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By Noan Tonini SImonassi

Como ferramentas simples, moeda ou mesmo como armas os metais tornaram possível o progresso da humanidade. Uma das maiores descobertas já feitas foi o desenvolvimento do aço. Com o avanço da utilização desse material foram desenvolvidas técnicas de adição de elementos de liga assegurando propriedades que possibilitam a sua utilização em praticamente todos os setores da indústria. O objetivo do presente trabalho é avaliar a evolução do comportamento mecânico de um aço do tipo AISI 4340, submetido a tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. As amostras estudadas neste trabalho foram obtidas de discos tracionadores que são parte de ferramentas de preparação do cabo de sensor utilizado durante a produção de petróleo. Antes da têmpera estas peças foram submetidas a um pré-aquecimento lento até a temperatura de 815°C e, posteriormente, submetido à austenitização acima de 1.000°C por um tempo determinado a fim de difundir os elementos de liga de maneira homogênea na liga. Após a têmpera, estas foram submetidas a seguidos processos de revenimento. A evolução da dureza do material tratado e sua microestrutura puderam ser observadas por meio de análises metalográficas. O comportamento mecânico destas peças obteve melhora significativa com relação às propriedades de interesse.

Aug 8, 2018

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Guilherme Lisboa Quaresma

Um ensaio por partículas magnéticas é um método não destrutivo utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em produtos laminados. Este método consiste em submeter a peça a um campo magnético, com aglomeração de partículas magnetizáveis nos pontos onde há descontinuidade. As partículas usadas podem ser de diferentes cores, dimensões e formas. A partícula fluorescente sob a luz ultravioleta demonstra melhor resultado para detecção de pequenas descontinuidades. Para ampliar o campo de visão ensaiado e realçar o contraste entre partícula e peça a radiação ultravioleta deve garantir uniformidade, intensidade e comprimento de onda adequado. Essas exigências motivaram o trabalho da Gerdau junto com a Metal Chek, representante da Spectroline, no desenvolvimento de uma solução inovadora. Na Linha de Inspeção de Tarugos da Gerdau Ouro Branco o uso de luminárias ultravioletas de LED - Light Emitting Diode tornou-se uma alternativa que proporcionou ganho em eficiência e em confiabilidade na tomada de decisão do inspetor de qualidade, baixo consumo de energia, custo de manutenção e satisfação dos clientes. A implantação das luminárias de LED refletiu na prática a evolução da qualidade do produto, além de melhores condições em meio ambiente, saúde e segurança para o inspetor.

Jul 30, 2018

By Alexandre Rodizio Bento

A utilização da tecnologia na gestão dos processos de produção em forjaria, torna-se cada vez mais imprescindível para se manter competitivo no setor automotivo. Com isso, a necessidade de ferramentas tecnológicas se faz presente para obter controles ágeis e recursos otimizados. A informatização é uma destas ferramentas que podem ser usadas na gestão da produção no setor automotivo. Esta permite que os gestores consigam monitorar em tempo real a produção e caso necessário intervir no processo de forma ágil para eliminar ou diminuir as não conformidades durante a produção. Este trabalho discute a informatização da gestão da produção em uma forjaria no setor automotivo e a importância das ferramentas tecnológicas aplicadas como suporte a gestão. Apresenta-se um caso real aplicado no setor, onde a informatização apresentou ganhos de acesso à informação e agilidade na tomada de decisão. Neste, realiza-se uma comparação do processo de gestão manual com a proposta de informatização. Como resultado, verificou que as ferramentas tecnológicas aplicadas possibilitaram melhorar fortemente a gestão durante o processo produtivo e mostrou-se superior nos quesitos de qualidade e tempo para difundir a informação, bem como reduzir custos operacionais.

Aug 8, 2018

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Costa dos Santos

O objetivo deste artigo é apresentar uma proposta de metodologia para auxílio na fase de planejamento de um projeto de manutenção, objetivando a redução de falhas no mesmo. Tal estudo possui relevância, pois quando se trata de manutenção preventiva o custo é sempre considerável para qualquer empresa, uma vez que para realização as máquinas devem ser paradas e recursos humanos e materiais devem ser disponibilizados, desta forma o planejamento deve ser feito de maneira que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade dos equipamentos. A metodologia se embasa na teoria geral de projetos e utiliza de maneira sequenciada e estratégica ferramentas já aplicadas no mundo da manutenção para determinar as oito fases personalizadas para um evento de manutenção. A aplicação da metodologia facilita o trabalho do planejador o que consequentemente viabiliza a sua entrada no meio industrial, posto que a metodologia é altamente simples e sequenciada, o planejador não precisa conhecer com detalhes a teoria de projetos para utiliza-la. Portanto, com objetivo de facilitar e sequenciar o planejamento da manutenção afim de reduzir falhas, a metodologia trabalha de maneira forte a análise e gestão de riscos e definição de cronogramas em projetos.

Oct 30, 2017

By Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 2017

By Elvis Candeias Silva

Introdução: A automatização dos procedimentos de desligamento, religamento e de extração remota de disjuntores de alta tensão consiste em um sistema que utiliza as tecnologias disponíveis na atualidade para trabalhar em prol da saúde e segurança dos trabalhadores. O conhecimento e utilização de Controlador Lógico Programável - CLP, Interfaces Homem Máquina - IHM foram considerados fundamentais para este projeto. Estes recursos alinhados às normas técnicas vigentes, e a adoção de dispositivos de proteções entre outros, possibilitou a elaboração deste projeto. Objetivo: Aumentar a segurança do eletricista ao realizar manobras com disjuntores de alta tensão. Método: Desenvolvido um sistema automatizado para desligamento, religamento, extração e inserção de disjuntores de alta tensão remotamente, utilizando um motor elétrico no painel do disjuntor, substituindo o que antes era feito por um profissional habilitado na área elétrica. Resultado: A implantação deste sistema permite realizar os procedimentos no disjuntor em local seguro, chamado zona livre, distante do raio de ação de qualquer energia proveniente de um arco elétrico. Conclusão: O projeto permitiu a remoção do risco para o eletricista durante a operação do disjuntor, deixando-o livre de qualquer possível contato com a energia proveniente de uma falha no disjuntor.

Aug 7, 2018

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017

By Pablo Altoé Amorim, Allan Cypriano Doelinger Assad, Vitor Martini, Newton Valadão Junior, Otávio Lube dos Santos

Esse artigo tem o objetivo de desenvolver um dispositivo, para mensurar esforços mecânicos de partes estruturais de um veículo Baja, para estimar o seu valor instantâneo, com a utilização de: extensômetros; um hardware para tratamento de dados; um sistema embarcado para aquisição e manipulação de dados; e uma interface homem-máquina para analisar os resultados

Oct 1, 2019

By Rodrigo Perito Cardoso

Low-temperature nitriding of stainless steels is applied to obtain wear resistant surfaces without losing its corrosion resistance. The treatment consists in introducing nitrogen into the steel surface avoiding chromium nitride precipitation. The corrosion resistance of martensitic stainless steels is expected to be improved if the treatment parameters are correctly selected. It can be related to ?Fe2-3N and a'N phase formation on the treated surface. In the present work the influence of the pretreatment and treatment temperature on corrosion resistance of plasma nitrided AISI 420 steel samples is studied. Annealed, as-quenched and 400ºC-tempered samples were nitrided at 300, 350, 400, 450 and 500°C, for 6 h at 600 V. The pressure was 3 Torr and the gas mixture was composed of 70%N2, 20%H2 and 10%Ar, at a gas flow rate of 3.34×106 Nm3s-1. Plasma was generated using a square-wave pulsed DC power supply and the sample temperature was controlled by the duty cycle. The modified layers were characterized by optical microscopy, X-ray diffraction and microhardness measurement. The corrosion resistance was studied by electrochemical characterization, by means of Open circuit potential and Anodic polarization curves. The maximum surface hardness was achieved at 400°C. This temperature seems to be near the limit temperature for low-temperature treatment aiming to improve or at least to keep unaltered the corrosion resistance in relation to that verified for non-treated steel samples. Results confirm that the pretreatment and treatment temperature significantly affects the corrosion resistance of the treated surface.

Aug 8, 2018

By Kermit Reins

The most recent modernization phase of the wire rod mill at Sterling Steel involved installation of a pre-finishing mill, using a Morgan Vee Mini-Block, a new water box and shear with utility systems and automation. The new mill configuration adds more stands to the mill for better drafting and is designed to improve finished product quality by providing a more uniform entry temperature, better control of the feed section into the No-Twist® mill as well as enhanced surface quality. The new shear improves cut length accuracy as well as decreases the amount of trimming to reduce yield loss. This paper explains the changes made in the mill and the features of the new equipment and automation.

Aug 17, 2017

By Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

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 Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Carlos Gonzalez-Rivera

An alternative cooling curve analysis method focused on the experimental determination of the latent heat of phase changes and phase transformation kinetics is proposed in this work. The method analyses the cooling process of a metallic sample, initially liquid that is contained into a cylindrical metallic mold, both of known weight, thermally isolated at its top and bottom. The method is based on an energy balance associated with the experimental measurement of the temperature change of the sample and the mold during their cooling process. From the numerical processing of the cooling curves, are obtained approximate values of the acting global heat transfer coefficient as a function of temperature in order to describe quantitatively the energy exchange of the metal/mold system with its surroundings. These relationships and other experimental data are used to process the cooling curve of the sample and the mold during solidification, in order to obtain the latent heat of solidification.The method was applied experimentally to zinc and tin of commercial purity, initially liquids and contained into stainless steel molds in order to determine its ability to measure the latent heat of solidification. The obtained results suggests that this method shows a good potential to characterize the solidification of metals.

Oct 30, 2017

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Rainer W. Kaiser

High wear resistant HSS rolls are being successfully used in the first stands of HSM finishing trains since the early 1990´s. The strong demand of mill administrators to make them applicable also in the last stands of the finishing rolling mill is a major influence factor of R&D efforts at respective roll suppliers. Looking back to the successful replacement of ICDP and HiCr rolls by more economic HSS rolls in F1-4 in regard to the TCO, rolling mill managers wish to repeat such scale gain also at F5-7 stands. Actually used enhanced ICDP rolls wear faster, being the HSM stoppage factor. F1-4 HSS rolls can be used for example 3 times longer. There is an obstacle to be overcome by roll suppliers and end users to replace F5-7 rolls by HSS rolls. Stick and crack resistance properties of HSS need to be improved. As a worldwide known leading producer of cast rolls for steel mills since 1820, the traditional German family owned foundry and machine shop IRLE, existing since 1693, accepted to face also this additional challenge. IRLE´s long year experience and prior researches have shown possible development directions to improve mentioned stick and crack resistance properties of its HSS grade, called SST. A new material of the HSS family is in the development pipe line and is discussed: SST/G. Choice criteria of the development direction, steps to control and guarantee respective sections of an industrial scale production as well as observations and results are described.

Jul 30, 2018