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By Weslei Viana Gabriel

O fluxo simétrico e distribuição de temperatura uniforme são de grande importância no processo de Lingotamento Contínuo de Beam Blank, porém a utilização de duas válvulas para alimentação do molde traz dificuldades operacionais relacionadas ao posicionamento das válvulas e controle de vazão. Neste sentido é interessante trabalhar com apenas uma válvula. Neste trabalho técnicas de modelagem física e matemática foram utilizadas para avaliar o fluxo de fluido no molde, comparando-se o caso em que se empregam duas válvulas tubulares, com aquele em que se utiliza apenas uma válvula. Verificou-se que esta última configuração resultou em uma mudança no comportamento do fluxo, aumento na profundidade de impacto, porém a velocidade na região do menisco não teve variação significativa em comparação com a utilização de duas válvulas tubulares.

Aug 16, 2017

By José Fagundes Jr., Juliano Braz Possatti, Bruno Câmara Vieira, Gabriel Godinho Alves, Bruno Bastos da Silva Murad, Cristina Maria de Oliveira Roque

Driven by market trends, increasing environmental accountability, government regulations and fostered by the Company’s strategic plan, ArcelorMittal Tubarão has developed new steel products to deliver better solutions to fit each customer’s needs. This often translates in higher strength, more complex and dimensionally challenging (thinner and wider) steels to attend a broad array of goals, such as reduction of vehicles fuel consumption and carbon emissions, increase in fatigue performance of heat treated parts, higher load capacity per net weight in vessels or wagons and lower supplying lead time as ArcelorMittal Tubarão establishes itself as a domestic option for so far imported grades. Based on the annual Product Development Plan, a structured workflow involves technical discussions from an operational point of view about safety issues, metallurgical project, steel grade family definitions, offline simulations prior to field trials, deformation resistance and process parameters adjustments and scheduling strategy. As a result of the increasing synergy between the areas, the share of new materials developed in recent years has been sustainably increased up to 15% in 2018, adding value to the final product without impact on hot rolled coil output and with a low cobble index.

Oct 1, 2019

By Kallin de Souza

No âmbito da inspeção de segurança de caldeiras, a norma regulamentadora NR-13 estabelece a necessidade de um sistema de gerenciamento de integridade estrutural (SGI) com requisitos mínimos para atestar a segurança do equipamento. Entretanto, visando estabelecer um SGI que possibilite maior acompanhamento do equipamento e melhor direcionamento dos reparos instaurou-se um sistema de inspeção com procedimentos mais abrangentes. Esse trabalho apresenta as técnicas de ensaio não destrutivo (END) utilizadas usualmente na inspeção de segurança de NR-13 e novas como o ensaio IRIS (Internal Rotary Inspection System) [1]. As condições estruturais foram comparadas com as recomendadas segundo os códigos de projetos internacionais. Além disso, técnicas de estatística de engenharia de manutenção e projeto foram utilizadas, permitindo quantificar a segurança de operação e programar o momento da intervenção para o reparo.

Oct 30, 2017

By Fernando Antônio Corrêa

O processo de soldagem híbrido LASER- GMAW, comumente designado por HLAW (Hybrid Laser Arc Welding), foi concebido há bastante tempo, mas só recentemente começou a ser aplicado industrialmente. Nesse trabalho foi feita uma avaliação do seu desempenho na soldagem de chapas de aço C-Mn com 10mm de espessura. As juntas produzidas foram avaliadas por meio de ensaios de impacto Charpy-V e mapeamento de microdureza Vickers, além da caracterização microestrutural. Também foram realizadas, medições dos níveis das tensões residuais introduzidas na junta soldada pelo processo híbrido, comparativamente com o processo GMAW robotizado. Os resultados da avaliação de desempenho do processo híbrido mostraram uma maior produtividade em relação ao GMAW robotizado. As propriedades mecânicas da junta soldada se mostraram compatíveis com os requisitos do material de base.

Oct 30, 2017

By Dimas Henrique Barros Andrade, Victor Eric de Souza Moreira, Ana Karolina Menezes de Almeida, Jorge Luiz Baeta, Henrique Guilherme Lucas Bastos, Paulo Santos Assis

O alto-forno é um reator metalúrgico cujo principal produto é o ferro gusa. Práticas operacionais bem ajustadas, como a injeção de carvão mineral e gás natural, possibilitam menor consumo de coque, melhor produtividade e redução de custo. Um parâmetro importante na injeção de tais combustíveis é o potencial de oxidação da chama, chamado de Índice de Excesso de Oxigênio (IEO). Foi desenvolvida uma fórmula capaz de determinar o IEO para um alto-forno com injeção de carvão mineral baixo volátil e gás natural. Foi observado que, em média, o IEO e seu desvio padrão, para períodos com injeção de somente carvão mineral, foi maior que em períodos com co-injeção de carvão e gás natural. A otimização do IEO mostrou-se uma alternativa para melhorar o desempenho do alto-forno.

Oct 1, 2019

By Natália Cristina Candian Lobato

Questões como a variação no preço dos minérios, a escassez dos minérios de qualidade e a preocupação contínua com a sustentabilidade faz com que a indústria busque matérias-primas alternativas, o que estimula o uso dos resíduos. Dentro da siderurgia, muitos resíduos gerados possuem elevados teores de metais, logo podem retornar ao ciclo produtivo após passar por tratamentos adequados, acarretando, assim, em economia ao processo. A carepa é um resíduo composto de mais de 60% de ferro. Devido à esta característica já é parcialmente reaproveitada pela siderurgia, porém a presença eventual de óleos em sua composição ainda faz com que parte desse resíduo seja destinada a aterros industriais. A carepa também pode ser empregada como matéria-prima em outros processos industriais. Assim, o intuito deste trabalho é apresentar rotas de reaproveitamento da carepa siderúrgica.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais

Historicamente a execução de fundações profundas com perfis metálicos eram prejudicadas pela falta de sincronia entre as atividades de cravação das vigas e suas emendas. O grande problema é a demora na execução das emendas, tipicamente pelo uso de soldagem com talas, que normalmente leva 1 hora para ser completada. Neste trabalho analisou-se o Caminho Critico (MCC) da operação para incrementar a produtividade na execução de fundações profundas pela adoção de dispositivos, equipamentos e processos de alta produtividade, encabeçados por soldadores qualificados e certificados. Com isso, criou-se o processo INO///FAST®, aqui apresentado, que permite obter uma emenda, atendendo plenamente aos preceitos da norma ABNT NBR 6122:1996 (“Projeto e execução de fundações”), em apenas 10 minutos. O processo desenvolvido foi analisado, verificado e comprovado em uso prático por pesquisadores, engenheiros e técnicos.

Oct 30, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A crescente preocupação com a qualidade da cerâmica vermelha e com o uso racional dos recursos naturais utilizados por ela, tem motivado a diversas pesquisas em busca de uma otimização de seu uso. Atualmente o setor produtivo em geral faz uso de um método empírico para formulação de massa cerâmica, tendo como principal consequência à perda da qualidade de seus produtos, isso e fruto da insuficiência de estudos dos solos em diferentes pontos das jazidas utilizadas. Este trabalho tem como objetivo a caracterização, através de ensaios de granulometria, Limites de Atterberg e analise química para um conhecimento dos solos a serem utilizados na composição da mistura. Com os resultados encontrados pode-se dar algumas diretrizes iniciais para uma melhor adequação na formulação das misturas, diminuindo o empirismo e aumentando a qualidade dos produtos.

Aug 16, 2017

By Manuel Enrique Rodriguez Blanc

A média do tempo tap to tap para refino de uma corrida de ferroníquel era 280 minutos. O objetivo do projeto é alcançar média de 240 minutos. Realizado análise das principais perdas de tempo do processo de refino de ferroníquel, análise dos tempos e métodos do processo de amostragem de ferroníquel e brainstorming com os operadores. A partir destas informações foi realizada revisão na receita de refino de ferroníquel com a utilização de cálcio silício ao invés de alumínio para desoxidar a escória e teste com sensores de silício (sem utilização de CAPEX) e proposto para CAPEX utilização de espectrômetro de emissão atómica/óptica para reduzir tempo de espera por resultados de laboratório. A revisão da receita reduziu o tempo tap to tap de corridas sem sucata para 211 minutos.

Oct 30, 2017

By Marden Valente de Souza

Com o início da utilização do EPC, modelo matemático de previsibilidade de propriedade mecânica, no laminador de tiras a quentes da ArcelorMittal Tubarão em 2012 como ferramenta de acompanhamento da qualidade, pode-se verificar o comportamento das propriedades mecânicas ao longo do comprimento das bobinas logo após sua laminação. Baseado nestes resultados verificou-se que, principalmente, para material com espessura superior a 9,50 mm ocorria uma queda de propriedade mecânica do topo, região indicada para amostragem conforme norma, para o centro de aproximadamente 30 MPa, apresentando todos os valores aprovados conforme especificação da norma. Após verificação por ensaio físico na região central e comprovação da indicação do modelo, modificou-se o processo para garantir um produto com propriedade mais uniforme mantendo a garantia de atendimento às normas ao longo de todo comprimento.

Aug 8, 2018

By Darlene Souza da Silva Almeida

Superduplex são aços inoxidáveis bifásicos de alta liga que, para alcançar suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão necessitam de um rígido controle sobre sua microestrutura, em especial sobre dois aspectos: relação ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias. As transformações metalúrgicas que ocorrem durante o ciclo térmico de soldagem podem modificar tais aspectos e, consequentemente, causar grave degradação das propriedades destes materiais. Buscando contribuir na investigação de parâmetros adequados para a soldagem destes aços, o presente estudo tem como objetivo avaliar a influência do aporte térmico e do gás de proteção sobre tais transformações por meio da avaliação da microestrutural final de juntas soldadas. Para isto seis chapas do SAF2507 foram soldadas via processo GMAW utilizando três aportes diferentes (0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm) e dois gases de proteção distintos. Após a soldagem, a microestrutura das juntas foi caracterizada via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e os resultados mostraram que o aumento do aporte térmico elevou significativamente a quantidade de austenita tanto na ZTA quanto na ZF e que a utilização de gás de proteção contendo 2% de N causou aumento de até 17,9 pontos percentuais na quantidade média de austenita na ZF. Adicionalmente, observou-se que os dois menores aportes provocaram a precipitação de fases secundárias na ZTA, com morfologia semelhante à nitreto de cromo.

Jan 16, 2018

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Irajá Bernardino Ribeiro Juniorr

O presente trabalho tem por objetivo apresentar alguns exemplos de aplicações na Indústria Siderúrgica e de Mineração (Prensa de Rolos e Torre de Resfriamento) mostrando que com o emprego de uma confiável metodologia para determinação dos benefícios energéticos é possível a implantação das medidas de conservação de energia em sistemas de força motriz instalados nestas indústrias com o simples uso de Lubrificantes Sintéticos Especiais em substituição ao largo emprego de óleos minerais. Esta solução também proporciona ganhos energéticos e financeiros expressivos e mais atrativos do que as já consagradas soluções de eficiência energética como troca de lâmpadas e /ou motores de alto rendimento. Além do mais, a troca de lubrificante já é rotina implementada nas indústrias e seus profissionais da área de manutenção, não sendo preciso treinamento adicional para implementação, tornando esta ação com o propósito de economizar energia simples e fácil de ser implementada. Este trabalho é uma parte dos resultados do projeto inovador desenvolvido pela Klüber Lubrication desde 2010, onde o principal objetivo é disponibilizar aos usuários de sua linha de produtos este recurso, internacionalmente reconhecido, de Medição & Verificação para a comprovação de ganhos de energia em prensas de rolos com alcance de redução de cerca de 10% de consumo de energia.

Aug 17, 2017

By Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar

Catalisador monolítico comercial de níquel foi selecionado com o objetivo de se determinar o regime cinético da reação de oxidação parcial do metano (OPM). As estruturas cristalinas deste catalisador foram identificadas por DRX. A composição química superficial e o estado químico dos elementos presentes na superfície da amostra foram determinados por EDX. A técnica de microscopia (MEV) com emissão de campo foi utilizada neste trabalho com as finalidades de análise morfológica do catalisador antes de sua utilização nas reações de oxidação parcial. Análises de TG-DTA foram realizadas com o objetivo de se estudar o comportamento térmico do catalisador. A área superficial e a área metálica foram determinadas por BET e Quimissorção, respectivamente. A temperatura de redução do catalisador foi determinada através de TPR. Foi utilizada uma unidade experimental para realização de testes catalíticos. Antes das reações, os catalisadores pulverizados na faixa granulométrica < 0,150 mm foram submetidos a uma etapa de redução para ativar os sítios de níquel metálico. As análises dos produtos de saída do reator e das cargas reagentes foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando-se um Cromatógrafo VARIAN CP3800. Foi determinado o regime cinético na OPM utilizando as massas de catalisador 65, 80 e 95 mg.

Oct 30, 2017

By Victor Caso Moreira

Neste trabalho é estudado o efeito do ferro no tamanho de grão e nas propriedades mecânicas do latão UNS C26000, também comercialmente conhecido como latão 70/30. Foram avaliados dois teores residuais: 0,0069% e 0,0592%. As amostras foram inicialmente laminadas até a espessura de 2,30 mm, submetidas a tratamento térmico de recozimento objetivando tamanho de grão de 0,030 mm. Posteriormente as amostras foram laminadas para outras três espessuras e submetidas a um novo recozimento. As amostras recozidas passaram por análise de tamanho de grão e foram submetidas a ensaios de tração, sendo obtidos resultados de limite de resistência à tração. Os comportamentos apresentados pelos materiais foram distintos entre si, sendo que o material com maior teor de ferro apresentou aumento das propriedades mecânicas em função do aumento da redução de espessura e o material com menor teor ferro apresentou redução do limite de resistência à tração. Quanto ao tamanho de grão, o material com menor teor de ferro apresentou pequena variação de tamanho de grão após o recozimento, enquanto o material com maior teor de ferro apresentou redução do tamanho de grão em função do aumento da redução de espessura, demonstrando inibição do crescimento de grão e estrutura heterogênea.

Aug 17, 2017

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Mateus Araújo e Silva, Érika Elis Kuo, Cícero Lopes de Souza

Estruturas de aço são utilizadas em diversas aplicações na construção civil, com vantagens relativas a outros tipos de construções, tais como leveza e rapidez na execução da obra. Porém um dos maiores problemas neste tipo de sistema construtivo é a corrosão atmosférica a que estará sujeita o aço estrutural utilizado. Com o objetivo de se avaliar a resistência à corrosão atmosférica, neste trabalho, foram construídos painéis expositores, conforme a NBR 6209, para manter corpos de prova de aço estrutural comum e patinável, por um período inicial de setenta dias em dois locais distintos, categorizados com de agressividade ambiental I e III, respectivamente interior e litoral do estado de São Paulo. Superficialmente o processo de degradação foi nitidamente diferenciado, com o mesmo resultado sendo apontado pela alteração da massa das amostras, que se elevou durante a exposição ao ambiente de agressividade III, já que os produtos de corrosão formados não se desprenderam no curto período de tempo do teste. Mesmo considerado que a norma estipula um tempo mínimo de dois anos de duração para o ensaio, que ainda está em andamento, o presente estudo aponta a necessidade de adotar mecanismos de proteção contra a corrosão muito mais severos nas regiões litorâneas.

Mar 1, 2019

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Luciana Angelita Machado

Os rejeitos gerados na mineração de carvão, sob condições atmosféricas e a possível presença de bactérias acidofílicas proporcionam a oxidação primária do sulfeto de ferro, formando sulfatos e ácido sulfúrico. Com a redução do pH da água, ocorre a mobilização de metais contidos no material, gerando a drenagem ácida de mina (DAM). A DAM causa um impacto nocivo na qualidade da água superficial ou subterrânea. Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o controle da DAM pela mistura de rejeito de carvão com escória de aciaria elétrica do forno panela. A metodologia utilizada baseou-se nos ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com a escória na proporção acima de 10:10. Os ensaios cinéticos demonstram que, nessa condição, ocorre aumento do pH e redução do potencial redox e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, a disposição conjunta de escória de aciaria elétrica do forno panela com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.

Jul 30, 2018

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017