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By Diego de Araujo Santana

O tamanho médio dos grãos é um parâmetro estrutural frequentemente estimado quando se está avaliando, principalmente, as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. A American Society for Testing and Materials (ASTM) estabelece, nas normas ASTM E112 e ASTM E1382, metodologias para estimar o tamanho médio dos cristais de maneira manual e semiautomática/automática, respectivamente. O presente trabalho propõe, além de uma nova metodologia semiautomática, duas metodologias automáticas para estimar o tamanhão médio de grão em materiais metálicos policristalinos monofásicos, assim como um parâmetro para avaliar a morfologia dos grãos. O tamanho de grão G ASTM encontrado utilizando os novos procedimentos testados se apresentou muito próximo aos valores obtidos pelos métodos padronizados, que também foram aplicados e usados como referência para avaliação da representatividade das medidas. Desse modo, os métodos propostos se apresentam como uma alternativa viável para estimar o referido parâmetro estrutural dos materiais metálicos.

Aug 17, 2017

By Jean-François Stumper, Mario Moser, Mark Kruessmann, Volker Langer, Daniel Bastos Martins Cruz, Claude Meisch

The latest generation of probes and casthouse machines provide a wealth of data that has not been available a few years ago. The evaluation of this data gives direct feedback to improve the blast furnace efficiency, the equipment maintenance and design and it allows the early detection of critical or deviating process situations. A stable operation with lower operation and maintenance costs are the final customer benefits.

Oct 1, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Lucas Kling e Silva

Os aços inoxidáveis são materiais utilizados em ramos da indústria que demandam além de boa resistência à corrosão, elevada resistência mecânica. As ligas inoxidáveis austeníticas geralmente são submetidas ao trabalho a frio visando seu endurecimento, uma vez que não são endurecíveis via tratamento térmico. Devido à deformação plástica, pode ocorrer a transformação da austenita em martensita para algumas classes de aços. Esta transformação, dependendo da fração de fase transformada pode levar à redução da tenacidade. O foco deste trabalho está, portanto, na identificação e quantificação da martensita em amostras deformadas. Para isto, corpos de prova de aço austenítico AISI 321 foram deformados mediante laminação a frio e caracterizados pelo magnetômetro de amostra vibrante (VSM) e pela técnica Bitter modificada ao ferrofluido. Os resultados exibiram a fácil formação de martensita no aço e uma abordagem muito eficaz para revelar esta fase nas imagens de microscopia ótica. Com os valores de saturação magnética provenientes do VSM foi possível estimar a fração volumétrica da martensita para cada condição de deformação.

Aug 17, 2017

By Alexandre Furtado Ferreira

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo matemático de conservação de massa e energia tendo como base a medição intermediária da sublança (Modelo Dinâmico). O modelo utiliza como dados de entrada informações sobre massa e composição da carga metálica, valores adicionados de fundentes na corrida e as informações obtidas com a medição intermediária aos 88% do sopro de oxigênio calculado pelo Modelo Estático. O algoritmo foi desenvolvido em C# e está integrado na rede de Nível 2 da CSN. Os resultados de acerto simultâneo de temperatura e carbono final de sopro obtido pelo modelo dinâmico foram superiores ao Modelo Estatístico até então utilizado. Tal fato permitiu a redução do ressopro decorrentes de imprecisão do modelo e ganho em produtividade.

Aug 17, 2017

By Alex Maia do Nascimento

A capacidade de um determinado aço suportar as deformações ocorridas durante laminação sem fraturas ou trincas severas é denominada de ductilidade a quente, que é função de diversos parâmetros de processo dentre os quais: qualidade do tarugo, tipo de corte, ciclo térmico, temperatura de processo, layout do laminador, calibração, taxa de deformação e composição química. Diversos trabalhos abordam a ductilidade a quente enfatizando a influência isolada de uma variável como critério de qualidade como as conhecidas relações Mn/S e Ni/Cu através da determinação de valores mínimos. A globalização tem sido responsável pela crescente competitividade entre as siderúrgicas que, para se manterem competitivas no mercado, têm que buscar inovações, quebras de paradigmas, estratégias ousadas e assumir riscos. No presente trabalho realizou-se uma avaliação de risco com base no princípio ALARP (As Low As Reasonable Practical) através da análise conjunta das principais variáveis de processo responsáveis pela perda de ductilidade a quente de um aço utilizado para produção de barras de aço CA-50, objetivando-se uma solução otimizada de menor custo garantindo a competitividade e sustentabilidade da cadeia produtiva.

Aug 17, 2017

By Pedro Porto Silva Cavalcanti

A suscetibilidade à degradação mecânica de pelotas de minério de ferro é diretamente influenciada tanto pela composição quanto pela sua estrutura. O trabalho analisou criticamente essas relações para pelotas queimadas para a redução direta, por meio de análises detalhadas com quatro tipos distintos de pelotas, que incluíram análises químicas e mineralógicas, medidas de porosidade e distribuição de tamanhos de poros por tomografias de raios X, distribuição de poros por região da pelota por meio de microscopia, da dureza, bem como de resistência à compressão, abrasão, bem como um novo método de avaliação da resistência à fragmentação por abrasão. O trabalho mostra que há, de fato, forte correlação entre a suscetibilidade à degradação e várias dessas características analisadas. Forte correlação foi observada entre a porosidade e o tamanho máximo de poros. Boa correspondência qualitativa foi observada entre o acabamento superficial e a resistência à compressão. Resultados de um novo teste proposto de suscetibilidade à fragmentação superficial sugerem que a porosidade total e a mineralogia exercem pouca influência nesse comportamento, enquanto as características superficiais, como o acabamento e a microdureza exercem uma influência direta nesse mecanismo.

Aug 17, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

A descoberta de óleo e gás no Pré-Sal transformou o Brasil em um dos grandes possuidores de reservas de petróleo no mundo e aumentou as expectativas de produção em águas profundas. Apesar da euforia, alguns desafios têm o potencial de inviabilizar a exploração do Pré-Sal: a complexa logística offshore, as dificuldades de acesso ao reservatório, as condições físico-químicas do poço e de subsuperfície. As condições impostas pelo ambiente são relevantes, devido aos altos teores de contaminantes, alta temperatura e pressão, que exigem materiais de alto desempenho. O objetivo deste trabalho é revisar os avanços que podem contribuir para superar as condições físico-químicas do Pré-Sal. Verificou-se que a solução deste problema pode envolver três tipos de abordagem: O desenvolvimento de ligas resistentes à corrosão (LRC), a adição de agentes modificadores do meio corrosivo (inibidores) e modificações no projeto dos equipamentos. Espera-se, portanto, que a utilização conjunta das diferentes abordagens proporcione a viabilidade de longo prazo da produção no Pré-Sal.

Aug 17, 2017

By Stefan Wahlund, Tom Adams, Mats Söder, Zhi Zhang

By applying high-end rolls with utmost performance and superior surface quality, hot strip mills can be further optimized. Operations in the mill have been also waiting for improved roll solutions that can minimize required roll changes which impact production efficiency. Limitations are usually due to the low performance and surface degradation of the rolls in the late finishing stands (F5 – F7). VICTURATM is the most recent developed grade for rolls utilized in the late finishing stand at Union Electric Åkers (UEÅ). These rolls have been tested and applied in mills all over the world. A significant improvement over the enhanced ICDP rolls has been observed. Hot strip mills are realizing improved operating efficiency and Total Cost of Ownership (TCO) through the transition of their entire roll inventories to these break-through products.

Oct 1, 2019

By Letícia Miranda Alves

Os pós fluxantes têm como base o sistema CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2 sendo que, em alguns casos, podem conter também MgO, Li2O, K2O e B2O3. Os resíduos de mármore e granito, oriundos dos processos de produção de rochas ornamentais, são passivos ambientais na região sudeste, sobretudo no estado do Espírito Santo. As composições destes resíduos são similares a dos pós fluxantes utilizados nos processos de lingotamento contínuo e portanto serão utilizados neste trabalho para formulação de novos fluxantes. Uma mistura de granito, pó de mármore e adições foi realizada com o objetivo de produzir um fluxante similar aos comerciais encontrados no mercado. O novo fluxante foi caracterizado por difração de Raios X antes e depois de passar pelo teste de susceptibilidade de formação de fases cristalinas ou “teste de Stollberg” modificado. Os resultados mostraram que existe a formação de fases similares às observadas em fluxantes comerciais. Avanços nesta área podem viabilizar economia de matéria-prima e a diminuição do impacto ambiental causado pelo mercado de rochas.

Aug 17, 2017

By Luiza Cruz Guimarães

Os fabricantes de instrumentos endodônticos de NiTi têm desenvolvido diferentes estratégias para aumentar a resistência à fadiga e à ruptura torcional desses instrumentos. A tecnologia “Controlled Memory (CM)”, que envolve o emprego de tratamentos térmicos em instrumentos já usinados, é uma dessas novas estratégias. Neste trabalho, dois tipos de instrumentos CM foram avaliados em termos de sua capacidade de recuperação de forma e resistência à fadiga após ciclos de flexão até 45 graus e esterilização em autoclave, simulando o uso clínico. Os resultados obtidos em relação às temperaturas de transformação martensítica e reversa, ao momento de dobramento a 45 graus, à recuperação de forma e à resistência à fadiga após ciclos de flexão/esterilização mostraram que os tratamentos aplicados aos dois tipos de instrumentos, embora referenciados como tecnologia CM, produziram resultados diferentes em termos de microestrutura e propriedades.

Aug 17, 2017

By Diego Santa Rosa Coradini

O objetivo do trabalho é de avaliar a influência do Si na redução do Zn e do Fe da poeira, que foi adicionada na forma de briquete em gusa líquido na temperatura de 1500°C. Nos experimentos variou-se a massa de poeira e a porcentagem de silício no gusa. Para a condução dos testes, foi utilizado um forno vertical em escala laboratorial, com fluxo de gás inerte (argônio) mantido no interior do forno durante a realização dos experimentos. Todos os experimentos de fusão foram realizados no aparato experimental e utilizaram cadinhos de alumina. Periodicamente foram retiradas amostras para a verificação dos teores de carbono e silício. Verificou-se que é possível atingir valores de redução do óxido de ferro superiores a 98% para determinadas condições experimentais. Observou-se que a nova poeira coletada durante os ensaios obteve elevados teores de zinco (68% em média), além da presença de ferro.

Oct 30, 2017

By Bruno Alves Resende

Em julho de 2010, a linha de Tiras a Quente da Usiminas, planta de Ipatinga, passou a operar com um novo sistema de controle para o laminador de acabamento. Assim, foi necessário atualizar o simulador offline de set up do Trem Acabador, utilizado frequentemente pelas áreas técnica e operacional. Para isso, toda a lógica de cálculo e formulações matemáticas do sistema online foram assimiladas e empregadas no novo simulador. Os resultados das simulações, quando comparados com os valores gerados pelo modelo online, mostraram-se bastante confiáveis. Sendo assim, conclui-se que o aplicativo desenvolvido está apto para ser utilizado como uma ferramenta de simulação offline do modelo de controle do Trem Acabador. Os benefícios potenciais do uso do simulador são: (i) aumento da produtividade por meio da redução de paradas da linha, (ii) melhoria da qualidade final do produto, (iii) redução do número de experimentos na produção e (iv) ajuste dos parâmetros dos modelos de controle. No presente trabalho são apresentadas e discutidas as características do desenvolvimento, da apresentação e da aplicação desse simulador.

Aug 17, 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 uma nova metodologia na gestão de paletes do negócio cimentos. O estudo objetivou a implantação de um sistema integrado de paletes que permitiu uma gestão eficiente do negócio, sendo possível controlar os índices de paletes disponíveis para a produção, paletes em reparo, paletes sucateados e balanceamento de estoque entre fábricas e centros de distribuição, contribuindo para uma redução da necessidade de compra de novos paletes. Além disto, propôs também a implantação de uma oficina de paletes dentro das fábricas garantindo um melhor processo de triagem de paletes que contribuiu para a redução do tempo de parada das linhas produtivas por problemas de paletes fora de padrão operacional.

Aug 17, 2017

By Lucas Travi

Um dos tratamentos superficiais mais conhecidos é a nitretação a plasma, que consiste basicamente na introdução de nitrogênio na superfície da ferramenta, na forma de nitretos de elementos de liga, em solução sólida, a fim de criar uma camada protetora que aumenta a vida útil do material. A nitretação a plasma permite o controle da camada formada através do ajuste de parâmetros como temperatura, mistura gasosa e tempo de tratamento. Porém para ferramentas mais complexas é comumente utilizado um novo processo de nitretação, a nitretação a plasma com gaiola catódica que tem como principal diferencial o aquecimento homogêneo das peças, evitando assim a heterogeneidade da camada nitretada. Outra vantagem é que neste processo não é comum ocorrer o acumulo de plasma o que evita o efeito de borda. Neste trabalho, será analisada a importância da menor rugosidade superficial aliada a dureza superficial no comportamento tribológico do material no processo de nitretação a plasma com e sem gaiola catódica. O resultado dos ensaios tribológicos demonstraram que o incremento de dureza associado a uma menor rugosidade superficial obtido para a amostra nitretada com gaiola catódica promoveu uma redução no coeficiente de atrito ao longo do tempo. A rugosidade superficial média para as amostras nitretadas com gaiola catódica foi menor que as nitretadas via processo convencional, aproximando-se do valor obtido para às amostras que foram polidas.

Aug 17, 2017

By José Eustáquio da Silva

Este trabalho mostra a versatilidade e praticidade do uso da metodologia denominada “Método e Aparelho para Avaliar as Propriedades de Coqueificação do Carvão”, metodologia esta desenvolvida e patenteada pelo corpo técnico da SunCoke Energy. Esta técnica tem possibilitado o desenvolvimento de novas misturas de carvões totalmente alinhadas com os dois grandes pilares da Siderurgia mundial: misturas e coque com baixo custo e qualidade adequada. A fidelização com todas as particularidades do processo real de coqueificação faz desta metodologia uma poderosa ferramenta para tomada de decisão na definição de novos blends, como também para a caracterização de carvões dos quais ainda não se conhece seu potencial para produzir um coque de boa qualidade. Diferentemente das tecnologias similares existentes, o “Box Test” da SunCoke Energy tem robustez suficiente para ser reutilizado para até quatro enfornamentos e é capaz de produzir massa suficiente de coque para que sejam realizadas todas as análises para uma perfeita caracterização do coque.

Aug 17, 2017

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

O presente trabalho teve por objetivo uma análise de parâmetros geométricos de bicos de lança em operação e uma extrapolação para situações futuras. Foram determinadas as principais relações trigonométricas e, a partir disso, verificada a possibilidade de “coalescência”. Os principais resultados mostram que círculo primitivo dos bocais (PCD) não tem qualquer influência nas relações trigonométricas do bocal, limitado pelo ângulo de saída divergente. Bicos com até 04 furos e pequeno ângulo com a vertical podem promover a coalescência e bicos com mais furos afastam essa possibilidade assim como a relação entre número de furos e ângulo entre dois bocais adjacentes. O presente trabalho mostrou uma importante ferramenta para determinação de condições para desenvolvimento de novos bicos de lança.

Aug 17, 2017

By Ariane Gaspari Oliveira Souza

O Escândio é um elemento do grupo das terras raras que apesar de ser tão abundante quanto metais como o chumbo, raramente é encontrado concentrado nos minérios. A produção de Sc atual é inferior a 10t/ano proveniente do processamento de outros minérios e resíduos e também da recuperação de sucatas. Minérios lateríticos de níquel podem conter até 350ppm de Escândio e os resíduos do seu processamento podem ser ainda mais concentrados. Neste trabalho foi caracterizado um resíduo do processamento de minério de Níquel e avaliado o processo de lixiviação para reocupação do Escândio contido. Os principais componentes do resíduo são Fe, Cu, Ni e Co e o Escândio é da ordem de 1000ppm. A lixiviação do Escândio mostrou-se mais dependente da temperatura do que da concentração de H+ e o processo de lixiviação proposto não foi seletivo para o Escândio sendo necessárias etapas subsequentes para purificação.

Aug 17, 2017

By Bart de Graaff, Victor van Straaten, Edo Engel

The hot blast system is key ancillary plant equipment with respect to safe and stable operations during a long blast furnace campaign. Hot blast stove designs have been optimized to such an extent that in some cases, their lifetimes have surpassed the campaign lengths of the associated blast furnaces by a substantial margin, with the exception of the burner and a few critical areas. This article presents recent developments with respect to designing, building new and operating existing hot blast systems for a long lifetime and at optimized performance. These developments include fundamental improvements such as dome combustion designs as well as increasingly comprehensive packages for inspection, assessment and maintenance techniques. Examples of such techniques are burner replacement with the hot blast system at operating temperature, improved double shell approaches and TOFD measurement applications.

Oct 1, 2019