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By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, motivated by the increased use of scrap with impurities bearing this element. In this work, a qualitative assessment of the presence of chlorine in the electric steelmaking process is made. Complementing it, theoretical considerations based on the computational thermodynamics tool FactSage show the effects of the chlorine on the mineral species in EAFD and on gaseous species in the gas phase (HCl and Cl2). For this study, PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF charge; presence of other minor elements in the system such as K, Na and Pb were also considered.

Aug 7, 2018

By Moisés Paulo Teixeira

The use of tailings for the synthesis of new materials is a worldwide concern today. This paper approaches the utilization of tailings of soapstone (steatite) in order to produce ceramics. The results show that the addition of soapstone in a ratio over 20% in the ceramic mass has enhanced the bending resistance of the ceramic samples when they were fired at temperatures of 900°C or 1000°C.

Oct 30, 2017

By Afranio Marcio Costa

No lingotamento contínuo a busca pelo aumento de produtividade tem sido realizada com sequências longas, ou seja, várias corridas e muitas vezes com aços de diferentes composições químicas. Isso resulta na geração de placas de mistura e vários trabalhos buscam entender este processo. Este estudo tem como objetivo validar o modelo matemático de mistura existe no lingotamento da Gerdau Ouro Branco para garantir a correta aplicação da região de mistura, visando atender às especificações dos produtos, norma ASTM A36. Os resultados encontrados nas placas amostradas confirmaram a eficiência do modelo para estimar a zona de mistura. Além disso, para garantir a aplicação dessas placas na norma estudada foi utilizado o modelo de previsibilidade de propriedades mecânicas existente na laminação de chapas grossas. Finalmente, os resultados reais de composição química, limite de escoamento e resistência encontrados nas chapas avaliadas confirmaram as previsões dos modelos e atenderam às especificações do aço.

Oct 30, 2017

By Luiz Henrique Dias Alves

O trabalho consiste na avaliação das Tensões Residuais através da técnica dos Furos-Cegos. O componente em estudo consiste em chapas de Aço A36 aplicadas para compor a estrutura de prensas hidraulicas. Com auxílio do software Solid Works versão 2013, foi realizado a simulação do estado de tensões sofridos pelas chapas quando a prensa hidraulica encontra-se em trabalho, determinando assim o seu fator de segurança. Em seguida, pelo método da aproximação sucessiva, foi adicionado furos-cegos ou furos passantes com diâmetros variados ao longo da geometria das chapas a fim de verificar o comportamento dos estados de tensões. Portanto, através da aplicação de furos-cegos nas chapas, foi possível identificar o diâmetro e posição ideal que permitiu um ganho significativo no fator de segurança das chapas, permitindo assim, reduzir o número de chapas no processo impactando diretamente nos custos e no tempo de fabricação do equipamento.

Oct 30, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A indústria produtora de papel é responsável pela geração de uma quantidade significativa de resíduo sólido, que na maioria das vezes não tem um destino adequado. Segundo dados da Associação Brasileira de Celulose o parque produtor esta diversificado em diversas partes do pais. Na região noroeste fluminense esta localizada a Cia Paduana de Papeis – COPAPA que produz aproximadamente 36.000 ton/ano de papel e 13.500 ton/ano de resíduo. Sem um destino adequado para este material tornou-se necessário o estudo da incorporação do mesmo em argamassas. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da incorporação do resíduo da produção de papel na trabalhabilidade de argamassas de múltiplo-uso através do ensaio de determinação do índice de consistência. Os resultados mostraram que com uma incorporação de até 20% sobre a massa de cal a argamassa continua com parâmetros de trabalhabilidade, podendo ser empregada na construção civil

Aug 16, 2017

By Francisco Geraldo Toledo Junior

Os aços inoxidáveis possuem características essenciais para um bom acabamento quando o que se busca é estética e boa resistência à oxidação. O acabamento polido é muito utilizado em utensílios domésticos, eletrodomésticos e ponteiras de escapamentos de veículos. Em muitos casos são expostos à elevação de temperatura sendo sujeitos à oxidação a quente que pode causar o amarelamento da superfície desses aços. Através de ensaios de oxidação a quente, potencial eletroquímico, microdureza e tensão residual via difração de raios-x foi possível perceber uma diferença entre os acabamentos brilhantes via laminador com cilindros polidos e acabamentos obtidos pelo polimento de rebolos de panos e pastas abrasivas. O ensaio de tensão residual mostrou qualitativamente que o aumento de dureza e o forte amarelamento ocorrido no material com acabamento polido pode ser em função de uma deformação elástica na superfície imposta durante o processo na linha de polimento automático.

Aug 16, 2017

By Vanessa Moura de Souza

Desde os anos 60, com o desenvolvimento do Método de Elementos Finitos (FEM) e a sua aplicação via métodos computacionais, a simulação numérica é uma ferramenta que está sendo cada vez mais utilizada para o conhecimento dos processos de fabricação, além de sugerir melhoria dos parâmetros na fabricação de peças. A utilização da simulação numérica permite evitar gastos desnecessários e perdas, investimentos em protótipos e testes dispendiosos, bem como para melhorar a qualidade do produto acabado.Neste trabalho são comparados os valores da força de trefilação necessária para fabricar arames de aço baixo carbono, para uma redução, medidos através do método de elementos finito e cálculo utilizando a equação de Siebel. Com este trabalho foi obtido a modelagem computacional do processo de trefilação, comparativo entre os métodos de medição da força de trefilação, maior compreensão do processo de trefilação e das propriedades mecânicas de arames trefilados.

Aug 16, 2017

By Caio Henrique Vidigal

No processo siderúrgico de uma usina integrada são gerados diversos combustíveis como subprodutos, os quais são reutilizados internamente ou mesmo, comercializados. Na ArcelorMittal Tubarão, isso ocorre com o Alcatrão, um subproduto do processo de coqueificação do carvão. No Presente trabalho são descritas melhorias implantadas no Sistema de Carregamento de carretas para comercialização do produto na empresa. Essas melhorias visaram eliminar duas fragilidades do sistema original: o risco de transbordo devido dificuldade de visualização do nível da carreta e o risco de exposição do motorista/operador aos hidrocarbonetos presentes no alcatrão, em caso de deficiência do sistema de exaustão dos vapores gerados e da não utilização correta dos EPIs definidos para a atividade. Para tal, foram realizadas algumas adequações ao processo, com a instalação de uma cabine para operação remota do carregamento e para monitoração do nível das carretas, utilizando um sistema de visão termográfica.

Oct 30, 2017

By André Santos Caires de Sousa

As equipes de manutenção das pontes de Vega não possuíam uma ferramenta de armazenamento de dados de longo prazo, que permitisse analise de falhas e a avaliação das condições operacionais necessárias à manutenção preditiva. Com essa deficiência, as condições de ocorrência de paradas não programadas eram favorecidas. Fazia-se necessário uma ferramenta que permitisse o desenvolvimento de aplicações mais sofisticadas para monitoramento de equipamentos das Pontes Rolantes, além de que todo diagnóstico realizado era localmente na ponte e com as informações atuais (posteriores ao evento ocorrido). Após a implantação os ganhos foram satisfatórios, reduziu-se o tempo de atendimento das ocorrências, a planta se adequou ao padrão mundial de Prevenção de Fatalidades do grupo ArcelorMittal, reduzindo o trabalho em altura, exposição do executante ao risco, custo de manutenção e quantidade de paradas não planejadas, além de suportar o foco na manutenção preventiva e preditiva.

Oct 30, 2017

By Danilo de Castro Denúbila

Neste trabalho, foi avaliada a influência da temperatura de bobinamento após a laminação de tiras a quente em escala industrial na Usiminas, usina de Ipatinga, na microestrutura, na dureza e nas propriedades mecânicas em tração de um aço ARBL da classe de 800 MPa de limite de resistência mínimo. Verificou-se que a microestrutura, a dureza e as propriedades mecânicas em tração (limite de escoamento, de resistência e alongamento) foram pouco afetadas pela variação de temperatura de bobinamento na faixa estudada, entre 470°C e 680°C. Esse resultado está relacionado com o perfil de resfriamento aplicado no processo industrial, que gerou microestruturas formadas predominantemente por uma matriz ferrítica, com pequena quantidade de perlita e bainita. Como a temperatura de início de formação de martensita para o material estudado se encontra abaixo da menor temperatura de bobinamento aplicada, não houve formação significativa dessa fase.

Aug 16, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Um material que vem sendo muito estudado quando imerso na matriz de outros materiais, são os nanotubos de carbono, uma forma alotrópica do carbono, que são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo, mas que apesar disso, possuem uma extraordinária resistência mecânica. O alumínio por apresentar um baixo peso específico e ter a facilidade de se unir a outros materiais pode nos fornecer excelentes propriedades e muitas aplicações tecnológicas. Através de ensaios metalográficos e mecânico, esse trabalho avaliou o comportamento microestrutural e de microdureza do alumínio depois da adição nanotubo de carbono e nanotubo mais níquel em sua estrutura. Foi usado um processo de fabricação por fusão com agitação mecânica por um pequeno motor elétrico e resfriamento brusco por água. Depois das análises nesses diversos materiais, com composição diferenciada, o que melhor apresentou propriedade mecânica foi o Al-3%Ni+nanotubo de carbono.

Aug 7, 2018

By Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Giuseppe Pintaude

The use of two-dimensional shape parameters to characterize abrasive particles is a possible approach to express their angularity. Nonetheless, in sliding abrasion, especially in pin abrasion testing, coated papers structure plays an important role and even its damage during the wear process should not be neglected. This manuscript discuss the limitations of two-dimensional shape descriptors in distinguishing wear caused by relatively hard particles, indicating that the wear data obtained in sliding abrasion tests are unable to distinguish different types of coated papers used when only the two-dimensional particle projection is considered for shape characterization.

Jul 31, 2018

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Tiago Bristt Gonoring

Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de metano e argônio sobre a redução a plasma de pós de hematita de alta pureza (com %Fe2O3> 99,00 e tamanho de partículas

Aug 8, 2018

By Thinnie Hahn dos Santos

O aço API 5L X60 é empregado na fabricação de dutos submarinos para a produção de óleo e gás. Com a ajuda de métodos de inspeção e estudos de mecânica da fratura é possível avaliar a severidade dos defeitos existentes, prever a falha dos componentes e tomar as devidas providências para evitar acidentes que podem levar a danos ambientais, perda de vidas e prejuízos financeiros. Com foco na redução do efeito do histórico de carregamento, avalia-se uma técnica alternativa de pré-trincamento por fadiga para a obtenção das curvas de crescimento de trinca por fadiga. Esta técnica permite a nucleação de trincas em carregamento cíclico compressivo, isentas de tensões residuais compressivas, que mascaram os resultados na determinação do limiar de propagação de trincas. Neste trabalho, foram utilizados corpos de prova do tipo C(T) para a nucleação das pré-trincas de fadiga. Foi avaliada a influência das características do carregamento, como o nível da força aplicada e a razão de carregamento no comprimento de saturação das trincas produzidas, a fim de se obter avanços no estabelecimento dessa metodologia. Com um carregamento mais intenso, o comprimento de saturação de trinca foi maior. Além disso, a diferença de comprimento entre o centro e as superfícies do corpo de prova se torna mais acentuada. O comprimento de saturação de trinca é menor que o raio da zona plástica e maior que a região máxima governada por tensões residuais trativas. Para carregamentos menos severos, a trinca cresce de maneira mais uniforme e alcança comprimentos de saturação de trinca menores. A razão de carregamento não interfere significativamente no comprimento de saturação de trinca.

Oct 30, 2017

By Fernanda Santos da Luz

Compósitos reforçados com fibras naturais lignocelulósicas apresentam elevada dispersão em suas propriedades devido as suas heterogeneidades, as quais dependem de uma série de fatores tais como, idade da planta, local de retirada da planta e as condições da plantação. Assim, a estimativa das propriedades elásticas por testes padrões (destrutivos) podem não reproduzir os resultados reais do compósito. No presente trabalho, as propriedades elásticas foram avaliadas por meio da técnica de excitação por impulso, a qual é um teste não-destrutivo. Foram analisadas a homogeneidade dos módulos elásticos ao longo de todo o compósito e a influência das diferentes frações volumétricas de fibra de coco usada como reforço no compósito. Além disso, para verificar a sensibilidade do método dinâmico, amostras foram testadas por testes mecânicos destrutivos. Com base nos resultados foi observado que as propriedades obtidas pelo teste dinâmico apresentaram pequenas variações diferentemente dos resultados obtidos no teste destrutivo que apresentaram elevada dispersão justificada pela natureza heterogênea das fibras lignocelulósicas.

Jan 16, 2018

By Verônica Scarpini Cândido

Cimentos provindos de reações álcali-ativadas abrem novas oportunidades para o futuro, como a utilização de polímeros inorgânicos, conhecidos como geopolímeros. Estes materiais são considerados ecologicamente corretos, pois seu processo de fabricação não envolve a emissão de CO2 e é possível utilizar resíduos industriais como matéria prima. Neste trabalho, foi desenvolvido um concreto de cimento geopolimérico (CCG) e sua resistência à fadiga foi comparada com outro concreto correspondente de cimento Portland (CCP). Foram utilizados alguns parâmetros fixos na dosagem de ambos os concretos, como consumo de aglomerantes, relação água/aglomerante e teor de argamassa. O estudo foi realizado por meio de ensaios dinâmicos, avaliando os efeitos de diferentes níveis de tensões, máximas e mínimas, e frequência aplicada. Os resultados de fadiga nas diversas variações realizadas mostraram um melhor desempenho ao comportamento em fadiga do CCG em relação ao CCP. Na análise microestrutural foi observada uma melhor aderência matriz/agregado no CCG quando comparado com o CCP, o que pode explicar sua maior resistência perante a fadiga.

Oct 30, 2017

By Paulo Henrique da Silva Gomes

A melhoria contínua dos processos é fator fundamental para o sucesso do negócio. Avaliar as melhores práticas e propor soluções que equilibrem os custos e o uso consciente dos recursos naturais transformará o negócio sustentável e sólido. Com esse ideal, foi realizado um estudo de viabilidade econômico-financeira e operacional para a implantação de um novo modelo de peação (fixação) de cargas conteinerizadas com produtos siderúrgicos (bobinas de aço) da CSN movimentados pelo Sepetiba Tecon - Porto de Itaguaí - RJ. O processo de peação de bobinas era basicamente realizado utilizando-se de madeiras fumigadas para a fixação das bobinas dentro do contêiner. O estudo objetivou a implantação de um processo de peação utilizando cintas de poliéster, reduzindo o uso de madeira, proporcionando maior segurança pessoal e agilidade nas operações. Além disto, propôs também a utilização de um implemento para acomodações das bobinas dentro do contêiner que pode ser operado por uma empilhadeira de menor capacidade, reduzindo assim a emissão de gases poluentes e o consumo de combustíveis fósseis.

Jul 29, 2018