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By Letícia Pegoraro Leal

O mercado mundial está se desenvolvendo continuamente em todos os segmentos com a finalidade de melhorar a qualidade e diminuir os custos. O aperfeiçoamento e a criação de novas técnicas de soldagem são responsáveis por conservar as propriedades mecânicas e realizar as soldas com um menor número de defeitos. Este trabalho apresenta o processo de soldagem por fricção com pino consumível, conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Process) em pino AISI 4340 e chapa AISI 4140. Como toda nova técnica é importante conhecer os parâmetros que serão utilizados no processo. Compreender o efeito da velocidade de rotação, força axial e de forjamento, consumo do pino e taxa de carregamento são necessários para avaliar sua influência na microestrutura da solda. Desta forma, no presente estudo, após a soldagem foram realizadas metalografias, a fim de analisar defeitos macro e microestruturais. Por fim, verificou-se significativa influência dos parâmetros de processo no comportamento metalúrgico da região soldada.

Aug 8, 2018

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Zhisong Chai, Wei Xu

Q&P steels undergo continuous multiple processes, including hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and continuous annealing etc. The inheritant effect of initial microstructure could affect the final microstructure and mechanical properties of Q&P steels. In this work, effects of different hot rolled microstructure/texture on the final microstructure and properties subjected to Q&P process were investigated in Fe-0.38C-1.58Mn-1.6Si system. Different initial microstructures were generated combing different TMCP and cooling strategies. The microstructure and texture of hot rolled materials were characterized in detail. The hot rolled material was subsequently processed by intermediate annealing, cold rolling and continuous annealing. The comparison reveals great effects of the initial hot rolled microstructures, i.e. inheritance effect. The faster reverse transformation would lead to more sufficient austenitization and it would greatly weaken the inheritant effect of the initial microstructure. Although the difference of final phase fraction for different initial microstructures was not significant, the inheritance effect was mainly reflected in the effect on austenite morphology. For the mechanical properties, no obvious difference in strength was shown for the samples with different initial microstructures after Q&P heat treatment, but there was fluctuation in elongation.

Oct 1, 2019

By Igor Teixeira da Costa

Os pós fluxantes são formados por escórias sintéticas que em contato com o aço líquido deve fundir e gerar uma escória líquida. Suas principais funções são: lubrificar e controlar a transferência de calor entre a casca sólida do metal e o molde. Eles possuem composições diferentes para diferentes condições de lingotamento, sendo formados, basicamente, por CaO, SiO2, Al2O3, Na2O, CaF2 e podem conter MgO, Li2O, K2O e B2O3. Como alguns componentes influenciam diretamente na cristalinidade dos fluxantes, como o CaO, o MgO, o CaF2, neste trabalho serão analisadas quatro misturas de pós fluxantes com leves variações na composição de modo que possa gerar cristalinidades diferentes. Para esta análise será utilizada o método de lâminas delgadas, com auxílio de um microscópio óptico de luz transmitida, que tem apresentado resultados bem satisfatório sobre o detalhamento da cristalinidade dos materiais.

Oct 30, 2017

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019

By Lorena Cristina Amorim, Iara Patrícia Vieira de Oliveira, Leandro Rocha Lemos, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Erick Mitchell Henrique Braga, Paulo Santos Assis

No atual cenário acirrado de competitividade, umas das linhas para redução do custo da mistura de carvões é o desenvolvimento de matérias-primas alternativas nacionais que minimizem o custo do coque e mitiguem a emissão de CO2. O presente trabalho avaliou a utilização de resíduos de shredder (fluff) como aditivo nas misturas para a produção de coque metalúrgico. A utilização de fluff na mistura de carvões minerais sugere uma rota de destinação ecologicamente correta, a fim de mitigar o impacto causado pelo acúmulo desse resíduo no meio-ambiente, além de uma alternativa para redução de custos de produção do coque metalúrgico. Foram realizados enfornamentos, em escala piloto, com adição de fluff, com objetivo de avaliar o impacto sobre a qualidade do coque, especialmente sobre a Resistência após Reação com CO2 (CSR) e a Resistência Mecânica a Frio (DI150-15). Os resultados mostraram a viabilidade técnica da adição de até 1% em massa do material, mantendo a qualidade metalúrgica do coque produzido.

Oct 1, 2019

By Isabela Costa Mendes Peres

As soldas dissimilares de liga de níquel 182 são utilizadas em usinas nucleares para conectar tubulações de aço inoxidável com componentes fabricados em aço de baixa liga. O procedimento envolvido na soldagem dissimilar pode modificar as propriedades do material, o que afeta diretamente a junta soldada no sentido de aumento da probabilidade de incidência do processo de corrosão. Neste trabalho foi realizado a soldagem dissimilar de corpos de prova dos aços de baixa liga e aço inoxidável austenítico AISI 316L com as ligas de níquel 82 e 182. Estudou-se o comportamento frente à corrosão da junta de solda de liga 182 em ambientes ácidos contendo NaCl e Na2S2O3 empregando-se técnicas eletroquímicas. Ensaios de polarização anódica potenciodinâmica foram utilizados para caracterizar o comportamento de corrosão localizada do material. Os resultados mostraram que o comportamento eletroquímico da junta de solda está relacionado com o aporte térmico e a presença ou não de oxigênio no meio.

Aug 8, 2018

By Marcos Natan da Silva Lima

O aço com alto manganês tem sido estudado como alternativa mais barata em substituição às ligas de aço mais utilizadas, devido as suas propriedades de resistência, ductilidade e tenacidade. Foi alterada a composição de manganês para teores acima dos teores dos aços Hadfield, visando sua aplicação em temperaturas criogênicas. Foram obtidas ligas de aço com alto teor de Manganês através do processo de fundição. O objetivo é avaliar as alterações provocadas pelo aumento do Manganês no aço fundido. Através do estudo realizado no Thermo-Calc®, as amostras da liga fundida foram submetidas à laminação a quente e posterior tratamento térmico de solubilização a 700 ºC, com o intuito de manter a microestrutura austenítica. As mesmas foram analisadas quanto à microestrutura por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os ensaios de dureza realizados confirmaram a elevada dureza das ligas, bem como a variação entre as ligas no estado fundido e solubilizado.

Oct 30, 2017

By José Gonçalves Pacheco Júnior

A caldeira de recuperação de calor de gás de coqueria, denominada caldeira 22, foi submetida à inspeção e reparo conforme os dispostos na NR13 em função de falhas repetitivas que levaram a uma perda repentina de nível de água no tubulão de vapor da Caldeira. O equipamento foi inspecionado levando em consideração técnicas qualitativas e quantitativas de inspeção de equipamento, o que gerou a possibilidade de especificar o reparo. Através do reparo foi possível liberar a caldeira para produção de vapor. Com os dados da inspeção foi realizada uma análise de falha por um grupo multidisciplinar com objetivo de determinar a causa raiz dos modos de falhas detectados durante a inspeção do equipamento: espessura de isolamento térmico inadequado e operação inadequada após detecção de vazamento de água no equipamento. Ações de controle foram definidas e replicadas para as outras caldeiras dessa coqueria. Assim sendo a caldeira 22 está operando em segurança conforme especificação do projeto e com os reparos preventivos já determinados.

Oct 30, 2017

By Raffaele Alves Paranhos

Devido à alta competitividade no mercado siderúrgico se faz necessário à otimizaçãodo processo como forma a atendermos a demanda de produção com um menorcusto de transformação. Nesse contexto, foi utilizado para desenvolvimento dotrabalho a metodologia DMAIC e os conceitos do “LEAN”. O objetivo do grupo foiestratificar o custo de produção do equipamento e atuar nos principais fatores, tendocomo princípio a redução do desperdício, aumento da produtividade da mão de obra,aliada a produtividade de tonelagem de material. Na estratificação do custo deprodução identificamos o “Rendimento metálico” como sendo o fator maissignificativo e propomos ações internas que contemplaram alteração de programade automação para melhora do descarte da cauda (Final) da bobina e com issoatingindo valores recordes de aproveitamento material acabado. Fizemos reduçõesde lead time do nosso processo eliminando os tempos que não agregam valores,aumentando a produtividade do equipamento. Com este trabalho conseguimosreduzir consideravelmente o custo de transformação do equipamento, além, deaumentar sua capacidade produtiva.

Aug 16, 2017

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Werner Klein

The utilization of production facilities in an optimum way, with reliable due date fulfillment, reducing raw material and energy consumption, are challenges iron and steel companies are facing in their business every day. By using an APS system such goals can be achieved to increase the competiveness of iron and steel producers. A sophisticated APS supports the overall planning process by applying complex rules based on product and order mix, its production routings with corresponding processing and transport times and resource availability. Specific technological as well as steel grade and energy related constraints are also considered to meet company specific KPIs. A core feature of APS solution is to react online on deviations to plan during the production process. Deviations such as nonconformance of intermediate material attached to an order, sudden production delays, unavailability of important production resources, makes it necessary to update the production plan. In general the task of APS is to support the preferred work-to-order concept, by assigning work-orders to available production facilities along the product specific process route and generate optimized material sequences for critical work centers.

Aug 17, 2017

By Robson Luís da Silva Nascimento

O mercado do aço no mundo está muito competitivo, e as indústrias siderúrgicas têm desenvolvidos projetos com foco na melhoria da qualidade dos aços e na redução dos custos dos processos de fabricação. Este trabalho descreve os avanços nos processos de lingotamento contínuo, com foco na redução do sucatamento de placas por “bolsa”. Esta melhoria consistiu na modificação na taxa de refrigeração aplicada na placa de cauda durante o processo de descarga da máquina (final de lingotamento). A implementação dessa ação propiciou uma homogeneidade na solidificação das placas de cauda aumentando assim sua temperatura de extração reduzindo significativamente o sucatamento das mesmas. Outras melhorias obtidas com o trabalho foram a redução das ocorrências de placa parada no interior da máquina, redução das ocorrências de restrição de velocidade por Baumann, redução das ocorrências de intervenção para regularização de GAP e melhoria na qualidade superficial. O trabalho foi realizado sem investimento contribuindo na redução do custo de transformação do aço em placa.

Jul 30, 2018

By Marcos Vinícios da Silva Cavalcante

O processo de um forno de endurecimento de pelotas cruas tipo grelha móvel baseia-se na queima de esferas, aglomerados de minério de ferro, acomodados no interior de carros de grelha que se movimentam com certa velocidade através das zonas do forno. Neste tipo de forno as pelotas cruas são queimadas predominantemente por convecção por gases aquecidos via queimadores instalados na zona de queima. Estes gases quentes passam por entre as pelotas com uma velocidade, densidade, viscosidade e temperatura tal que garante a secagem, a sinterização e o resfriamento das pelotas enquanto são movimentadas dentro dos fornos. A permeabilidade de um leito de pelotas é uma função direta dos espaços vazios formados pelo empacotamento destes aglomerados esféricos que o compõe. Este estudo validado na linha de produção teve como objetivo relacionar os espaços vazios com alguns parâmetros de controle operacional usuais na indústria de pelotização e associá-los a qualidade física, produtividade e ao custo de produção.

Aug 16, 2017

By Fernando Velazquez Guzman

Titanium is an alloying element used to refine grain size in steel and improve its physical and mechanical properties. In some stainless steels it is used to increase the resistance to corrosion by the precipitation of titanium carbides or carbonitrides. Its alloying performance is highly variable and depends largely on the stage of the secondary metallurgy process when it is added. Furthermore, the addition method (wire injection or direct addition) has a remarkable influence in secondary refining. This paper describes the tests performed in vacuum degasser (VD), with a highly compacted and encapsulated Ferrotitanium wire (FeTi HC). The yield of titanium in steel increased from 52% to 89%. Moreover, the consumption of the highly compacted Ferrotitanium was optimized.

Oct 30, 2017

By Mateus Costa Corona

A ArcelorMittal Tubarão busca continuamente aumentar a sua produtividade, com isso, é necessário que as áreas de apoio a produção acompanhem este crescimento e sejam capazes de processar todo o volume produzido, sem comprometer a produção, a qualidade dos produtos e os prazos de entrega para os clientes. Os conceitos lean foram aplicados ao processo da Área de Condicionamento de Placas, com foco no aumento da produtividade e redução do lead time de processamento das placas.

Oct 30, 2017

By Washington Martins da Silva Júnior

In stamping process, sliding between metal sheet and forming tool leads to wear of tool surface. Maintenance of stamping tools involves polishing the tool edge, or, in case of severe damage, replacement of the tool. Hard coatings have been applied on the stamping tool surfaces in order to reduce the maintenance cost causing a great economic impact in metal work industry. In this work, CrAlSiN coatings were applied by PVD onto SRV2W tool steel. The coating toughness was avaliated by the critical load in scratch tests. The following coating parameters were analyzed: 1- substrate surface finishing process; 2- coating architecture (multilayer or gradient); 3- chemical composition of the coating. AlSi concentration varied from the substrate/coating interface to the surface. Coatings were 3 µm thick. Scratch tests were carried out using a Vickers indenter. The applied normal load was varied from 0 to 13 N for a scratch length of 5 mm. In order to study the effect in the toughness, the substrate roughness was controlled by the finishing process before PVD coating. Samples subjected to polishing presented highest critical loads. Gradient coatings presented higher critical loads than those with a multilayer architecture. Coatings with higher concentration of AlSi near the surface supported higher loads before failure.

Jul 31, 2018

By Izabela Silva Bicalho

A utilização de fluidos de corte no processo de retificação tem como principais objetivos lubrificar e refrigerar a zona de corte, limpar a superfície do rebolo e minimizar a corrosão. Observa-se que a maioria dos óleos de corte aplicados na zona de retificação apresentam vantagens quanto às propriedades lubrificantes e corrosivas, porém perdem seu poder de refrigeração, quando comparados aos fluidos emulsionáveis. O presente estudo tem como objetivo avaliar o ganho da propriedade refrigerante dos óleos vegetais com e sem aditivos, e compará-la com a dos fluidos de corte integral. Para isso foi realizada análise da curva de resfriamento, termogravimetria (TG), ponto de fulgor e teste de corrosão em amostras com e sem aditivos de óleo vegetais (soja e milho) e de um fluido de corte mineral parafínico. As curvas de resfriamento foram obtidas conforme a ASTM D6200 e as curvas TG foram determinadas em uma termobalança. O ponto de fulgor foi determinado conforme a ASTM D92-25. O teste de corrosão foi realizado conforme a NBR 10505. O ponto de fulgor e a termogravimetria indicaram uma maior estabilidade ao aumento da temperatura dos óleos vegetais em relação ao mineral. Os óleos vegetais analisados apresentaram melhor capacidade de resfriamento quando comparados com o fluido de corte mineral sendo sua ordem apresentada da seguinte maneira: milho > soja > mineral. A amostra aditivada de óleo de soja também promoveu aumento da capacidade de resfriamento e diminuição da estabilidade térmica.

Aug 7, 2018