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By Steferson Ferreira de Oliveira

A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM) é utilizada no processo de nitretação por descargas elétricas (NDE), pois permite enriquecer a superfície de um substrato de aço SAE 52100 com nitretos em meio a uma solução dielétrica composta por água deionizada e ureia. O objetivo do presente trabalho é caracterizar as camadas formadas ao utilizar uma solução dielétrica (30g / l) como fonte de nitrogênio e comparar as propriedades obtidas quando se utiliza eletrodo de cobre eletrolítico. As caracterizações das amostras no processo foram por meio das técnicas de microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers (HV), revelando a formação de uma camada uniforme e endurecida de nitretos, recoberta por uma camada branca (Zona Refundida), como comprovado por difração de Raio-X (DRX) a formação de compostos com nitrogênio. As camadas formadas no eletrodo peça temperado e revenido foram mais espessas do que as que formaram no eletrodo peça esferoidizado. Para avaliar o desempenho do processo de usinagem, foram utilizados parâmetros como taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo ferramenta (TD) e desgaste volumétrico (DVR).

Oct 30, 2017

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

Os modelos de tratamento de galvannealing, com encharque isotérmico após o aquecimento indutivo, permitem otimizar o aporte térmico para a formação de compostos intermetálicos Fe-Zn, o que contribui significativamente para a obtenção de revestimentos galvannealed-GA de elevada qualidade. Nesse estudo foi avaliado o efeito das condições de galvannealing na formação do revestimento GA sobre aços bake hardenable-BH. Foram realizadas, em escala de laboratório, simulações variandose o modelo de galvannealing, com ciclos isotérmicos e resfriamento imediatamente após o aquecimento indutivo, a temperatura de aquecimento, entre 525°C e 570°C, e o tempo de encharque, até 20 segundos. Em todas as simulações, além dos ciclos completos foram realizadas, também, interrupções do tratamento ao longo da etapa de encharque, através de resfriamento brusco das amostras, com o objetivo de se avaliar a microestrutura do revestimento ao longo de todo o tratamento. Para a caracterização dos revestimentos foram realizadas análises de composição química, microestrutura, perfil de composição ao longo da camada e de aderência. Os resultados permitiram determinar as características da formação do revestimento GA sobre os aços BH e estabelecer condições de galvannealing para o processamento desses aços, de forma a obter microestruturas otimizadas para as aplicações mais exigentes.

Aug 16, 2017

By Jorge Luis Barreto

A CBMM aplicou aços microligados ao nióbio de elevada resistência mecânica em caminhões basculantes que operam nas suas instalações de Araxá, com o objetivo de reduzir o peso das caçambas e obter maior desempenho com aumento da carga transportada, redução do consumo de combustível bem como das emissões de CO2. Também tinha o objetivo de eliminar as trincas de fadiga que ocorriam sobre os chassis desses equipamentos. Os caminhões já operam há 12 meses e o objetivo desse trabalho é apresentar os resultados obtidos até o momento. Com a aplicação dos aços de elevada resistência, foi possível desenvolver um novo desenho para sua estrutura e componentes. Houve uma redução de 25% da massa da caçamba o que proporcionou um aumento médio de carga transportada de 40,0t para 41,1t ou 2,7% por viagem, trazendo até o momento, economia de 3,00% no custo total de transporte e redução de consumo de combustível de 8,00%. Não houve trincas ou deformações no sobre chassis que apoiam as caçambas.

Aug 8, 2018

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, Marina Braga Campos, Carlos Antônio da Silva

A composição, morfologia e distribuição de tamanho das inclusões presentes nos aços têm forte influência sobre propriedades químicas e físicas como fadiga, usinabilidade e resistência à corrosão. Desta forma, melhorar a qualidade do aço implica em aumentar a limpidez do aço líquido [1]. Para tanto são utilizados processos (que apresentam diferentes custos operacionais) como o burbulhamento de gás inerte na panela e o tratamento no desgaseificador a vácuo RH. O presente trabalho apresenta resultados de simulações matemáticas bem como operacionais dos processos de remoção de inclusões através do borbulhamento de gás inerte e do tratamento a vácuo. É feita uma comparação entre as capacidades de remoção de inclusões destes processos, confirmando a maior efetividade do reator RH.

Oct 1, 2019

By Marcelo Braga dos Santos

Visando o estudo da sinergia entre abrasão e corrosão concebeu-se um novo instrumento, permitindo a medição das forças que atuam sobre o contacto. O dispositivo consiste de um equipamento de micro-abrasão por esfera fixa dotada de uma célula de carga de três eixos, e uma célula eletroquímica. Uma membrana protetora flexível foi desenvolvida para isolar a célula de carga, situado no exterior da célula eletroquímica, da amostra no interior da célula. Uma solução corrosiva com partículas abrasivas é continuamente alimentada no contacto entre a amostra e a esfera. Os ensaios de abrasão-corrosão foram realizados simultaneamente em aços inoxidáveis e ferríticos. Também foram executados ensaios de micro-abrasão e corrosão separadamente para avaliar a capacidade do equipamento nos estudos da sinergia entre a micro-abrasão e a corrosão. Para as três condições de ensaios (micro-abrasão, corrosão e abrasãocorrosão) o equipamento se mostrou eficiente em evidenciar a variação nas propriedades do material com excelente repetibilidade. Para os aços austeníticos, as mudanças nas condições de carregamento nos ensaios de abrasão-corrosão induziram variações significativas nas curvas de polarização. A capacidade única de acompanhar as forças que atuam sobre o contato dos processos de abrasão-corrosão pode abrir caminho para novas descobertas sobre o estudo da sinergia na abrasão-corrosão, em especial, a dissipação de energia na interface quantificada através do coeficiente de atrito.

Aug 16, 2017

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

By Lívia Silvestre Andrade

Uma das rotas mais importantes de produção do Fe-Nb para aplicações siderúrgicas é a aluminotermia. Para que o processo seja eficiente, é necessário projetar adequadamente a escória, para garantir a mínima retenção de metal na escória e reduzir as perdas, assim como determinar a carga da aluminotermia considerando os balanços de massa e de energia. Neste trabalho, os efeitos das adições de CaO e CaF2 sobre as características das escórias do processo são determinados através da termodinâmica computacional. Um balanço de massa e um balanço de entalpia são formulados, de modo a verificar se as quantidades dos diversos materiais adicionados são adequadas e se as temperaturas de fim de processo são razoáveis. Verifica-se que, a partir de uma carga hipotética formulada, há espaço para melhorias importantes balanceando-se corretamente as adições de CaO e CaF2. Além disto, verifica-se a influência do teor de Mg contido como impureza no Al empregado como redutor, observando-se que seu efeito é bem menos significativo do que inicialmente esperado por diversos operadores.

Oct 30, 2017

By Jianping Li, Fei Peng, Yunbo Xu, Jiayu Li

In this study, in order to achieve ultra-high strength without reducing plasticity, a novel heat treatment involving a pre-quenching process prior to conventional intercritical annealing (P-IDP) was proposed in a low carbon low alloy DP steel. It revealed that abundant fraction of banded structure was observed after conventional intercritical heat treatment (IDP) due to the inheritance of cold rolling deformation. However, the banded structure in novel heat treatment was eliminated significantly, whilst the refined microstructure was relatively more homogeneous with ultrafine ferrite grains. Moreover, obvious chain-networked martensite grains along the ferrite grain boundaries were obtained. The optimum mechanical properties with ultimate strength of 1238 MPa, total elongation of 17%, product of strength and elongation (PSE) of 21GPa% were obtained by P-IDP treatment, which was much higher than the values reported with similar composition. As to pre-quenching treatment, all of grain refinement, homogeneous distribution of martensite islands and precipitated strengthening of microalloyed carbides were beneficial to improve the final strength and ductility.

Oct 1, 2019

By Weslei Viana Gabriel

Por meio do uso de técnicas de modelamento físico e matemático, caracterizou-se o fluxo de líquido, no interior de um molde de beam blank, quando alimentado por apenas uma válvula submersa constituída por três portas de saída cilíndricas e espaçadas de 120°. Verificou-se que o fluxo do jato de líquido que atravessa a alma se espalha ao longo de toda a superfície do flange antes de se recircular na região central do molde. Através da técnica de injeção de traçador e análise do perfil de velocidade, percebe-se que os jatos direcionados para as quinas do flange recirculam rapidamente e, por isto, se espalham numa pequena região. Este tipo de válvula se caracteriza também por ter uma maior intensidade de oscilação da superfície do que a válvula do tipo tubular. Foram realizados testes para simular a taxa de remoção de inclusões. Os dados obtidos mostram que esta válvula é mais eficiente na limpidez do aço do que uma válvula tubular simples.

Oct 30, 2017

By Leidy Julieth Hernández Buitrago

Uma grande quantidade de poeiras e fumos contendo óxidos de ferro, zinco, alumínio, cálcio, chumbo, magnésio e cádmio são habitualmente gerados durante a produção do aço em usinas siderúrgicas semiintegradas. Processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos têm sido desenvolvidos para o tratamento da poeira de aciaria elétrica (PAE). O processo Waelz, que recupera parte destes resíduos por meio de reações metalúrgicas de redução e oxidação em um forno rotativo, é uma tecnologia de destaque empregada para a recuperação dos metais voláteis, e tem sido a mais usada nos últimos 40 anos. Neste trabalho, foi realizado um estudo termodinâmico do processo Waelz, visando à otimização das condições metalúrgicas necessárias para garantir a recuperação dos metais voláteis (em especial zinco), de forma a assegurar a minimização de impactos ambientais e maximização de opções de processamento para a recuperação do zinco contido. As variáveis cinéticas foram estudadas por meio da execução de uma serie de 6 experimentos, englobando os principais fatores do processamento, tais como: tipo de redutor e tempo/temperatura de processamento. Também foi avaliado o comportamento mecânico das pelotas para cada formulação. Caracterizações por meio de microscopia eletrônica com microanálise via EDS, difração de raios X, fluorescência de raios X, análise granulométrica a laser, resistência à compressão, porcentagem de matéria volátil, carbono fixo e cinzas foram empregados.

Aug 17, 2017

By Heidy de Oliveira Simões

O objetivo deste trabalho foi estudar as correlações entre o IPM (Índice de Permeabilidade Magnética) das pelotas queimadas, as trincas formadas durante o processamento das pelotas no pelotamento/endurecimento e o FeO de cada amostra. As análises evidenciaram que o tipo de trinca presente na pelota impacta no IPM fazendo diminuir a correlação entre IPM e FeO. O entendimento do fenômeno possibilitou desenvolver uma metodologia para determinação de um parâmetro que pudesse ser correlacionado ao FeO das pelotas de minério de ferro, estendendo sua aplicação ao pellet feed, baseado nas propriedades magnéticas do material. O método consiste em medir a variação da indutância de um solenoide, provocada pela introdução do material que se deseja determinar o parâmetro no núcleo de uma bobina, determinando-se relativamente a permeabilidade magnética das pelotas e pellet feed. Para tal, foi definida uma metodologia nas quais alterações devidas à variação da densidade da amostra, causadas principalmente devido a trincas nas pelotas, sejam mitigadas, garantindo a repetibilidade dos resultados. Assim, foi possível a determinação do FeO das amostras através da medição deste novo parâmetro, de forma mais rápida, fácil e com um custo consideravelmente menor que na química analítica clássica.

Aug 1, 2018

By Tiago Seixas Bittencout

No cenário econômico mundial atual, cada vez mais as indústrias têm voltado sua atenção para o reaproveitamento de materiais gerados como consequência das ações operacionais, tanto como forma de reduzir custos, como também no caráter de sustentabilidade do negócio. Em uma operação de refino primário em aciaria elétrica, onde o produto é o aço líquido, o antes considerado resido, mas agora denominado de coproduto, a escória, passa atuar diretamente no custo final do produto quando esta é processada, e passa a compor a carga fria usada no processo de elaboração do aço. Neste sentido, o estudo deste material se faz necessário para a compreensão de qual será o seu comportamento junto aos processos e quais vantagens e desvantagens da sua aplicação. Neste trabalho, foram feitas as caracterizações de sucatas provenientes de reaproveitamento de escórias produzidas em Forno Elétrico a Arco e em conversor LD, bem como seu impacto no refino primário, como parte integrante da carga fria no FEA.

Aug 17, 2017

By Eduardo Oliveira Magalhães

Otimizar o consumo dos insumos energéticos e coprodutos é uma tarefa de suma importância na busca de competitividade das usinas siderúrgicas. O gás de alto forno é um importante componente dessa matriz energética e a maximização do seu consumo reduz sensivelmente os custos com a compra de outros combustíveis. Nesse cenário, o controle de nível dos gasômetros, equipamentos existentes nas siderúrgicas que exercem um papel fundamental na distribuição desse gás, não é trivial. Distúrbios e variações entre geração e consumo dificultam o desafio de manter a segurança operacional e ao mesmo tempo otimizar o consumo. Procedimentos operacionais e técnicas convencionais de controle não são suficientes para evitar perdas com a queima desse gás nas tochas de segurança (flares) dos altos fornos. Esse trabalho apresenta um caso real do uso de técnicas de controle preditivo MPC (Model Predictive Control) e regulatório para a distribuição em tempo real do gás de alto forno para os principais consumidores na Vallourec Tubos do Brasil em Belo Horizonte.

Jul 30, 2018

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 Luara da Costa Morais

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da temperatura de recozimento intercritíco na microestrutura e nas propriedades de um aço dual-phase. Para isto, amostras do aço em estudo foram recozidas intercriticamente a temperaturas entre 720 e 740°C. A quantificação da martensita foi realizada por estereologia quantitativa sobre imagens obtidas por sinal de elétrons secundários. Ensaios de tração e de estampabilidade foram realizados no material tratado e na condição de partida. Os resultados da quantificação mostraram aumento na fração de martensita com o aumento da temperatura de tratamento. Para o estudo da influência da microestrutura no comportamento mecânico, foi relacionada a fração de martensita com as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios de tração e estampabilidade. As amostras recozidas intercriticamente apresentaram aumento nos limites de resistência e escoamento e diminuição dos alongamentos, total e uniforme, com o aumento da fração de martensita. A amostra de partida apresentou frações de martensita similares às observadas para a tratada a 740°C, entretanto com valores de resistência e escoamento inferiores e alongamento superior, sugerindo influência da morfologia nas respostas mecânicas do material. O material como recebido apresentou a melhor combinação entre resistência, alongamento e estampabilidade indicando que esta condição é mais indicada para o setor automotivo.

Aug 8, 2018

By Bruno Alves Resende

Em julho de 2010, a linha de Tiras a Quente da Usiminas, planta de Ipatinga, passou a operar com um novo sistema de controle para o laminador de acabamento. Assim, foi necessário atualizar o simulador offline de set up do Trem Acabador, utilizado frequentemente pelas áreas técnica e operacional. Para isso, toda a lógica de cálculo e formulações matemáticas do sistema online foram assimiladas e empregadas no novo simulador. Os resultados das simulações, quando comparados com os valores gerados pelo modelo online, mostraram-se bastante confiáveis. Sendo assim, conclui-se que o aplicativo desenvolvido está apto para ser utilizado como uma ferramenta de simulação offline do modelo de controle do Trem Acabador. Os benefícios potenciais do uso do simulador são: (i) aumento da produtividade por meio da redução de paradas da linha, (ii) melhoria da qualidade final do produto, (iii) redução do número de experimentos na produção e (iv) ajuste dos parâmetros dos modelos de controle. No presente trabalho são apresentadas e discutidas as características do desenvolvimento, da apresentação e da aplicação desse simulador.

Aug 17, 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 Rafael Arthur Reghine Giorjão

Microestrutura e propriedades mecânicas de tubos de aço inoxidável superduplex SAF 2507 processados por soldagem por atrito com pino não consumível foram analisadas. Juntas de alta qualidade foram produzidas com sucesso utilizando ferramentas de nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN), controle de força de 38 kN, velocidade de avanço de 50 mm/min, velocidade de rotação de 200 RPM. Ensaios de dureza e tração foram realizados, evidenciando aumento de dureza na zona de mistura e falha no metal de base. Simulações térmicas calcularam temperaturas globais máximas em torno de 1176 °C e diferentes ciclos térmicos ao longo da espessura da junta, conferindo diferenças microestruturais e mecânicas nestas regiões

Oct 30, 2017

By Danielle Gonçalves Campos

Com o ensaio de RDI (Índice de Degradação sob Redução), pode-se determinar a geração de finos durante a redução da carga metálica no alto-forno, e com o RI (Índice de Redutibilidade) determina-se a capacidade do sínter em ceder oxigênio para o gás redutor. São ensaios de extrema importância, pois com o RDI é possível medir a degradação do sínter quando submetido a condições redutoras do alto-forno, e com o RI entende-se o grau de redução da carga metálica momentos antes do início de seu processo de amolecimento. Com a instalação deste forno no Laboratório de Redução da CSN, será possível correlacionar os componentes do sínter, e de outras cargas metálicas, avaliando suas influências no produto, e, consequentemente, em suas utilizações no alto-forno.

Aug 1, 2018