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By Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

By Rodrigo Perito Cardoso

Low-temperature nitriding of stainless steels is applied to obtain wear resistant surfaces without losing its corrosion resistance. The treatment consists in introducing nitrogen into the steel surface avoiding chromium nitride precipitation. The corrosion resistance of martensitic stainless steels is expected to be improved if the treatment parameters are correctly selected. It can be related to ?Fe2-3N and a'N phase formation on the treated surface. In the present work the influence of the pretreatment and treatment temperature on corrosion resistance of plasma nitrided AISI 420 steel samples is studied. Annealed, as-quenched and 400ºC-tempered samples were nitrided at 300, 350, 400, 450 and 500°C, for 6 h at 600 V. The pressure was 3 Torr and the gas mixture was composed of 70%N2, 20%H2 and 10%Ar, at a gas flow rate of 3.34×106 Nm3s-1. Plasma was generated using a square-wave pulsed DC power supply and the sample temperature was controlled by the duty cycle. The modified layers were characterized by optical microscopy, X-ray diffraction and microhardness measurement. The corrosion resistance was studied by electrochemical characterization, by means of Open circuit potential and Anodic polarization curves. The maximum surface hardness was achieved at 400°C. This temperature seems to be near the limit temperature for low-temperature treatment aiming to improve or at least to keep unaltered the corrosion resistance in relation to that verified for non-treated steel samples. Results confirm that the pretreatment and treatment temperature significantly affects the corrosion resistance of the treated surface.

Aug 8, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Pedro Henrique Vasconcellos Apipe

O objetivo do trabalho consistiu em estudar os modos de transmissão de calor existentes em um conjunto mecânico composto por um rolo de extração e mancais de contato rolante em decorrência do movimento de um tubo laminado sobre o mesmo na planta da Vallourec Brasil. A motivação para o estudo surgiu na avaliação de como os fenômenos térmicos presentes resultariam na distribuição de temperatura através da superfície do conjunto e qual a sua relação com a disponibilidade desse equipamento. Para isso a análise desenvolvida foi baseada no emprego da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), associada a imposições subsidiárias durante a definição das condições de contorno do problema. Como resultado a distribuição de temperatura através da superfície do conjunto foi determinada, sobretudo na pista interna do rolamento e na região na qual se encontra o sistema de refrigeração. Desse modo conclui-se que embora o sistema de refrigeração dissipe uma grande quantidade de calor a sua eficiência não é satisfatória. Fato esse descrito pela presença de temperaturas superiores as necessárias para a ocorrência do fenômeno de ponto de gota.

Jul 31, 2018

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Thiago Pires Nagasima

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-30%Zn (latão 70/30) a partir de adições de P e Zr ao banho líquido foi investigado utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica e microanálises. Foram conduzidas medidas de tamanho médio de grão pelos métodos planimétrico e do intercepto linear e foram realizadas microanálises por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e de comprimento de onda (WDS). Nas amostras obtidas observa-se que, quando são adicionados P e Zr, sempre ocorre a diminuição do tamanho médio de grão em relação àquele das amostras onde apenas P é adicionado. O menor tamanho médio (? 200 ?m) ocorre para um teor de 0,16% de Zr. O refino de grão coincide com a formação de precipitados geralmente facetados, contendo Zr e P em uma proporção equivalente à da fase ZrP. Sugere-se que as adições causaram a formação de partículas sólidas de ZrP, sobre as quais ocorreu a nucleação heterogênea de grãos da fase Cu-?, resultando no refino de grão.

Oct 30, 2017

By Kíssia Carolina Bertoluci Cardoso

Para a fabricação de peças de grande porte, o forjamento em matriz aberta é o processo mais utilizado. Porém, se seus parâmetros não forem bem estabelecidos, defeitos metalúrgicos poderão surgir; esses, em sua maioria, provindos do material bruto de fusão, como rechupes e vazios. Para sanar tais defeitos, a deformação imposta na peça deve ser a mais homogênea possível. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada para verificar a relação entre a largura de contato matriz-peça e a espessura da parede de peças vazadas, com o objetivo de analisar o conceito de razão de mordida para esse tipo de geometria. Utiliza-se um billet cilíndrico inicial de 450 mm de comprimento, 360 mm de diâmetro externo e 120 mm de diâmetro interno, de material AISI 4140. As razões de mordida estudadas variam entre 0,2 e 1,4, sendo impostas variações de tempo em cada processo. Após análise, pôde-se verificar que as geometrias que apresentam distribuições mais homogêneas de deformação utilizaram razão de mordida de 0,4.

Aug 16, 2017

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Luiz Cláudio von Sperling Cotta

Os precipitadores eletrostáticos são equipamentos responsáveis pelo despoeiramento dos gases de processo que atravessam o forno de grelha móvel. O processo de sinterização no forno gera uma grande quantidade de particulado que são retidos por estes equipamentos, portanto têm grande importância no processo da Samarco e para qualidade do ar nas comunidades do entorno. A eficiência dos precipitadores é monitorada através da emissão de particulado no topo das chaminés. Neste estudo foram analisados os fatores elétricos e dimensionais que afetam a eficiência de despoeiramento e, portanto, os mecanismos que recolhem as partículas. Foi também avaliado o balanço de massas do equipamento e a capacidade de coleta de particulado de cada campo do precipitador eletrostático. Desta forma foi realizada a otimização do tempo entre batimentos de placas e ajustes lógicos para a diminuição de entradas de ar falso no precipitador. As ações resultaram em aumento da eficiência do funcionamento do equipamento, com redução do baseline de emissão de particulado. Resultados adicionais foram identificados através da redução de manutenção de válvulas duplas, maior controle operacional.

Aug 1, 2018

By Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Kátia Cristina Gouveia

O objetivo deste trabalho foi determinar a TTDF do aço ASTM A36 com diferentes graus de encruamento após ensaios de impacto Charpy, sob diversas metodologias. Não se notaram diferenças no comportamento do material quando se avaliam os valores de TTDF obtidos pela medição da expansão lateral dos corpos de prova, nem considerando o valor da TTDF na qual o material apresenta 50% de fratura frágil, usando as metodologias de avaliação visual das faces de fratura dos corpos de prova, embora os valores sejam divergentes dos valores obtidos pelos métodos analíticos. A avaliação das faces de fratura dos corpos de prova por microscopia eletrônica de varredura permitiu visualizar que nas regiões onde visualmente considerou-se que havia apenas fratura frágil, também haviam regiões típicas de fratura dúctil. Conclui-se que a metodologia mais indicada é aquela que considera a TTDF como a temperatura na qual a energia absorvida é a média dos patamares superior e inferior, pois é um método simples, de fácil reprodutibilidade e que melhor refletiu a tendência de comportamento do material nos diferentes graus de encruamento estudados.

Aug 7, 2018

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Érika Elis Kuo, Guilherme Bernardo da Silva, Marcelo Costa Choukri

Furos não planejados são comumente executados em vigas sem as devidas precauções no momento de sua execução. Para se realizar um furo sobre um elemento estrutural, deve-se realizar primeiro um planejamento, para então definir os critérios de efetivação e dimensionamento estrutural conforme a NBR 6118:2014, já que tais furos podem acabar interferindo no comportamento estrutural da viga. Deste modo, o presente trabalho tem como proposito o estudo da influência dos furos nas vigas de concreto armado a fim de analisar se o elemento estrutural sofre uma perda na sua resistência pelo fato do furo não ter sido planejado no momento do dimensionamento da viga. Para a realização deste trabalho foram dimensionadas três vigas de concreto armado e executados os furos com as vigas carregadas e posterior análise das fissuras geradas na região dos furos. Para validação dos resultados obtidos todas as três vigas foram construídas e ensaiadas nas dependências da Universidade UNAERP. Os furos possuíam um diâmetro de 50mm e mesmo ocorrendo perda de área de aço em algumas vigas, estes não introduziram influência relevante na resistência das vigas.

Mar 1, 2019

By Carlos Martins Viana

Neste trabalho, foram sintetizados e caracterizados nanofios de prata que posteriormente foram usados para produção de uma tinta condutora cuja, caracterização elétrica foi medida através de valores de tensão versus corrente. A primeira fase do trabalho consiste na obtenção dos nanofios pelo método poliol. Nesta fase, fez-se uma análise da estrutura dos fios, com o objetivo de verificar a uniformidade (forma e tamanho). Para estudos da estrutura utilizou-se a microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também utilizou-se a espectroscopia de Ultravioleta-Visível (Uv-Vis) para identificação dos nanofios no produto obtido. A segunda fase, consiste no desenvolvimento da tinta condutora, onde nanofios foram redispersados em uma mistura de solventes e CTAB em banho de ultrassom, para obtenção de valores de tensão superficial e viscosidade. Por fim, medidas de corrente contínua da tinta, permitiram a construção da curva tensão versus corrente, da qual se obteve o valor da resistência elétrica. Através da curva foi possível comprovar o caráter condutor da tinta e pela linearidade da curva, verificou-se que a tinta produzida é considerada um material ôhmico.

Aug 16, 2017

By Henrique Silva Furtado

Light meter is an ArcelorMittal innovation that uses off-gas light intensity to predict bath carbon, which is akin to the visual cues that the operators employ to finish a blow. Light meter enables the prediction of end point that is independent of any operator’s judgment. The results have been in general consistent with the actual carbon content at BOF end point at Tubarão. Besides some outliers that occurred due to strange intensity curves, the system implemented in Tubarão BOF 3 reported a carbon prediction error statistic that is very similar to dissolved oxygen–carbon end point statistics. Preliminary trials using light meter without any filter improved carbon hit ratio significantly.

Jul 30, 2018

By Bernardo de Oliveira Costa

O tempo de mistura em panelas de aciaria foi avaliado em diversos trabalhos através de modelamento físico e matemático. A maioria destes trabalhos está focada em analisar os efeitos da vazão de gás e localização dos plugs porosos usados para injeção. Em artigos recentes, o uso de dois plugs de injeção foi investigado, mas ainda há uma controvérsia significativa sobre a melhor posição para injeção de gás. Nestes artigos, a vazão de gás é distribuída igualmente entre os dois plugs de injeção. Neste trabalho, foi feito modelamento físico para avaliar os tempos de mistura de panelas de aciaria equipadas com dois plugs porosos. O modelo físico foi construído na escala de 1:5 de uma panela de 170 toneladas usada em uma planta brasileira. Os tempos de mistura foram apurados usando a injeção de um traçador. Diferentes combinações de posição dos plugs porosos e distribuição da vazão de gás foram ensaiadas. Experimentos de visualização do escoamento também foram desenvolvidos utilizando tufts e injeção de corante. Estes experimentos foram úteis para análise dos resultados.

Jul 30, 2018

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Filippo Verlezza

Conventional wire rod blocks have some limitations. They can only roll with fixed reduction ratios which always require the same rolling diameters within the block. With MEERdrive® SMS, as a pioneer, has introduced an innovative drive concept for wire rod blocks that can overcome the limitations of conventional solutions. The clue: the concept is based on individual drives for each stand position. The exigent wire rod market demand and the available technology melt in a new variant of MEERdrive®, the MEERdrive®PLUS, which represents a sizing block solution for finished size rolling and allows conventional as well as thermomechanical rolling. Further “one family rolling” is also possible, since all roll / size changes will occur in this block.

Oct 30, 2017

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018