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By Antonio Favia, Carsten Sowa, Spencer Diehl, Maria Carolina Campos, Christian Green, Marco Tulio, Olaf Schulz

Casting fluxes are one of the key factors to guarantee a good performance of the continuous casting process. Fluxes are added over the liquid steel in the mold, where carbon in the flux reacts with any air present, to form a reducing atmosphere of CO (g) to protect molten steel from oxidation. Then the oxide components form the sintered layer and they melt to form a liquid flux pool. Liquid slag from the pool infiltrates into the mold/strand channel and lubricates the newly-formed, steel shell. It was very common in the past that the addition of casting flux in the mold was made manually by the continuous casting strand operator, where the addition uniformity would mainly depend on the attention of the Operator in process and the addition standard would change from one operator to another, may causing variability on the continuous casting quality parameters. This paper presents improvement of continuous casting parameters such as, stability of flux thickness and reduction of dust in the continuous casting process, with the use of flux distribution mechanism in two continuous casting machines from two different steel plants.

Oct 1, 2019

By Fernando Generoso Neiva Ferreira

O aumento crescente dos requisitos de segurança a serem atingidos pela indústria automotiva vem cada vez mais exigindo a utilização de aços com maior conteúdo tecnológico, que é o caso do aço bifásico (“dual-phase”), que são caracterizados por uma microestrutura ferrítico-martensítica. Neste trabalho, estudaram-se, em escala laboratorial, os efeitos das temperaturas de encharque intercríticas (750, 800 e 850°C) e distintas taxas obtidas por dois diferentes meios de resfriamento (ar e ar forçado) na obtenção de microestrutura bifásica a partir de dois aços laminados a frio “full-hard” (produzidos industrialmente), com micro-adições de Nb e Mo e diferentes teores de C e Mn. Utilizando ensaios mecânicos de tração, microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), observaram-se as influências da temperatura de encharque e da taxa de resfriamento sobre as microestruturas resultantes e as influências da presença de ferrita encruada, dos carbonetos não dissolvidos e da morfologia da segunda fase sobre as propriedades mecânicas das amostras estudadas.

Aug 16, 2017

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Alana Pereira Ramos

O efeito de memória de forma tem como principal objetivo a recuperação da forma por meio de aquecimento acima das temperaturas críticas de transformação. Fitas da liga Ti43,5Cu37,8Ni18,7 foram preparadas através do processo melt spinnig com velocidade da roda de 21 m/s e 63 m/s. As fitas foram tratadas termicamente numa temperatura de 700°C por 15 minutos em forno e resfriadas ao ar. A caracterização das fitas foi feita por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise por difração de raios X (DRX). Foi observado que com uma menor velocidade de rotação da roda (21 m/s) a fita apresentou-se totalmente cristalina, e quando aumentou-se a velocidade linear da roda para 63 m/s a fita apresentou-se completamente amorfa. Após o tratamento térmico todas as fitas apresentaram as transformações martensíticas e auteníticas. Observou-se que a velocidade da roda tem grande influência nas temperaturas de transformação, chegando à variação de aproximadamente 7°C. O tratamento térmico remove todos os defeitos produzidos pelo processo de solidificação rápida e produz um rápido crescimento de grão, favorecendo ao aumento das temperaturas de transformação.

Aug 8, 2018

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

A presente proposta tem por objetivo desenvolver uma análise experimental da liga hipereutética Sn-0,5%Ni solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor contra chapa molde de cobre. A liga foi avaliada quanto a sua microestrutura bruta de fusão e suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos (velocidade da frente eutética -VE e taxa de resfriamento eutética -?E) e propriedades mecânicas. Os resultados mostram que a morfologia microestrutural predominante é composta por células ricas em estanho (β-Sn) circundadas por mistura eutética Sn+intermetálico tipo NiSn. Uma transição microestrutural foi observada entre as posições 15mm (?E=1,7°C/s) e 30mm (?E=1,1°C/s), de célula regular (CR)?célula tipo placa (CTP). Notou-se ainda a presença de intermetálicos primários NiSn distribuídos ao longo da matriz nas posições iniciais do lingote. Valores superiores de limite de resistência à tração (σu=26 MPa) e limite de escoamento (σy=21 MPa) foram encontrados para a posição 6mm a partir da base refrigerada do lingote, podendo estar relacionados com a estrutura celular mais refinada e também com a presença dos intermetálicos primários NiSn. O alongamento específico (?) comportou-se de maneira inversa, visto que as estruturas mais grosseiras (CTP) e a ausência de intermetálicos primários são responsáveis por facilitar a deformação plástica na estrutura da liga Sn-0,5%Ni, aumentando seu nível de ductilidade.

Oct 30, 2017

By Fábio Luiz dos Santos

As ligas de alumínio, em particular, apresentam certas restrições quando submetidas ao processo de união por soldagem. Isto se deve, principalmente, por apresentarem elevada condutividade térmica, elevada contração na solidificação e elevada solubilidade de hidrogênio. Levando em conta estes aspectos, o processo de soldagem FSW apresenta grande potencial para esta aplicação, visto que, é autógena, realizada sem fusão do material e sem utilização de escórias ou gases de proteção. A partir deste conceito, o objetivo do presente trabalho é avaliar a união de chapas finas de alumínio da liga 3105 H26, com espessura de 0,7mm. Para realização dos testes, foram analisados fatores como: penetração da ferramenta nas chapas processadas, ângulo de ataque, tipo de ferramenta e modo de controle de penetração (posição ou força). Os resultados indicaram que o modo de controle por força se mostrou o mais indicado para chapas finas, e que o regime transiente no início de soldagem foi a parte mais crítica para controle da qualidade da junta soldada.

Aug 16, 2017

By Rayane Sonda Cassel Bielefeldt

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-a. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Oct 30, 2017

By Luiz Alberto dos Santos

Neste trabalho foram usinados CDPs da liga com composição de 50,9 % at de Ni e, em seguida, as amostras foram envelhecidas em temperaturas entre 350-550 ºC, tensões aplicadas de 60 MPa e tempos de 45 e 180 minutos. Além disso, foram realizados também envelhecimento sem aplicação de carga nas mesmas condições de temperatura e tempos para comparação das propriedades, porém acrescentando uma amostra solubilizada a 850ºC durante 1 hora. Posteriormente as amostras foram caracterizadas por DSC para determinação das temperaturas de transformação de fases. Observa-se neste trabalho que o DSC de algumas amostras apresentou tanto no aquecimento quanto no resfriamento dois picos de transformação que pode estar relacionado ao aparecimento da fase R. Além disso, pode ter ocorrido a formação da fase Ni3Ti4, pois ligas com teores acima de 50,6 %at. de Ni são caracterizados pela formação de precipitados ricos em Ni, que pode acarreta na diminuição da concentração de Ni na matriz e aumento da temperatura de transformação. Este trabalho é importante, pois há poucos estudos relacionados com o efeito do envelhecimento sob carga nas propriedades de efeito de memória de forma e superelasticidade da liga NiTi.

Aug 16, 2017

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Günther Staudinger

Danieli Linz Technology has been honored at 4.1.2013 with the first contract for the exchange of a 350 t BOF converter for ArcelorMittal Poland Dabrowa Gornicza on a turnkey basis. This paper describes the new design features of this converter based on the development of a new Danieli converter suspension system. The issue was to install a new converter (incl. trunnion ring, suspension system and bearings) with maximum volume but keeping most of the existing equipment unchanged. So, the big tilting drives on both sides had to be reused and the existing foundation, pedestals as well as the bearing distance had to be maintained. Further on the welded coreequipment (vessel shell, trunnion ring, pedestals, slag shields, etc.) was manufactured in-house within the pressure vessel division of Danieli Thailand. Due to the huge dimensions of these parts the delivery had to take place in parts which had to be welded together on site under full production conditions of the steel plant. But also the erection had to be applied under this condition. Additionally the main support bearings, parts of the screening (doghouse) as well as an upgrade of the existing relining machine had to be delivered.

Jul 29, 2018

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Luís Carlos da Silva

Atualmente, uma das principais preocupações da humanidade está relacionada à questões ambientais, que motivam pesquisas para o desenvolvimento de materiais com recursos renováveis e amigáveis com o meio ambiente. No entanto, este estudo pretende comparar, à resistência dos compósitos reforçados com fibras naturais, portanto, favoráveis ao meio ambiente e compósitos reforçados com fibras de vidro, que por sua vez têm impactos ambientais desde a fabricação até à disposição. Treze compósitos foram confeccionados para essa pesquisa, contendo 0% de fibra, 30% de fibras de curauá e 30% de fibras de vidro em matriz epóxi e testados em uma máquina de tração. Os resultados mostraram valores mais altos para as amostras reforçadas com fibras de vidro, no entanto, para relacionar a tensão do compósito com à sua densidade de fibra, verificou-se que os compósitos reforçados com fibras naturais apresentaram resultados melhores do que os produzidos com fibras de vidro. Concluindo, pelo ponto de vista da propriedade mecânica, as fibras de vidro podem ser substituídas pelas fibras de curauá.

Oct 30, 2017

By Juan Garcia de Blas

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de liga titânio-nióbio obtida por metalurgia do pó no qual foi introduzida uma operação de extrusão angular em canal (Equal Channel Angular Pressing - ECAP) com o propósito de promover uma consolidação que favorecesse a homogeneização na etapa posterior de sinterização. Após o processamento o material foi caracterizado por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). Os resultados preliminares indicaram a importância da redução do tamanho das partículas de nióbio.

Aug 17, 2017

By Thiago Vieira Lopes

O mercado siderúrgico atual encontra-se cada vez mais competitivo e exige das empresas esforços na diminuição do custo de produção para que seus produtos mantenham atratividade no cenário global. A incorporação crescente de produtos siderúrgicos oriundos da Ásia no mercado ocidental obriga as indústrias encontrarem alternativas de diminuição de custo de produção, as rotas para que tal objetivo seja alcançado geralmente estão ligadas ao aumento do rendimento metálico e diminuição no tempo de processamento dos produtos. O equipamento gargalo na linha de laminação a quente da CSN, é a cadeira reversível da laminação de desbaste, R2, e pequenas reduções de tempo no processamento de placas são responsáveis por incrementos elevados na produtividade da laminação. Visando ampliar a competitividade da CSN no cenário siderúrgico foi criada uma função, chamada RM-NECK, no modelo matemático do laminador que classifica todos os materiais gargalo desbaste por grau, espessura, largura, número de fornos de reaquecimento e comprimento de placa, permitindo assim, a diminuição no tempo de processamento na zona do VE2/R2. O estudo evoluiu para um verdadeiro trabalho em equipe, envolvendo especialistas da manutenção e operação e, consolidando anos de experiência no desenvolvimento de um algorítmo inteligente o suficiente para reduzir o tempo de processo observando os princípios da teoria das restrições.

Aug 17, 2017

By Lukas Pichler

The market trend of advanced high strength steel (AHSS) with demand for higher strength products is increasing continuously. The inline cooling technologies have established as the most powerful metallurgical tool to achieve these demands. However, the cooling capabilities of existing hot strip mills, plate and Steckel mills are often not adequate to generate high cooling rates and the cooling accuracy required for the production of AHSS. Hence there have been many developments for an intensive, highly flexible accurate homogeneous cooling technology. Considering the wide variety of strip and plate geometry, Primetals Technologies have developed Power Cooling Technology for strip and introduced MULPIC®4 Technology for the plate production. In this paper we shall discuss these enhanced technologies that provide the inline cooling requirement with examples from the recently commissioned machines.

Aug 17, 2017

By Marlos Henrique Alves Gomes

Aços resistentes ao desgaste são amplamente aplicados em partes estruturais que exigem propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste abrasivo. O presente trabalho foi realizado devido à necessidade de desenvolvimento de materiais necessários para minimizar os efeitos causados pelo desgaste abrasivo. Os objetivos são: obter microestrutura multiconstituída (ferrita, bainita, martensita e austenita retida) por meio de tratamentos térmicos; e compará-la a microestrutura martensítica revenida. O aço estudado possui a seguinte composição química 0,26%C-1,13%Mn-0,92%Si-0,72%Cr- 0,29%Mo-0,18%Ni-0,17%Cu. Conduziu-se os tratamentos térmicos na sequência apresentada: recozimento subcrítico a 700°C, têmpera em óleo (temperatura de austenitização 940°C) e tratamento isotérmico de transformação bainítica (temperatura de austenitização de 820, 860, 900 e 940°C) ou recozimento subcrítico a 700°C seguido de têmpera/revenimento (940°C e resfriamento em água/250°C por 2 horas). Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi empregada para se avaliar a microestrutura do aço. Dureza Rockwell C foi utilizada com intuito de comparar a dureza das diversas microestruturas obtidas. Constatou-se que com a diminuição da temperatura de austenitização houve decréscimo do valor de dureza; e as amostras temperadas e revenidas demonstraram dureza média maior que as amostras que passaram por tratamento isotérmico de bainitização. A microestrutura multiconstituída foi obtida.

Aug 17, 2017

By Anselmo Monteiro Ilkiu

No presente trabalho será apresentado um modelo matemático para a análise da instabilidade plástica de um cilindro de parede fina sujeita a pressão interna, considerando o material com anisotropia normal R no estado plano de tensões. As equações foram obtidas, com base nas teorias elásticas e plásticas, considerando o critério de escoamento de von Mises no estado plano de tensões em termos da anisotropia normal, e de acordo com os trabalhos realizados por Johnson & Mellor [1], Chakrabarty [2] e Al-Qureshi [3].

Aug 16, 2017

By Klaus Pronold

Once installed rolling mills can look forward to a long life. Around 40% of the 140 conventional hot strip mills presently in operation were built between 1960 and 1970. 17 of the 29 CSP®-plants were commissioned before the year 2000 and have automation platforms that are obsolete and/or have outdated rolling technology. Keeping pace with the market requirements is an ongoing challenge for producers of flat steel. It is a real balancing act keeping production facilities performing at necessary levels, safeguarding the investment and keeping outage periods to a minimum. To overcome these demanding factors and strike the right balance allowing for the production of higher grade steel that meets the current market price the installation of mechanical equipment as well as automation platforms and process technology must meet the latest technology standards. Being discussed in this paper are the different motives for modernizations along with their impact on project handling and commissioning philosophies. Experience gained during recent modernization projects in the field of flat steel rolling relating to Steckel / plate mills or current CSP® modernizations will be shared and demonstrate that each modernization has its own individual solution. Specific strategies are explained to help optimize production, increase plant agility and maximize the return on investment.

Aug 17, 2017

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By Uwe König

Traditionally quality control of iron ore sinter, its raw materials and raw mixtures has relied on time-consuming wet chemistry. The mineralogical composition that defines the properties is often not monitored. XRD analysis in combination with Rietveld quantification and statistical data evaluation using Partial Least-Square Regression (PLSR) has been successfully established to determine the mineralogical composition and process parameters such as the FeO (Fe2+) content and basicity of iron sinter within an analysis time of less than 8 minutes per sample. Both methods take the full XRD pattern into account and can be simultaneously applied on the same measurement. In addition the Rietveld method was used to quantify the phase content of raw mixtures to monitor the composition of blending beds.

Aug 16, 2017