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By Nathan Fernandes Ignácio, Filipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Paulo Rangel Rios

As pesquisas em transformação de fase ganharam novos horizontes a partir dos recentes estudos de Rios & Villa. Eles desenvolveram inéditos modelos analiticamente exatos a partir da geometria estocástica. Estes modelos são exatos para resoluções de problemas de nucleação e crescimento não homogêneos. O presente trabalho visa o estudo da nucleação em clusters, cuja cinética de transformação de fase sólido-sólido diverge consideravelmente daquela prevista pelo modelo JMAK. Nesse tipo de nucleação, os núcleos não estão homogeneamente dispersos na matriz, mas concentrados em regiões preferenciais chamadas clusters. Um dos principais parâmetros dessa nucleação é o número de clusters na matriz. Nesse trabalho, utilizando um modelo estocástico baseado na teoria do Cone Causal, foram simuladas reações de nucleação e crescimento que ocorrem especificamente em forma de clusters esféricos. Foi possível analisar o efeito que a variação do número de clusters provoca na cinética de transformação de fase e comparar os resultados obtidos com o modelo de Rios & Villa. Por meio dessa comparação, é possível observar que o modelo analítico corroborara com os resultados numéricos. Como conclusões principais tem-se que quanto menor o número de clusters, mais lenta é a reação de transformação de fase e que a microestrutura gerada possui características próprias e os resultados podem ser interpretados de maneira errônea se a presença dos clusters não for propriamente detectada.

Nov 7, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Dagoberto Brandão Santos, Kairo de Barros Guimarães, Túlio Magno Füzessy de Melo

The effect of the cooling conditions on the microstructure and hardness of a Dual Phase hot-rolled steel 800 MPa strength was investigated. Simulations of the cooling conditions using a dilatometer were carried out from samples of a hot rolled coil with variations of the intermediary temperature from 620 to 740°C, isothermal holding time between 1 and 10 s and coiling temperature between 50 and 400°C. In addition, two CCT (Continuous Cooling Transformation) diagrams were developed to evaluate the effect of the isothermal holding time on the phase transformations of the remaining austenite. It was observed that the intermediary temperature has a strong influence on the kinetics of the phase transformation, as well as the isothermal holding time influences the amount of ferrite formed and, consequently, the final microstructure and hardness of the material. The coiling temperature did not cause significant changes in the amount and morphology of the ferrite, but a gradual replacement of martensite with bainite was observed, which, in addition to the self-tempering effect, contributed to the hardness reduction.

Oct 1, 2019

By Jörg Busch

The essential pre-requisite for attaining the high quality of product required from high-speed continuous production processes is the use of new measurement and control technologies. High availability and reproducible measuring results ensure the high level of process stability necessary for full continuous operation. The requirements for the optimisation of quality across the complete production process and for quality analysis systems will be discussed. This report will present examples of basic and new measurement technologies in Cold Rolling Mills and Processing Lines. The following gauging systems will be discussed in detail: Strip tension meter, roll force measurements, weighing systems and shapemeter rolls. The measuring and control systems in this presentation must be seen as high-tech solutions in the field of processing technology. The measuring methods and technologies described are, together with optimised process models and precision control loops and actuators, the main pre-requisites for achieving the quality of product required from high-speed continuous production processes. Interconnected quality management systems enable optimisation across the complete production process.

Jul 30, 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 Elaine Carballo Siqueira Corrêa

A busca por redução de peso e maior segurança dos veículos vem impulsionando a obtenção de novos aços de elevado desempenho. Os aços bifásicos vêm sendo desenvolvidos e utilizados devido a sua considerável resistência mecânica e boa conformabilidade. No presente trabalho foram realizados os recozimentos intercríticos direto e contínuo em um aço de composição 0,121%C-0,499%Si-1,58%Mn-0,021%Cr com o objetivo de avaliar os efeitos do tempo e temperatura de intercrítica na dureza da ferrita e do constituinte MA (martensita e austenita retida). A avaliação dos resultados foi realizada por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e ensaios de ultramicrodureza. Foi observada a influência do tempo e da temperatura na morfologia e na quantidade de constituintes formados. Também foram verificados diferentes valores de dureza nos constituintes e ainda em distintas regiões dos grãos de ferrita. Os resultados indicaram maiores durezas para regiões próximas da interface ferrita/martensita e diminuição de dureza do constituinte MA e aumento dos valores na ferrita com a elevação do tempo.

Oct 30, 2017

By Matheus Soares Siman

A soldagem GTAW tem importância fundamental para a indústria não só pelo excelente controle do aporte térmico, como também ao fato de proporcionar, repetitividade e reprodutibilidade. No entanto, este apresenta uma série de desafios, principalmente em relação à determinação de algumas variáveis e como essas podem afetar a resistência das juntas soldadas. Neste trabalho, investigou-se a influência de diferentes procedimentos de soldagem em tubos de aço SAE 4130 sem costura com e sem a deposição e com a aplicação ou não de pré-aquecimento. Após procedimentos de soldagem, as propriedades mecânicas e a microestrutura da junta soldada, zona fundida, zona termicamente afetada e metal base, foram avaliadas por meio de ensaios de microdureza, de dobramento e análise metalográfica. Foi possível avaliar a influência da aplicação do pré-aquecimento e analisar as propriedades mecânicas e microestrutura das juntas soldadas. Os perfis de microdureza revelaram a importância do pré-aquecimento. O ensaio de dobramento possibilitou a avaliação das juntas de maneira qualitativa. Porém, um ensaio quantitativo, como o de tração, possibilitaria mais informações.

Oct 30, 2017

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 Fabio Andre Brand

As empresas de classe mundial, para atingir a excelência, buscam inovações para maximizar a utilização dos seus ativos. Para estas empresas, os departamentos de manutenção assumem uma função estratégica e a utilização de metodologias como a Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) tem contribuído muito para a obtenção de um desempenho positivo em seu sistema produtivo. Apesar das inúmeras vantagens da aplicação da MCC, identificou-se uma oportunidade de melhoria nesta metodologia, na etapa de aplicação do diagrama de decisão para escolha das tarefas de manutenção. Pois é dentro deste contexto que se insere o presente trabalho, que busca consolidar o processo de implementação da MCC, com a introdução de melhorias na etapa mencionada, voltadas principalmente para a sua utilização na indústria siderúrgica. Inicialmente, apresenta-se uma abordagem sobre os conceitos e métodos empregados na MCC tradicional. Em seguida, as melhorias propostas foram detalhadas junto com um estudo de caso, onde a MCC, já contendo os métodos elaborados neste trabalho, foi aplicada em uma empresa siderúrgica, sendo que os resultados obtidos demonstraram a adequação desta proposta às necessidades deste ramo industrial.

Oct 30, 2017

By José Rogério de Oliveira Júnior

Neste trabalho foi determinada a influência do tamanho e da densidade de partículas sobre a perda magnética de um aço silício de grão não orientado (GNO) contendo 2%Si. Amostras provenientes de bobinas laminadas a frio após recozimento final, com dimensões de 305x30x0,54mm e teores de carbono 32 ppm e 46 ppm, foram submetidas a tratamentos de envelhecimento de 100 até 225ºC. A evolução da perda magnética durante o tratamento térmico de envelhecimento foi determinada interrompendo-se o tratamento em intervalos de tempo variados e realizando-se os testes magnéticos. Completado o ciclo de envelhecimento, todas as amostras foram avaliadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV) para caracterização dos precipitados. Os resultados determinaram que o aumento da perda magnética ao longo do tempo, para uma dada temperatura, está associado à precipitação de carbonetos. O maior aumento da perda magnética encontrado correspondeu a uma distribuição de precipitados com tamanho médio entre 1,1 µm e 1,3 µm e a uma densidade de partículas de 0,025 partículas/µm2.

Aug 7, 2018

By Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho é contribuir no desenvolvimento de novas soluções para a terapia endodôntica através do uso da análise por elementos finitos para avaliar o comportamento mecânico de instrumentos endodônticos. Primeiramente comparou-se os resultados de testes de flexão e torção com simulações realizadas sob as mesmas condições para validação. Uma vez validada a metodologia, pôde-se avaliar o comportamento de uma lima de NiTi CM em comparação a outras duas de aço inoxidável e NiTi superelástico com mesma geometria. As geometrias de dois instrumentos endodônticos comercialmente disponíveis foram submetidas a microtomografia computadorizada para a construção de modelos 3D. A malha de elementos finitos em ABAQUS e as condições de contorno foram baseadas em ensaios experimentais de flexão e torção de limas. Os modelos constitutivos foram obtidos a partir de curvas tensão-deformação em fios de NiTi superelástco, NiTi CM e aço inoxidável. Os resultados mostraram uma boa concordância entre resultados experimentais e simulados. O instrumento de NiTi CM apresentou-se como o mais flexível em comparação aos instrumentos de NiTi superelástico e aço inoxidável.

Aug 16, 2017

By Marcos Daniel Gouveia Filho

Poço de visita (PV) é uma estrutura de redes coletoras de esgoto onde há a interligação dos fluxos de esgoto. Atualmente a maioria dos PVs em utilização é feito de anéis pré-moldados de concreto; concreto armado; e alvenaria (com blocos de concreto ou tijolos cerâmicos). Devido ao material de sua composição é facilmente sujeito a degradação, ao sofrer desgaste acabam liberando areia, acarretando vários problemas no equipamento de tratamento e no próprio tratamento do esgoto, além dos transtornos públicos ocasionado pela sua falha. Visando solucionar esses problemas, melhorar a qualidade e condições de tratamento de esgoto, busca-se implementar poços de visita produzidos de polietileno, material polimérico com características apreciáveis para essa finalidade, por exemplo seu caráter inerte, peso, resistência e vida útil. Como a estrutura é um protótipo, a influência de defeitos em sua integridade estrutural ainda não se encontra estabelecida. Neste trabalho investiga-se a concentração de tensões em sua estrutura e a influência de defeitos na concentração de tensões, através do método não destrutivo de emissão acústica e simulação computacional.

Aug 8, 2018

By Éder Adolfo Serafim

A indústria automotiva tem aumentado a utilização de aços de alta resistência, em função dos novos requisitos do mercado, onde deseja-se aumentar a segurança veicular e reduzir a poluição. Os dual phase têm sido apresentados como uma boa alternativa para indústria automotiva, especialmente, em função da alta resistência mecânica e boa ductilidade, ambas oriundas da microestrutura, geralmente, ferrita e martensita. Neste trabalho estudou-se o efeito da adição de crescente de molibdênio em um aço dual phase na formação de austenita na região do campo bifásico. As amostras foram tratadas em diferentes temperaturas no campo bifásico e campo austenítico. Foi utilizado um forno com banho de sal, a fim de aquecer e mantê-las na temperatura durante 60 segundos e, em seguida, resfriá-las em água (têmpera). Com o aumento da concentração de molibdênio até 0,15% obtém-se maior fração volumétrica de austenita, entretanto após 0,15% há uma redução, porém, ocorre refinamento da austenita que atua como mecanismo de aumento de resistência, quando transformada em martensita pelo processo de têmpera.

Aug 16, 2017

By Ailton Lopes de Oliveira

A Usiminas, como empresa de ponta na produção de aços planos, visando manter e ampliar a sua liderança na produção e comercialização destes produtos, investiu uma elevada soma na modernização de sua linha de produção. Em 2012 foi instalado na Usina de Cubatão, o moderno Laminador de Tiras a Quente e, em agosto de 2013, foi dada a partida operacional da nova linha de Decapagem 03. O objetivo da nova Decapagem 03 é agregar valor em seu portfólio de produtos, complementando assim a nova linha de produtos ofertados com novas dimensões e qualidades. A nova mistura de produtos laminados a quente atende maiores faixas de espessura e largura, além de oferecer tipos de aço não produzidos anteriormente. Este trabalho visa mostrar as principais etapas deste projeto, os benefícios e os resultados preliminares alcançados com a instalação da nova linha de produção. A Decapagem 03, por seu elevado nível tecnológico, é considerada "estado da arte em produção de bobinas decapadas", garantindo assim a obtenção de produtos de grande valor para os clientes, atendendo aos mais rigorosos padrões de qualidade.

Jul 30, 2018

By Thaís da Silva Leite Garcia

Com as mudanças comportamentais do consumidor foi necessário que o mercado automotivo se adaptasse rapidamente para atender exigências relacionadas ao desempenho, qualidade, segurança e impactos ambientais impulsionando a procura de novas alternativas em materiais utilizados e processos. O presente trabalho apresenta a importância do pré-tratamento da superfície da carroceria automotiva e a aplicação do antioxidante para a qualidade do produto final, realizando uma análise dos defeitos gerados por falhas no processo e propondo, se possível, melhorias. O estudo foi realizado em uma empresa automotiva com o foco na fase final do processo descrito acima, onde foi realizada a análise dos dados coletados no período de janeiro a março de 2016. A fim de identificar os principais problemas de falta de camada da cataforese, verificou-se a necessidade do uso de ferramentas de controle para detectar sua causa raiz e encontrou um desvio no pH causado por bactéria no banho. Neste trabalho, verificou-se que a utilização de ferramentas de controle possibilitam a rápida identificação e correção de desvios.

Oct 30, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

O presente trabalho avaliou o comportamento de extração dos metais cálcio, magnésio e níquel, contidos em licores sintéticos sulfúricos, utilizando-se o extratante Cyanex 272 (0,64 mol/L) e misturas entre Cyanex 272 (0,64 mol/L) e ácido versático (0,53 mol/L). Os resultados revelaram que a adição de ácido versático ao Cyanex 272 provocou um aumento nas extrações de cálcio, que atingiram cerca de 40% em pH = 5,1, decrescendo com a elevação do pH do licor até atingir aproximadamente em 15% pH = 5,9. As extrações de níquel (em torno de 80% em pH = 7,1) foram favorecidas, enquanto as extrações de magnésio permaneceram em torno de 75-80%, numa faixa de pH entre 6,0 e 7,0, em comparação com a utilização de apenas Cyanex 272 como extratante. O níquel pode ser separado dos metais cálcio e magnésio, pela mistura dos extratantes nas concentrações estudadas, em pH = 5,1, utilizando-se de 2 a 3 estágios de contactação.

Aug 7, 2018

By Gustavo Furigo

A Metalurgia do pó surgiu como uma tecnologia incipiente no início do século passado, e desde então é objeto de inúmeros estudos acadêmicos e industriais, utilizada de forma crescente na indústria metal-mecânica desde a década de 1960. No caso particular de corpos a base de ferro sinterizado e suas ligas um tratamento termoquímico de Oxidação a Vapor, também denominado “Ferróx”, tem sido objeto de pesquisa e estudos por ser uma alternativa muito atrativa do ponto de vista técnico e econômico, melhorando as propriedades tribológicas e promovendo a vedação da porosidade interconectante. Este trabalho tem por objetivo estudar comportamento do tratamento de Oxidação a Vapor em peças de média densidade com composição básica de Ferro, Cobre e Grafite, sinterizadas em condições industriais com diferentes temperaturas. Determinar o comportamento da permeabilidade em função dos parâmetros de processo (temperatura de sinterização, atmosfera e tempo de tratamento de ferrox) e através da Lei de D’Arcy, calcular o coeficiente de permeabilidade (k) dos componentes sinterizados em função dos parâmetros de processo.

Aug 7, 2018

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

Aug 16, 2017

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

Este trabalho teve por objetivo avaliar sistematicamente as etapas do processamento termomecânico de um aço SAE 1070 comercial. O aço foi trefilado a seco por 12 passes consecutivos com reduções médias entre 15% e 21%. A deformação verdadeira acumulada ao final do 12º passe foi de 2,52. Em seguida o material foi recozido a 1000ºC por 10, 20, 30, 60 e 120 min. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. A rugosidade do material foi medida via microscopia confocal. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers. Os fios de aço apresentaram a estrutura “curling” após o processo de trefilação. Essa estrutura foi substituída por uma estrutura perlítica refinada quando o material foi submetido ao recozimento. O ensaio de microdureza mostrou que, para restaurar as propriedades mecânicas do material, um recozimento entre 20 e 30 min seria suficiente. A análise da topografia revelou que o processo de trefilação altera consideravelmente a rugosidade do material.

Aug 8, 2018