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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 Daniella Gomes Rodriguesr

"As mudanças que ocorrem ao longo do recozimento na microestrutura e textura foram observadas no aço inoxidável ferrítico estabilizado ao nióbio, tipo ASTM 430 por meio de Difração de Elétrons Retroespalhados. As amostras deformadas foram recozidas com uma taxa de aquecimento de 23,5°C/s. O recozimento foi interrompido nas temperaturas de 780, 830 e 880°C para acompanhar a evolução da microestrutura e textura. Os resultados mostraram que a nucleação dos novos grãos ocorre preferencialmente nos contornos de alto ângulo. No estágio inicial da recristalização a fibra g é dominante na fração recristalizada, com as componentes 111121, 1111 ,1 2 mais intensas. Na fração não recristalizada a fibra a foi mais intensa. No progresso da recristalização as componentes 11112 1 e 1111 ,1 2 permanecem predominantes, a fibra g torna-se dominante em detrimento da fibra a."

Jan 16, 2018

By Heidy de Oliveira Simões

Visando entender os impactos causados pela formação de trincas e deformação das pelotas na qualidade física do material, foi desenvolvido um algoritmo que, através de análise automática de imagens, é capaz de medir o tamanho da trinca, sua largura e comprimento, bem como efetuar as medições de tamanho e morfologia da pelota queimada. Foram analisadas pelotas produzidas com minério hidratado (elevado teor de goethita) com 2 perfis térmicos distintos. Os dados obtidos na análise de imagem foram correlacionados com a resistência à compressão das pelotas e evidenciaram o tamanho das trincas denota notória correlação com a sua resistência física. A medição das trincas formadas pela deformação da pelota no leito (denominadas resiliência) permite evidenciar o quanto a pressão no leito de pelotas impacta na qualidade após a queima, bem como indica o ponto ótimo para que não acarretem em perda da resistência. A medição do tamanho das trincas térmicas mostra-se essencial, pois mesmo em perfis mais suaves de queima pode haver a formação de tais trincas, sendo que o tamanho e a abertura da trinca é que definem a melhor ou pior resistência. O conhecimento, e possível aplicação prática, da avaliação das trincas poderá auxiliar na otimização de perfis térmicos de fornos de pelotização.

Aug 16, 2017

By Vinícius Cardoso da Rocha

Frente ao cenário industrial competitivo, o emprego de fluxantes em lingotamento contínuo de aços permitiu o aumento da produtividade e a redução das perdas metálicas por defeitos superficiais. Neste estudo, avaliou-se a aplicabilidade de dois tipos de fluxantes para produção do aço SAE 1046 Mod. Os fluxantes foram testados quanto ao desgaste da válvula submersa, frenagem (atrito) na interface metal/molde e rejeição dos produtos de lingotamento devido à presença de defeitos superficiais. O fluxante teste apresentou taxa de desgaste de válvula submersa de 2,2 mm/corrida, frente ao fluxante padrão com 0,8 mm/corrida. Entretanto, o fluxante teste demonstrou bons resultados quanto à lubrificação do molde, reduzindo a frenagem (atrito) entre o metal e molde e, consequentemente, melhorando a qualidade superficial do produto de lingotamento. A rejeição dos produtos por defeitos superficiais reduziu 47% com o fluxante teste.

Aug 16, 2017

By Moisés Paulo Teixeira

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

Oct 30, 2017

By Alessandro Marques

Based on a short overview regarding steel defects in the final product, several refractory approaches to maintain or increase steel cleanliness are reviewed in this publication. By applying a ladle to mold approach, one potential to maintain cleanliness is to reduce the probability of air ingress by selection of a suitable slide gate system. Following this path, also the influence of a special configured impact pot is presented to maintain steel quality. Finally, higher productivity as well as cleanliness can be provided by selection of PROIL as a revolutionary product at the casting machine.

Oct 30, 2017

By Fernando Kameoka

Desde o final da década de 90, com o desenvolvimento de novos parâmetros industriais para a fabricação de produtos eletroeletrônicos criou-se o conceito de obsolescência programada. Como consequência deste comportamento mercadológico e novos parâmetros de consumo, o volume de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos gerado pelo descarte indiscriminado de produtos ainda em condições de uso tem atingido patamares alarmantes, tornando-se assim um grave problema ambiental. Com a Política Nacional de Resíduos Sólidos, estudos sobre a logística reversa dos resíduos provenientes de equipamentos eletroeletrônicos revelam-se promissores devido à presença de metais com alto valor de mercado, o que viabiliza economicamente os processos de reciclagem destes resíduos. Quando se trata da recuperação de metais e de reagentes, as rotas envolvendo etapas hidrometalúrgicas oferecem um grande benefício em relação às soluções existentes devido à não liberação de gases tóxicos durante o processo. No entanto, para a recuperação de cobre e alguns metais nobres as rotas hidrometalúrgicas tradicionais têm-se mostrado ineficientes devido à presença de ferro nos resíduos. Por esta razão, este trabalho tem como objetivo realizar estudo cinético da lixiviação de ferro de forma seletiva para a recuperação de outros metais. Foi analisado o processo de lixiviação em ácido sulfúrico na concentração de 2M, variando tempo e temperatura, com o intuito de avaliar a extração seletiva do ferro e viabilizando assim os processos subsequentes de recuperação de cobre e metais nobres através de extração sólido-líquido ou líquido-líquido. Os resultados apontam para extrações de ferro em solução de ácido com índices de pureza acima de 95%.

Aug 16, 2017

By Gabriel Oliveira Glória

A sociedade cada vez mais está buscando por materiais ecologicamente corretos em detrimento de materiais nocivos ao meio ambiente. Nesse novo contexto as fibras naturais estão, cada vez mais substituindo as fibras sintéticas, por exemplo, a fibra de vidro. Além das vantagens ambientais, as fibras naturais são mais baratas do que os sintéticos. O ensaio de pullout estuda a adesão da fibra na matriz de poliéster e a interação das fibras com a matriz de poliéster, também chamados de biocompósitos. Portanto, o presente estudo analisou a fibra de PALF por meio de ensaio de pullout. O ensaio verificou que o comprimento de embutimento crítico da fibra de PALF em matriz de poliéster é de 1,20 mm e a tensão cisalhante na interface fibra/matriz é de 11,66 Mpa.

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 Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Cristiano José Scheuer

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

Aug 8, 2018

By Carlos Alexandre Cavalcante de Sousa

A energia elétrica é uma das formas de energia mais utilizadas pela sociedade. Com a modernização dos meios de produção e o aumento populacional, a sua demanda cresce cada vez mais. Por este motivo, existe uma grande necessidade de fazer o transporte dessa energia de forma eficiente. O desenvolvimento de novos materiais para serem utilizados como cabos de transmissão e distribuição é de suma importância. O presente trabalho visa estudar a liga de alumínio Al-0,05%Cu-0,40%Fe-0,30%Si-0,22%Zr para transmissão de energia elétrica. A liga foi obtida por fundição direta em lingoteira metálica em formato de "U". As pernas correspondentes ao perfil foram seccionadas, usinadas e separadas em dois grupos, o primeiro sem tratamento térmico e o segundo com tratamento térmico. Após esta etapa os corpos de prova foram submetidas ao processo de laminação a frio para os diâmetros de [2,7; 3,0; 3,8 e 4,0] mm e encaminhados para a caracterização elétrica e mecânica. Verifica-se que o tratamento térmico de 150ºC/2h melhorou a condutividade elétrica para o diâmetro de 3,0 mm. Após a aplicação dos testes de termorresistividade para o diâmetro de 3,0 mm, constata-se que para ambas as orientações, tanto a liga sem quanto com tratamento térmico se enquadram como termorresistentes..

Oct 30, 2017

By Carlos André Ruy Carneiro

Em virtude da necessidade de produção de aços cada vez mais restritivos com relação às faixas de composição química, torna-se necessário o desenvolvimento contínuo de novas ferramentas para o controle do processo de fabricação do aço via aciaria à oxigênio. Neste cenário, propôs-se o desenvolvimento de um modelo de controle dinâmico para os Convertedores LD da Aciaria 1 da Usiminas - Usina de Ipatinga, utilizando o resultado da análise dos gases de exaustão, em conjunto com ferramentas matemáticas de ajuste e análise de dados. Neste trabalho é apresentado o modelo de previsão de carbono construído a partir das curvas das análises dos gases, das quais foram obtidos matematicamente os pontos de interesse: análises instantâneas, a interseção das curvas do CO e do CO2 e o ponto máximo da curva do CO2. O modelo foi desenvolvido utilizando redes neurais e validado utilizando dados históricos do processo.

Jul 29, 2018

By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Francisco Pereira Netto, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Bruno Nery Stoco, Gilvan Nascimento de Souza

Em um mercado dominado por tijolos de Al2O3-MgO-C, o revestimento de trabalho de panela de aço monolítico e CarbonFree se apresenta como uma tecnologia disruptiva para um novo patamar de qualidade do aço e eficiência energética. O presente estudo relata a motivação para a implementação do primeiro fundo de panela de aço com revestimento monolítico concretado in situ no Brasil, e apresenta uma análise preliminar dos resultados e vantagens observadas. Uma panela da Ternium Brasil foi revestida com refratários de Al2O3-MgO, e colocada em operação sem nenhuma necessidade de ajuste na operação da aciaria. A partir dos dados de processo e das medições a laser, calculou-se o desgaste do revestimento, bem como verificou-se a garantia de qualidade nos aços IF (interstitial free) e a maior preservação na temperatura do aço durante o refino secundário.

Oct 1, 2019

By Marjorie Benegra

This study aims to compare the wear resistance assessed in rubber wheel abrasion test of nickel aluminide coatings deposited by for Plasma Transferred Arc (PTA) and High Velocity Oxigen Fuel (HVOF) manufacturing, using the same raw material. A nickel aluminide powder was atomized and deposited on 316L steel plate substrate. After deposition, some specimens were submitted to a heat treating (1200 °C for 24 h followed by 760°C for 24 h). The coatings deposited using PTA developed different microstructures due to the incorporation of substrate elements, its performance was better than the HVOF coatings, although their Vickers hardness was similar. After heat treating, a significant variation in hardness and wear resistance was observed. For PTA specimens, there were decrease in hardness of 35%, while for HVOF ones this drop was approximately 20%. Nonetheless, the effect of thermal exposure in wear resistance was quite different: an increase of 21% was observed for HVOF coatings, while a reduction of 20% occurred in PTA ones. Microstructures modifications in PTA coatings were significant for their wear resistance. On the other hand, the reduction of porosity and sintering were responsible for a better performance of heat-treated HVOF coatings.

Jul 31, 2018

By Giuseppe Pintaude

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

Jul 31, 2018

By Jaqueline Couri Rolim

Os regimes aduaneiros especiais se distinguem do regime comum pela redução, suspensão ou isenção de tributos incidentes nas operações de comércio exterior. Esses regimes podem facilitar as operações de importação, devido à alta carga tributária, incentivando o desenvolvimento de determinadas regiões do país ou de setores específicos da economia, melhorando a competitividade de seus produtos. O Ex-Tarifário, consiste na importação de material sem similaridade nacional, podendo ser peça, equipamento ou linha de produção, com prazo de validade de um ano, podendo ser prorrogado por mais um ano, com redução significativa no imposto de importação para 2%, gerando uma economia total expressiva, pois os cálculos dos tributos federais são em cascata.

Jul 29, 2018

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Carolina Passanante

Aços Inoxidáveis Supermartensíticos surgiram na indústria petroquímica como um material alternativo para confecção de dutos, devido principalmente ao sinergismo de suas propriedades mecânicas e de corrosão. Com esta nova demanda, tornou-se necessária a caracterização deste material em suas diversas propriedades, destacando-se neste trabalho o efeito da microestrutura na resistência à corrosão. Objetivou-se, portanto, o estudo da resistência à corrosão por pite de um aço inoxidável supermartensítico 13Cr-5Ni-2Mo-Nb em função da fração volumétrica de ferrita-delta (d) presente na microestrutura. A variação da ferrita-delta foi alcançada através de tratamentos de recozimento, a 1.050°C, durante diferentes tempos (de 0,5h a 48h). As amostras foram submetidas a ensaios de polarização potenciodinâmica em eletrólito contendo 3,5% NaCl, naturalmente aerado. Quantificou-se, ainda, a porcentagem de ferrita em cada uma das condições através de ataque eletrolítico com solução 20% NaOH. Os resultados obtidos evidenciaram a diminuição desta fase com o aumento do tempo de recozimento, chegando praticamente à sua eliminação com tratamento de 48h. Paralelamente, a resistência à corrosão por pite deste aço foi melhorada de modo proporcional à diminuição da fase ferrita, resultando em um aumento de aproximadamente 115 mV da pior para a melhor condição, comprovando que, de fato, a presença de ferrita-delta prejudica as propriedades de resistência à corrosão localizada.

Aug 7, 2018