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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 Solange Kazue Utimura

As placas de circuito impresso (PCIs) dos resíduos eletroeletrônicos (REEEs) possuem diversos metais na composição. A recuperação desses metais tem incentivado as pesquisas inovadoras no seu processo de extração. Como alternativa de recuperação de metais das PCIs de forma sustentável optou-se pela biohidrometalurgia envolvendo a fase extração. O presente trabalho avalia a biolixiviação do cobre na presença de duas cepas bacterianas distintas em PCIs de REEEs provenientes de impressoras obsoletas. As PCIs foram caracterizadas mediante as técnicas analíticas de espectrometria ICP-OES e de fluorescência de Raios X (FRX) para determinar os elementos químicos presentes na amostra inicial. As cepas utilizadas na lixiviação bacteriana foram Acidithiobacillus ferrooxidans (AF) e Leptospirillum ferrooxidans (LF), cultivadas em meio de cultura T&K. Os ensaios de biolixiviação foram realizados em incubadora orbital, com velocidade de rotação de 170 rpm, temperatura de 30 oC, volume de inoculo de 10% (v/v) e densidade de polpa de 30g/L. A técnica empregada na concentração de cobre da solução após a biolixiviação foi a FRX. Foi possível determinar que a cepa AF apresentou uma extração de 100% de cobre em 8 dias em comparação com a LF na qual foi observado que a extração de cobre foi de 100% em 5 dias.

Oct 30, 2017

By José Lucio Gonçalves Junior

A simulação laboratorial do desgaste é fundamental para o desenvolvimento de pesquisas que objetivem otimizar revestimentos e modificações superficiais utilizados em cilindros de laminação reais. Este trabalho objetivousimular laboratorialmente os mecanismos de desgaste em cilindros de laminação a frio. Para tanto, foram feitas réplicas metalográficas dos cilindros de trabalho antes e após campanhas de laminação normais. Foram utilizadas amostrasde aço VC10 temperadas, texturizadas e cromadas. Para reproduzir os mecanismos de desgaste,foram utilizados cilindros e esferas de aço AISI 52100 como contracorpos em ensaios de deslizamento alternado, com cargas normais de 51,01 e 100,06 N para contracorpos cilíndricos e 31,39; 51,01 e 100,06 N para contracorpos esféricos. Os resultados obtidos com contracorpos cilíndricos, carga normal de 100,06N e tempo de ensaio de 5h e contracorpo esférico, 29,4 N foram os que melhor reproduziram as tendências de alteração de topografia de superfíciesencontradas nas réplicas dos cilindros após uso. Após, realizou-se a análise tribológica dos pares, constatando-se que a utilização de contracorpo cilíndrico não remove completamente a camada de cromo duro, permitindo assim ver diferenças de comportamento tribológico em função da posição sobre a trilha e a análise experimental da evolução das tribocamadas formadas.

Aug 16, 2017

By Leandro José de Barros Cardoso

A CSN possui 4 linhas de estanhamento eletrolítico (LEE) com capacidade de produção de 700 kt/ano de Folha de Flandres, nas quais durante o processo de estanhamento podem ocorrer desvios de qualidade que impactam no custo final do produto, afetando diretamente o custo de transformação da folha-de-flandres. Um destes desvios são as manchas superficiais (MS), caracterizadas por manchas na superfície do revestimento da Folha de Flandres que prejudicam o aspecto final do produto. O objetivo deste projeto foi reduzir o índice de desvio NOK por manchas superficiais das Linhas de Estanhamento 5 e 6 de 0,28% para 0,14% até abril de 2013. O projeto foi realizado utilizando a metodologia Lean Seis Sigma, obtida pela união do “Lean Manufacturing”, que visa a eliminação de desperdícios durante o processo produtivo e o Seis Sigma como uma estratégia gerencial que busca a maximização do desempenho dos processos. A metodologia é dividida em cinco etapas: Define, Measure, Analyze, Improve e Control. Após a conclusão do projeto observamos uma redução de 65% no índice de desvio do defeito em relação à média do ano anterior (2012). Com esta redução obtivemos um ganho financeiro de R$212.000,00. Este projeto também serviu como projeto de Certificação de especialista Green Belt.

Aug 8, 2018

By Juan Enrique Alvarez Ogusko

Rotas hidrometalúrgicas para o beneficiamento do minério de cobre vem sendo estudadas a fim de substituir o processo tradicional por pirometalurgia. No entanto, o uso de soluções lixiviantes como o ácido sulfúrico e a amônia são considerados ambientalmente desfavoráveis ao processo e descarte. Além disso, durante a lixiviação do cobre também ocorre a lixiviação do ferro. O uso de glicina como agente lixiviante é uma alternativa de baixo impacto ambiental já que é um aminoácido capaz de ser metabolizado por organismos vivos. Na lixiviação, a glicina apresenta a capacidade de formar um complexo quelante apenas com o íon Cu2+. Esse trabalho buscou avaliar a capacidade de lixiviação de um minério de cobre concentrado proveniente do Peru. Para isso, três concentrações de glicina em meio aquoso foram avaliadas nas temperaturas de 25ºC (48 horas de contato) e 60ºC (duas horas de contato). O pH da solução foi mantido entre 10,5 e 11 com adição de hidróxido de sódio. Foi possível lixiviar acima de 30% do cobre usando 0,8M de glicina na solução e em ambas as temperaturas de estudo. Além disso, a lixiviação do ferro ficou abaixo de 0,6% mostrando a seletividade da glicina para o cobre durante a lixiviação.

Oct 30, 2017

By Jürgen Schanderl

Cold rolling mills by SMS Siemag are well known for their reliability and long-life cycle. They are an investment in the future. Nowadays mill owners are under considerable competitive pressure and are asked to organize production in a more and more efficient and flexible way. Doing so, a number of elevating screws have to be turned. These are: cutting of operation costs, especially by more efficient equipment and processes as well as transition to more process flexibility to fulfil future product requirements. To support owners in their effort, SMS Siemag offers convincing solutions in cold rolling technology under the brand X-Roll 2.0. Examples to be presented are: Sieflex®-HT drive technology; Redesigned DS system; New reel design: Twin Reel; Emulsion compact unit ECU Compact; TRC® threading assistance system; ECOMode and Energy ADVISOR monitoring system.

Jul 30, 2018

By Karla Carolina Alves da Silva

Esse trabalho tem por objetivo, propor a utilização de um dispositivo, criado na UFPE, para estudar a fadiga funcional e mecânica num atuador de Ti-Ni com memória de forma. Inicialmente, fios de Ti-Ni com efeito memória de forma, com 0,89 mm de diâmetro, foram submetidos a um tratamento térmico de homogeneização por 24 horas a temperatura de 500ºC e têmpera em água a 25ºC. Posteriormente, os mesmos foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para obtenção das temperaturas de transformação. De posse desses dados, foram confeccionados atuadores com a forma de mola helicoidal. Utilizando o dispositivo proposto, esses atuadores foram submetidos às deformações cíclicas, com expansão total de 10mm, num banho térmico programável, a temperatura constante de 85ºC, na condição supereslástica, essa etapa é denominada neste trabalho de ciclo rápido. Com o objetivo de analisar o efeito dessas deformações cíclicas sobre as temperaturas de transformação e a capacidade de recuperação de forma dos atuadores foi realizada um segunda etapa, aqui denominada de ciclo lento. Nessa etapa, os atuadores foram solicitados à esforços de tração equivalentes a tensão de cisalhamento no fio de 70 MPa, dentro do intervalo de temperatura entre 15°C e 85°C, e tiveram o deslocamento e as temperaturas de transformação monitorados por um sensor LVDT e por um termopar respectivamente. Os ciclos rápidos e lentos são intercalados periodicamente. Dessa forma, observou-se a influência da ciclagem termomecânica na degradação do efeito de memória de forma.

Aug 16, 2017

By Renan Bueno Wojciechowski, Yukio Shigaki

The quality of flat rolling process depends highly on multiple factors such as applied forces, materials involved for both strip and rolls, roll geometry and its positioning. To calculate the strip shape, a mathematical/numerical model can be applied, showing the final product and how the equipment behaves when changing some parameters. This is usually a time-consuming task for both user and computer, especially when it involves thin and hard strips. By coupling a quick rolling load calculation method as Bland-Ford and Finite Element Method (FEM) for roll stack deformation, it is possible to create an accurate and user-friendly rolling simulator. This paper presents the improvements done in the 3D FEM/multi-slab method and its actual capabilities by simulating two cases of a 6-High rolling mill. Different analysis in this equipment can be easily done in about 10 minutes by using the developed an electronic spreadsheet program interface and the folder generated with relevant results and logs. An operation manual and a commercial FE program plugins were made to aid construction of a completely new model. The code was created in a modularized way to assist the application of this simulator for other operational conditions.

Oct 1, 2019

By Paul Pugsley

The EMSpec sensor employs the principle of measuring the complex impedance of the target steel over a range of frequencies these impedance values in turn varies with transformation fraction of the steel. A full scale implementation of the Real Time Transformation Monitoring has been installed at a quality large European steel producer to show the benefits of such a system. A total of three EMSpec sensor heads have been installed between the exit Finishing Mill and the Down Coiler on a HSM. For the successful production of Dual Phase, TRIP and TWIP steels increased control of the cooling regime is demanded; the use of surface temperature measurements alone cannot guarantee to achieve the desired mechanical properties. The EMSpec sensor, which is engineered to withstand this harsh environment, in real time directly measures the percentage transformation of the steel in the cooling area, typically in the accelerated water cooling zone. Using the information from the sensors integrated into the mill model enhances the models ability to predict the transformation profile.

Aug 17, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Alisson Paulo de Oliveira, Altair Lucio de Souza, Jacson Morais Borges, Cleiton Arlindo Martins

A customized version of the Microsim-PM software for one Steckel rolling mill was built and adapted for specific mill parameters. The focus of this study is to use this model, which predicts the austenite grain size distribution evolution during rolling, to understand and quantify metallurgical issues happening during hot rolling. This will allow the steel mill to optimize the rolling process and chemical composition before the first industrial trial. Materials rolled for final thicknesses of 4.75, 6.30 and 12.5 mm of a carbon manganese steel and a microalloyed steel were selected to tailor the equations used by the model and to accurately reproduce the reality of the Steckel mill. This paper analyses the results from the customized model and compares them to mill data and final microstructure. Measured and predicted Mean Flow Stress (MFS) values are compared. After rolling, the material is subjected to accelerated cooling using laminar cooling. These cooling curves obtained from mill data are also considered to analyze the final microstructure characterized for all the cases using EBSD. The quantification of the microstructure allows for a better understanding of the relationship between chemical composition, process parameters and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

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

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

Oct 3, 2019

By Simon Chiartano

A global reflection on the design of blast furnace main runner was investigated in this paper. TRB Company used its skills and expertise to understand what the best option for this sensitive component is, including some innovative tools: intelligent block design for safety lining, thermal & thermomechanical numerical simulation, immersive measurement by thermocouples, IR thermal camera, 3D laser scanner.

Oct 1, 2019

By Deusdedit Motta, Marcos de Oliveira Fonseca, Marlon Rosa de Gouvea

A Transformação Digital é a palavra de ordem em todo o mercado mundial e na indústria não é diferente, principalmente no que se refere à Gestão de Ativos de produção. Dentre as diversas técnicas de Analítica Preditiva disponíveis, algumas se destacam pela sua capacidade de facilmente aprenderem o comportamento dos ativos a partir dos dados históricos, assim como monitorarem pequenos desvios que estejam relacionados aos mecanismos de falhas de interesse. O presente trabalho apresenta como estender uma das técnicas de Inteligência Artificial para Modelamento Baseado em Similaridade para aplicação em ativos que possuem uma dinâmica rápida de funcionamento ou de operação para seus estados estacionários. São demonstrados os resultados dessa abordagem em aplicações práticas que exemplificam como aumentar o resultado proporcionado por essa técnica na obtenção de ganhos para o desempenho dos ativos e resultados do negócio.

Oct 1, 2019

By Shibu John

The COREX® process is beside the FINEX® technology the only industrially realized alternative to the blast furnace route for the production of hot metal. Changes in the raw material sector in respect of decrease in quality, strictly enforced environmental laws and positive operation results of COREX® reference plants make it worth to carefully re-evaluate the COREX® technology in comparison with the traditional blast furnace technology. Integrated Plant concepts based on COREX® offer solutions for future challenges of the iron- and steelmaking industry, which include: economical hot metal production; efficient and highly economic export gas utilization (power generation, DRI production, syngas production for chemical products); lower raw material cost, higher raw material availability; environmental friendly high grade steel production. The economic evaluation of different COREX® gas based plant concepts in comparison with the traditional blast furnace route shows that the COREX® technology is highly competitive in the challenging iron and steel producing environment.

Aug 17, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Luís Claudio Antunes Ferreira

No atual cenário econômico as siderúrgicas estão buscando cada vez mais a redução dos seus custos para a produção do aço, com o objetivo de manter-se competitiva neste mercado. O custo da manutenção refratária corresponde a um valor expressivo para a produção do aço, portanto trabalhos com objetivos de novas técnicas de manutenção para aumentar a produtividade, fazem com que estes custos sejam reduzidos. A CSN Porto Real é uma filial com vocação para o mercado automobilístico e possui um forno de galvanização. Conforme o plano de manuteção houve a necessidade de troca de todas as chapas de inox do forno da linha de galvanização, pois encontravam-se queimadas e com alto grau de deformação. Esta atividade, por motivo de histórico de execução em um forno vertical, sempre foi realizada com a utilização de um grande volume de andaime e de mão de obra, tendo assim um alto custo para a sua execução. Este trabalho foi fruto do estudo para redução do custo de manutenção com a aplicação da técnica de Alpinismo Industrial para se aumentar a produtividade.

Aug 17, 2017

By Roney Eduardo Lino

As ocorrências recentes de terremotos em diversos países têm incentivado o desenvolvimento de vergalhão com características sísmicas, ou seja, que apresente elevada resistência mecânica sem que a ductilidade seja deteriorada. Este trabalho propôs uma abordagem investigativa dos principais fenômenos metalúrgicos atuantes no processo de laminação a quente de vergalhão em rolo Ø20 mm. Foi utilizado um modelo matemático de evolução microestutural com equações capazes de prever a quantidade de elementos microligantes ao longo do processo, a cinética de precipitação e o comportamento do tamanho de grão austenítico durante todo o tempo de laminação. Os resultados industriais de microestrutura e propriedades mecânicas convergiram com os resultados previstos pelo modelo. Com combinação do modelo matemático com testes industriais foi possível obter vergalhão com limite de escoamento superior a 600 MPa e alongamento de 15 %.

Oct 30, 2017

By Antonio Augusto Gorni

O posicionamento de bobinas a quente com seu eixo na direção horizontal protege suas bordas, mas restringe sua área de apoio sobre o solo. Logo, é inevitável que a bobina sofra algum grau de ovalização pela ação de seu próprio peso, o qual se torna particularmente acentuado em algumas situações, como no caso de aços com médio e alto teor de carbono após bobinamento sob temperaturas relativamente altas. O objetivo desse trabalho foi identificar as possíveis contramedidas para minimizar o grau de ovalização das bobinas a quente. Foi constatado que a ocorrência desse problema é crítica para bobinas mais finas, com maior peso e com menor tensionamento entre as espiras, bem como quando seu bobinamento termina antes da transformação total da austenita, particularmente no caso de aços com alto carbono equivalente. Por outro lado, o posicionamento das bobinas em berços com ângulos otimizados contribui para minimizar a ovalização. A seleção das medidas a ser adotadas para reduzir esse problema deve ser ponderada caso a caso, pois elas podem eventualmente interferir com as características finais do produto solicitadas pelo cliente.

Jul 30, 2018