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By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Anderson Carvalho Nogueira

Este artigo descreve a utilização da proteção cerâmica do composto SiO2(62-68)-MgO+CaO(29-39) na região frontal das máquinas que injetam massa refratária para interromper corridas de ferro gusa e escória em estado líquido nos altos fornos. O novo modelo de proteção (protótipo) apresentou uma economia de aproximadamente R$ 32 mil reais comparado com o composto anteriormente utilizado CaO-Al2O3-SiO2. Apresentou também menor toxidade, já que possui em sua morfologia menor quantidade de fibras. Estas fibras quando inaladas provocam danos aos tecidos internos dos pulmões sendo prejudicial à saúde. Houve manutenção dos índices de produção, pois em todas as amostras da nova proteção cerâmica testada, a parte frontal foi preservada possibilitando a injeção de massa refratária na quantidade e pressão necessárias para reconstituição do comprimento do furo que retira o ferro e escória do interior do alto forno, possibilitando um volume interno maior para se produzir mais. Os modelos de proteção usados nos testes foram da empresa Morganite. A verificação da morfologia e posterior caracterização do material foram executadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Difração de Raios-X.

Oct 30, 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 Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Piotr Kula

Vacuum carburising with pre-nitriding (PreNitLPC® technology) involves feeding ammonia during the charge heating stage before carburising. The purpose is to restrict the growth of grain in the surface layer of the carburised steel. The article presents the influence of nitrogen on restricting austenite grain growth during vacuum carburising and on mechanical properties (fatigue strength, impact resistance) of layers that underwent such treatment in comparison with traditional carburising methods.

Aug 16, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

Utilizando um modelo físico de um reator RH em escala 1:7,5, simulou-se o processo de injeção de material dessulfurante na câmara de vácuo, buscando evidenciar a influência da vazão de gás e da diferença de densidade entre as fases sobre o tempo de residência e sobre o tamanho das gotas de escória arrastadas pelo metal, parâmetros essenciais para uma estimativa da taxa de dessulfuração. O aumento na densidade do fluido similar ao aço resultou em considerável prolongamento no tempo de residência e diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas. Para a solução salina (NaCl) como fluido de circulação, observou-se que a redução da vazão de gás aumenta o tempo de residência das partículas de dessulfurante. Tais resultados sugerem que existe uma vazão ótima de gás para alcançar maior eficiência de dessulfuração no RH, isto é, maior tempo de residência do material dessulfurante e arraste de gotas de escória de menor diâmetro.

Oct 30, 2017

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 João Antonio Tavares Gouveia da Silva

Em outubro de 2012 a Gerencia de Sinterizações – GSR, da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, identificou a presença de material com granulometria maior que cinco mm na rota da coleta de pó da Máquina de Sinterização 2 (MS#2), rota essa que direcionada diretamente para o silo de retorno quente. Essa representava uma oportunidade de melhoria, visto que apenas o material menor que 5 mm deveria retornar para o silo. Após amostragens de material foi possível identificar que, em média, 55 % do material coletado poderia ser classificado como sinter produto ao invés de retorno quente, o que aumentaria o rendimento e produtividade da MS#2. Utilizando a metodologia DMAIC e visando aperfeiçoar o processo a equipe da GSR avaliou todas as possíveis causas da geração do material grosseiro na coleta de pó. Em seguida projetou uma nova correia transportadora que desviasse o material da coleta de pó para o resfriador de sinter, ao invés de seguir para o silo de retorno quente, modificação essa que permitiu a classificação correta do material. Como resultado, a modificação feita pela equipe da GSR propiciou a redução da geração de retorno quente e, consequentemente, o consumo do mesmo. Desde o final de setembro de 2013 a máquina de sinterização número 2 consome em média 2 % a menos de retorno quente, o que contribuiu para o aumento do rendimento do sínter e produção.

Aug 8, 2018

By Karl Berger

As the hot rolling of steel moves into new more compact and effective processes, and as steel producers look for new ways to reduce their costs and increase their margins in ever tightening markets and tolerances, the evolution in Steckel mill technology, layouts, and new innovations may well keep the Steckel mill as a viable option, especially in areas of the world where minimized capital investments are required. In this paper we examine the evolution of the Steckel mills over the last two decades, with emphasis on new innovations and practical results, and provide a summary of hands on experience with some of these innovations. Also a focus on the South American Installations is given (from Siderperu to Gerdau’s newest Combination- Plate-Steckel-Mill). In addition, we aim to show the viability of the Steckel mill as an option for many existing or prospective steel producers, as the quality of the products rolled with Steckel mills reaches new quality parameters and as new innovations permit the rolling of thinner and wider materials, reaching new applications and wider share in markets, while maintaining a strong foothold in the traditional uses of Steckel mill products such as stainless steel, structural, and line pipe materials. As the ability to handle heavier, thicker, and wider coiled plate products increases, the coiled plate Steckel mills option is as strong an option as ever.

Aug 17, 2017

By Andrea Donadon

This article introduces the Danieli Total Asset Management System, which involves 360 degrees service methods and equipment. Danieli Condition Monitoring System and Danieli Torque Monitoring System are fundamental to evaluate the conditions of the working components in heavy duty transmissions. The first one monitors the vibrations and the lubrication fluid conditions with the purpose to identify the presence of malfunctions, by detecting any variation of the signals from the standard values. The second one monitors the transmitted torque for each spindle and gearbox, with the aim of detecting any anomaly in torque distribution and magnitude, and evaluating the residual life of the mechanical parts, on the base of a dedicated fatigue damage algorithm. All these features are useful in avoiding serious damages to machines, facilities and people, but allow also planning the maintenance and overhaul activities with efficiency, in order to achieve the best plant availability and reliability. The data analysis is made by the IntelliCMS software, which interfaces with plant and Danieli operators and includes the possibility to cooperate by remote connections, simplifying service activities and support. All these features allow providing new full service programs, where the client is totally supported in maintenance, overhauls and substitutions. This is the best way to ensure the most efficient, high quality and reliable after sales assistance.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela Silva, Michel Garant, Mathieu Dubé

Pellets market challenging scenario has stimulated pelletizing experts to pursue innovative alternatives to process development in order to increase pellets competitiveness vis-à-vis sinter. When it comes to indurating process, pelletizing productivity is still limited and its OPEX inflated by the lower input of carbon into mixes due to quality impairment caused by magnetite formation in pellets core. This obstacle led to the rethinking of carbon distribution strategy within the green balls. To achieve such purposes, COREM through its precompetitive research program dedicated to its members, has proposed the layered pellets®, a two-stage balling technology. Balling in disc and pot-grate tests in COREM’s pilot plant were carried out to proof the concept, support the arising technology and evaluate its potential. According to first results, while CCS strongly improved, tumble and abrasion indexes as well dynamic LTD must be further investigated. Tests on four classes of equivalent carbon content pellets to evaluate layering strategy gave very good perspectives concerning the increase of productivity, and the reduction of fuel consumption and GHG emissions.

Oct 1, 2019

By José Aparecido Pereira

Em um laminador de barras e perfis leves (MBQ) é necessário ter um padrão técnico corretamente elaborado a fim de facilitar a preparação do câmbio e tornar o ajuste de bitola (set up) mais rápido gerando o mínimo de sucata e de produto fora da especificação de qualidade. Para se chegar ao padrão diversas etapas necessitam ser cumpridas para se ter um resultado confiável e uma ferramenta de trabalho acessível e de fácil entendimento pelos operadores do laminador. A Engenharia de Processos cuida de todas as etapas deste trabalho e também adota métodos para que o processo de produção se mantenha estável e com boa produtividade.

Aug 16, 2017

By Cristiane Vilma Rocha Galiazzi

As matérias primas para Alto Forno devem ter qualidade física adequada para melhor controle do processo e estabilidade operacional. A distribuição granulométrica e consequentemente sua estabilidade são importantes, pois interferem na porosidade e permeabilidade no interior do Alto-Forno, criando assim uma condição adequada e específica de marcha com reflexo na estabilidade da produção de gusa. A Sinterização da ThyssenKrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico (TKCSA) foi projetada sem britagem secundária, devido à fase de ajustes no processo operacional e baixa produtividade havia dificuldade para controlar a fração grossa do sinter (> 50 mm), impactando na distribuição granulométrica do sinter. Visando reduzir os desvios da qualidade física, estudou-se a melhor relação da altura de camada x velocidade da esteira encontrando um ponto de equilíbrio entre os níveis de produção e qualidade especificada que, juntamente com o início da operação do britador secundário, resultou na garantia da qualidade física do sinter para os Altos Fornos. Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento e resultados deste estudo.

Aug 1, 2018

By Paulo Eduardo Melo da Cunha

Com um cenário de constante mudança na área e logística, uma demanda cada vez maior por transporte rápido, eficiente e a baixo custo, muito se tem exigido dos gestores de logística na solução, otimização e implementação de soluções criativas para desatar o nó logístico existente hoje no país. A falta de infra-estrutura tanto interna, quanto externa tem dificultado o trabalho e comprometido os resultados globais das empresas. Muitos trabalhos já foram realizados, mas as constantes mudanças, aumento dos volumes transportados em cada modal, a falta de planejamento governamental, tem exigido novas formas de trabalhar. Um relacionamento mais próximo dos fornecedores de transporte, com grande envolvimento dos clientes e áreas comerciais é fundamental para os bons resultados e é desta forma que buscamos otimizar o fluxo ferroviário para a região da grande BH.

Jul 29, 2018

By Marcos Meyer Machado

A determinação de características microestruturais como base de controle de qualidade tem demonstrado cada vez mais a sua importância nos processos de aglomeração de minério de ferro. A linha de pesquisa do presente trabalho envolveu o desenvolvimento de técnicas de embutimento de pelotas seccionadas em resina condutora, de desbaste e polimento da superfície das amostras e emprego do microscópio eletrônico de varredura em conjunto com a técnica de Electron Backscattering Difraction. Por meio das técnicas empregadas de microscopia baseadas em parâmetros cristalográficos específicos, foram obtidas ilustrações forescatter e mapas de fases minerais ferríticas, silicatos e óxido de ferro que caracterizam a microestrutura de pelotas tratadas termicamente em forno piloto. O desenvolvimento desta metodologia promove subsídios para estabelecer futuramente uma relação das estruturas observadas em escala microscópica com as propriedades reconhecidas e mapeadas no produto final.

Aug 17, 2017

By Luis Alberto Sfalsin Passos

A aglomeração de minério de ferro para formação de pelotas é um processo dinâmico e seu controle é complexo. No controle manual o operador local é responsável pelos ajustes no processo e o tempo e a proporção de suas atuações dependem da percepção de cada um. Logo, o controle manual do processo é feito de forma individual e não padronizada e frequentemente não atende satisfatoriamente o controle da taxa de crescimento da pelota crua. Este artigo apresenta uma alternativa de controle automatizada, padronizada e otimizada da taxa de crescimento da pelota crua nos discos de pelotização. O “Sistema de Controle Avançado de Processo”, denominado SCAP, consiste em um controle multivariável baseado em ferramentas de controle convencionais e lógica nebulosa, que simula o pensamento humano nas tomadas decisão. As regras foram construídas e fundamentadas em conhecimentos previamente adquiridos por especialistas do processo. Verificou-se após a implantação um aumento do desempenho do processo produtivo. No âmbito das melhorias, destacam-se: redução de pelotas fora da especificação (granulometria), redução do consumo de insumos (agentes aglomerantes, gás natural, entre outros), melhoria na qualidade do produto final e aumento da produtividade.

Aug 1, 2018

By Suzana Souza da Silva Scardua

O desenvolvimento dos aços microligados representa um grande avanço tecnológico e oferece grandes vantagens econômicas para diversas áreas da engenharia. Nas últimas décadas houve um aumento expressivo na demanda mundial por tubos utilizados na construção de dutos para transporte de petróleo e gás. Neste caso são utilizados os aços ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) que combinam alta resistência e tenacidade necessárias para operar em altas pressões. Os tubos são produzidos a partir de placas laminadas e posteriormente soldadas atendendo a norma API 5L. Em componentes de geometria complexa, tais como juntas, acoplamentos e conexões, a laminação não é a técnica mais adequada. Para este fim, o processo de forjamento é uma alternativa, pois permite uma ampla faixa de dimensões e formas complexas com controle da microestrutura e propriedades mecânicas após tratamentos térmicos adequados. Para avaliar novas técnicas de processamento, foram fabricadas barras forjadas de um aço microligado com composição química similar à de um API 5L X70 comercial. O aço foi lingotado e forjado em barras quadradas de 35 mm de aresta. Em seguida foram retiradas amostras para tratamentos térmicos de têmpera a 920°C e 1.050°C e revenimento de 150°C a 650°C. Após analisar as microestruturas foi escolhida a similar à de um tubo comercial API 5L X70 para preparação de corpos de prova para ensaios de tração. Resultados preliminares mostram a possibilidade de obter aços com qualidade API através do forjamento.

Aug 7, 2018

By Cynthia Serra Batista Castro

A dissolução de precipitados complexos de Ti e Nb durante a etapa de reaquecimento de placas foi estudada utilizando-se amostras de quatro aços microligados. As análises foram realizadas por microscopia óptica e por microscopia eletrônica de varredura nas amostras de placas antes e após reaquecimento em diferentes tempos de encharque. Os resultados mostraram que os precipitados com tamanho inferior a 100 nm foram dissolvidos durante a etapa de reaquecimento do material, não necessitando de encharque. Para precipitados de 100 nm até 500 nm, verificou-se dissolução parcial com o aumento do tempo de encharque até 50 min. Para precipitados mais grosseiros, não houve dissolução significativa durante as etapas de encharque estudadas. Os resultados foram influenciados pelo grau de limpidez dos aços, nível de segregação e razão Ti/N.

Oct 30, 2017

By Samuel de Lima Silva

A Comissão Interna de Conservação de Energia (CICE) atuou com uma série de ações para aprimorar a rotina de trabalho com finalidade da redução do consumo específico de gás natural na Unidade de Juiz de Fora da Votorantim Metais Zinco. As principais ações adotadas foram o desligamento de um dos queimadores da Caldeira Aalborg, e regulação do outro para 50%, utilizando o primeiro apenas quando necessário; estudo de melhorias na operação da Planta Polimetálicos, visando a redução de consumo pelo queimador do forno; melhoria no acompanhamento de consumo diário, tanto na chegada de gás quanto na caldeira; levantamento dos pontos de vazamento de vapor e contratação externa para adequação. Como resultado dessa série de ações tomadas, obtivemos uma redução de 17% no consumo específico de gás natural da planta.

Jul 31, 2018

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019