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By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Fabrício Tibúrcio Silva Araújo

O AutoLog é uma solução em tecnologia de automação e informação para controle absoluto do carregamento e descarregamento de caminhões em um grande cliente no ramo de fertilizantes. Seu objetivo é garantir uma operação autônoma que otimize os lucros e reduza os custos em logística. Este trabalho visa demonstrar o problema que originou a solução, a metodologia utilizada no seu desenvolvimento e o seu objetivo final.

Oct 30, 2017

By Fernando Santos Souza

Estudos têm comprovado a afinidade e a eficiência do fosfato de cálcio bifásico (BCP) em aplicações médicas e odontológicas, assim como elemento adsorvente para o gás CO2, devido a sua característica de material poroso. O BCP é composto pela combinação entre hidroxiapatita (HA) e beta fosfato tricálcico (?-TCP), na proporção usual de 2/3 de HA e 1/3 de ?-TCP. Trata-se da mistura entre as fases solúvel, ?-TCP, e estável, HA, das biocerâmicas. O BCP é obtido por meio de tratamento térmico (para cristalização) do ACP (fosfato de cálcio amorfo), na mufla, em temperaturas variando de 600 a 1300ºC, por cerca de 24 horas – calcinação. A caracterização e a comparação de amostras amorfas e amostras calcinadas, baseia-se na utilização de aparelhos DRX, MEV, FRX, difração de laser (Cilas) e análise de área superficial (BET). A seguir, na etapa de granulometria, BCP e ACP são peneirados em duas faixas de grãos: menores que 38µm e entre 53µm-38µm. As análises por microscopia eletrônica evidenciam que o ACP possui estrutura semelhante à hidroxiapatita (HA), mas como os seus cristais são muito pequenos, essa fase aparece como amorfa. As análises por DRX indicaram a ausência de impureza cristalina distinguível nas partículas de BCP e a presença de um pico característico de ?-TCP. Sabe-se que a produção de BCP demanda maior gasto energético em relação ao ACP, devido ao tratamento térmico (calcinação).

Aug 8, 2018

By Raul Victor Medeiros da Nóbrega

Os tratamentos térmicos são operações de aquecimento e resfriamento controlados, que visam afetar as características dos materiais, agrupando diversos tipos de processos, diferentes patamares de temperatura, velocidades de resfriamento e adição de elementos químicos, com o intuito de aperfeiçoar as propriedades mecânicas (ductilidade, tenacidade), tribológicas (desgaste, fadiga) ou de resistência à corrosão, dependendo da necessidade de aplicação. O controle do processamento térmico por programas computacionais tornou-se uma prática cada vez mais frequente no meio industrial. Utilizando ferramentas como o controlador PID (Proporcional-Intergral-Derivativo), o sistema SCADA (Supervisor Control and Data Acquisition) e um protocolo de comunicação industrial, é possível configurar os parâmetros de entrada, acompanhar o desenvolvimento do processo, visualizar seus valores em cada instante do ciclo e valores finais (de saída), obter gráficos do processo em tempo real, comparando valores, aumentando a confiabilidade do processo, e por tanto, do produto final. Foi desenvolvido um sistema livre que, além de auxiliar na configuração dos parâmetros, exerce funções de monitoramento, de controle e de registro dos dados nos processos de tratamento térmico. Esse sistema poderá ser empregado em fornos na indústria e nos laboratórios de pesquisa.

Aug 7, 2018

By Hiroshi Ichikawa

In 2013, Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. (hereafter referred to as NSENGI), Tenova HYL and Danieli have entered into an agreement to combine ENERGION DR technology into blast furnace technology and/or with syngas technologies. This new alliance will allow the three companies to combine research and development activities with their respective expertise in ENERGIRON DR technology, Blast Furnace technology and Syngas (by-pro gas and coal gasification) technology, with the ultimate objective to develop breakthrough iron making technologies and create such EPC projects. This paper introduces the concepts and the features of our breakthrough technologies of combining of ENERGIRON DR technology, Blast Furnace technology and Syngas technology.

Aug 16, 2017

By Odair José Kirmse, Bruno das Chagas Bernardo, Simony Barboza, Vinícios Andreatta

Neste trabalho buscou-se avaliar o consumo de sucatas com elevador teor de enxofre, em carro torpedo, sem afetar a qualidade final do produto, objetivando a recirculação de um coproduto gerado internamente e aumento do rendimento de gusa distribuído para Aciaria. A sucata em questão é gerada a partir do beneficiamento da escória resultante do processo de raspagem após dessulfuração do ferro gusa em panela (KR) e do procedimento de limpeza dos carros torpedos. Foi avaliada a operacionalidade da adição, riscos envolvidos no processo e redução da geração com reaproveitamento direto no processo. Os resultados mostraram que existe viabilidade técnica e ganhos financeiros significativos

Oct 1, 2019

By Paula Cristina Petriz Monteiro

O Aço Inoxidável Duplex (AID) possui duas fases com propriedades magnéticas distintas, ferrita e austenita. Quando submetido a elevadas temperaturas, o AID pode apresentar em sua estrutura a fase intermetálica sigma que degrada suas propriedades e limitam a sua utilização. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica de Ruído Magnético Barkhausen (RMB), para caracterizar amostras de AID SAF2205 com precipitados de fase sigma. Foram realizadas análises metalográficas, detecção do teor de ferrita através do ferritoscópio e difração de raios-x para validação dos resultados. Pode-se verificar que o ensaio de RMB é adequado para avaliar teores elevados de fase sigma neste aço.

Aug 7, 2018

By Fabio Tavares Chamonge

A Decapagem 3 da Usina de Cubatão, instalada em 2013, possibilita a oferta de novos produtos ao mercado consumidor e a agregação de especiais valores àqueles já oferecidos pela Usiminas, incluindo a ampliação do portfólio de produtos. Desde a partida, os resultados da Decapagem 3 evoluíram significativamente, com base nos indicadores de segurança, qualidade, produtividade. Obteve-se consistente redução das dispersões de processo o que resultou, entre outros, em produtos com qualidade superficial superior. Para que isto fosse possível, um abrangente conjunto série de ações foi planejado e executado. Este trabalho apresenta os principais resultados obtidos e as ações implantadas no período inicial de funcionamento da Nova Decapagem.

Aug 16, 2017

By José Flávio Viana

A dessulfuração do gusa líquido tem papel fundamental na obtenção de baixos teores de enxofre no aço, considerando que o processo de refino primário envolve utilização de oxigênio, prejudicando a dessulfuração nesta etapa. A busca de processos cada vez mais eficientes levou ao desenvolvimento da dessulfuração do gusa com a utilização simultânea de agente dessulfurante à base de carbureto de cálcio junto com o magnésio metálico em co-injeção ou multi-injeção. Este trabalho tem objetivo de mostrar os resultados desta aplicação em panelas de gusa líquido na ThyssenKrup CSA Siderúrgica do Atlântico, Rio de Janeiro, onde foi possível determinar ganhos de produtividade e custo.

Jul 30, 2018

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Substituição das atuais lâmpadas de Vapor Metálico/Sódio/Mercúrio de 440 W por lâmpadas com a tecnologia de iluminação através de indução magnética em uma das Salas Fornos da CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais). As principais vantagens dessa tecnologia são a alta eficiência e o longo ciclo de vida sem significativas depreciações luminosas, diminuindo drasticamente o ciclo de troca e a necessidade de manutenção permanente. Além disso, há uma redução significativa no consumo de energia elétrica de aproximadamente 51% e de 100% no custo de manutenção por um período de 11 anos, contribuindo para a melhoria da eficiência energética da fábrica com uma prática simples e sustentável.

Jul 31, 2018

By Alexandre José Ramos Valentim, Valéria da Silva Guandelini, Fausto Kunioshi

Em um mercado cada vez mais competitivo, garantir serviços com qualidade em ambientes mais produtivos e de custos reduzidos são valores fundamentais para aumentar a eficiência das organizações. Baseada no modelo de gestão de centro de serviços compartilhados, a Diretoria de Suprimentos da Companhia Siderúrgica Nacional criou o BackOffice como uma das formas de dar foco ao core business e tornar estes valores sustentáveis. Este artigo tem como objetivo apresentar a metodologia utilizada para o planejamento, implementação e aprimoramento da área e compartilhar os ganhos de qualidade, performance e custos com a reorganização e padronização de processos que estavam fragmentados e sendo executados em diferentes departamentos.

Oct 1, 2019

By Solange Tamara da Fonseca

Uma das maneiras de se reduzir os custos no transporte de cargas é aumentando a quantidade de carga transportada por vagão, isto eleva a tensão no eixo do vagão e, consequentemente, a roda deve possuir maior dureza sem perda da tenacidade para suportar o desgaste. Para atingir os níveis de dureza necessários estão sendo desenvolvidas rodas ferroviárias com aços microligados ao nióbio (Nb), vanádio (V), molibdênio (Mo) e titânio. A empresa MWL Brasil fabricante de rodas ferroviárias forjadas desenvolveu dois aços microligados: 1° contendo o elemento microligante vanádio (0,13 % em peso) e 2° contendo os microligantes nióbio+molibdênio (0,014 % + 0,12 %, respectivamente), ambos os aços com 0,7 % C. Estes aços foram analisados microestruturalmente e mecanicamente a partir da roda ferroviária pronta. A microestrutura destes aços é composta basicamente por ferrita-perlita. Nas propriedades mecânicas o aço ao V apresentou os melhores resultados em todos os ensaios (tração na temperatura ambiente e 540 ºC, energia absorvida no ensaio Charpy e KIC) quando comparado ao aço sem microligantes ou com a adição de Nb+Mo. O melhor desempenho do aço ao V foi atribuído ao seu menor tamanho de grão austenítico e espaçamento interlamelar da perlita mais refinado.

Aug 16, 2017

By Daniel Proszek

A globalização tem tornado o mercado internacional mais competitivo e o setor brasileiro de fundição cada vez mais é ameaçado pela produção asiática que oferece produtos com custos inferiores aos valores nacionais. O meio ambiente é outro fator emergente nos panoramas atuais, empresas com consciência ambiental sofrem com elevados custos para a disposição correta de materiais. Estes fatores são abordados no atual trabalho que focou na adequação de equipamento para regeneração mecânica de areia, tornando possível a reutilização do principal consumível de moldes de fundição. Tendo como base projeto inicial de equipamento de regeneração mecânica, foram aplicadas melhorias e posteriormente foram trabalhadas variações de parâmetros do processo. Oriunda do processo de cura a frio, a areia fenólica usada destorroada industrialmente foi testada variando a velocidade de rotação do atritor (450 e 900 RPM), e o tempo de permanência (10, 20 e 30 min). Os experimentos em areia foram analisados através de distribuição granulométrica, análise de perda ao fogo e também a limpeza dos grãos via microscopia eletrônica de varredura, sempre guiados pelas referências de areia base e areia destorroada. Analisando os resultados encontrados foi possível identificar a influência das variáveis testadas e assim determinar a configuração mais eficiente na limpeza da capa resina que envolve grãos.

Aug 8, 2018

By Fernanda de Melo Fernandes

A deposição de filmes finos por plasma melhora várias propriedades físicas, químicas e biológicas de superfícies que contribuem para o enobrecimento dos materiais. O objetivo desse trabalho é estudar a cinética de deposição de filmes finos de cobre, utilizando a técnica da gaiola catódica, alterando a espessura da tampa da gaiola, e sua relação com a variação da potência do tratamento. Filmes de cobre caracteriza-se como bom condutor elétrico e térmico, o que justifica seu uso em microeletrônica, segundo a U.S. Environmental Agency (EPA) existem 282 tipos de ligas de cobre bactericidas, habilitando sua utilização em ambientes estéril. Assim, realizou-se deposições de filmes finos de cobre sobre substrato de vidro, variando a corrente do processo e a espessura da tampa da gaiola. Avaliou-se a variação de peso da amostra depositada, definindo o peso resultante das deposições. Realizou-se também a caracterização por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e análise tribológica (calotest). Os resultados mostraram que, o tratamento com espessura de tampa de 12 mm promoveu o filme mais espesso e mais contínuo dentre todos os tratamentos, com uma grande quantidade de cobre depositado, o que induz que a razão ideal diâmetro de furo/espessura da tampa é 0,67.

Oct 30, 2017

By Rafael Utsch Braga

Neste trabalho foi analisada a influência da microestrutura de diferentes composições químicas de aço de alta resistência (HSS, do inglês High Strength Steel) na resistência à corrosão sob tensão assistida por sulfetos (SSC, do inglês Sulfide Stress Corrosion). Quatro aços ao boro com quantidades variáveis de V e Ti foram tratados termicamente para atingir propriedades mecânicas de aços de alta resistência. A resistência à corrosão do material foi avaliada de acordo com a norma NACE-TM0177 Método D, utilizando corpos de prova do tipo DCB. A microestrutura dos aços foi caracterizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) através da análise de réplicas de carbono, por meio das quais foram determinados o tamanho e a distribuição dos precipitados, cuja composição química foi avaliada através de espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Foi observada uma influência do teor de V, sendo o acréscimo de V favorável ao aumento da resistência à corrosão. O aumento do tamanho médio de precipitados de CrMo através do coalescimento dos mesmos também mostrou-se eficaz para melhorar a resistência a corrosão sob tensão em meio contendo H2S. As propriedades mecânicas e o tamanho de grão foram também avaliados, no entanto sem encontrar correlação com a resistência a corrosão sob tensão.

Aug 7, 2018

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Douglas Martinazzi

O processo de soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro-Pillar Processing- FHPP) um método de reparo no estado sólido que consiste no processamento termomecânico de um pino metálico em alta rotação e inserido em um orifício criado no material a reparar. O pino é pressionado com uma força axial e o aquecimento resultante do atrito dos materiais é suficiente para garantir a plastificação dos mesmos promovendo o preenchimento do orifício e a união dos componentes. Este trabalho é centrado na análise da distribuição de inclusões não metálicas do tipo Sulfetos de Manganês (MnS) presentes em juntas soldadas produzidas por esta técnica com a aplicação de diferentes forças axiais. Micrografias da zona termomecanicamente afetada (ZTMA) foram realizadas por microscopia ótica em amostras polidas e sem ataque para registrar as inclusões. Essas micrografias foram avaliadas via análise de imagens visando a determinação de quantidade, tamanho e área ocupada pelas inclusões nas juntas em juntas soldadas. O mapeamento identificou a distribuição e o tamanho médio das inclusões em função das forças axiais. Concluiu-se que a região analisada é potencialmente crítica no que diz respeito a tenacidade à fratura, uma vez que foi observada uma quantidade considerável de inclusões fragmentadas de dimensões reduzidas.

Aug 7, 2018

By Alessandro Martins Duarte, Gabriela Patrícia Gomes, Christiano de Paula Boaventura, Hélio Braz Loss, Janeir Ribeiro Dutra

Para produção de aço em uma usina integrada o gusa líquido é parte predominante na composição da carga metálica, porém, levando em consideração a sua composição típica e para otimização do processo é necessário que haja um tratamento precedente ao carregamento do convertedor. Teores elevados de silício carregados em convertedores para produção de aço carbono e elétricos provocam um maior consumo de fundentes para neutralizar a sílica gerada durante o processo e maior instabilidade, por outro lado teores muito baixo não fornecem um balanço térmico favorável para utilização de sucata. Diante disso é necessário trabalhar com uma faixa de silício que atenda o mínimo necessário para que se tenha um balanço térmico favorável. Este projeto teve por objetivo modelar a dessiliciação através da adição de um agente dessiliciante e sopro de oxigênio na panela, trabalhando com um teor de silício final entre 0,20% a 0,50 %. A dessiliciação do gusa é realizada em 2 etapas, sendo a primeira quando o gusa é transferido do carro torpedo para a panela e a segunda etapa com sopro de oxigênio. O projeto conseguiu reduzir em 44% a quantidade de corridas fora da especificação, reduzindo dessa forma o consumo de fundentes no convertedor.

Oct 1, 2019

By Cesar Giron Camerini

Os aços inoxidáveis bifásicos superduplex estão presentes em diversos setores da engenharia devido a versatilidade oferecida em termos de propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Para garantir a qualidade destes aços, avaliar o teor de ferrita presente na microestrutura é de grande relevância para indústria uma vez que diversas propriedades do material dependem do controle deste teor. Durante a fabricação de equipamentos ou inspeções de campo uma das formas mais viáveis de monitorar o teor de ferrita é através do ferritoscópio, dada sua portabilidade e fácil interpretação. No entanto, observou-se que a forma usual de calibração do ferritoscópio pode levar a medidas imprecisas, principalmente na avaliação dos aços superduplex. A fim de analisar esta influência, foram realizados diferentes testes de caracterização microestrutural através de microscopia ótica, difração de raio-x e o magnetômetro de amostra vibrante, para confrontar com medidas obtidas com ferritoscópio. Conclui-se que para elevados teores de ferrita, a calibração do ferritoscópio realizada a partir dos padrões fornecidos pelos fabricantes apresentam desvios significativos dos teores encontrados a partir da caracterização com equipamentos de laboratório. O presente trabalho apresenta uma solução para utilização do ferritoscópio para uma quantificação mais acurada do teor de ferrita nos aços inoxidáveis superduplex.

Oct 30, 2017