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By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Afonso Cardoso da Silva, Romeu Thomaz Viana Jr, Emanuelle Garcia Reis, José Herbert Dolabela da Silveira

The Gerdau Ouro Branco Mill, three years after the implementation of its new plate mill, has started to develop high complexity products. The plate mill’s learning curve has been increasingly challenging since products are being developed to their highest grades. This work aims to present the first results of the development of steels of the strength class of 510 MPa produced by TMCP (Thermomechanical Controlled Processing) followed by accelerated cooling. These results show the potential and advantage of the accelerated cooling process regarding to obtain products of high mechanical strength and high toughness, associated with a low equivalent carbon.

Oct 1, 2019

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 Guilherme Vitor de Araujo, Igor Cuzzuol dos Santos, Loyslene Rabelo Fernandes, Gustavo Henrique Sousa, Athos Fernandes Araujo

O desenvolvimento de nanopartículas magnéticas vem recebendo bastante atenção de pesquisadores devido a sua potencial aplicação em diferentes campos tecnológicos, principalmente em microeletrônica e medicina. A magnetita nanoparticulada é particularmente atraente para estas finalidades, pois apresenta comportamento superparamagnético, biocompatibilidade e resistencia à oxidação. Neste estudo foi avaliado a síntese das nanopartículas pela coprecipitação. Para isso foi observado a influência da razão molar de Fe+2/Fe+3 e da variação de concentração de NaOH na nucleação e precipitação das partículas. Sendo possível, determinar os melhores parâmetros para obtenção das mesmas e garantindo as suas propriedades. Para a constatação estrutural, a caracterização das amostras foi realizada por difração de raios X (DRX). A razão molar de Fe+2/Fe+3 se mostrou uma variável importante, em razões muito pequenas o resultado obtido foi goetita, enquanto a síntese a partir da razão 0,5 observou-se apenas a magnetita. E a variação da concentração de OH- teve influência no tamanho das partículas nucleadas, no qual menores partículas foram obtidas em meios mais básicos.

Oct 6, 2019

By Tiago Salzmann Vilela

No mercado de arames galvanizados destinados a indústria é exigida a uniformidade da camada de zinco sobre o arame. Neste trabalho, foram estudados os efeitos da velocidade de galvanização na uniformidade e espessura da camada de Zinco total, bem como a morfologia das fases de Zn e Ferro-Zinco sobre o substrato metálico. Verificou-se também o efeito do aquecimento após o processo de galvanização, observando o crescimento da camada intermetálica. Finalmente, serão mostradas as principais características de processo obtidas para garantir o atendimento aos ensaios de qualificação, em um estudo de caso de arames galvanizados produzidos em unidade industrial da Gerdau.

Jul 30, 2018

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Tundish is the last reactor where significant metallurgical operations can still be done. Calcium aluminate slags are able to positively contribute to metallurgy considering oxide separation, protection against reoxidation and preclusion of resulphurisation. However, these are poor insulators. When using low melting point slags it is necessary to use another covering material. The deviation from saturation can be used as a measure of absorption capacity. By utilizing computerized construction of ternary and quaternary diagrams it is possible to compare different slags and to find proper slag compositions with reasonable capacity to dissolve inclusions. Objective of the present technical contribution is to evaluate tundish slag capacity to absorb inclusions, considering a particular tundish industrial slag and the changes in its chemical composition during continuous casting of steel. It was observed that slag composition changed during the continuous casting process; this variation is possibly related to interaction between the CaO-Al2O3 liquid slag and the rice hull ash layer which is used above it. Computational thermodynamics was used to determine activity of alumina dissolved in liquid slag; it was observed that the variation in slag composition did not change slag capacity to absorb inclusions, since precipitation of Al2O3 solid phases is not predicted.

Aug 17, 2017

By Luiz Afonso Andrade, Pablo Amâncio de Freitas, Ana Patrícia Andrade Jaccard, Eduardo Cezar Ribeiro, Ana Christina Pitard Lima, Rodrigo Ribeiro de Souza

A análise dos carvões em mistura é de suma importância para redução dos custos e controle de qualidade de uma coqueria, esse trabalho trata da influência da cominuição comum de carvões de diferentes ranks, assim como suas implicações no processo de amostragem e consequentes desvios nas análises. O processo de produção da mistura de carvões na Ternium Brasil possuía um desvio não rastreado entre matéria volátil resultante da amostragem automática da mistura de carvões e a matéria volátil esperada pelo resultado da média ponderada dos carvões individuais no recebimento, para tal foram estudadas todas as etapas do processo de produção da mistura de carvões desde a variação dos carvões em pilha, escoamento em silos e na etapa anterior e posterior a britagem. Os dados foram comparados e foi feito um plano de ação para redução do desvio.

Oct 1, 2019

By Tatiana Scarazzato

Neste trabalho, a cronopotenciometria foi utilizada para estudar o transporte de íons de um rejeito de um processo de deposição de cobre isento de cianeto através de membranas heterogêneas. Para tanto, utilizou-se um galvanostato e fez-se o registro da diferença de potencial através da membrana por meio de dois eletrodos de referência. Os resultados indicam que o transporte dos íons sofre interferências devido às reações de oxirredução da água. Além disso, a resistividade do ácido orgânico pode causar um aumento da resistência elétrica do sistema. Verificou-se, também, que o valor de densidade de corrente limite pode variar em função da espessura da camada limite de difusão.

Aug 16, 2017

By Gilberto Álvares da Silva

New elements have been inserted in NiTi lately, resulting in ternary alloys with specific characteristics beyond Shape Memory Effect and Superelasticity. Among all others alloying elements, the Ag additions itself gives potential antibacterial activity to that smart material. So on, the elaboration procedures of ternary NiTiAg alloys was studied in order to obtain a melting procedure to ensure further studies on this alloy. Microstructural and thermal analyses were used to evaluate the VAR-remelting production of NiTiAg with 4.0% wt silver content. The microstructure is composed by a NiTi matrix, pure Ag precipitates, and, scarcely, TiC inclusions. Heat treatments at high temperature could not dilute those Ag particles, but could lead to the precipitation of new ones. The silver element reduces the temperature of the martensitic transformation, yielding a material with superelastic behavior, beyond induces the R-phase on cooling stage of this alloy.

Aug 8, 2018

By Patrizio Damiano

Competitiveness in Electric Arc Furnace production is pushing steelmakers to increase the throughput at the lowest expenditure. The technological challenge is therefore to operate the existing facilities at their top capabilities and to exploit materials and energy sources at the upmost yield and efficiency. Moreover, seizing the opportunity offered from the price variability of metallic feedstock calls for flexible practices, versatile equipment and tools to rapidly tune the melting profiles without hindering steel quality and equipment lifetime. The innovative Danieli Q-MELT Automatic EAF system addresses these aspects implementing a centralized control system which interacts with multiple technological packages. Each of these cutting-edge technologies focuses on one aspect of the EAF cycle, increasing machine availability and resource efficiency, by means of electrode regulation and foamy slag control, charging optimization, off-gas analysis and closed loop injectors control. Moreover, these modules provide the process supervisor application (Melt Model) with important information regarding the process status, thus allowing the adoption of a unified control strategy. The supervisor implements a robust statistical approach to identify process deviations in real time. The first results and technology perspectives inferred from the field immediately after the start-up are described in this paper.

Oct 30, 2017

By Carlos Alberto Mourão, Robson Martins, Letícia Madureira Moreira, Hélio Braz Loss, Joilson Moreira Ferreira da Silva, Edilson Simões Cavalieri, Mauricio Ferreira Coelho

O conversor AOD-L é de uso exclusivo para a produção de aços inoxidáveis na Aperam South America. Entre janeiro a julho de 2018, o consumo de FeSi estava acima do orçado, acarretando em perda de gestão para a Aciaria. O aço inoxidável AISI 304 representa 50% da produção da Aciaria na rota duplex (sem uso do VOD), portanto, esse projeto teve como objetivo a redução do consumo da liga de FeSi no AOD-L para o aço AISI 304. Essa redução foi possível através da utilização da metodologia Lean Six Sigma na qual a causa raiz foi identificada e as ações implementadas o que permitiu uma maior estabilidade operacional, além de aumentar a competitividade da Aperam South America frente aos demais produtores mundiais.

Oct 1, 2019

By Péricles Bosquetti

Estudou-se o comportamento dos aços inoxidáveis AISI 304 e 316, quanto à corrosão causada pelo caldo da cana-de-açúcar nos processos que simulam a sua extração. Devido a inviabilidade de realização dos ensaios de imersão utilizando o próprio caldo da cana-deaçúcar de pH médio de 5,5, pela deterioração do caldo e da variedade da concentração devido a variedade da cana, do tempo de maturação e das condições ambientais expostas, foi utilizado o ácido cítrico, que é o precursor do ácido transaconítico, sendo este o ácido encontrado em maior concentração no caldo da cana, utilizando-se uma solução de 10% em massa, apresentando pH em torno de 5,0 [1]. As amostras permaneceram imersas por vários períodos de tempo, sendo que para tornar o ensaio acelerado, a solução foi submetida à ebulição durante todo período que as amostras ficaram imersas. Ao final de cada um dos períodos, os corpos de prova foram limpos, pesados e avaliados na relação de perda de massa por área, tendo-se medido a massa inicial bem como a área superficial inicial das mesmas. Foram obtidos resultados interessantes que mostram o ataque diferenciado da solução ácida a estes dois aços inoxidáveis, onde se observou a presença de “pites”, cujo tamanho e quantidade dos mesmos foram diferentes, sendo que o AISI 304 foi o que sofreu maior ataque.

Aug 16, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By Tâmisa Eleutério Silva

Ligas de alumínio possuem, dentre diversas propriedades, uma atrativa combinação entre resistência mecânica e densidade, característica que leva à utilização cada vez maior desses materiais em setores estratégicos, como as indústrias aeronáutica e automobilística. O aumento da resistência dessas ligas, por sua vez, está associado ao tratamento de endurecimento por precipitação, podendo ainda ser influenciado pelo encruamemto do metal, esse último decorrente da eventual realização de deformação plástica entre as etapas de solubilização e envelhecimento do referido processamento. Dentro desse contexto, neste trabalho foi avaliado o comportamento mecânico de amostras da liga de alumínio 7.075 submetidas à compressão monotônica e cíclica após a etapa de solubilização do tratamento de endurecimento por precipitação. O comportamento do material foi analisado através de ensaios de dureza. Os resultados evidenciaram os efeitos das características e da magnitude da deformação na propriedade mecânica da liga.

Aug 8, 2018

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita da zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetarem a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução da ZF foi 85%, para 100% CO, 1373K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373K durante 105 min. no caso da redução do EAFD

Aug 17, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017