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By Lidong Teng

ArcSaveTM is a new generation of electromagnetic stirrer (EMS) from ABB for electric arc furnace (EAF) operation. Its goal is to improve the safety, increase the productivity and reduce costs. Electromagnetic stirring in the melt bath during arc furnace operation will affect the scrap smelting, bath temperature distribution, refining reactions, and also the tapping practice. This paper has summarized the investigation results obtained from the first ArcSaveTM system installed in a 90 ton EBT arc furnace in USA. The hot test results show that ArcSaveTM has enhanced the heat and mass transfer in the arc furnace process. This results in a faster scrap melting rate, lower slag superheat during arcing, more homogenous melt bath, higher decarburization rate and higher EBT free opening frequency. ArcSaveTM has also reduced the tapping temperature and tapping oxygen in the steel. This brings a higher scrap yield and saves ferroalloy consumption in the downstream ladle furnace operation. The lower energy consumption, short tap-to-tap time, and consistent furnace operation bring increased productivity and safety.

Aug 16, 2017

By Steven G. Jansto

Nearly one third of the globally produced structural flat and long structural products are in the 0.11 to 0.16% carbon range. By definition, numerous steelmakers globally define this approximate carbon range as peritectic in their melting grade family within their organization. The metallurgical consequence is the result of numerous global structural specifications which allow carbon to wide carbon ranges resulting in quality issues. For example, such specifications as ASTM A588 set no minimum carbon and a 0.15 to 0.19%C maximum depending on the specific grade designated within the specification. This peritectic region is specifically challenging in production compared to less than 0.10%C because of solidification issues and a higher propensity for slab or billet cracking during continuous casting. During hot rolling, rejects and/or deviates are increased as well. The relative steelmaking operational cost of production is compared between peritectic and non-peritectic carbon compositions for a given specification.

Aug 17, 2017

By Gabriela Grespan Câmara

O processo de galvanização a zinco utiliza como principal passivante o metal cromo na sua forma hexavalente. O presente trabalho estuda a remoção por zeólitas do íon cromo (VI) do efluente de uma indústria metalúrgica. Devido a grande concentração de Cr (VI) na amostra, primeiramente foi realizada uma redução deste metal utilizando metabissulfito de sódio, que é o agente redutor e de precipitação ideal para efluentes contendo concentrações de Cr(VI) acima de 100 mg L-1. Em concentrações menores o precipitado apresenta baixa cinética de sedimentação, necessitando de um polimento com um tratamento terciário. Este estudo foi realizado em coluna de leito fixo contendo zeólitas, onde foram filtradas soluções com concentrações de Cr(VI) variando de 0,5 a 10 mg L-1. O efluente tratado foi aplicado no topo da coluna e retirado pelo fundo. A partir dos dados de adsorção foram calculados as isotermas de adsorção (Langmuir e Freundlich). O modelo de Langmuir obtido mostrou-se significativo e preditivo com 97,93% de confiabilidade. A capacidade máxima da zeólita em remover cromo (VI) foi estimada em 0,02 mg de Cr(VI) g-1 de zeólita.

Aug 16, 2017

By Egnalda Pereira da Silva Pimenta

A umidade nos óleos protetivos temporários e na solução de encruamento, bem como alterações no pH da água desmineralizada, utilizada na lavagem do aço antes do seu oleamento, podem causar manchas na superfície dos aços revestidos com zinco. As condições de transporte e de estocagem nos clientes também podem causar manchas. Essas manchas causam forte impacto visual, podendo gerar dúvidas na aplicação dos aços. Por esse motivo, algumas medidas são utilizadas na Usiminas para evitar manchas, como os controles da umidade no tanque de armazenamento dos óleos, do pH da água desmineralizada e do tempo de estocagem entre o encruamento e o acabamento dos aços. No presente estudo, foram realizadas caracterizações de amostras produzidas e manchadas em laboratório. Foram empregadas técnicas como a microscopia de força atômica, a microscopia eletrônica de varredura com canhão de emissão por efeito de campo e o espectrômetro de emissão ótica por descarga luminescente (GDOES), sendo propostos mecanismos para a formação das manchas que estariam relacionadas com a oxidação superficial do revestimento.

Oct 30, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Eduardo Vitral

The present study focuses in the simulation of pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model derived from a Kuramoto-Sivashinsky anisotropic equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The study dealt with a random and a monomode 1D structure initial condition in order to understand how the shape and wavelength of the initial pattern evolve with time. Ripples and hexagonal patterns were observed in the results, being physically consistent with the phenomenon. Moreover, the Method of Manufactured Solution has been used as verification of the developed numerical scheme.

Aug 16, 2017

By Viviane Sardilli Rodrigues

Areia de fundição é utilizada para modelar peças metálicas no setor metalúrgico. Existem vários tipos de areia usadas para essa finalidade que em sua composição possuem desde o quartzo até a areia de zircônio, nas quais o uso de cada uma é dependente da temperatura e do material que será fundido. Um tipo de areia especificamente, a areia de cromita, é utilizada para fabricações de peças feitas a base de aço. Para aglomerar os grãos e construir moldes onde o metal líquido é derramado usa – se resina sintética, comumente a resina fenólica, que é produzida através da reação da reação química entre o fenol e o formaldeído (formol) empregando catalisadores ácidos ou ésteres. A estrutura presente nas resinas são ainda de longe compreendidas. Por se tratar de uma química complexa, poucos estudos são encontrados sobre as alterações na composição após a pirólise e o comportamento da resina perante ao material refratário. Neste trabalho o objetivo foi a identificação dos contaminantes residuais presentes na areia após o processo de fundição, além da caracterização dos metais também existentes no material. Através deste estudo pretendemos identificar os potenciais contaminantes ambientais presentes na areia de fundição para avaliar um possível tratamento através de biorremediação por micro-organismos.

Oct 30, 2017

By Elaine Cristina de Azevedo

Materiais poliméricos sofrem danos estruturais ao serem submetidos à radiação X. Estes danos podem causar reticulação, quebra de ligações entre outros danos. Em diversos serviços de radiodiagnostico e de radioterapia é utilizado placa de etileno vinil acetato, EVA, para auxiliar o posicionamento de pacientes crianças ate 2 anos em radiografias de tórax. O objetivo deste trabalho é verificar se este material é adequado para ser utilizado nestes serviços. Para tanto, amostras do material foram submetidas a dose de 25 kGy e avaliados por espectrometria de infra vermelho com transformada de Fourier, e a superfície por medidas de rugosidade e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que o material apresenta degradação com dose de 5 kGy e aumento da rugosidade.

Aug 8, 2018

By Luiza Esteves

Corrosion testing was performed in white liquor from a Brazilian Kraft mill. Specimens of duplex stainless steel (DSS) and lean duplex (LDSS) were exposed at 170 °C for 30 days to simulate conditions of the digester. Corrosion rates were determined from weight loss measurements. After this exposure, the corrosion products formed on the steel surface was characterized by using scanning electron microscope (SEM) equipped with EDS, X-Ray Diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectrometer (XPS). EBSD can be used to quantify of basis balance phases in DSS and LDSS. General corrosion rates for UNS S32304 LDSS were higher than the UNS 31803 DSS in industrial white liquor at 170 °C for 30 days. XPS and XRD analyses indicated that the film formed after the immersion test may be consisted by Fe and Cr oxides and sulphides.

Oct 30, 2017

By Augusto César Lacerda de Oliveira

As demandas legais para a redução de emissões na atmosfera vêm crescendo em todo mundo para todos os produtores de veículos. Para o atingimento dessas metas a montadora está buscando reduções de peso nas carrocerias de seus veículos. Reduções de espessura em carrocerias devem ser acompanhadas de um aumento de resistência para assegurar a manutenção do seu desempenho mecânico. O módulo técnico do Modelo CSN é capaz de avaliar critérios mecânicos (cargas estáticas), critérios de desempenho dinâmicos (avaliação crash test) e, também, critérios de conformabilidade. O módulo econômico recebe as informações do módulo técnico e é capaz de prever o impacto financeiro para o cliente e para a CSN, considerando fatores como margem do mix de produtos, produtividades e carteira das linhas de produção.

Aug 16, 2017

By Bráulio Pinto Terra

Devido à sua vasta aplicação, o estudo das propriedades mecânicas das superligas de níquel é de grande importância. A superliga 718 possui papel fundamental no funcionamento de grades espaçadoras em reatores nucleares. As grades espaçadoras são oriundas de chapas laminadas, submetidas a tratamentos térmicos de solubilização e de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho é analisar a anisotropia das propriedades mecânicas de amostras de 0,3mm de espessura, tratadas termicamente por solubilização e envelhecimento, e testadas por tração uniaxial. Além disso, obteve-se os expoentes de encruamento nas condições estudadas, bem como o índice de anisotropia. Foi possível observar maiores valores de limite de escoamento e de alongamento para as amostras transversais provenientes de ambos tratamentos térmicos, enquanto o limite de resistência apresentou comportamento contrário, sendo os maiores valores oriundos das amostras longitudinais.

Oct 30, 2017

By Amélia de Santana Cartaxo

Nos dias atuais, a concorrência comercial estimulada pelas grandes empresas multinacionais tem direcionado o rumo das pesquisas cientificas para o aperfeiçoamento ou busca de materiais que ofereçam atrativas propriedades físicas ou químicas. O objetivo desse trabalho é analisar a influência dos métodos de síntese nas características estruturais do pó de titanato de bismuto. Foram sintetizadas amostras de titanato de bismuto pelos métodos Pechini e reação de combustão. As amostras sintetizadas foram submetidas as análises de difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, área superficial pelo método BET, tamanho de partícula por espalhamento dinâmico de luz, análise térmica pelas técnicas TGA, DTA e DSC. Todos os pós estudados apresentaram morfologia semelhante. As perdas de massas ocorreram em maior escala para as amostras produzidas pelo método de reação de combustão. A fase de titanato de bismuto formou-se em ambos os métodos, entretanto a fase teórica (estequiometria 1:1:3) desejada não foi formada.

Oct 30, 2017

By Antonio Augusto Gorni, Kenji Camey, José Herbert Dolabela da Silveira

Recently several studies have been developed on the use of microalloyed steels with low Mn content (below 1%) in the controlled rolling of heavy plates for the manufacture of pipes. However, this novel concept of alloy has peculiarities in its thermomechanical processing. Lower Mn contents should lead to the acceleration of NbCN precipitation kinetics during rolling, leading to a reduction in the soluble Nb content in austenite that delays its recrystallization by drag effect. This fact, plus the heavy and fast passes applied under virtually isothermal conditions in a heavy plate rolling mill with high power, increases the risk of partial recrystallization during the finishing stage of the controlled rolling, since strain hardening of austenite becomes significant and the interaction between precipitation and recrystallization is increasingly delayed. The objective of this study was to analyze the evolution of mean flow stress during the finishing stage of controlled rolling in these low Mn, high Nb microalloyed steels, in order to better understand the metallurgical mechanisms acting during this process and identify conditions that allow full compliance with the requirements of this product class.

Oct 1, 2019

By Claudeir Carvalho Silveira

A necessidade da indústria automobilística de redução de peso, desenvolvimento de designs arrojados e aumento da resistência a corrosão dos automóveis obrigou as indústrias siderúrgicas a produzirem aços galvanizados de alta resistência. Entretanto, para que haja este desenvolvimento é necessário maior conhecimento do comportamento dos revestimentos galvanizados quando submetidos a processos de estampagem. Desgastes da superfície galvanizada, formação de pós, redução da resistência a corrosão e atrito das superfícies são aspectos importantes a considerar no projeto do ferramental de estampagem. Este trabalho teve, portanto, como objetivo a avaliação do efeito dos revestimentos Galvanizing e Galvannealed no coeficiente de atrito de um aço Dual Phase 600. Para avaliação do coeficiente de atrito foi utilizado um tribômetro de ferramenta plana que simula o atrito na estampagem de peças. O trabalho apresenta ainda a caracterização microestrutural do revestimento realizada por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Para avaliação das propriedades do substrato e do revestimento foram utilizadas também medidas de Microdureza. Após a realização dos ensaios, foi caracterizada ainda a evolução dos revestimentos após desgaste promovido pelo tribômetro de ferramenta plana e a identificação e caracterização do fenômeno de stick-slip.

Aug 8, 2018

By Geraldo Lúcio de Faria

O sucesso do transporte ferroviário depende, entre outras coisas, da integridade física dos componentes metálicos empregados na via permanente. Um dos mais importantes é o trilho, pois falhas catastróficas deste componente podem gerar graves acidentes. No intuito de desenvolver aços com bom desempenho para esta aplicação, estudos têm sido desenvolvidos para se entender os efeitos de composição química e histórico de processamento termomecânico sobre a microestrutura e propriedades mecânicas dos aços. Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente dois aços de aplicação ferroviária, sendo um Standard e um Premium. Amostras representativas destes aços foram submetidas a ensaios dilatométricos e a cinética de transformação de fases austenita-perlita foi investigada. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço Premium estudado possui microestrutura mais refinada e que este efeito é devido, principalmente, à menor concentração de Mn em sua composição química. O menor teor de Mn facilita a nucleação de cementita eutetóide, possibilitando a formação de perlita em tempos mais curtos e temperaturas mais baixas do que no aço Standard. Isto possibilita que o aço Premium, em seu processo de fabricação, possa ser resfriado a taxas mais elevadas do que o Standard sem formação de martensita, justificando sua estrutura mais refinada.

Aug 17, 2017

By Denilson de Camargo Mirim

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Aug 8, 2018

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Tiago Bristt Gonoring

Este trabalho estuda a redução de pós de hematita de alta pureza (com Fe2O3> 99,00% e tamanho de partículas

Aug 1, 2018

By Marcos Meyer Machado

A determinação de características microestruturais como base de controle de qualidade tem demonstrado cada vez mais a sua importância nos processos de aglomeração de minério de ferro. A linha de pesquisa do presente trabalho envolveu o desenvolvimento de técnicas de embutimento de pelotas seccionadas em resina condutora, de desbaste e polimento da superfície das amostras e emprego do microscópio eletrônico de varredura em conjunto com a técnica de Electron Backscattering Difraction. Por meio das técnicas empregadas de microscopia baseadas em parâmetros cristalográficos específicos, foram obtidas ilustrações forescatter e mapas de fases minerais ferríticas, silicatos e óxido de ferro que caracterizam a microestrutura de pelotas tratadas termicamente em forno piloto. O desenvolvimento desta metodologia promove subsídios para estabelecer futuramente uma relação das estruturas observadas em escala microscópica com as propriedades reconhecidas e mapeadas no produto final.

Aug 17, 2017

By Fernando Generoso Neiva Ferreira

Os aços alto carbono baixa liga são amplamente utilizados, principalmente em componentes que necessitam de elevada resistência mecânica, manutenção de forma e resistência à abrasão. São largamente aplicados em lâminas de corte, molas, peças de segurança, implementos agrícolas, utensílios, serras em geral, entre outros. Neste trabalho, estudam-se, em escala industrial, os parâmetros de processo, as características críticas para o desenvolvimento e as propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço alto carbono baixa liga especialmente desenhado para a produção de correntes de motosserra. Utilizando ensaios de tração, dureza, microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), avalia-se a evolução das características mecânicas e metalúrgicas do aço estudado.

Oct 30, 2017