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By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Klaus Pronold

Once installed rolling mills can look forward to a long life. Around 40% of the 140 conventional hot strip mills presently in operation were built between 1960 and 1970. 17 of the 29 CSP®-plants were commissioned before the year 2000 and have automation platforms that are obsolete and/or have outdated rolling technology. Keeping pace with the market requirements is an ongoing challenge for producers of flat steel. It is a real balancing act keeping production facilities performing at necessary levels, safeguarding the investment and keeping outage periods to a minimum. To overcome these demanding factors and strike the right balance allowing for the production of higher grade steel that meets the current market price the installation of mechanical equipment as well as automation platforms and process technology must meet the latest technology standards. Being discussed in this paper are the different motives for modernizations along with their impact on project handling and commissioning philosophies. Experience gained during recent modernization projects in the field of flat steel rolling relating to Steckel / plate mills or current CSP® modernizations will be shared and demonstrate that each modernization has its own individual solution. Specific strategies are explained to help optimize production, increase plant agility and maximize the return on investment.

Aug 17, 2017

By Jose Carlos D'Abreu

O presente trabalho se refere a um programa de pesquisa cooperativa Universidade- Empresa, que objetivou analisar a metalização de briquetes autorredutores quando submetidos à redução sólida e quando adicionados a um banho de aço fundido, atendidas as similaridades impostas pelos processos industriais. Focando principalmente a recuperação dos resíduos particulados gerados pela siderurgia integrada, foram formulados sete tipos de aglomerados autorredutores. O presente trabalho considerou duas rotas experimentais: primeiramente, a que realizou a autorredução em fase sólida numa atmosfera de nitrogênio, e a monitoração da conversão reacional resultante através da análise dos gases de exaustão gerados. Em segundo lugar, a que promoveu a autorredução via a imersão dos briquetes num banho de aço carbono, e a realização posterior das monitorações das variações de composição do aço fundido e de sua temperatura, visando comparar o “potencial refrigerante” dos briquetes e das sucatas. Este trabalho apresenta os resultados experimentais relativos a seis briquetes, no caso da rota de autorredução sólida, e de um briquete (tipo A), no caso da segunda rota. Finalmente, com base nos resultados laboratoriais, foi possível concluir pela viabilidade técnica preliminar das duas rotas de reciclagem.

Aug 16, 2017

By Morgana Cristina Arnold

O Pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo siderúrgico, produzido pela volatilização de metais pesados durante a fusão da sucata no forno elétrico a arco. Os metais volatilizados, entre eles Zn, Pb, Cd, Ni e Cr, são oxidados e subsequentemente solidificados na forma de um pó fino com partículas de dimensão inferior a 10 micrômetros. Este resíduo é classificado como Classe I – perigoso, segundo a norma NBR 10.004/2004, devido às concentrações de chumbo e cádmio acima do limite estabelecido no ensaio de lixiviação. Neste sentido, uma das alternativas para um possível uso deste resíduo seria a tecnologia de Solidificação/Estabilização (S/S) para a imobilização dos metais tóxicos. O PAE atrasa as reações de hidratação do cimento Portland, o que inviabiliza este cimento na tecnologia de S/S. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do PAE nas características mecânicas e ambientais de argamassas à base de cinzas volantes (CV) e cinzas de casca de arroz (CCA) álcali-ativadas. Foram preparadas argamassas com traço de 1:3 (CV+CCA: areia, 4 granulometrias) e adicionados teores de PAE de 0, 10, 15 e 20% em relação à massa de CV+CCA. Ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7 e 28 dias. Para avaliar a periculosidade do material, análises de lixiviação foram realizadas na idade de 7 dias. Os maiores resultados de resistência à compressão, entre as argamassas contendo o resíduo, foram encontrados para o teor de 20% de PAE.

Aug 16, 2017

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 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 Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Verônica Scarpini Candido

Este trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito da incorporação de até 15% em peso de lama de alto forno proveniente de uma siderúrgica do estado do Pará, na massa argilosa composta de argila forte e argila fraca para a produção de telhas. O resíduo e as argilas, forte e fraca, foram beneficiados e tiveram sua composição química determinada por meio de fluorescência de Raios-X. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial a 20 Mpa para queima em forno de laboratório tipo mufla a 950oC. Foram avaliadas a absorção de água e o módulo de ruptura em flexão dos corpos queimados. Os resultados mostraram que a lama de alto forno é constituída predominantemente por compostos de ferro e que a incorporação de até 15% em peso pode melhorar as propriedades tecnológicas das cerâmicas queimadas.

Oct 30, 2017

By Douglas Luciano da Silva Oliveira

Em uma linha de decapagem contínua, o tempo de parada da entrada para realização da solda é um dos fatores que mais afeta a produtividade. Estratificando-se o tempo total dessa parada, parte significativa é composta pelo tempo de centelhamento, que é um dos parâmetros fundamentais da soldagem a topo por centelhamento. Adicionalmente, a energia elétrica e o gás natural, consumidos durante o processo de soldagem, contribuem para onerar o custo de transformação da BQD. A fim de reduzir esse tempo e os custos de transformação, avaliou-se, através de análise metalográfica, ensaios de embutimento e dureza, a qualidade de juntas soldas com tempos reduzidos e sem o uso do sistema de depleção de oxigênio, para aços de baixo carbono, de acordo com referências da literatura. Com base nos resultados obtidos, foi possível reduzir o tempo médio de solda em 5s em materiais com espessuras superiores a 2,50mm e eliminar a necessidade do uso de gás natural em todos os aços da GRADE 0, o que representa em torno de 76% das bobinas produzidas nas LDCs.

Aug 8, 2018

By Alaelson Vieira Gomes

Amostras de alumina APC-2011 SG com nióbia, sílica e magnésia foram sinterizadas a 1400 °C/3h, a fim de serem avaliadas suas propriedades balísticas. A adição de nióbia foi de 6% e 8% em peso; sílica foi de 0% e 0,8% em peso; e magnésia no teor de 0% e 0,15% em peso. As amostras sinterizadas foram caracterizadas medindo-se dureza, densificação e velocidade após o impacto.Os ensaios balísticos foram efetuados colando discos cerâmicos em chapas de aço e então submetendo o alvo a impacto usando projetil 7,62 mm de um fuzil com uma distância de tiro de 5m. A energia absorvida pela fragmentação dos discos cerâmicos foi estimada pela velocidade residual.As superfícies de fratura das amostras foram observadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados foram analisados.Verificou-se que a adição de quantidades elevadas de nióbia à alumina com presença menos significativa de sílica e magnésia pode incrementar a presença de fase vítrea nos contornos de grãos da alumina, com efeito nas propriedades do material para uso em proteção balística.

Oct 30, 2017

By Flavio Viana Diniz Soares

Neste trabalho foi avaliada a desnitrogenação ao longo do tratamento no Desgaseificador a vácuo – RH2 da Usiminas, a partir da amostragem de 10 corridas de aço estrutural para chapa grossa de classe de resistência mecânica de 50 kgf/mm2 microligado com nióbio e titânio, de composição química e em condições de processo similares. Foram retiradas amostras de aço nos tempos 0, 5, 10, 15 e 20 minutos de cada corrida. Os dados foram tratados em dois grupos baseado no teor inicial de nitrogênio. Para o grupo de corridas com o teor menor que 39 ppm, não se verificou redução nos valores de nitrogênio após o tratamento no RH. No grupo de corridas com teor de nitrogênio acima de 39 ppm, evidenciou-se uma redução média de 17% do teor de nitrogênio. Além disso, o teor médio final de nitrogênio em ambos os grupos ficaram com diferença de apenas 2 ppm, evidenciando que o desgaseificador a vácuo RH foi eficiente na redução de nitrogênio para teores acima de 39 ppm.

Oct 30, 2017

By Gabriela Pereira de Miranda

Os aços avançados de alta resistência do tipo dual phase (DP) são aplicados na indústria automobilística, principalmente, em componentes estruturais. Alguns desses aços são revestidos com zinco e suas ligas, visando maior resistência à corrosão. Atualmente, o processo de união de aços mais utilizado em veículos é a soldagem por pontos. O emprego inadequado de parâmetros de soldagem pode provocar trincas por fragilização por metal líquido (LME, do inglês liquid metal embrittlement) em regiões de soldas a pontos de aços de alta resistência revestidos com zinco. O metal líquido, neste caso, consiste em ligas de Zn-Cu provenientes da combinação de cobre dos eletrodos de soldagem com o zinco do revestimento, que penetra em contornos de grãos, reduzindo a sua energia coesiva. Sob solicitação mecânica, tal fragilização pode ocasionar origem às trincas. Neste trabalho foram investigadas as condições de formação de trincas por LME na soldagem de aços DP da classe de 600 MPa de limite de resistência galvanizado por imersão a quente (HDG - GI). Verificou-se, em todas as condições de soldagem avaliadas, a penetração do metal líquido na superfície da solda. A ocorrência de trincas, no entanto, só foi constatada em condições de soldagem que implicaram na geração de tensões. Tais tensões foram intensificadas com refrigeração inadequada, causada por diferentes vazões de água nos eletrodos inferior (1,5 l/min) e superior (7,5 l/min), e/ou soldagem sequencial. Não foram observados efeitos prejudiciais de trincas por LME nas resistências estática (cisalhamento por tração) e dinâmica (fadiga sob cisalhamento).

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia, Rubia Teodoro Silva, Daniel A. G. de Carvalho, Aline Lima da Silva, Gilvan Nascimento de Souza

Para a maior eficiência na técnica conhecida como Slag Splashing, empregada com fins de manutenção e reparo de refratários de convertedor LD, a escória deve apresentar características apropriadas em termos de viscosidade e fração de sólidos. No presente trabalho, desenvolveu-se uma metodologia híbrida, combinando a utilização de padrões para a caracterização visual de escórias na planta, baseada em critérios de atribuição de notas, com a simulação termodinâmica usando o software FactSage para determinação das fases presentes na escória, quantificação de fração de sólidos e cálculo da viscosidade efetiva. A metodologia proposta permite identificar os quadrantes ideais de viscosidade efetiva, fração de sólidos e teor de ferro total, de modo que se possa garantir escórias com notas altas, apresentando qualidade apropriada para o processo. Os resultados indicam que as escórias com nota 3 (ótima) são obtidas nas seguintes condições: temperatura de fim de sopro de 1690-1720ºC, viscosidade efetiva na faixa de 0,070-0,650 Pa.s, fração de sólidos de 13-22%, teor de ferro total na escória de 14-17,5%..

Oct 1, 2019

By Gabriela Lemos Lages

Os parâmetros influenciadores do processamento mineral para a concentração magnética, como granulometria das partículas, fluxo de alimentação da polpa, susceptibilidade magnética, atuam de forma conjunta em uma planta de beneficiamento. Foram analisadas amostras de polpa contendo sulfetos de níquel, cobre e metais preciosos em seis amostragens objetivando medir a eficiência de um separador magnético de tambor de 750 Gauss em um circuito primário de britagem. O rendimento do equipamento na planta industrial foi comparado com os parâmetros medidos em laboratório. Os resultados obtidos da granulometria médias das partículas da polpa para 80% e material passante (P80) foram: 150 µm, 300 µm, 163,6 µm, 146,1 µm, 287,5 µm e 164,8 µm, e a taxa de alimentação do circuito variou entre 30,2 tph e 55,2 tph, com pressão de lavagem média de 1,0 kg/cm3. As amostras foram submetidas ao balanceamento metalúrgico utilizando o software Bilmat 9.5, após os resultados dos ensaios de caracterização: ICP-metais básicos, Satmagan e LECO-S. O percentual médio de recuperação magnética do laboratório foi de 80,1%, enquanto na planta a média foi de 96,38%, com a eficiência da planta em torno de 20,8% superior à recuperação magnética em laboratório.

Oct 30, 2017

By Marcio José Cuccolo Rosales

A soldagem por brasagem a vácuo promove a união de materiais dissimilares com alto valor agregado. Este trabalho visa estudar a interação química do nitreto de boro hexagonal (h-BN) na interface de ligação brasada do par Kovar®/h-BN. As variáveis de processo são determinantes para formação da junta brasada metalurgicamente estável. O trabalho estuda a molhabilidade do h-BN quando em contato com ligas de adição do sistema eutético Ag-Cu durante a solidificação. Foram conduzidos ensaios no h-BN a fim de caracterizar sua aplicação no sensor de posição do feixe de elétrons (BPM) do projeto do Sirius, e as propriedades que influenciam o seu processamento durante a brasagem, como coeficiente de expansão térmica e molhabilidade superficial. Os ensaios de brasagem com a liga Ag-Cu-4,5Ti, mostraram boa molhabilidade e espalhamento na superfície, favorecendo a formação da junta sem descontinuidades. As reações na interface são complexas no sentido de formação de novas fases e intermetálicos e, influenciadas pela seleção dos materiais, que possuem diferentes temperaturas de fusão e coeficientes de expansão térmica. Os resultados indicam que a seleção da liga com Ti, que é o elemento de ativação, promove a interação na superfície do h-BN com os demais materiais da junta.

Oct 30, 2017

By Noan Tonini SImonassi

Compósitos cerâmicos de TiB2-AlN foram preparados por técnica de “spark plasma sintering”. A densidade máxima relativa e resistência foram de 96,9% e 16,2 GPa, respectivamente. As amostras foram submetidas a testes de usinagem de curto tempo. Os compósitos com 70% de AlN foram utilizados como ferramenta de corte e apresentaram resultados satisfatórios para os parâmetros de corte. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiram a análise da microestrutura e o desgaste da superfícies após os testes de corte.

Oct 30, 2017

By Quésia de Freitas Silva Fonseca Rodriguesr

Os diamantes obtidos no sistema Ni-Mn-C com adição de teores de ferro de 0% a 5% foram submetidos ao teste de friabilidade para avaliação da resistência mecânica ao impacto. A resistência dos cristais pode ser influenciada por vários fatores como o dispositivo de alta pressão, sistema catalisador/solvente, tempo de síntese, tipo de grafite. No presente estudo os diamantes foram obtidos sob pressão de 4,5GPa e temperatura 1250ºC de, com período de processo de 10 minutos, utilizando o dispositivoi do tipo bigorna concavidade central. Os teste de friabilidade foram realizados no friatester, onde é determinado o índice de quebra em função do teor de ferro adicionado foi avaliada o índice de quebra e os fragmentos ou cristais que resistiram ou não ao impacto. Foi constatada uma significativa influência do teor de ferro sobre a friabilidade dos cristais

Aug 16, 2017

By Clarissa Hadad de Melo, Jean André François Dille, Rosa Maria Sales da Silveira, Rafaella Martins Ribeiro, Leonardo Sales Araujo, Luiz Henrique de Almeida, Alessandra Vieira Guimarães

Este trabalho tem por objetivo investigar o efeito do Y na precipitação da fase δ na superliga de níquel 718 e correlacionar a caracterização microestrutural com a precipitação/dissolução das fases, por análise térmica. As ligas A, B e C solubilizadas e superenvelhecidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com o auxílio de EDS para identificar as fases presentes nas ligas. A caracterização microestrutural foi corroborada com técnica de calorimetria diferencial de varredura. Resultados mostraram que a adição de Y influencia no tamanho de grão e consequentemente na fração de δ precipitada. A adição de Y modificou a cinética de precipitação de δ, que variou de acordo com o teor de ítrio adicionado.

Oct 13, 2019

By Maria Cristina Adami Gatti

Este trabalho tem por objetivo aplicar o conceito teórico e experimental fornecido pela mecânica da fratura dependente do tempo, para avaliar por meio do parâmetro de fratura C* suscetibilidade do aço ASTM A297 Gr HP-Nb, para resistir à propagação de trincas por fluência. Este aço é utilizado na fabricação de colunas de suporte de tubos radiantes de Unidades de Coqueamento Retardado, que operam por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas. Os ensaios de fluência convencional e de propagação de trinca por fluência foram realizados na temperatura de 927°C, de acordo com as recomendações das normas ASTM E139-11 e ASTM E1457-13. Dos resultados das curvas de fluência obtida para diferentes valores de tensões aplicadas foram determinadas as constantes, A e n, da relação de Norton. Com os resultados obtidos da taxa de propagação de trinca por fluência, da/dt, em função do parâmetro C*, foi possível ser modelada a equação da/dt = 1,1x10-3(C*)0,78. A morfologia da fratura observada na região de crescimento de trinca por fluência no estado estacionário apresentou modo de propagação interdentrítica, típica de aços com estrutura austenítica bruta de fusão.

Aug 8, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

Este trabalho avaliou a purificação de níquel em relação aos contaminantes cálcio e magnésio a partir de soluções sintéticas sulfúricas simulando os licores industriais obtidos pelo processo de lixiviação sob pressão de minérios lateríticos de níquel. O uso de Cyanex 272 (20% v/v) se mostrou ineficiente na purificação do licor em decorrência das extrações simultâneas de magnésio e níquel e pela baixa seletividade do Cyanex 272 em relação ao cálcio (extrações inferiores a 10%). A adição de 5% v/v de ácido naftênico ao Cyanex 272 (20% v/v) provocou a extração conjunta de magnésio e níquel e extrações insignificantes de cálcio (inferiores a 0,5%). A mistura de 20% v/v de Cyanex 272 com 20% v/v de D2EHPA, em pH = 4,5, é passível de promover a purificação do licor frente ao níquel, pelo fato desta combinação de reagentes extrair cerca de 50% de cálcio, 48% de magnésio com baixos teores de níquel (em torno de 10%), podendo-se utilizar dois estágios de contactação para se obter no mínimo 80% de níquel purificado em fase aquosa.

Aug 7, 2018