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By Amilton de Sousa Lins Junior

O presente trabalho faz parte de um amplo programa de pesquisas que envolvem o desenvolvimento de procedimentos de soldagem para componentes de sistemas de ancoragem de plataformas de petróleo. Particularmente, realiza-se um estudo das propriedades mecânicas de um metal de solda de alta resistência obtido pelo processo de soldagem GMAW para atendimento dos requisitos necessários para a soldagem de aços da classe IACS W22 Grau R4. Foram soldadas juntas multipasses pelo processo GMAW, com preaquecimento de 150°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,0 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal de solda depositado, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico pós-soldagem a 600°C por 1 hora. Os resultados mostraram que foi possível obter propriedades mecânicas que atendem os requisitos de aços da classe Grau R4 em todas as condições analisadas. Adicionalmente, verificou-se que o tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma melhoria na tenacidade ao impacto devido ao revenimento da microestrutura do metal de solda.

Aug 8, 2018

By Ivan R. Jankov

Nas plantas de sinterização, os sistemas de despoeiramento são comumente instalados para atender os quesitos de proteção ambiental. Estes equipamentos precisam ser modernizados periodicamente devido aos seguintes motivos principais: limites de emissão mais restritivos exigidos pelos órgãos ambientais, mudança do processo que implica na inclusão de novos pontos de despoeiramento, ineficiências de operação e manutenção dos equipamentos, falhas no projeto original do sistema de despoeiramento. Neste artigo, apresentaremos diversas soluções de retrofit/ revamping para exaustão primária da máquina de sinterização, bem como para despoeiramento de sistema de exaustão secundária e de pátio de matéria prima. As vantagens e desvantagens de cada solução serão analisadas utilizando-se experiência de projetos reais do grupo Hamon. Serão apresentadas também as últimas tendências tecnológicas que possibilitam controle de emissão de outros poluentes, tais como de SOx, de metais pesados e de dioxinas/ furanos.

Aug 16, 2017

By Matheus Sampaio Modesto de Paula

O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um produto, até então não comercializado pela CSN/PR, criado para o aproveitamento da capacidade ociosa de seu laminador reversível a frio. Historicamente, a produção do laminador era direcionada exclusivamente para o abastecimento de uma linha de galvanização contínua, mas trabalhos bem sucedidos para o aumento da produtividade do laminador resultaram em capacidade excedente do equipamento. Diante desse cenário, a comercialização de bobinas Full Hard se tornou uma opção viável para a abertura de mercado e aumento de competitividade, frente a atual pressão imposta por produtos importados. Visitas aos potenciais clientes foram necessárias para o levantamento das características importantes a seus processos produtivos e adequação dos parâmetros utilizados no laminador reversível. Atualmente o produto está homologado e sendo fornecido a clientes externos, e espera-se o aumento da carteira, dependendo apenas da evolução do mercado.

Jul 30, 2018

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By Amanda Coutinho Campanatti

O objetivo desse trabalho é caracterizar o processo de delaminação, tanto em Modo I como em Modo II, de abertura de trinca. A densidade e porcentagem de fibra do compósito carbono-epóxi foram calculadas para caracterizar o compósito. O inserto, para simular o início da trinca, foi feito no processo de fabricação dos compósitos a fim de manter sua integridade. Pelo mesmo motivo o corte foi feito a jato d’água. Para caracterização da delaminação foram feitos ensaios de DCB (Double-cantilever Beam) e ENF (End-notched Flexure), segundo as normas ASTM D5528 e ASTM D790-10, sendo ambos realizados na máquina universal de ensaio MTS, capacidade de 250 kN. A fractografia em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi feita a fim de identificar os mecanismos de dano durante a propagação da trinca. Foi possível concluir a fabricação do compósito, bem como do inserto, é viável. Porém, houve aparecimento de bolhas, por causa da baixa pressão da bomba a vácuo. O corte a jato d’água manteve a integridade do compósito. A rigidez alta do compósito pode ser comprovada por meio das propriedades mecânicas obtidas pelo ensaio de tração. Os valores de GIC e GIIC estão dentro do esperado pela literatura, sendo GIIC maior que GIC por causa da presença de um capo de compressão no ensaio em modo II, enquanto que em modo I é abertura pura por tração.

Aug 7, 2018

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Christoph Sedivy

Industrie 4.0 is slowly but surely arriving in the melt shops. Furnaces are being equipped with more and more sensors, digital models are increasing the degree of automation, and information is being shared between different aggregates within the plant. Because the electrode control system plays a key role in electric steelmaking, it naturally assumes an important position in the melt shop’s Industrie 4.0 strategy. In addition to reliable, state-of-the-art core regulation functionality, monitoring and reporting tools and the ability to communicate with other equipment are also required. Therefore, the latest generation of our electrode control system, the Melt Expert, was developed based on Industrie 4.0 design principles. Intelligent plant condition diagnostics, performance monitoring, and user-defined reporting are essential modules in this new system. With these functionalities, electrode control systems are developing into the information and control center of the furnace. A newly developed software app brings most relevant process information to mobile devices. This feature allows steelmakers to keep an eye on the performance of their equipment anytime and anywhere. This paper describes the new features of the electrode control system and shares our customers’ operational experience. Our focus is on the practical aspects of plant status monitoring, KPI reporting, and diagnostic functionality as well as the improvements achieved.

Oct 30, 2017

By Tcharllis João da Cunha Demartini

A produção de uma rocha artificial a partir da aglutinação de resíduos finos de mármore dolomítico pela resina epóxi pode ser uma alternativa viável do ponto de vista técnico, econômico e ecológico. O resíduo utilizado é proveniente do desdobramento de mármore dolomítico em teares de lâminas diamantadas e geralmente é descartado. Esta nova aplicação agrega valor ao resíduo, diminuindo o impacto ambiental gerado. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades físicas e mecânicas do mármore artificial produzido pela metodologia de vibro compressão à vácuo. Para isso, foram confeccionadas placas rochosas, em equipamento apropriado, com 85% em peso de partículas de resíduo e 15 % de sistema epoxídico DGEBA/TEPAc. As placas foram produzidas com uma pressão de compactação de 0,5 MPa, à temperatura de 90 °C por um período de 20 minutos. Posteriormente, as placas foram caracterizadas pelos ensaios de densidade, absorção de água, porosidade, resistência à flexão, resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Obteve-se um mármore artificial produzido pela técnica de vibro compressão a vácuo com absorção de água inferior a 0,06%, uma resistência à flexão de 33,93MPa e uma compressão uniaxial de 96,49MPa, confirmando uma boa adesão entre as partículas de resíduo e a resina epóxi.

Oct 30, 2017

By Peter Hodnik, Gabriele Paulon, Herbert Moser, Thierry Gautreau, Loris Busolini

At voestalpine Stahl, Linz a new conventional slab caster has been installed to produce mainly automotive and electrical applications grades, implementing the latest design solutions: tight pitch roll geometry, mould and strand stirring and braking devices, SEN water modelling validation, enhanced roll cooling design to allow dry casting conditions, finely defined slab cooling system layout to control slab surface temperature across the width. To control these design solutions the latest generation of technological packages has been implemented like detailed solidification model based on meshless computational algorithm and a fully dynamic application of soft reduction to achieve sound internal quality results.

Oct 1, 2019

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

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 Felipe Darabas Rzatki

Polyether ether ketone (PEEK) is a high performance thermoplastic often selected for high temperature tribological applications under chemically aggressive environments. The present work evaluate the tribological behavior of a high performance PEEK composite under ambient and high temperature (30 and 80°C, respectively). The atmosphere was also varied (air or tetrafluorethane). An AMTI tribometer equipped with a hermetic chamber and a heating system was used to carry out sliding tests of PEEK cylinders on 304 stainless steel polished discs (Sq < 10 nm) with reciprocating movement and 175 N normal force. Surfaces roughness analyses were performed with a white light interferometer. As expected, there was a strong influence of temperature on the tribological behavior of the samples tested in ambient atmosphere (25% decrease in friction coefficient associated with a 100% increase in wear rate). On the other hand, samples tested in tetrafluorethane atmosphere showed no significant friction temperature dependence.

Jul 31, 2018

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 2017

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Diego Ruben Martin

Este trabalho objetivou comparar, por meio de experimentos desenvolvidos em uma fundição, através da adição de três inoculantes diferentes (IM-22 com FeSi-Ba/Zr, G 20 com FeSi-Ba) e IMSR 75 com FeSi-Sr), para observar as características da vida util de ferramentas na usinabilidade das peças, microestrutura e propriedade mecânica. A metodologia da pesquisa se baseou em analisar principalmente pelo processo de fresamento o ferro fundido cinzento GG-25 inoculado diferentemente, denominado de acordo com a Norma DIN EN 1561. As formas de avaliação dos resultados terão como base uma análise quanto ao desgaste da ferramenta, acabamento superficial, análise microestrutural, composição química e propriedades mecânicas do material da peça. Os resultados mostraram que dentre os inoculantes aplicados o com Sulfeto de Estrôncio (SrS) apresentou-se mais estável termodinamicamente que as amostras inoculadas com os outros dois inoculantes, pois ele levou a uma variação da energia livre de Gibbs mais negativa e portanto mais favorável a formação de núcleos com raio crítico (rc) maiores, o que permitirá uma solidificação com nucleação heterogênea. Todavia o respectivo inoculante também foi mais eficiente na formação de uma microestrutura mais estável, com maiores quantidades de células eutéticas e vida útil do inserto mais longa quando usinado.

Aug 16, 2017

By Lionel Loïc Limol

Polymeric materials, such as polyurethanes and rubbers, are widely used in the mining industry because of their moderate cost and excellent mechanical properties. Such polymers have been used mainly in transportation (conveyor belt systems and pipes coatings) and screening, for their appreciable abrasion wear resistance. Studies revealed the complex influence of test parameters, such as grit size and applied normal load, on the abrasion wear process for polymers. In this study, the abrasive wear behavior of several polyurethanes and rubbers were investigated at room temperature according to a rotary drum abrasion method (DIN 53516). Wear tests were carried out at 26 cm/s test speed and load value of 5 N and 10 N. Corundum paper grit varying from 60 to 400 mesh were used as an abrasive surface. After each test the mass loss of the pin was recorded and the wear rates were calculated from wear volume. The wear surfaces were investigated by scanning electron microscopy.

Jul 31, 2018

By Artur Fernando de Vito Júnior

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

Aug 8, 2018