale). A correlação entre as escalas piloto-industrial tende a ser direta, uma vez que, concentradores magnéticos piloto possuem os mesmos mecanismos de atuação de um industrial. Por outro lado, entende-se que a correlação entre as escalas bancada-piloto não seja tão direta assim, necessitando de um entendimento/conhecimento maior para descrevê-la. Aproveitou-se este trabalho também para estudar uma forma de melhorar o modelo atual utilizado pelo CPT em interpretações mineralógicas voltadas para concentração magnética. A metodologia deste trabalho foi dividida em seis etapas distintas: escolha das amostras, amostragem industrial, caracterização das amostras, interpretação mineralógica, testes piloto, testes de bancada e análise de correlação. Em relação aos resultados, este trabalho confirma a interpretação mineralógica como uma boa ferramenta para estimar recuperação mássica e qualidade de concentrado em processos de concentração magnética, e que modelo utilizado atualmente pelo CPT apresenta melhores resultados em relação à modificação proposta neste trabalho. Os testes piloto apresentam resultados praticamente idênticos aos resultados da industrial, confirmando que a correlação entre as escalas piloto-industrial é direta. Por fim, este trabalho confirma que é possível correlacionar os resultados de bancada com os resultados da piloto. Os gráficos de correlação apresentam R2 superior a 0.77, podendo se basear na utilização de equações de regressão para estimar resultados piloto, a partir dos resultados de bancada. Entretanto, entende-se que é necessário realizar teste complementares, uma vez que, o espaço amostral (número de amostras estudadas) foi pequeno.

Aug 1, 2018

By Alain Denis, Marcelo Curtes Martins, Jeferson Rocio de Oliveira

In this work we present a study of optimization of a new inhibitor for turbulence pickling line. The efficiency of inhibition was measured and the weight of loss was evaluated in four different materials to optimize the dosage of the inhibitor. In seven months we had 8.7% of reduction in pickling losses.

Oct 1, 2019

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By Luis Acainas Caballero, Karl Hoen, Stephan Krämer, Christoph Klein

The situation of the steel industry is still challenging. Worldwide overcapacities have an impact on profitability. More than ever, the point at SMS group is to provide the steel industry with flexible and profitable technologies and systems over the whole process chain. One example for that is the thin slab casting and rolling technology and, in particular the CSP® technology (Compact Strip Production), being well established for hot coil production. From its introduction in 1989, CSP® technology has been continuously further developed. Today, on a CSP® plant, the full range of high-quality steel grades can be produced with tightest geometrical and metallurgical tolerances under optimal economic conditions. With the introduction of semi-endless rolling and, as a further step, the endless rolling process, the product range for thin and ultra-thin products has been further enlarged, allowing for the production of hot rolled coils with a thickness of 0.8 mm for low carbon steel grades. Also high-strength steel grades may be produced with gauges below the minimum product thickness that can be achieved in a conventional-type hot rolling mill. Another step in the further development of CSP® technology is digitalization. In December 2016, the CSP® plant of Big River Steel (BRS), located in Arkansas, USA was put into operation. It is the first learning steel mill in the world. The CSP® plant of BRS comes with innovative technologies, providing impressive operational results right from the beginning.

Oct 1, 2019

By Johan PEERS, François DUMORTIER

Today, solutions to optimize Capital Expenditure (CAPEX) & Operational Expenditure (OPEX) for small capacity Cold Rolling Mills (CRM) as well as for high capacity CRM are available, as extensively described by various Original Equipment Manufacturers (OEMs) & steel makers. A suitable solution for small capacity CRM is to start with a single stand reversing mill (up to 400 ktpy, depending on product mix), which can then be expanded into a twin stand mill (up to 900 ktpy, depending on product mix). The main drawbacks in conventional practice are the off-gauge length in single stand set-up and the long downtime of the mill during the erection of the second stand. For higher productions CRM, it is common practice to directly select a new Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM), with a high CAPEX. Is there an in-between solution that would allow to start with limited output and CAPEX, without jeopardizing the ultimate expansion goal (1.2 to 2 mtpy), for which PLTCM is the best techno-economical choice? In the absence of a solution, JOHN COCKERILL developed an integrated solution that limits the CAPEX in the first phase of development, without crippling affecting future endeavors through an easy and economically sustainable expansion into a PLTCM, without long production downtime. The solution consists of first installing a twin stand mill, expandable into a tandem mill thanks to a smart design of the line. It is therefore possible to limit the production to 900 ktpy in the first phase of the project and then convert the mill into PLTCM in the second phase to increase the production from 1.2 to 2 mtpy, depending on the market trends and financial capabilities. In summary, JOHN COCKERILL has developed a smart new layout in reversing phase combined with a brand new rolling strategy to optimize productivity and limit off-gauge, compared to conventional solutions (patents pending). In addition the layout enables an easy conversion to tandem mill without high over investments, which is more sustainable financially than the initial purchase of a PLTCM. Long downtimes to allow for capacity extension, detrimental to this phase-by-phase approach, are also avoided. Technical and process description of the new layouts and rolling strategies, together with CAPEX & OPEX descriptions of the phases are detailed in this paper.

Oct 1, 2019

By José Aparecido Pereira

The customer asked for a 5” angle roll pass design. For this angle, in a normal pass design, a 160mm billet is required. For the production of this billet would be necessary a new 160mm mold for the Continuous Casting Machine, which produces 150mm billets, increasing the complexity of the melt shop. The rolling mill is designed to produce angles up to 4", technical information recommended the replacement of a gearbox because this process would generate torque up to 15% above nominal. An innovative roll pass design was done using 150mm billet using the Aparecido-W Method that cause a higher spread in the first three passes, thus reaching the desired leg length. As this method is not used in any other known rolling mill, a FES (Finite Element Simulation) and FEM (Finite Element Modeling) was done by a Research & Development center which demonstrated that the design was viable. From July, 2018, three tests were done being produced around 700 t of good quality products without difficulty of set up. The rolling mill team carried out this project at a very low cost and in record time of five months. The average torque of the motors was 36%, without overload for the equipment.

Oct 1, 2019

By Gabriel R. Royo

This paper will cover a back up roll bearing technological upgrade, being implemented at the TERNIUM SIDERAR Hot Strip Mill (HSM), in San Nicolas, Buenos Aires, Argentina. This change was motivated by increased operating loads, which caused the original bearings to be outside the designed bearing rating. The problems were first identified by bearing seizures in some stands, and later followed by cracks forming in the back up roll neck areas due to fatigue and overload. MORGOIL engineers worked together with TERNIUM SIDERAR engineers in analysing the problem and to upgrade the mill with the newest and most economical technology. The upgrade consisted of changing the bearings to the latest generation MORGOIL bearing: the KLX, which within the same space, increases bearing capacity around 25%. This was accomplished re-utilizing all chocks. The new bearing allowed for a re-design of the geometry of the back up roll neck, making it much stiffer than the original design, and eliminating fatigue failures. In addition, an upgrade to hydraulic mounting and dismounting using the MORGOIL® HB lock was also implemented, as well as changing to the newest MORGOIL® HD seals. With the MORGOIL® KLX® upgrade, TERNIUM SIDERAR HSM increased load capacity, allowing them to roll products that were not even considered decades ago. Both older oil film bearings and roller bearing mills have been successfully upgraded while reusing existing chocks and in many cases rolls. Solutions are customized to the customer’s equipment and goals.

Oct 30, 2017

By Jan Bak

Rourkela Steel Plant (RSP), which is operated by the Steel Authority of India Limited (SAIL), was inaugurated in 1959 and was the first Integrated Steel Plant in the public sector in India. In 2013, RSP commissioned their No. 5, 4060 m³ Blast Furnace, India's largest. It was built as a turn-key project by a consortium consisting of Danieli Corus and Tata Projects Ltd. and is entirely based on the technology and know-how of Danieli Corus. The new Blast Furnace is the key element of an expansion program that doubles the plant's production capacity and with much of the existing ironmaking capacity reaching the end of its technical and economic life span, it enables RSP to meet existing as well as growing demand for its products. This article discusses how this greenfield Blast Furnace was built in an existing and operating Integrated Steel Plant. It covers the accommodation of land, planning of the new installation to fit the available plot as well as the updated logistical lay-out of the plant. Technical details of the installation are presented, including their consequences for RSP's environmental performance and new perspectives for campaign planning.

Aug 2, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Notches are preferential sites for fatigue and for environmentally assisted cracking (EAC) initiation. Semi-empirical notch sensitivity factors have been used for a long time to quantify notch effects on fatigue design. Recently, this concept has been mechanically modeled using techniques which properly consider the notch tip stress gradient influence on the fatigue behavior of mechanically short cracks. This model properly calculates such values from the basic fatigue resistances of the material, its fatigue limit and crack growth threshold, considering the characteristics of the notch geometry and of the loading, without the need for any adjustable parameter. Such criteria to estimate notch sensitivity and tolerable short cracks on fatigue have been extended to EAC conditions and verified by proper tests. In its simplest version, the criterion for the maximum tolerable stress under EAC conditions uses the resistances to crack initiation and to large crack propagation and the characteristic short crack size under EAC, considering the crack size and stress intensity factor. Moreover, the tolerance to short cracks under fatigue and under EAC conditions can be unified in an extended Kitagawa-Takahashi diagram, a new and potentially very useful tool for material selection tasks.

Aug 8, 2018

By Vitor Orlando Ferreira

The efficiency of an apparatus which uses a forced lubrication system, as well as the useful life of its components, is strongly related to the degree of contamination of lubricating oil. The presence of contaminants and the degradation of the oil itself cause it to release substances that fouling of the wall of the pipes. The cleaning and dialysis of the oil pipes, besides prolonging the life of the lubricant reduces wear of the components. There are several methods of cleaning in pipes, the problem is that some have abrasive characteristics, which could damage some types pipes. Among the non-abrasive methods stand the Flushing and Air scouring. Flushing uses the lubricating oil which circulates in temperatures alternating and high speeds, for generating turbulence to perform washing. The Air scouring method uses oil and filtered compressed air, injected into pipe, to generating higher flow, causing the power supply unit with fluid can work with lower power consumption and higher speeds, removing fouling of the pipe. The objective of this research is to evaluate the Reynolds number to correlate with the efficiency of cleaning the pipe. The method applied was the Air scouring and it was verified that the qualitative effects may occur when compared to Flushing. After testing, it was found that the chosen method brings significant changes in flow, and this flow regime varies considerably increasing the Reynolds number.

Jul 31, 2018

By Getúlio da Silva Abreu

O objetivo geral foi produzir e caracterizar a microestrutura de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (HPHT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, o qual foi moído por moagem de alta energia sendo então partícula nanométricaso. A sinterização foi realizada por 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa- 4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. As análises de difrações de raios X mostraram a ocorrência, além do diamante, de SiC, FeSi e grafite. As análises de MEV e EDS mostraram uma distribuição uniforme dos cristais de diamante na matriz de SiC. A análise da região de fratura das amostras mostrou que todos os cristais de diamante foram abrangidos pelo ligante, ou seja, a liga formada a partir da interação de carbono e de silício. Finalmente, conclui-se que esta pesquisa aprimorou a técnica de produção de MCDs para uso futuro em bits de brocas de perfuração de poços de petróleo.

Aug 16, 2017

By Lívia Maria Sant’Ana do Prado

Neste trabalho foi avaliado um método alternativo de redução dos óxidos de cobre, a técnica de redução assistida por plasma de hidrogênio em reator de plasma pulsado de corrente continua (cc). O plasma de hidrogênio apresenta como possibilidade a produção de espécies de alto poder redutor, derivadas da molécula de H2 [1], além de produzir majoritariamente, como produto da reação, o vapor de água que não é prejudicial ao meio ambiente [2]. A pesquisa se limita ao estudo da influência da pressão do processo de redução a plasma sobre a redução de pós de óxido de cobre (I) (Cu2O). Os experimentos de redução foram realizados em um reator a plasma pulsado DC, sob fluxos de hidrogênio de 300cm3/min, temperatura de 300°C, tempo de 60 minutos e pressões variáveis de 267, 534, 800 e 1068 Pa. Determinou-se a eficiência da redução através de um balanço de massa e foram feitas as seguintes análises nos produtos da redução: difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e EDS. Os maiores valores de frações de redução foram obtidos a 800Pa, o que pode estar associado à formação de uma bainha catódica que envolve por completo e de maneira uniforme a superfície das camadas de pó.

Aug 8, 2018

By Letícia Gomes Mathias Netto Lima

Propriedades mecânicas podem ser melhoradas por meio de tratamentos térmicos, isso foi demonstrado por meio de estudos ao longo dos anos. O tratamento criogênico tem demonstrado que pode melhorar as propriedades dos aços temperados e revenidos, ao se reduzir a presença da austenita residual e ao promover a precipitação de microcarbonetos. Nesse contexto o presente trabalho, pretende realizar tratamentos de resfriamento e criogenia, buscando melhorias nas propriedades de aços temperados e posteriormente revenidos. Foram preparados corpos de prova em aços SAE 4140 submetidos a tratamento térmico de têmpera (a 850°C), e após foi realizado o tratamento criogênico (-196°C) ou resfriamento (-82°). E por fim, as amostras passaram pelo processo de revenimento. O tratamento criogênico ou de resfriamento são procedimentos que costumam ser utilizados após o tratamento térmico de têmpera, estes consistem em submeter os materiais a temperaturas muito baixas durante períodos prolongados de tempo. Foi realizado ensaio de tração nas amostras já preparadas, assim foi possível realizar um estudo comparativo sobre as mudanças estruturais, morfológicas e mecânicas de um aço SAE 4140. Para as análises estruturais, morfológicas e mecânicas foram utilizadas técnicas de caracterização como microscopia ótica, difração de raios-X e microdureza.

Aug 16, 2017

By Woo, Hur, Kim, Ki Nam, Seung Min, Kyoung Sik

Tandem cold mill (TCM) is a process to obtain flatness as well as thickness desired by the customer by rolling hot-rolled coils continuously. The final stand of the TCM plays the most important role of flatness control, which usually uses the real-time measurement at the exit. However, as the material property increases, it is not easy to handle flatness with only the final stand. In order to overcome such a limitation, we propose a feedback control method to strengthen flatness control for non-final stands. The proposed method was tested in an actual production line, and the effect is proved for 45K or less steel grade.

Oct 1, 2019

By Vinicius Cardoso Ottani

Os processos de estampagem de materiais de alta resistência requerem o uso de aços ferramenta de alto desempenho, uma vez que a aplicação de pressões elevadas produz o desgaste acelerado das ferramentas de conformação, e até mesmo a ocorrência de falhas catastróficas e prematuras. Frequentemente, o desgaste de ferramentas é superado pelo aumento da dureza dos punções e matrizes, o que implica na diminuição da tenacidade. Esta estratégia, entretanto, não pode ser aplicada em operações de conformação de alta solicitação em que os componentes devem ser tenazes o suficiente para suportar as cargas elevadas envolvidas. A maior dureza retarda o início das trincas, porém também diminui a tenacidade do material, facilitando sua propagação. Uma dureza mais baixa, por outro lado, propicia maior resistência do material à propagação de trincas pela maior tenacidade, porém facilita sua nucleação. Constata-se então, que a relação dureza e tenacidade em aços ferramenta deve ser aprimorada através de um design microestrutural preciso, no qual ambas as propriedades possam ser melhoradas. O presente estudo buscou avaliar a vida útil de punções e matrizes de aços ferramenta AISI D2 e VF800AT limitada por trincas e lascamentos em processos de estampagem. O VF800AT apresentou resultado satisfatório e contribuiu para um aumento de até cinco vezes da vida útil da ferramenta quando comparada com o aço AISI D2. Os ferramentais empregados nesse trabalho foram também caracterizados em laboratório por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O superior desempenho das ferramentas produzidas em aço VF800AT é justificado pela sua superior tenacidade em relação ao AISI D2, devido a uma microestrutura composta de uma matriz de martensita revenida e carbonetos primários em menor fração volumétrica.

Jul 30, 2018

By Mônica Aline Magalhães Gurgel

Os aços inoxidáveis devido suas propriedades e vasta aplicação vêm sendo analisados em busca de maximizar o seu potencial, dentre as séries mais estudadas estão a 300 e a 200 que se diferenciam pela composição química. Neste trabalho analisou-se a imposição de baixos e distintos graus de redução (até 10%) pela laminação assimétrica de aços inoxidáveis austeníticos 304L e 201LN, possíveis transformações martensíticas induzidas por deformação no material, efeito TRIP, a fim de avaliar a formação de martensita em função da assimetria da deformação e ao longo da espessura do material. Confirmando os resultados esperados através de análises no microscópio eletrônico de varredura, e de macro e microdureza.

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 Luana De Lucca de Costa

Este trabalho é um estudo sobre os aspectos tecnológico de sinter forjamento, onde são realizadas alterações nos parâmetros temperatura e deformação. Experimentos foram realizados para o estudo das variações microestruturais, e propriedades, tais como, densificação e dureza, e, ainda, quais as variações na força empregada para obtenção das deformações estabelecidas. A relação entre a tensão de atrito na interface e outras variáveis do processo é discutida e uma análise feita para o cálculo da distribuição da pressão e carga a partir das equações de equilíbrio. Os resultados são discutidos e os parâmetros de processamento envolvidos durante o processo de sínter forjamento são analisados.

Aug 8, 2018

By Clara Lana Bispo Fidelis

Nos últimos anos, um grande destaque na área dos biomateriais tem sido dado aos compósitos produzidos a partir de fosfatos de cálcio e biomateriais poliméricos, uma vez que podem ser empregados eficazmente em substituições do sistema ósseo e cartilaginoso. Este trabalho teve por objetivo desenvolver filmes poliméricos a partir de blendas entre dois polímeros biodegradáveis: o PLGA e o PHB, associadas ao BCP na forma de material particulado. Foram produzidas e caracterizadas duas formulações, 50/50 e 70/30 de PLGA e PHB, respectivamente. Em cada formulação dessas blendas foram introduzidas 10% e 25% de BCP, em relação à massa da matriz polimérica. Os compósitos foram processados pelo método Casting, sendo obtidos os compósitos pela evaporação do solvente utilizado - clorofórmio. É possível observar pela microscopia eletrônica (MEV) que as partículas de BCP formam uma fase dispersa em torno da matriz polimérica. A combinação destes materiais promoveu uma melhoria na performance mecânica dos compósitos. A conjugação de polímeros e biocerâmicas garantem elasticidade associada ao material polimérico, enquanto o BCP promove o aumento da rigidez e resistência à tração. Análises físico-químicas (DSC e DRX) demonstram a possibilidade de existir uma interface difusa entre os polímeros e a biocerâmica. Estes filmes parecem apresentar grande potencial para obtenção de biomateriais para substituições osteocondreais e/ou como membranas reabsorvíveis do periósteo.

Aug 8, 2018