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By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Uwe König

Traditionally quality control of iron ore sinter, its raw materials and raw mixtures has relied on time-consuming wet chemistry. The mineralogical composition that defines the properties is often not monitored. XRD analysis in combination with Rietveld quantification and statistical data evaluation using Partial Least-Square Regression (PLSR) has been successfully established to determine the mineralogical composition and process parameters such as the FeO (Fe2+) content and basicity of iron sinter within an analysis time of less than 8 minutes per sample. Both methods take the full XRD pattern into account and can be simultaneously applied on the same measurement. In addition the Rietveld method was used to quantify the phase content of raw mixtures to monitor the composition of blending beds.

Aug 16, 2017

By Pedro Boson Gambogi

Aços com microestrutura completamente perlítica são utilizados para fabricação de componentes submetidos a condições severas de carregamento mecânico frequentemente combinado com atrito. Estes aços têm desempenho mecânico afetado principalmente pelo espaçamento interlamelar da perlita. O objetivo deste trabalho foi demonstrar os benefícios do uso da Microscopia de Força Atômica para determinar o espaçamento interlamelar da perlita de um aço eutetóide laminado a quente. Para tal, imagens da microestrutura de amostras retiradas na direção longitudinal e transversal à laminação foram obtidas e processadas com auxílio de um Microscópio de Força Atômica. Como resultado, destaca-se o fato da técnica utilizada ter se mostrado uma ferramenta versátil para caracterização quantitativa do espaçamento interlamelar da perlita. Foi observado espalhamento dos valores medidos do espaçamento interlamelar principalmente influenciado pelas condições de resfriamento do aço durante a transformação austenita-perlita.

Aug 16, 2017

By André Nogueira

A etapa de flotação convencional do Concentrador 2 ocorre em um circuito com 13 tanques de flotação que recebem o produto dos ciclones limpadores (-0,15mm +0,030mm). O concentrado desta etapa contribui com aproximadamente 80% do volume de produção do concentrador. A necessidade da implantação do sistema de controle avançado de processos (SCAP) advém da alta heterogeneidade na alimentação do concentrador, uma vez que a Samarco não conta com pilha de homogeneização. O objetivo principal do projeto foi maximizar a recuperação metálica da flotação convencional e reduzir a variabilidade do teor de sílica no concentrado final. Aliado ao sistema de análise de imagem de espuma e ao analisador de sílica online, a ferramenta demostrou que, além de atingir os objetivos esperados, trouxe estabilização ao processo e padronização da operação.

Aug 16, 2017

By Bruna Helena Malovini Loiola

O presente trabalho apresenta os resultados de têmpera a partir da temperatura de transformação da austenita para ferrita em um aço microligado seguido de revenido de 200 a 550°C. Foram avaliadas as fases presentes no equilíbrio termodinâmico em função da temperatura de formação para verificar quais fases foram solubilizadas nas condições de tratamento térmico. Após os tratamentos de têmpera e revenido, foram realizadas caracterizações microestruturais e de microdureza. Os resultados indicaram presença de ferrita poligonal em conjunto com constituintes displacivos como ferrita acicular, bainita e martensita em baixa fração volumétrica. Ambos os constituintes apresentaram variação de microdureza com o revenido e apresentaram envelhecimento na temperatura de 550°C. Este envelhecimento foi atribuído à precipitação de carbonetos tipos M7C3 e MC com base nas simulações termodinâmicas.

Oct 30, 2017

By Paul Pugsley

The EMSpec sensor employs the principle of measuring the complex impedance of the target steel over a range of frequencies these impedance values in turn varies with transformation fraction of the steel. A full scale implementation of the Real Time Transformation Monitoring has been installed at a quality large European steel producer to show the benefits of such a system. A total of three EMSpec sensor heads have been installed between the exit Finishing Mill and the Down Coiler on a HSM. For the successful production of Dual Phase, TRIP and TWIP steels increased control of the cooling regime is demanded; the use of surface temperature measurements alone cannot guarantee to achieve the desired mechanical properties. The EMSpec sensor, which is engineered to withstand this harsh environment, in real time directly measures the percentage transformation of the steel in the cooling area, typically in the accelerated water cooling zone. Using the information from the sensors integrated into the mill model enhances the models ability to predict the transformation profile.

Aug 17, 2017

By Maria José Santos Lima

Neste trabalho a estrutura cristalina do carbeto de tântalo (TaC), que é um material extremamente duro, com elevado ponto de fusão e elevada estabilidade química, foi analisada por difração de raios- X e pelo método Rietiveld.Para isto, o carbeto de tântalo foi obtido a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido e sólido-sólido a baixa temperatura (1000°C) e curto tempo de reação, e foi caracterizado através de Difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld e Micróscopia Eletronica de Varredura (MEV). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S= 1,1584, observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,9 nanômetros.

Aug 16, 2017

By Shimeni Baptista Ribeiro Daer, Patrícia Freitas Rodrigues, Edir Neves Teixeira, Naiara Vieira Le Sénéchal, Andersan dos Santos Paula, Francisco Manuel Braz Fernandes

Este trabalho visou em compreender as características microestruturais de uma liga de NiTi rica em Ni deformada a quente por meio do processo de forjamento rotativo, que foram submetidas ao processo com temperaturas distintas de pré-aquecimento (800 e 950 ºC) sem e com tratamento térmico de recozimento prévio (950 ºC por 2 horas) para homogeneização do lingote. Por meio dos aspectos da evolução microestrutural verificados com auxílio das técnicas de Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e difração de Raios X pôde-se observar que a adoção do recozimento prévio para homogeneização e incremento da temperatura de pré-aquecimento as etapas de forjamento rotativo a quente, conduziu a resultados mais satisfatório ao processamento termomecânico a ser aplicado nesta liga, a fim de seguir para as etapas de deformação a frio.

Nov 14, 2019

By Élida Gonçalves das Neves

Nos últimos anos as siderúrgicas têm investido na melhoria de seus processos e produtos buscando à produção de clean steels, onde menor nível inclusionário é almejado. Neste contexto foi objetivado neste trabalho, em um primeiro momento, realizar uma revisão bibliográfica afim de buscar um modelo que pudesse relacionar a composição química da escória com a capacidade da escória de remover de forma eficiente as inclusões, garantindo assim a limpidez de aços. A partir destes dados, buscou-se, como segundo objetivo, avaliar alguns resultados de escórias industriais e compará-los com o proposto pelo modelo. A viscosidade e molhabilidade foram os parâmetros de maior impacto neste estudo, sendo a viscosidade obtida através da termodinâmica computacional com o FactSage e a molhabilidade estimada a partir do modelo de Nakajima.

Jul 30, 2018

By Fernando Velazquez Guzman

Titanium is an alloying element used to refine grain size in steel and improve its physical and mechanical properties. In some stainless steels it is used to increase the resistance to corrosion by the precipitation of titanium carbides or carbonitrides. Its alloying performance is highly variable and depends largely on the stage of the secondary metallurgy process when it is added. Furthermore, the addition method (wire injection or direct addition) has a remarkable influence in secondary refining. This paper describes the tests performed in vacuum degasser (VD), with a highly compacted and encapsulated Ferrotitanium wire (FeTi HC). The yield of titanium in steel increased from 52% to 89%. Moreover, the consumption of the highly compacted Ferrotitanium was optimized.

Oct 30, 2017

By Niander Aguiar Cerqueira

A construção civil é um setor de extremo impacto na economia brasileira, tanto em termos de empregos quanto no consumo de matérias-primas e geração de resíduos. Resíduos de Construção Civil (RCC) representam uma grande parte da massa total de rejeitos sólidos em médias e grandes cidades. Neste trabalho, um estudo foi realizado para produzir concreto com substituição de areia por RCC, em diferentes porcentagens, a fim de reduzir, reciclar e reutilizar esta grande quantidade de rejeitos da indústria da construção civil. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas de concreto estrutural com substituição total e parcial (25%, 50%, 75% e 100% de substituição de areia). Os resultados do teste de compressão indicaram boa qualidade para os concretos com substituição em massa de até 75% de RCC.

Oct 30, 2017

By Fernando Andrade Amorim

O processo de micro soldagem se mostra eficiente para a união de Ligas com Memória de Forma (LMF) do sistema NiTi devido a alta precisão e localização do calor, diminuindo os tamanhos da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA), promovendo melhorias nas propriedades mecânicas destes tipos de juntas. Este estudo teve como objetivo geral determinar as variações das propriedades termomecânicas em juntas soldadas de fios de NiTi. Para o trabalho, fios superelásticos de uma LMF NiTi (ASTM F2063) com 0,9 mm de diâmetro, foram divididos em dois grupos: (a) fios sem tratamento térmico (NiTiA) e (b) fios com tratamento térmico a 400°C durante 20 minutos (NiTi400). Em seguida estes fios foram soldados pelo processo TIG, utilizando a microsoldadora Micromelt (EDG Equipamentos e Controles). A caracterização termomecânica dos fios íntegros e microsoldados foi realizada utilizando ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaios de tração uniaxial, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microindentação Vickers. Os resultados mostraram a eficiência do processo TIG ao soldar os fios NiTi de ambos os grupos. As juntas soldadas apresentaram propriedades de superelasticidade semelhante aos fios íntegros e a análise da fratura dos fios com solda mostra características dúcteis.

Aug 7, 2018

By Lucas Xavier Soares de Souza

No contexto de eficiência energética nos setores automobilístico e aeronáutico, a redução de peso em estruturas assume um papel importante. Como alternativa para isso, as espumas metálicas, mais especificamente, as espumas de magnésio e de ligas de magnésio, surgem com grande potencial. Isso se deve, primeiramente, às propriedades desse elemento químico, que é o mais leve entre os metais estruturais. Já a estrutura em forma de espuma aparece como fator capaz de potencializar as propriedades desse elemento. Um dos processos para produção de espumas de magnésio é a metalurgia do pó e uma das etapas desse processo é a compactação dos pós. Busca-se com este trabalho, avaliar a densidade relativa de amostras que foram compactadas a partir da prensagem uniaxial a frio de pós da liga de magnésio AZ91 com hidreto de titânio. Foi verificado que para uma mesma pressão, variando a granulometria da liga AZ91 e a quantidade de hidreto, a variação nas densidades relativas é desprezível. A partir das curvas obtidas nos ensaios de compactação foi possível verificar que na faixa de 130 a 230 MPa ocorreu deformação plástica dos pós de forma gradual e foi possível constatar que a partir de 300MPa não ocorre variação significativa da densidade relativa com o aumento da pressão.

Oct 30, 2017

By Daniel Angelo Zattera Milesi

Em determinadas rotas de manufatura de componentes automotivos, principalmente de produtos do segmento rodoviário pesado, são muito comuns processos de desempeno a quente, assim como outros procedimentos como arqueamento e alinhamento de longarinas. O presente trabalho tem por objetivo traçar os principais impactos destes processos sobre o material de alta resistência e baixa liga norma DIN EN 10149 S700MC em uma rota de fabricação de produtos automotivos com interferência de um procedimento a quente. Esse material, quando submetido ao ciclo térmico para alinhamento a quente, através do aquecimento de algumas regiões pontuais e do posterior resfriamento ao ar calmo têm suas propriedades mecânicas alteradas. Para comprovar isso, foram reproduzidas as condições do processo atual para mapeamento de dados de temperatura para os subsequentes ensaios de laboratório. Comparando as amostras submetidas ao ciclo térmico, com as produzidas com a mesma matéria prima sem aquecimento, pode-se verificar o impacto causado pelo processo de alinhamento a quente utilizado sobre as propriedades mecânicas do material. Os resultados mostram que o aço DIN EN 10149 S700MC apresenta alterações expressivas em todos os ciclos realizados. Com isso, ocorrem modificações na microestrutura pelo ciclo térmico ocasionando a diminuição de algumas propriedades mecânicas importantes, como tensão de escoamento, dureza e a tensão limite de fadiga.

Aug 16, 2017

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

A conformação a laser (Laser Beam Forming – LBF) é um processo mecânico sem contato realizado pela introdução de tensões térmicas na superfície de um material com laser, a fim de induzir a deformação plástica. Neste estudo, foram realizadas conformações em chapas de 1,6 mm de espessura, de alumínio de alta resistência, classe AA6013-T4, com uso de um laser de Yb-fibra operando em modo contínuo. A potência do laser foi variada entre 200 e 1000 W e a velocidade entre 3 e 30 mm/s, com o feixe desfocalizado em 5 mm sobre a superfície da chapa. O ângulo de dobramento das chapas variou entre 0,1 e 2,5° por passe, dependendo das condições experimentais. Na condição de maior ângulo, 1000 W e 30 mm/s, a poça de fusão atingiu 0,6 mm de profundidade, porém sem alterar a microestrutura da parte inferior da chapa. Em todas as condições, a dureza se manteve constante em aproximadamente 100 HV, sendo semelhante ao material de base. Para verificar a aplicabilidade do método, foram desempenadas chapas previamente soldadas na configuração T. O método mostrou-se eficiente em corrigir o empenamento de chapas com inclinação de até 5°.

Aug 16, 2017

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 Juergen Meisel

The paper will explain how to successfully implement a robotic solution from the initial idea to a working industrial solution. Primetals Technologies can call upon 10 years of experience in installation of Robot solutions in the harsh environment of steelmaking plants - the so-called LiquiRob. To enhance an existing shroud manipulation system, the idea to connect the shroud with a bayonet mechanism to the ladle nozzle was born in accordance with the requirements of a well-known steel producer. The paper will describe the development steps from the first simulations and prototype testing in the laboratory, it will show the intensive system testing under workshop conditions and will finally depict the successful integration into the plant. Furthermore, operational experience will be shown as well as the advantages of such an installation compared to other shroud manipulation systems.

Oct 30, 2017

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Antonella Rocha Ponseggi

O desenvolvimento dos materiais dos eletrodos (anodo e catodo) e do eletrólito de células a combustível de óxido sólido (SOFC) com o intuito de que estas possam operar de forma estável com combustíveis diferentes do hidrogênio é um objetivo central da pesquisa em SOFC. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é evidenciar as características microestruturais e o desempenho de materiais para uso de combustíveis hidrocarbônicos e alcoóis em SOFC. Neste trabalho são avaliados, à luz da caracterização eletroquímica e elétrica de SOFC unitárias e estruturas em bicamadas anodo-eletrólito, sistemas materiais do tipo Ni/Cu-Céria/YSZ-LSM sob a alimentação de diferentes combustíveis. Os melhores resultados foram obtidos com o uso de hidrogênio ou etanol, mas novos desenvolvimentos em engenharia microestrutural são prementes. Também ficou evidenciado os problemas de degradação e instabilidade advindos da presença de sulfurados no biogás combustível.

Aug 16, 2017