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By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Klaus-Peter Kinzel

Staves Coolers de cobre proporcionaram uma excelente proteção da carcaça do alto-forno em áreas de alta temperatura. Isso resultou para que os operadores de alto-forno alcançassem alto desempenho em termos de produtividade e taxa de combustível, além de campanhas de mais de 15 anos. No entanto, nos últimos anos, alguns altos-fornos experimentaram um desgaste prematuro nos staves de cobre. Algumas dessas empresas se alinharam com Paul Wurth para investigar a causa fundamental desse fenômeno com base em todos os fatores de influência e, em seguida, propor ações corretivas. Estes resultados são discutidos e apresentados a seguir no trabalho técnico.

Oct 30, 2017

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Gérson T. Ferreira, Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Sebastião Garcia Mendes

No processo de lingotamento contínuo, o contato do aço líquido com o molde refrigerado a água, forma uma pele solidificada. O rompimento desta pele, conhecido como breakout, deve ser evitado uma vez que traz sérios prejuízos ao processo. Utiliza-se um sistema de detecção de breakouts, responsável por gerar alarmes em situações propícias ao rompimento de pele, a velocidade de lingotamento é então reduzida na busca de evitá-lo. A ocorrência de breakouts está ligado principalmente a falta de lubrificação, obrigação essa que é atribuída ao pó fluxante. Portanto, as propriedades do pó fluxante que possuem relação com essa função podem ser alteradas, na busca de diminuir a tendência à ocorrência de breakouts e alarmes de colamento. Neste trabalho, foi alterada a temperatura de break point do pó fluxante de aços peritéticos buscando a redução do número de alarmes. A diminuição dessa temperatura reduziu o número de alarmes, sem afetar os índices de trincas longitudinais em placas, o que gerou redução nas perdas por sucateamento e aumento da produtividade do processo.

Oct 1, 2019

By Kíssia Carolina Bertoluci Cardoso

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

Aug 16, 2017

By Natália de Oliveira Roque Maciel

Atualmente uma das maiores preocupações da humanidade está relacionada as questões ambientais, o que tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de materiais provenientes de recursos renováveis e ambientalmente amigáveis. A despeito disso, este trabalho objetiva comparar a resistência de compósitos desenvolvidos com fibras naturais e, portanto, ambientalmente amigável e de compósitos desenvolvidos com fibras de vidro, que por sua vez apresentam impactos ambientais desde a fabricação até o descarte. Foram fabricados 13 corpos de provas para amostras contendo 0% de fibra, 30% de fibra de curauá e 30% de fibra de vidro na matriz epoxídica e ensaiado na máquina de tração. Os resultados obtidos apresentam valores bastante superiores para as amostras contendo fibras de vidro, contudo, ao relacionar a tensão do compósito com a respectiva densidade da fibra, foi possível constatar que os compósitos com fibras naturais chegam a apresentar resultados superiores aos compósitos fabricados com fibras de vidro. É possível concluir, portanto, que do ponto de vista da propriedade mecânica em questão é possível substituir as fibras de vidro por fibras de curauá.

Aug 17, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

Amostras de aço baixo carbono (aço ABNT 1015) foram submetidas a tratamentos termoquímicos de cementação sólida fazendo-se uso de duas fontes distintas de carbono. Amostras do aço foram empacotadas em uma mistura de pós constituída pela fonte de carbono e cal hidratada e tratadas a 1000oC por 8 horas. As fontes avaliadas foram um tipo de carvão vegetal e uma remessa de coque de baixa qualidade metalúrgica. Realizados os tratamentos termoquímicos, as amostras cementadas foram devidamente caracterizadas por microscopia óptica e pela aplicação de ensaios de microdureza Vicker. Duas amostras cementadas foram, na sequência, submetidas a tratamentos térmicos de têmpera em água fazendo-se uso de duas temperaturas de austenitização (860ºC e 920ºC) e também foram caracterizadas. Observou-se que no processo de cementação sólida, a peça cementada com carvão vegetal apresentou melhores resultados do que a cementada com coque de baixa qualidade. Com carvão vegetal, a camada cementada se mostrou mais espessa e homogênea em todo o perímetro das amostras. A amostra cementada com o coque de baixa qualidade apresentou, além da menor espessura de camada cementada, heterogeneidades grosseiras no perímetro da peça.

Oct 30, 2017

By Luana De Lucca de Costa

O forjamento a quente em matriz aberta é, atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de peças de grande porte. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada, através do método de elementos finitos, para análise do processo de forjamento em matriz aberta de um eixo vazado e escalonado aplicável em aerogeradores. A partir de um billet cilíndrico vazado de aço AISI 4140, pesando 1 kg, é simulado o processo de forjamento objetivando a obtenção de geometria final apresentada. Utiliza-se matrizes superior e inferior em formato côncavo, e um mandril de manipulação com inclinação de 1,15°. A cinemática da simulação numérica, que inclui 4 passes com um número total de 30 cursos, é avaliada. Ao comparar a geometria apresentada com a obtida observa-se que o alongamento longitudinal da forma final é obtido. A partir da análise da temperatura, pode-se concluir que o reaquecimento deve ser realizado após cerca de 45 s, no final de cada série de 5 cursos.

Aug 8, 2018

By Karl K. Bagger, Felipe Bertelli

The competitive scenario of steel industry requires studies and developments to improve manufacturing processes focusing on increasing productivity and reducing costs. The practice of coating rolls for cold rolling with the chrome aims to increase the rolling campaign, reducing their wear by increasing the surface hardness, which guarantees a greater homogeneity in the surface of the rolled products. The present paper presents a study on the effect of the chromium coat on a forged steel rolls on the wettability of a SkinPass solution. The hardness of the coated layer and the contact angle were measured for two concentrations of solution on two types of surfaces, comparing the coated and uncoated surfaces. The results show that there is an influence of the coating on the wettability of the fluid when comparison are made with chrome coated and uncoated materials, being verified through tests in Goniometer. The productivity of the coated rolls showed higher productivity than the uncoated ones.

Oct 1, 2019

By Paulo Vinícius Souza da Conceição

A demanda por aços com baixos teores de enxofre tem propiciado o aprimoramento das técnicas de dessulfuração de gusa. O presente trabalho tem como o objetivo mostrar, através de um modelo em água, a influência da injeção auxiliar de gás através do impeller S.I.R.A.M sobre o tempo de mistura no processo do Reator Kanbara (KR) e sobre a área de contato desse gás com o líquido. Diferentes velocidades de rotação do impeller, vazões de gás injetado e pontos de injeção foram avaliados. Os resultados obtidos foram comparados com a condição de não injeção de gás. Observou-se que a injeção de gás é capaz de reduzir o tempo total de mistura.

Aug 17, 2017

By Jheison Lopes dos Santos

O presente estudo teve por objetivo principal produzir um cerâmico composto de alumina, nióbia e fluoreto de lítio de forma a otimizar o uso do forno na etapa de sinterização. Para isso, ponderou-se a respeito da necessidade ou não de utilização de um patamar a 1000°C utilizado em estudos anteriores. Além disso, buscou-se diminuir a temperatura de sinterização, assim como o tempo de permanência em tais temperaturas. O composto cerâmico (Al2O3–4%Nb2O5)–0,5%LiF foi sinterizado a três temperaturas diferentes (1200, 1250 e 1300 ºC), com tempo de patamar de 1h. Foi realizado ensaio de Arquimedes para analisar sua densificação e determinar sua densidade. As fases formadas nessas temperaturas foram identificadas por difração de raios-X. Os resultados mostraram que a maior densificação foi obtida para a maior temperatura, de 1300 ºC. Foi possível observar também que um patamar de apenas 1h na temperatura de sinterização de 1300 ºC apresentou igual densificação a de outros trabalhos, com tempo de patamar de 3h. Este fato sugere que a temperatura tem maior influência na sinterização do que o tempo de permanência. Verificou-se ainda que as mesmas fases foram formadas nas três temperaturas investigadas, sendo tais fases as mesmas detectadas em trabalhos anteriores com patamares maiores. Isso mostra que o prolongado tempo de 3h no patamar de sinterização apenas favorece o crescimento dos grãos, bastando apenas a permanência de 1h para alcançar os resultados desejados e com grãos menores.

Oct 30, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Flúor é muito usado em pós de molde aplicados no lingotamento contínuo de aços. Embora o flúor seja importante no comportamento de fusão, infiltração da escória e cristalização do filme de escória, ele tem algumas desvantagens uma vez que o flúor reage com a escória, produzindo substâncias como NaF e SiF, as quais, por sua vez, reagem com a água no resfriamento secundário, formando HF. Estas desvantagens levam a severa corrosão do maquinário e risco para a saúde dos funcionários da usina. Por isto, é necessário remover o flúor dos fluxantes. Pó fluxante para lingotamento de placas livre de flúor está sendo desenvolvido como resultado de uma parceria entre fornecedor de pós fluxantes e a siderúrgica. Relacionado a isto, matérias primas alternativas para substituir F na composição dos pós fluxantes foram investigadas. Pesquisas indicaram B2O3 como substituto em potencial de flúor para escórias de molde. Os testes industriais, feitos em uma siderúrgica brasileira, foram realizados com o objetivo de analisar seu comportamento durante a operação de lingotamento contínuo em aços de baixo carbono. Parâmetros tecnológicos como: absorção de inclusões, espessura da piscina líquida, consumo de pó fluxante e índice de erosão da válvula submersa foram monitorados durante o lingotamento contínuo com o objetivo de avaliar o desempenho do pó e de fornecer informações sobre sua influência na qualidade da superfície do aço. Os testes industriais de lingotamento de aços baixo carbono revelaram uma boa qualidade de superfície e redução na erosão da válvula submersa. Outros parâmetros estão em estudo.

Jul 30, 2018

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Igor Teixeira da Costa

Os pós fluxantes são formados por escórias sintéticas que em contato com o aço líquido deve fundir e gerar uma escória líquida. Suas principais funções são: lubrificar e controlar a transferência de calor entre a casca sólida do metal e o molde. Eles possuem composições diferentes para diferentes condições de lingotamento, sendo formados, basicamente, por CaO, SiO2, Al2O3, Na2O, CaF2 e podem conter MgO, Li2O, K2O e B2O3. Como alguns componentes influenciam diretamente na cristalinidade dos fluxantes, como o CaO, o MgO, o CaF2, neste trabalho serão analisadas quatro misturas de pós fluxantes com leves variações na composição de modo que possa gerar cristalinidades diferentes. Para esta análise será utilizada o método de lâminas delgadas, com auxílio de um microscópio óptico de luz transmitida, que tem apresentado resultados bem satisfatório sobre o detalhamento da cristalinidade dos materiais.

Oct 30, 2017

By Irajá Bernardino Ribeiro Juniorr

O presente trabalho tem por objetivo apresentar alguns exemplos de aplicações na Indústria Siderúrgica e de Mineração (Prensa de Rolos e Torre de Resfriamento) mostrando que com o emprego de uma confiável metodologia para determinação dos benefícios energéticos é possível a implantação das medidas de conservação de energia em sistemas de força motriz instalados nestas indústrias com o simples uso de Lubrificantes Sintéticos Especiais em substituição ao largo emprego de óleos minerais. Esta solução também proporciona ganhos energéticos e financeiros expressivos e mais atrativos do que as já consagradas soluções de eficiência energética como troca de lâmpadas e /ou motores de alto rendimento. Além do mais, a troca de lubrificante já é rotina implementada nas indústrias e seus profissionais da área de manutenção, não sendo preciso treinamento adicional para implementação, tornando esta ação com o propósito de economizar energia simples e fácil de ser implementada. Este trabalho é uma parte dos resultados do projeto inovador desenvolvido pela Klüber Lubrication desde 2010, onde o principal objetivo é disponibilizar aos usuários de sua linha de produtos este recurso, internacionalmente reconhecido, de Medição &amp; Verificação para a comprovação de ganhos de energia em prensas de rolos com alcance de redução de cerca de 10% de consumo de energia.

Aug 17, 2017

By Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins, Isabela Falconi Brandolis Alves, Viviane Tavares de Moraes

Reverse flotation process is a method used for remove impurities from the most abundant iron ore; the itabirite. In this process, amines surfactant are used which may prevent the reuse of water in processes. The Fenton oxidative processes and the synthesis of nanoparticles are highlighted in catalysts application and in organic substances degradation. This study performed the synthesis of copper nanoparticles (CuNPs) to employ them as catalysts of the modified Fenton reaction to degrade an amine surfactant used in reverse flotation and compared with the classic Fenton (Fe2+) reaction. CuNPs were synthesized by chemical reduction, pH 11 with copper sulfate and ascorbic acid. They were characterized by UV-Vis, DRX and DLS and Zeta potential. The nanoparticles had diameters of 125.00 to 17.22nm and stability during 50 days. The tests were prepared with 180mg/L of amine and 1890mg/L of H2O2 in 150 minutes. The degradation was assessed by UV-Vis and FT IR. The results showed that CuNPs degraded 84% of the surfactant while Fe2+ reached 89%. In this way, both processes can be used for surfactant degradation, although the CuNPs method is easier to operate at neutral pH.

Oct 3, 2019

By Leandro Gusmão da Silva

Neste trabalho, foram estudados os efeitos da irradiação de uma superfície polida do aço inoxidável tipo ASTM F138 com laser de pulsos ultracurtos. As irradiações foram realizadas variando-se a velocidade de varredura do laser, ou seja, a taxa de sobreposição espacial de pulsos. Foi observado que após a irradiação houve uma visível mudança na coloração da amostra. Também foi verificado que com o aumento da taxa de sobreposição de pulsos a superfície tendeu a tornar-se preta, ou seja, absorvedora de luz. Com essa técnica, pode-se realizar marcações com alto contraste sem que haja formação de camadas de óxidos, nitretos ou alterações microestruturais no metal, o que é importante para um material com a precisão que um implante exige.

Aug 17, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

A qualificação das sucatas ferrosas e beneficiamento por moinhos shredder são operações utilizadas pelas usinas semi-integradas com objetivo da melhoria na produtividade e qualidade do aço produzido. Um benefício adicional é a redução de impurezas e a melhoria da qualidade ambiental desta matéria-prima. Neste trabalho é avaliada a influência da qualidade da sucata no teor de cloro e de metais residuais em poeiras de aciaria elétrica provenientes de três usinas semi-integradas, com diferentes perfis de produção. Os resuItados alcançados mostraram uma possível redução do teor de cloro de cerca de 50% com a utilização de sucata processada por shredder. Os menores níveis de cloro potencializam a aplicação posterior de métodos para adequação do teor de cloro, favoráveis à reciclagem, incorporação ou coprocessamento destas poeiras.

Oct 30, 2017

By Patrik Bloemer

Reliable and accurate furnace bath level data during the melting process is invaluable for good decision making and furnace optimization, while obtaining such information rapidly and safely on a regular basis is of paramount importance. This paper shows how a melting process problem was identified as a concern, how a solution was sought and how a real-time measurement system was tested by simple modification to an existing temperature sampling manipulator. Also how, with furnace power on or off, taking reliable hot heel, fill and running levels could be used to assist melting control, aid decision making and improve safety.

Jul 30, 2018