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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 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 Bryane Prando Brandão

Aços microligados expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, causando fragilização por hidrogênio, podendo gerar falhas graves no material. O objetivo deste trabalho é estudar o grau de fragilização, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os corpos de prova padronizados foram imersos durante 96 e 360 horas, sendo que após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy. Foram levantadas as curvas da energia absorvida em função da temperatura, para corpos de prova com e sem imersão. Os resultados mostraram que mesmo após imersão, não houve modificação significativa na temperatura de transição do material, apenas uma pequena diminuição da energia absorvida. Esse comportamento sugere que o teor de hidrogênio em solução sólida aumentou em função do tempo de imersão, levando a tais resultados. O refinamento da microestrutura e o baixo nível de inclusões estão relacionados a baixa quantidade e uniformidade da distribuição dos sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível, o que pode explicar o desempenho obtido.

Aug 7, 2018

By Edmilson Renato de Castro

O presente trabalho apresenta um forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas autoredutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. As cargas de pelotas auto-redutoras, com massas em torno de 90 g e 30 g foram reduzidas em um cadinho de carbeto de silício. A potência de micro-ondas irradiada foi de 6 kW. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permite realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 16, 2017

By Luciano Aparecido Kempski

O ferramental utilizado em processos de conformação é de grande interesse da Engenharia de Superfícies devido às características tribológicas específicas encontradas nestes processos. Portanto busca-se sempre melhorar o ferramental para se obter menores coeficientes de atrito, desgaste e adesão de material sobre a superfície da ferramenta, sendo empregadas diversas técnicas de tratamentos superficiais como a nitretação e os revestimentos depositados via PVD. Uma variável importante do par tribológico é o coeficiente de atrito desenvolvido entre as superfícies em contato nos processos de conformação a frio, portanto foram realizados ensaios de pino-sobre-disco e ensaios DST, para determinação de coeficientes de atrito em pares tribológicos. Desta forma, chapas de aço inoxidável austenítico AISI 304 foram conformadas sobre uma superfície de um aço ferramenta DIN X100CrMoV8-1-1, com o propósito de se conhecer o atrito desenvolvido entre os materiais. As amostras foram nitretadas a plasma e ou revestida com TiCN, posteriormente, a caracterização da microestrutura e as propriedades avaliadas através de ensaios mecânicos e tribológicos. O ensaios proporcionaram obter valores de coeficiente de atrito para as condições de tratamentos e lubrificação utilizados e as análises dos resultados mostram um aumento da dureza superficial das amostras tanto nitretadas quanto revestidas com TiCN e uma redução do coeficiente de atrito significativa quando se faz uso do revestimento.

Aug 8, 2018

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By Hárley Philippe Santos da Silva

A tecnologia de injeção de carvão pulverizado (ICP) nas ventaneiras dos altos-fornos é consolidada mundialmente para diminuir o consumo de coque para a produção de ferrogusa. Atualmente, existem mais de 400 altos-fornos que praticam esta técnica, sendo que em mais de 70% de todos os altos-fornos no mundo já se usa algum tipo de injeção de materiais sólidos. A injeção de carvão pulverizado permite utilizar misturas de carvões com diferentes características, possibilitando reduções no custo de produção do ferro-gusa. Um carvão para injeção precisa queimar rapidamente para minimizar a formação de carvão não queimado, material que prejudica a permeabilidade do altoforno (AF). Devido à necessidade contínua que as siderúrgicas têm de reduzir os custos de produção, o reaproveitamento de resíduos industriais é uma tendência crescente no segmento. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a combustibilidade dos finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque da Gerdau Ouro Branco, visando à injeção em AF. O material possuía granulometria abaixo de 90µm, usualmente praticada em ICP. Os ensaios de combustibilidade foram realizados com o material em proporção única e, em misturas de diferentes proporções mássicas com carvões minerais. A combustibilidade dos carvões e dos finos de coque foi avaliada e mostrou que os finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque possuem boa combustibilidade e podem ser injetados em alto-forno

Aug 16, 2017

By Isabella Rissari da Silva Lana

Os primeiros instantes da fabricação de aço são extremamente importantes no que se diz respeito á qualidade superficial e interna do produto. No processo de lingotamento contínuo em uma Aciaria, existe o distribuidor, este a princípio exercia apenas a função de reservatório intermediário do aço líquido, ficando entre a panela e o molde, distribuindo o fluxo aos veios para que se tenha uma solidificação mais controlada. Atualmente o distribuidor exerce outras funções, como a melhoria na limpidez do aço. Um dos mecanismos utilizados para que haja essa melhoria no distribuidor, é o difusor de argônio. Este mecanismo ocorre através de uma cortina de gás inerte com capacidade de flotação de inclusões de classificações endógenas e/ou exógenas. Esse trabalho tem como objetivo testar e comparar o desenvolvimento do difusor de argônio e identificar sua eficiência na limpidez do aço. A técnica adotada para determinação da eficácia do difusor foi através da retirada de amostras no distribuidor e molde durante o processo de lingotamento contínuo, essas amostras foram analisadas no laboratório para que fosse determinada através de métodos indiretos, a medição de alumínio total. Constatou-se que os tipos de aço usados nos testes, tem capacidade de chegar ao lingotamento contínuo já com altos teores de limpidez, mas, mesmo assim, a quantidade de inclusões de alumina observada no molde apresentase bem mais baixa no veio com difusor de argônio.

Aug 16, 2017

By Edmilson Renato de Castro

Apresentam-se o processo e o protótipo de forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas auto-redutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. A carga de pelotas auto-redutoras, com massa em torno de 20 g foi reduzida em um cadinho de carbeto de silício. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permitiu realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 1, 2018

By Marcelo Souza de Oliveira

Os cilindros de laminação, em conjunto com outras variáveis de processo, exercem influência direta no resultado de qualidade do produto e produtividade da linha de laminação. No caso do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão, a especificação original de projeto definiu para utilização, cilindro de trabalho em material aço forjado. No entanto como havia dúvidas sobre a adequação deste material para esta aplicação específica, foi viabilizado teste de cilindro de material ferro fundido. O objetivo deste trabalho é comparar o desempenho entre os dois tipos de cilindros e a influência no resultado de produtividade da linha de laminação do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão. Foi considerada a garantia da qualidade do produto final durante os testes feitos com este tipo de material do cilindro.

Jul 30, 2018

By Mariana Gaudencio Barbosa Lima

O presente trabalho se baseia no estudo da recuperação de marcações adulteradas, em placas metálicas ferrosas, pela técnica de correntes parasitas (CP) /magnetografia (M) /visualização magneto-óptica (VMO) em comparação com o método destrutivo de restauração por ataque químico, utilizado pelos peritos criminais. Para tal, foram analisadas três amostras extraídas da sessão dianteira da estrutura do chassi de um veículo, as quais foram identificadas com caracteres impressos por indentações. Após a remoção das marcações por desgaste, as amostras foram analisadas pela inspeção CP/M/VMO e por ataque químico. Segundo os resultados obtidos, foi possível recuperar todas as identificações por ambos os métodos, além de compara-los segundo suas performances. Por conseguinte, a técnica não destrutiva demonstrou satisfatório desempenho na recuperação de marcações adulteradas.

Oct 30, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O alumínio e suas ligas por apresentarem uma série de vantagens, são largamente utilizados em diversas aplicações. O que mais reduz o campo de sua aplicação é sua baixa resistência mecânica, porém esta pode ser modificada através da adição de determinados elementos de liga e de processamentos termomecânicos adequados. Este trabalho teve como objetivo estudar a evolução microestrutural de uma liga de alumínio 7475-T7351 processada por laminação cruzada, e posteriormente submetida ao tratamento térmico de recozimento a 500ºC para recristalização, com tempos de encharque de 15, 30, 60 e 120 minutos. De acordo com os resultados apresentados, pode-se observar que a completa recristalização ocorreu entre os tempos de 30 a 60 minutos de encharque no tratamento térmico.

Oct 30, 2017

By Manuel Enrique Rodriguez Blanc

A planta industrial de produção de ferroníquel da Anglo American Barro Alto, localizada no Estado de Goiás, recebeu notificação de clientes como Aperam (Bélgica) e Acerinox (Espanha), em relação ao formato esférico apresentado pelo ferroníquel produzido. Para solucionar o problema, foi realizado teste na planta piloto da empresa de engenharia UHT para desenvolvimento de novos projetos e de nova tecnologia com objetivo de aperfeiçoar o formato do produto final. A utilização de disco de 4 canais solucionou o problema do formato esférico, no entanto, forma-se muito “bodes” ocasionando explosões. O sistema de granulação utilizando um tundish rotativo, mantem as mesmas características físicas do metal granulado com disco de 4 canais além de aumentar a segurança da operação, reduzindo os riscos de segurança do trabalho.

Oct 30, 2017

By Fernanda Mitke Maria de Lacerda Rocha Hoppe R

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade da máquina de tração Instron em conjunto com um forno acoplado em sua estrutura (especialmente desenvolvido para este fim) para a obtenção das curvas tensão versus deformação do aço 22MnB5 nas temperaturas usualmente empregadas no processo de estampagem a quente. Adicionalmente, teve como objetivo avaliar a influência da temperatura nas propriedades mecânicas do aço para estampagem a quente. De posse dos dados experimentais de tensão e deformação foram realizadas tentativas de ajuste aos modelos constitutivos Voce–Kocks e Hollomon para as diferentes temperaturas. Os resultados demonstraram que o conjunto Instron-forno foi capaz de entregar resultados com repetibilidade, permitindo assim o ajuste dos dados ao modelo de Voce-Kocks na maior parte dos casos.

Oct 30, 2017

By Sávio José de Oliveira

Neste trabalho foram caracterizados dois tipos de rejeitos arenosos, provenientes do processo de flotação do minério de ferro, com o intuito de aplicá-los na fundição de peças de alumínio. A caracterização foi conduzida de duas formas. Primeiro foram realizados os ensaios de caracterização científica, adotados pela indústria de fundição, de modo a avaliar as propriedades dos rejeitos. E, finalmente, os rejeitos foram misturados com aglomerantes para a fabricação de moldes de fundição por dois diferentes processos de moldagem: processo de moldagem de cura a frio e processo de moldagem em silicato de sódio/CO2. Os dois tipos de rejeito, que diferem na granulometria, se mostraram adequados para uso na indústria de fundição de alumínio, apresentaram propriedades adequadas e foi possível produzir peças sem defeitos.

Oct 30, 2017

By Nilo Nogueira da Silva

O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da temperatura de laminação na microestrutura de um aço microligado ao Nióbio através de simulação por ensaios de torção a quente. Ensaios foram realizados com deformações em resfriamento contínuo para determinar as temperaturas de não recristalização da austenita (Tnr) e de início da transformação austenita-ferrita (Ar3). Foram realizados ensaios de torção simulando diferentes esquemas de laminação a quente em laminador Steckel, variando-se as temperaturas dos passes de acabamento. Foi observado, nas curvas tensão em função da deformação dos ensaios de torção, gradual encruamento da austenita quando a temperatura da última deformação foi inferior à 870°C. Foi também observado que o tamanho de grão ferrítico cresce com temperatura de laminação de acabamento.

Aug 8, 2018

By Diego Canez Fernandes

O atual cenário mundial do mercado de carvões e da fabricação de aço vem estimulando mudanças no mix de carvões praticados na Usiminas. Neste contexto, foram realizadas alterações significativas no mix, com destaque para o aumento da participação de carvões alto voláteis e coque verde de petróleo. A qualidade do coque foi mantida por meio de ajustes de parâmetros operacionais na britagem, aliados à adição de óleo na mistura. O objetivo desse trabalho é apresentar a evolução do consumo desses materiais e os resultados de qualidade do coque. Os resultados de qualidade do coque (DI15/150, CSR e CRI) não sofreram variações significativas com a elevação da participação dos carvões alto voláteis e coque verde de petróleo, mantendo-se dentro da faixa visada.

Aug 1, 2018

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Gillian da Silva Crespo

O laser é uma ferramenta flexível e poderosa com muitas aplicações relevantes na indústria, principalmente na área de soldagem. Os lasers de hoje fornecem à indústria de soldagem soluções tecnicas a muitos problemas, e além de substituírem a soldagem convencional já estabelecida, ainda apresentam maior produtividade. O presente trabalho estudou o metal de solda do aço inoxidável duplex UNS S32205 empregado na indústria de petróleo e gás natural, analisando a influência da variação da largura temporal nas características microestruturais do cordão de solda obtido por soldagem com laser pulsado de Nd:YAG. Os resultados mostraram que a dimensão da zona termicamente afetada é extremamente pequena e a microestrutura do metal de solda apresenta menor fração volumétrica de austenita em relação aos processos convencionais.

Aug 7, 2018

By Nilo Nogueira da Silva

O objetivo deste trabalho foi investigar alterações microestruturais em um aço microligado ao Nióbio simulando sua laminação através de ensaios de torção a quente. Ensaios de torção com deformações em resfriamento contínuo foram realizados para determinar as temperaturas críticas do material, que também foram calculadas empregando equações disponíveis na literatura. Um esquema de laminação a quente semelhante ao utilizado em laminadores reversíveis foi simulado variando-se as temperaturas dos passes de acabamento. Análise metalográfica foi conduzida por microscopia óptica com objetivo de obter o tamanho de grão ferrítico dos corpos de prova após simulações. Medições de dureza também foram realizadas. Foi constatado que o refino do grão ferrítico e consequente aumento da dureza são proporcionais à queda de temperatura do último passe da simulação.

Jul 30, 2018