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By Ernesto Furtado de Mello Neto, Eliezer Thuler, Claudio Vano Nunes, Carlos Alberto Cristofari

The Brazilian steel industry is dealing an adverse scenario with direct competition from global emerging markets. In this scenario, the need to improve asset operational performance, makes complex studies involving technical knowledge and asset life behavior, become important tools to support companies strategic accomplish. These studies allow consider performance, costs and operational risks relationship in the decision make process. The Asset Management approach support these studies in order to observe the whole asset life cycle, understand value chain through all company process and optimize the asset economic life. In this context, the present technical work has the purpose to support asset management decision making regarding ArcelorMittal Vega cold rolling drive motors, through the motors fail behavior modelling and estimated the risks involved in asset management decision. Through the Reliability, Availability and Mantenability (RAM) analysis, simulations were performed considering the failure, repair cost data and investments to build options to mitigate the operational risks.

Oct 9, 2019

By Cínthia Toshimi Ogata

Processos de fundição de ligas de alumínio com altos teores de Mg são um desafio da indústria, uma vez que diferentes taxas de resfriamento ocorrem em geometrias diversas. Este trabalho tem como objetivo caracterizar a liga de alumínio AA5052 com variações em teores de Mg por meio de experimentos de solidificação direcional transitória, e compreender seus efeitos com relação a evolução de parâmetros térmicos, microestruturais, e propriedade mecânica. As leis experimentais de evolução do espaçamento dendrítico primário (?1) com relação a taxa de resfriamento resultam em: ?_1=640 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_1=300 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga com 3,2%Mg. As leis de crescimento de espaçamento dendrítico secundário (?2) com relação a velocidade de solidificação resultaram em: ?_2=27 ?V_L?^(-1,1) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_2=15 ?V_L?^(-1,1) para as ligas com 2,6%Mg e 3,2%Mg. Maiores teores de Mg na liga AA5052 proporcionaram uma expressiva redução no valor de ?2 para uma determinada VL. A evolução da dureza mostrou-se diretamente relacionada ao tamanho e a distribuição dos intermetálicos presentes, sendo ?2 o fator predominante neste controle.

Oct 30, 2017

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By Bruno de Paulo Silva

O cobre é um dos metais mais utilizados desde os primórdios da indústria, principalmente para a fabricação de fios e cabos para fins elétricos. Dentre as diversas propriedades do cobre, as mais importantes são: capacidade que o material tem de conduzir corrente elétrica e quantidade de energia utilizada para realizar o recozimento garantindo o alongamento especificado. Essas propriedades são diretamente influenciadas pelo teor de oxigênio adicionado como elemento de liga durante a fabricação do vergalhão de cobre eletrolítico. Neste contexto, o artigo tem o objetivo de apresentar como realizar o controle do oxigênio no processo de laminação e quais as influências desse elemento para diminuir os custos com energia elétrica, reduzir as quebras no processo de trefilação e aumentar a condutividade elétrica dos produtos de cobre.

Aug 17, 2017

By Herrmann Flor

In steelmaking process, where up to 70% of variable cost of finished product is already incurred, energy and refractory costs account for 45-50% of the cost of production of crude steel and contribute significantly to the carbon footprint of the end product. Any attempt to control and reduce these costs will automatically lead to more competiveness and reduced carbon emissions. Leading the technology for ECOPLANT (characterized by the fact that the economic and ecological benefits are integral part of our products), SMS has developed innovative solutions which can be applied to both new and existing plants alike. This paper reviews one of the electrical and automation concepts. Tackling the secondary gas cleaning system and hence being applicable to almost all steel plants, the X-Pact® Gas Cleaning Assistant optimizes the control of individual dampers based on modelling of fluid resistances of ductwork in gas cleaning system. It guarantees the best dust removal from work place at minimum energy consumption.

Oct 30, 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 Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Beatriz Fausta Gandra

A composição química do gás redutor afeta, de forma marcante, sua difusividade através do leito e a capacidade de redução da carga metálica. Associado a isto, o cenário econômico e ambiental indica a necessidade de se buscar cada vez mais elevada produtividade dos altos-fornos, com baixo consumo de combustível e menor emissão de CO2. Para tanto, as empresas têm buscado operar com elevada taxa de injeção de carvão e, em casos de política favorável, intensificar o uso de gás natural em altos-fornos. Nestes casos, a quantidade de material reduzida via H2, em comparação ao CO, é aumentada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de ensaios em amolecimento e fusão (A&F) de dois tipos de granulados, de um tipo de pelota e de um sínter industrial, utilizando-se como redutor um gás com diferentes teores de H2 (0% a 12%). Verificou-se que, para o granulado, não há uma tendência definida. Embora um maior teor de hidrogênio possa favorecer a redução, isto não refletiu em melhor permeabilidade do leito. No caso da pelota estudada, houve leve tendência de melhora nos parâmetros avaliados quando se tem o gás mais rico em hidrogênio. No entanto, seu desempenho em A&F foi muito aquém daquele esperado para este tipo de carga, uma vez que apresentou elevada resistência à permeabilidade associada à baixa redutibilidade até o início do amolecimento. Para o sínter, foi identificada evidente melhora nos aspectos de redução e de permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Belmira Benedita de Lima

Estudos no sistema Nb-B mostram a fase Nb5B6 com formação peritética a partir do líquido, porém sua estabilidade abaixo de 2.000°C não é comprovada experimentalmente. Há também dúvidas sobre a ocorrência da fase Nb2B3 neste binário. Este trabalho tem como objetivo o estudo da estabilidade das fases Nb5B6 e Nb2B3 nas temperaturas de 1.400°C e 1.800°C. Amostras com composições nas estequiometrias Nb5B6 e Nb2B3 foram produzidas através de fusão a arco assim como confeccionadas a partir de misturas de pós de B e NbB. Pastilhas com composição Nb5B6 foram produzidas com e sem adição de semente da fase Nb5B6. Os tratamentos térmicos em 1.400°C foram realizados por até 10h enquanto aqueles em 1800°C por até 1h, todos em atmosfera estática de argônio. As microestruturas das amostras, tanto no estado bruto de fusão como após tratamento térmico, foram caracterizadas por difração de raios X (XRD). Os resultados confirmam a formação fase Nb5B6 a partir do líquido e nas amostras produzidas via metalurgia do pó. A fase Nb2B3 não é observada nas amostras no estado bruto de fusão e nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas termicamente a 1.800°C, porém, esta fase se estabiliza nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas a 1.400°C, indicando sua estabilidade com formação peritetóide a partir das fases Nb3B4 e NbB2, abaixo de 1.800°C.

Aug 8, 2018

By Felipe Amélio de Lucena

Ligas amorfas e nanocristalinas à base de ferro apresentam propriedades excepcionais, como alta dureza e resistência ao desgaste com taxa de resfriamento entre 103 e 105 K/s. Assim, este trabalho objetiva a solidificação rápida (SR) da liga à base de ferro fundido (FoFo) com adições de Boro e Nióbio, resultando na composição química (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.). A liga foi processada através de melt-spinning, no forno Discovery® Plasma e Conformação por Spray (CS) e caracterizada por: DSC, DRX, MEV e microdureza Vickers. Foram obtidos: fitas amorfas (40 µm) através de melt-spinning, chapas (1,0 e 2,0 mm) por (SR) e CS da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, com depósito (1,0 e 2,0 mm) e pós overspray (20 até 180 µm). A caracterização mostrou fitas amorfas, pós overspray nanocristalinos e chapas (SR) e depósito (CS) cristalinos com as fases: Fe-a, Fe-?, Cr7C3, FeNbB e Fe2B, com respectivas microdureza Vickers de 1044 ± 102 (HV1) para o depósito CS e 1480 HV para a chapa de 2,0 mm, mostrando alta dureza.

Aug 16, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Anderson Ayres Bittencourt

O monitoramento de sistemas e ativos de automação sempre existiu de forma rudimentar e descentralizada. A análise desses dados tanto quanto sua obtenção é um desafio para as empresas atuais. Foi a partir deste princípio que nosso projeto foi desenvolvido.Este trabalho tem como objetivo demonstrar a solução de Monitoramento online e preditivo implementada na ArcelorMittal Aços Planos da América do Sul, onde desde o início de sua implementação pudemos capturar benefícios operacionais, melhoria dos processos, otimização, eliminação e/ou diminuição de indisponibilidade de plantas, entre diversos outros retornos que serão apresentados.

Oct 30, 2017

By Natalie Chaves de Siqueira

Aços inoxidáveis austeníticos fundidos por centrifugação, da classe HP, são comumente utilizados na indústria de óleo e gás para a fabricação de tubos usados em fornos de reforma e pirólise. Essas ligas possuem uma elevada resistência à oxidação, elevada estabilidade térmica e elevada resistência à fluência em altas temperaturas, sendo esses requisitos necessários para aplicação nos fornos. Mudanças microestruturais, conhecidas como envelhecimento, podem ocorrer durante a operação, influenciado na resistência à fluência. Desta forma, a caracterização dos estados de envelhecimento de uma liga HP torna-se necessária para avaliar a sua vida remanescente. O objetivo deste estudo é caracterizar duas condições microestruturais de uma liga HP com a microscopia eletrônica de varredura e o ensaio não destrutivo de ultrassom. O processamento do sinal ultrassônico, utilizando a Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform – FFT), foi realizado sobre o segundo eco de fundo do sinal ultrassônico, permitindo correlacionar a análise espectral do sinal com a microestrutura do aço HP. De acordo com a metodologia proposta, os dois estados de envelhecimento foram caracterizados através do processamento do sinal ultrassônico.

Oct 30, 2017

By Amélia de Santana Cartaxo

Este trabalho tem como objetivo o estudo de matérias-primas utilizadas nas indústrias de cerâmica vermelha da Região do Cariri-Ce, de forma a adequar o processamento às especificações de composição, umidade e temperatura para obtenção de componentes com qualidade e características satisfatórias. Para tal, foi realizada a análise de composição através de FRX, limites de Atterberg, retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão, pós queima, em três temperaturas distintas. Pode-se observar que algumas argilas apresentaram composições típicas das utilizadas para a fabricação de produtos da cerâmica vermelha, aumento de tensão de ruptura e retração com a temperatura de queima, redução da absorção com o aumento da temperatura de queima e a penas as amostras AM e BP encontraram-se no intervalo de extrusão satisfatória.

Aug 17, 2017

By Cristiano da Silva

Este trabalho avalia o processamento por moagem de alta energia bola em TiB2 no efeito da inoculação de alumínio puro. O pó TiB2 comercial foi processado no moinho de alta energia do tipo SPEX e misturado com alumínio em pó de alta pureza. A mistura foi conformada em pastilhas e sinterizadas em atmosfera inerte. As pastilhas foram introduzidas em alumínio puro fundido em teores de 0,15 e 0,30% em peso de TiB2 e solidificado por resfriamento natural. A análise macrografica mostrou um grande aumento no refino de grão por inoculação com TiB2 processado do que em comparação com o material como recebido.

Aug 8, 2018

By Lucas Barcelos Dias

A demanda por materiais ecológicos vem crescendo exponencialmente nos últimos anos. O potencial destes produtos é dado tanto pela versatilidade em seu uso quanto pela sua disponibilidade na natureza. Um dos materiais em expansão é o OSB (Oriented Strand Board), utilizado na vedação do Steel Frame. O trabalho tem como objetivo substituir em três porcentagens 15%, 30%, 45% das tiras de madeira do OSB convencional pela fibra do epicarpo do coco de babaçu (FECB), a fim de melhorar a resistência mecânica. Os resultados obtidos na chapa de 11 mm incorporada com FECB apresentaram resistência a tração entre 15 e 26 MPa e de flexão entre 42 e 75 MPa, tornando assim superiores ao produto encontrado no mercado.

Oct 30, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as microestruturas de quatro juntas soldadas de aço inoxidável austenítico produzidas através do processo MIG/MAG com diferentes gases de proteção, dentro de um projeto que visava estudar o comportamento de juntas soldadas de aços inoxidáveis austeníticos a altas temperaturas. Utilizou-se o metal de adição 22.12.HT e diferentes gases de proteção: 100% Ar, Ar + 2% CO2, Ar +4% CO2 e Ar + 20% CO2. Para cada mistura gasosa, foi soldado um corpo de prova. Estudouse a variação das frações volumétricas de ferrita delta em função dos diferentes gases de proteção utilizados. Observou-se aumento no teor de carbono e consequente diminuição das frações volumétricas de ferrita delta nos metais depositados com gases de proteção com maiores concentrações de CO2, evidenciando-se que o carbono é um forte estabilizador da austenita nos aços inoxidáveis austeníticos.

Aug 17, 2017

By José Alberto da Cruz Junior

Aços multiconstituídos têm aplicações voltadas principalmente para o setor automobilístico. Isso porque esses apresentam uma boa combinação de elevada resistência, ductilidade e tenacidade. A elevada resistência desses aços é devida a martensita e aos finos feixes de ferrita bainítica, enquanto que a tenacidade e a ductilidade são atribuídas aos filmes finos de austenita retida presentes entre os feixes. Esses filmes contém uma maior concentração de carbono em relação aos blocos de austenita retida. Uma consequência é que estes se tornam mais estáveis mecanicamente e termicamente. Dessa forma, foi realizada a avaliação do desempenho mecânico de um aço tratado isotermicamente abaixo de Mi e revenidos a 400°C/1 h. Os resultados dos ensaios de impacto mostraram que quanto maior a fração volumétrica da austenita retida maior é a energia absorvida, independente da morfologia desse constituinte.

Aug 7, 2018

By Fabio do Prado Verderano

A partir de corpos de prova de uma chapa de aço baixa liga NBR 6656 grau LNE 26, realizou-se a caracterização microestrutural, levantamento do perfil de dureza ao longo da espessura da chapa, ensaios de tração monotônicos, cíclicos de fadiga e análises fractográficas. Concluiu-se que, nas extremidades da espessura da amostra, o valor da dureza é maior, indicando que quando a chapa foi laminada as superfícies em contato com os rolos de laminação sofreram encruamento, aumentando a dureza nessa região. A microestrutura encontrada e o grau das inclusões presentes na amostra são compatíveis para o material, bem como as propriedades mecânicas monotônicas, que estão de acordo com a especificação. Por meio de ensaios de fadiga de baixo ciclo, encontrou-se uma boa correlação entre as propriedades monotônicas e cíclicas do material para a proposição da equação de Basquin, considerando-se dados seguros, quando utilizado os primeiros vinte ciclos do ensaio de fadiga para estabilização de cada corpo de prova. Verificando-se a seção transversal da fratura do corpo de prova, observa-se que o mecanismo de falha do material ocorreu a partir do aparecimento de trincas na interface ferrita-cementita com propagação transgranular até a fratura final.

Aug 17, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Sidiney Nascimento Silva

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar, em escalas laboratorial e industrial, a viabilidade técnica e financeira da aplicação da escória de Aciaria LD (EAC), em combinação com a escória granulada de Alto-Forno (EAF), à produção de Cimento Portland CP III. O projeto de pesquisa em questão foi desenvolvido pela CSN, através de Convênio de Cooperação Técnica e Econômica com a Escola de Engenharia de Lorena, EEL, da Universidade de São Paulo, USP, e compreendeu as seguintes etapas: i) caracterização físico-química e mineralógica da escória de Aciaria LD da CSN; ii) desenvolvimento do processo adicional de beneficiamento da EAC para aplicação na produção de cimento; iii) testes laboratoriais visando a avaliar a viabilidade técnica; iv) testes industriais com a finalidade de validar os testes laboratoriais e selecionar a formulação de melhor desempenho; v) estudo de viabilidade financeira; e vi) implantação do projeto. A aplicação da escória de Aciaria LD da CSN na produção de Cimento Portland CP III, em combinação com a escória de Alto-Forno e clínquer, é viável técnica e financeiramente. Isso traz reflexos positivos para o aumento da competitividade do negócio Cimento, aumenta a recuperação de metálicos para reciclagem nos processos siderúrgicos da UPV (negócio Siderurgia) e reduz passivos ambientais.

Aug 16, 2017