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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na indústria siderúrgica integrada, geram-se vários tipos de coprodutos, dentre estes escoria granulada de alto forno, os pós de aciaria extraídos nos sistemas de despoeiramento a úmido e a seco do conversor LD e o pó de coletor de alto forno. Em relação aos pós, são principalmente portadores de unidades de ferro e carbono, podendo conter também zinco, o que os tornam alvos de estudos e inovações que buscam recuperar ou reciclar estes elementos. No presente estudo foram concebidos briquetes autorredutores usando os pós finos-F e grossos -G, oriundos de um sistema de despoeiramento a seco de aciaria LD, nas proporções percentuais, F – G, de 50-50 e 70-30, misturados com pó de coletor de alto forno. Utilizando como aglomerante o cimento ARI, foram avaliadas as resistências à compressão dos briquetes em diferentes tempos de cura e determinadas suas metalizações nas temperaturas de 1100°C e 1150°C, em tempos que se estenderam até 45 minutos. Adicionalmente, as capacidades dos briquetes de alterarem a temperatura do aço liquido quando adicionados ao banho, foram avaliadas utilizando-se o balanço térmico do sistema briquete-aço liquido, bem como considerados os potenciais de oxidação do processo e o estabelecimento de um sequenciamento termodinâmico para as reações. Os resultados mostraram que os aglomerados autorredutores possuem alta capacidade refrigerante quando adicionados ao aço liquido, o que os enquadra como possíveis materiais alternativos à sucata e pelotas no controle da temperatura do aço nos convertedores LD. Além disso, a alta cinética de metalização do Fe mostrou ser também viável o uso dos briquetes autorredutores na recuperação do metal contido nos resíduos.

Oct 30, 2017

By Virgínia Morete Barbosa Bertolo

Ligas a base de zircônio são utilizadas na indústria nuclear devido à baixa absorção de nêutrons e alta resistência à corrosão em ambientes de alta temperatura e pressão. Nas condições de operação essas ligas estão sujeitas à fragilização pelo hidrogênio. Este trabalho visa avaliar o efeito do hidrogênio na liga ZirBrasil-1, produzida em forno elétrico a arco VAR (Vacuum Arc Remelting) nas condições: encruada e tratada termicamente. As análises de difração de raios-X indicam a existência de uma matriz Zr-a, hexagonal compacto, para todas as condições de tratamentos térmicos. Após a hidrogenação, ocorreu a formação de ZrH e ZrH2. Os hidretos formados são de pequeno volume e não conectados para as amostras laminada e tratada a 700°C/1 h e 800°C/2 h, sendo que a condição de 800°C por 6 h obteve a maior quantidade de hidretos por área e alguns hidretos conectados. Em todas as condições os hidretos se encontram espaçados ao longo da espessura das amostras. Os resultados de microdureza Vickers indicam a ocorrência de precipitação para tratamentos a 800°C e confirmam o efeito fragilizador do hidrogênio. A liga encruada absorve maior quantidade de hidrogênio, com início do processo de absorção ocorrendo após 12 horas, já a amostra tratada a 800°C por 6 h absorveu apenas 0,5%H e iniciou a absorção após 26 h. O conjunto de resultados permite concluir que a amostra recristalizada é a indicada para o desenvolvimento do processamento termomecânico, quando comparada a condição encruada devido ao maior tempo para início do processo de absorção e menor quantidade absorvida de hidrogênio.

Aug 8, 2018

By Nilson Nedes de Paula

Este trabalho visa apresentar os resultados de um estudo de correlação envolvendo concentração magnética nas escalas bancada-piloto e piloto-industrial. Os testes que sustentam este estudo foram realizados no CPT (Centro de Pesquisas Tecnológicas da Vale). A correlação entre as escalas piloto-industrial tende a ser direta, uma vez que, concentradores magnéticos piloto possuem os mesmos mecanismos de atuação de um industrial. Por outro lado, entende-se que a correlação entre as escalas bancada-piloto não seja tão direta assim, necessitando de um entendimento/conhecimento maior para descrevê-la. Aproveitou-se este trabalho também para estudar uma forma de melhorar o modelo atual utilizado pelo CPT em interpretações mineralógicas voltadas para concentração magnética. A metodologia deste trabalho foi dividida em seis etapas distintas: escolha das amostras, amostragem industrial, caracterização das amostras, interpretação mineralógica, testes piloto, testes de bancada e análise de correlação. Em relação aos resultados, este trabalho confirma a interpretação mineralógica como uma boa ferramenta para estimar recuperação mássica e qualidade de concentrado em processos de concentração magnética, e que modelo utilizado atualmente pelo CPT apresenta melhores resultados em relação à modificação proposta neste trabalho. Os testes piloto apresentam resultados praticamente idênticos aos resultados da industrial, confirmando que a correlação entre as escalas piloto-industrial é direta. Por fim, este trabalho confirma que é possível correlacionar os resultados de bancada com os resultados da piloto. Os gráficos de correlação apresentam R2 superior a 0.77, podendo se basear na utilização de equações de regressão para estimar resultados piloto, a partir dos resultados de bancada. Entretanto, entende-se que é necessário realizar teste complementares, uma vez que, o espaço amostral (número de amostras estudadas) foi pequeno.

Aug 1, 2018

By Fabiana Fonseca de Morais

A sinterização é um dos mais importantes e mais antigos processos de aglomeração da indústria metalúrgica. Entender a realidade atual do processo de sinterização e as qualidades requeridas para o sínter é primeiro passo para o desenvolvimento de equipamentos ou processo. Este trabalho visa entender o impacto das diferentes características de minério e resíduos empregados em uma sinterização, seu comportamento na qualidade do sínter e a sugestão de equipamentos para amenizar problemas encontrados. Parâmetros como CaO/SiO2, SiO2, Al2O3 e MgO são avaliados para entender a tendência do mercado e o efeito na qualidade final do sínter. A correta avaliação das necessidades da planta para otimização dos equipamentos a matéria-prima disponível se faz necessário para o melhor resultado no alto-forno. A granulometria da matéria-prima também é um ponto importante a ser analisado. O sinter feed tradicionalmente possui uma maior fração entre 0,7 e 6 mm, uma fração menor entre 0,2 e 0,7 mm e um conteúdo de ultrafino (<0,150 mm) limitado a 15%. Estudos identificam uma tendência do sinter feed com maior conteúdo de sílica e o consequente aumento da utilização de ultrafinos. Como resposta ao incremento de ultrafinos na sinterização as grandes siderúrgicas já estão investindo em equipamentos que minimizem grandes perdas de produtividade, como a instalação do misturador intensivo, utilizado em projetos da Pau Wurth. Outra solução inclui a instalação de uma mini-sinterização dedicada para receber este material mais fino e resíduos. O sínter produzido poderá ser adicionado diretamente no forno e/ou ser utilizado como nuclueante na sinterização grande para aumento de sua produtividade.

Aug 16, 2017

By Woo, Hur, Kim, Ki Nam, Seung Min, Kyoung Sik

Tandem cold mill (TCM) is a process to obtain flatness as well as thickness desired by the customer by rolling hot-rolled coils continuously. The final stand of the TCM plays the most important role of flatness control, which usually uses the real-time measurement at the exit. However, as the material property increases, it is not easy to handle flatness with only the final stand. In order to overcome such a limitation, we propose a feedback control method to strengthen flatness control for non-final stands. The proposed method was tested in an actual production line, and the effect is proved for 45K or less steel grade.

Oct 1, 2019

By Daniel Hajduk

Efficiency of back up rolls depends mostly on two parameters – length of campaign and dressing amount after the campaign. The longer the campaign (in terms of rolled tones) is, the higher the dressing amount. To solve this task properly it is necessary to know the distribution of accumulated damage in the working layer of the roll caused by previous campaigns and by loads (separating force and bending) during present campaign respecting changing conditions of material properties (hardness) through radius of the roll. To find an optimum dressing amount an algorithm has been developed and specialized computer program will be presented, that takes real measured loads during the backup roll campaign, calculates fatigue damage in the roll and suggests relevant dressing amount. This can help to prolong service life of rolls, minimize the risk of spalls and reach maximum efficiency in terms of rolled tones/km per roll.

Jul 30, 2018

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Tundish is the last reactor where significant metallurgical operations can still be done. Calcium aluminate slags are able to positively contribute to metallurgy considering oxide separation, protection against reoxidation and preclusion of resulphurisation. However, these are poor insulators. When using low melting point slags it is necessary to use another covering material. The deviation from saturation can be used as a measure of absorption capacity. By utilizing computerized construction of ternary and quaternary diagrams it is possible to compare different slags and to find proper slag compositions with reasonable capacity to dissolve inclusions. Objective of the present technical contribution is to evaluate tundish slag capacity to absorb inclusions, considering a particular tundish industrial slag and the changes in its chemical composition during continuous casting of steel. It was observed that slag composition changed during the continuous casting process; this variation is possibly related to interaction between the CaO-Al2O3 liquid slag and the rice hull ash layer which is used above it. Computational thermodynamics was used to determine activity of alumina dissolved in liquid slag; it was observed that the variation in slag composition did not change slag capacity to absorb inclusions, since precipitation of Al2O3 solid phases is not predicted.

Aug 17, 2017

By Juliano Braz Possatti, José Fagundes Júnior

This project involved a teamwork including process control, maintenance and operation specialists, R&D and CTO experts to identify and actuate on each opportunity to increase charging temperature, furnace efficiency, decrease discharging temperature when possible, decrease FM and RM cycle time (mainly speed increase and interpass time decrease), tracking zones optimization, safe use of equipment power limits, safety interlocks revision and tune models for Mill Pacing Control and Slab Design.As result of these efforts, ArcelorMittal Tubarão HSM today occupies a prominent position among the best HSM of similar layout and produced mix of the group and worldwide. This paper will show the path which was followed by the AMT HSM team to achieve more than a 20% productivity increase resulting in a hot coils production per year more than 700 million tons higher.

Oct 1, 2019

By Thomas Schanz

Current steel market conditions require small investments only to lower operational cost. SMS Concast has developed new products which optimize continuous casting process cost for long product steel production. This paper describes a selection of three products. All three systems are patented (patent pending for CONDRIVE). CONSAFE, a non-radioactive mould level measurement system for reliable mould level measuring on open stream casting CCM’s; CONSTIR-MWS, an improved control software for electromagnetic stirrers which lowers energy cost by 35%; CONDRIVE, a brand new oscillation drive system which provides the features of a hydraulic oscillator, however with a cost efficient electric drive.

Aug 17, 2017

By Alberto Lainati

The Bar Reducing and Sizing Technology has a core function in the value-chain for the production of rolled SBQ (Special Bar Quality) products. The EVO 2+4-roll is based on the compact combination of a 2-roll high-reduction module followed by a 4- roll low-reduction module for precise sizing. The EVO 2+4-roll mill, allows to gain significant technical and economical advantages in the hot- and post-rolling process routes: dimensional and surface accuracy, quick adaptability to processing variances and to small lots requirements, superior technological features of as-rolled product, competitive capex and opex. The EVO 2+4 unit has a very compact design, which makes it suitable both for new mills and upgrade applications.

Aug 17, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita da zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetarem a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução da ZF foi 85%, para 100% CO, 1373K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373K durante 105 min. no caso da redução do EAFD

Aug 17, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita de zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetaram a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução foi 85%, para 100% CO, 1373 K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373 K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373 K durante 105 min.

Aug 16, 2017

By Renata Cristina Teixeira

The lubricant oil is a complex mixture of different basestocks and additives. Engine oils evolved from the use of pure mineral basestocks back in the early years of automotive industry to the advent of synthetic, fully formulated, low ash lubricants. This evolution was driven by a number of factors, such as new engine designs, extended durability needs, increased fuel economy needs, environmental concerns, feedstock prices and availability and legal issues. This paper uses technology prospecting on literature and patents databases to allow an investigation on the historical evolution of engine oils. Main basestocks (mineral, hydrotreated, polyalphaolefins, esters) and additives (antioxidants, antiwear, friction modifiers, detergents and dispersants) are characterized according to their research effort. Technology prospecting data is crosschecked against the evolution of engine oil classes, allowing an analysis of how the main drivers push the development of lubricant oil quality. A research effort was identified in late 1990’s until mid-2000’s and related to the adoption of chemical limits for lubricants. Different patterns for the articles and patents publication account for the high value technological knowledge has in this industry. Technology prospecting is seen as a useful methodology for the understanding and forecast of lubricant technology movements.

Jul 31, 2018

By Vinícius da Silva Madruga

Os processos de lingotamento contínuo e de lingotamento convencional apresentam diferenças na solidificação dos aços, esse fato tem impacto na distribuição, quantidade e forma de inclusões de óxidos e sulfetos. O objetivo desse trabalho é verificar de que maneira tais diferenças influenciam na distribuição dos sulfetos ao longo do aço solidificado de qualidade SAE 1050. Para isso, 20 amostras foram retiradas de eixos forjados e barras laminadas, produtos conformados de origem do lingotamento convencional e do lingotamento contínuo, respectivamente. As amostras foram analisadas em microscópio ótico e microscópio eletrônico de varredura no modo de análise automatizada de partículas. Através das imagens e de dados numéricos obtidos, foi visto que nas amostras de barra laminada há grande quantidade de sulfetos, se analisada na seção longitudinal, em relação às amostras de eixo forjado. Analisando na seção transversal, foram detectados menos sulfetos devido ao alinhamento dos mesmos. Entre as amostras de eixo forjado, a área ocupada pelos sulfetos é maior no pé do lingote, reduzindo em direção à cabeça, apesar de a cabeça apresentar mais sulfetos. Tais diferenças foram atribuídas à taxa de resfriamento, à seção transversal do produto e ao processo, que variam entre os dois tipos de lingotamento.

Oct 30, 2017

By Jorge Madias

Se analizan las distintas alternativas para la producción de barras de refuerzo de hormigón: endurecimiento por solución sólida (“dureza natural”); endurecimiento por temple y autorevenido en línea (Tempcore, Thermex, etc.) y endurecimiento por precipitación (microaleación con niobio, vanadio o titanio) y su influencia sobre la performance de las barras, en lo que hace a la resistencia a la corrosión, al fuego y a los sismos.

Aug 17, 2017

By Michel Rodrigo Luiz, Glaudistoni da Silva Félix, Osmar Duarte Junior

This article deals with a project to reduce the preparation time and threading the coils in the input section of a pickling line coupled to the cold strip mill (PLTCM) at ArcelorMittal Vega. The project developed serves for the detection and elimination of bottlenecks in the input section. The project was conceived by the philosophy of the Theory of Constraints (TOC) and Lean Six Sigma (6 sigma), here seen as sequencing serial / parallel in the preparation and threading the coils. In this context, a proposal to modify the automatic sequencing and reduction of interruptions due to failure of the automation / equipment confirmed its effectiveness reducing the total time preparation time and threading the coils in the entry section by 15%. This project was developed without investment costs, bringing gains on the order of US$613,769.00.

Oct 1, 2019

By Amilton Feliciano Castro

In this work, activated carbons (ACs) were prepared using Sewage sludge as starting material. The ACs were pyrolyzed in an inert atmosphere at 550 °C after independent chemical treatment with ZnCl2 or KOH with ratio of 1:1. The materials were used as adsorbents for removal of Cu(II) from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using adsorption/desorption nitrogen isotherm, SEM (scanning electron microscopy). The results showed that copper removal could be linked to surface pH and compounds present on the surface of adsorbent. KOH-treated adsorbent has smaller surface area (186 m2 g-1) than ZnCl2-treated adsorbent (192 m2 g-1), however, KOH-treated adsorbent exhibited higher removal of Cu(II). The performance of KOH-treated adsorbent could be attributed to the presence of basic groups on the adsorbent surface. Liu isotherm model gave the best description of the equilibrium data. From the Liu isotherm, the maximum adsorption capacities at 298 K for KOH-treated, ZnCl2-treated and sewage sludge (without inorganic activation) adsorbents are 31.85, 19.79 and 3.513 mg g-1, respectively. The best desorption experiment was obtained using 1.50 mol L-1 of HNO3 as eluent. Recoveries of Cu(II) from Cu(II)-loaded adsorbents are 98.9% (ZnCl2-treated) and 95.5% (KOH-treated.

Aug 17, 2017

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017