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By Marco A. Ramírez-Argáez

A 2D mathematical model was developed for the plasma arc welding process. Computational simulations based on mass and momentum conservation equations as well as Maxwell equations were performed by using the commercial software PHOENICS. The model predicts the electric characteristics of the arc column, flow patterns, temperature contours and electrical potential, by varying the composition of the cover gas, in this case, argon and nitrogen. It was found that an arc of nitrogen with respect to one of argon generates more intense jets, greater voltages, and lower temperatures in the arc column for welding arcs current of 150 A and 10 mm arc length.

Oct 30, 2017

By Thomas Höfler, Michael Auinger, Bernhard Linder

Gas-fired pusher furnaces are commonly used to heat steel slabs before hot rolling. Temperatures well above 1000 °C combined with an oxidizing atmosphere containing H2O, CO2 and O2 result in rapid oxidation of most steel grades. The resulting oxide scale and the chemistry of the metal-scale-interface are major determining factors for the occurrence of hot rolling defects. To better understand these phenomena, lab-scale trials were performed with two different steel grades in an electric tube furnace in the temperature range 1000-1250 °C, using an atmosphere of about 20 % H2O, 7 % CO2 and 3 % O2. Humidification of the gas was achieved by evaporation, using a custom thermostat with standard laboratory glassware. The resulting samples were prepared metallographically, using cold mounting under vacuum with taper section angles, and analyzed using light microscopy and SEM/EDS. The scale structure of the Si alloyed steel was highly dependent on the oxidation temperature due to the formation of eutectic liquid phases of FeO, Fe2SiO4 and FeAl2O4. Below the eutectic temperature, the scale of the Si steel appeared to be made up of three distinct areas: The external scale consisting solely of Fe oxides, the internal scale containing Fe2SiO4 and FeAl2O4, and an internal oxidation zone with SiO2 and Al2O3 in a mostly plain Fe matrix. Comparisons of the experimental results with simulations of the internal oxidation showed good qualitative agreement.

Oct 1, 2019

By Claudio Pereira Diogo

A lot of galvalume/aluzinc steel sheet was furnished to a metallic roof manufacturer intended for tile fabrication. But, according with the roof manufacturer, that coils develops a different superficial aspect during processing. The purpose of this work was to provide an explanation for the appearance of the observed surface on one side of the coils. In order to find out the origin of the problem, mechanical and microstructural characterization tests were done at INSPEBRAS with the support of a partner laboratory. The results are described in this paper with their analysis and conclusions.

Aug 16, 2017

By Fabiano Almir Barbosa, Eduardo Alves Machado, Felipe Ferreira Cajano, Bruno Rodrigues Henriques

Spring steels are usually classified as medium to high carbon low alloy steels with very high yield strength, enabling the part to return to its original shape regardless of significant bending or twisting. Despite the fact that plain carbon steels are suitable for small springs, larger and high performance springs usually requires alloy steels such as Cr-V or Si-Mn in order to achieve an even microstructure throughout the cross section. Clutch diaphragm spring is a high performance part that requires very good cleanliness and microstructure homogeneity, thus requiring an alloy steel. In this paper was studied, in an industrial scale, the process parameters and critical characteristics for the development of a Cr and V alloyed high carbon sheet steel for the production of clutch diaphragm spring. The steel was characterized throughout the entire process (casting, hot rolling, cold rolling + batch annealing and heat treated) using tensile test, hardness test, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) to assess the mechanical and metallurgical properties of the studied steel. The results have shown the material’s microstructure evolution after each main stage of the process, from a ferrite-bainite/perlite based microstructure as hot band to fully spheroidized as cold-rolled/annealed and then fully martensitic as ready-to-use part.

Oct 1, 2019

By Florian Markus Penz

The increase in Basic Oxygen Furnace (BOF) plants in steelmaking has given rise to renewed interest in a dynamic simulation of the BOF process. Material and process costs can be saved with optimized process times and targeted charging of scrap and slag formers. Beside hot metal, scrap is the main source of iron in the BOF process. Furthermore, scrap is used as a coolant during the process due to exothermal chemical reactions occurring in the BOF. In this paper, the melting and dissolution behaviour of scrap in the BOF process is discussed. A new dynamic thermodynamic and kinetic Matlab® model used to simulate scrap melting behaviour as a function of various scrap surface parameters and particle size is presented, as well as the influence of scrap properties on liquid bath temperature and final crude steel composition after a defined blowing period.

Oct 30, 2017

By Géssica Padilha de Souza

Nos dias atuais, tem-se uma busca incessante por materiais que atendam às solicitações de trabalho exigidas, mas que possuam um baixo custo de fabricação. Diante disso, esse trabalho tem por objetivo o endurecimento do aço AISI 1140, que foi normalizado, temperado com resfriamento em salmoura e seguido de revenimento, com posterior caracterização metalográfica e ensaio de dureza HRC. Através desses tratamentos, foi possível aumentar significativamente a dureza do aço em questão, além das modificações nas fases da microestrutura e consequentemente, de suas propriedades.

Aug 16, 2017

By Paula Maria Gomes Cunha Leão

Um modelo matemático tridimensional, via software Fluent 14.0, de modo a descrever o fluxo, em regime transiente e isotérmico dos fluidos escória e nitrogênio, foi utilizado para avaliar o comportamento de slag splashing em um convertedor a oxigênio com o propósito de reparar as regiões desgastadas do revestimento de trabalho deste reator. Para um dado padrão de sopro foi investigou-se o efeito de parâmetros tais como temperatura, densidade, viscosidade e tensão interfacial. Os resultados são comparados com dados de projeção disponíveis na literatura.

Aug 16, 2017

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

By Caroline Antunes Corrêa

Filmes híbridos estão sendo utilizados como revestimentos de substratos metálicos para proteção contra corrosão. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento corrosivo de filmes híbridos com diferentes concentrações de polietilenoglicol (PEG) sobre folhas de flandres pela técnica de varredura por eletrodo vibratório (SVET). Os resultados demonstraram que o aumento da concentração de polietilenoglicol ocasionou a formação de fissuras e delaminação do filme híbrido. As análises por SVET demonstraram a possibilidade de analisar a corrosão localizada em regiões com defeitos no filme e no substrato metálico.

Aug 16, 2017

By José Dimas de Arruda

O conhecimento do campo de fluxo dentro do molde de lingotamento contínuo pode oferecer uma oportunidade de se melhorar a limpidez interna do produto. Modelagem física, aplicação da técnica PIV juntamente com a modelagem matemática via Ansys Fluent foram empregadas para avaliar a distribuição de velocidades na região de interface metal escória num molde de lingotamento de placas. Os resultados foram analisados com base em critérios de estabilidade da interface metal – escória disponíveis na literatura e ressaltam o papel do empuxo e tensão interfacial.

Aug 16, 2017

By Loyslene Rabelo Fernandes

Esse trabalho experimental apresenta os resultados preliminares da lixiviação de placas de circuito eletrônico de microcomputadores sucatados visando a extração de cobre, além da recuperação daquelas espécies através de precipitação por neutralização do licor de lixiviação. As placas foram desmontadas, fragmentadas em pedaços menores, onde passaram por uma incineração no forno mufla, moídas por moagem manual, onde depois sofreram ataque com ácido clorídrico e ácido sulfúrico. Também houve o processo de eletrodeposição com as laminas de cobre encontradas na moagem manual, onde apresentou 14% de cobre depositado.

Oct 30, 2017

By Aitor Elorriaga Fernandez de Arroyabe

The purpose of Sinter plants is to heat iron ore fines along with fluxes and coke fines or coal, to produce a semi-molten mass that solidifies into porous pieces of sinter with the needed size and strength. Fluxes used in the sintering process need to have an appropriate size distribution and TI to avoid generation of fines, which could reduce the productivity of the Sinter. Besides, a homogeneous chemical composition and high absorption characteristics are necessary to control the basicity and to combine the flux with P, S, Si, etc, respectively. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification, being olivine and serpentine its principal minerals. It is a very homogeneous and hard stone and its main characteristics are: high hot and cold resistance to mechanical stresses, softening and melting points of a flux not of a refractory material. In addition, due to its mechanical and chemical properties, less fines are generated in the sintering process and during the handling and transportation to the blast furnace, improving the productivity of these processes. In this way, the use of PASEK Dunite allows increasing the homogeneity structure of sinter, reducing the percentage of return fines and improving the Sinter productivity.

Oct 30, 2017

By Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano

A proposta desta pesquisa foi desenvolver uma metodologia que empregasse radiação gamae a técnica de “Cross-Correlation” para medir a velocidade das pelotas de minério no duto. Uma unidade experimental foi projetada e construída para realizar simulações de fluxos de duas fases, usando um medidor de fluxo, instalado externamente ao tubo, consistindo em dois sistemas independentes, cada um composto por uma fonte 241Am de radiação gama (59,62 keV de energia) e um detector cintilador NaI (1 x 1 "). Estes sistemas estavam localizados no mesmo plano vertical e separados por uma distância de cerca de 18,0 cm. Como Pelotas, foram produzidos corpos de prova de composição distinta a fim de obter um espectro de densidades para verificar a validade da metodologia. Os resultados mostraram que o uso da densitometria gama associado com a medição do coeficiente de "Cross- Correlation” permitiu calcular o tempo transiente entre dois sinais e assim, calcular a velocidade da pelota.

Aug 16, 2017

By Gilberto Fernandes Lima, Leonardo Neves, Getúlio Fonseca dos Santos

O refino secundário é um processo onde a homogeneização do aço e as flotações de inclusões ocorrem no banho metálico, cujo conhecimento do tempo de mistura é necessário na produção de aços limpos. A panela, principal vaso onde ocorre o processo, contem plugues ou bicos de injeção de gás inerte, podendo ser utilizados argônio ou nitrogênio, que são responsáveis pela rinsagem do aço. Devido à importância desta etapa neste processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento bifásico do aço na panela com duas configurações diferentes, sendo a configuração um com dois plugues de gás inerte: ambos a meio raio e a configuração dois com dois plugues de gás inerte, um a meio raio e outro no centro da panela. Neste projeto foi utilizada fluidodinâmica computacional, CFD, para a realização das malhas e simulações que forneceram as curvas de traçador e o perfil de velocidade para ambas as configurações. Os resultados simulados indicam que a configuração dois é a mais indicada para o escoamento bifásico, sendo a melhor opção para ser utilizada no modelo de panela industrial.

Oct 1, 2019

By Franz Ramstorfer

Impressões de Baumann são utilizadas amplamente nas aciarias para a avaliação e monitoramento da qualidade interna de placas: em particular a segregação central. A análise e monitoramento da segregação central é uma base importante do monitoramento da condição da máquina de lingotamento contínuo, da otimização dos parâmetros do processo de lingotamento contínuo e da qualidade das placas. Em geral, o tipo e a intensidade da segregação central são determinados através da comparação da imagem real com imagens de referência do padrão aplicado. O presente trabalho foi focado no desenvolvimento de uma ferramenta de análise computacional, precisa e fácil de usar pelos operadores do laboratório de Baumann. O objetivo foi estabelecer uma base padronizada e confiável para o processo de monitoramento da segregação central. A metodologia desenvolvida é baseada em processamento de imagem computacional de uma impressão de Baumann em tons de cinza. Observou-se que a classificação de segregação pode ser realizada com uma precisão excelente através da análise computacional dos dados de imagem da segregação central. O procedimento de classificação foi implementado com a utilização de uma rede neural feed forward.

Jul 29, 2018

By Wagner Angelo da Silva

A crescente demanda por energia elétrica nas aeronaves modernas pode ser constatada pelo aumento da potência elétrica gerada a bordo, como exemplo o Boeing 787 produz 1000kVA, 200V trifásico, 400Hz variável contra 240kVA, 200V trifásico, 400Hz fixo produzido pelo Airbus A330, apesar de possuírem aproximadamente as mesmas dimensões. Devido à necessidade de redução de massa de transformadores, a frequência utilizada na geração de eletricidade na aeronave é de 400Hz o que acaba produzindo um aumento das perdas em núcleos de FeSi destes transformadores, principalmente pelo aumento das correntes parasitas no núcleo. Transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe vêm apresentando redução de até 70% das perdas no núcleo quando operados em 50Hz ou 60Hz. Assim, esse estudo visa discutir as vantagens e desvantagens do uso de transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe em aeronaves. Os resultados mostram que, com o desenvolvimento de novas ligas, tal utilização mostra-se viável devido a uma redução de peso de tais transformadores.

Aug 8, 2018

By Dimas Henrique Barros Andrade, Roberto Abreu Alencar

O algaraviz é uma parte importante do sistema de sopro de um Alto-Forno, utilizado para direcionar o sopro e combustíveis injetados para a ventaneira, por conseguinte o interior do forno. O algaraviz consiste em uma caraça metálica revestida de material refratário com resistência ao calor e uma camada de isolante térmico entre o refratário e a carcaça. Falhas em serviço de algaravizes costumam a gerar grandes danos materiais, financeiros e com grande risco à vida dos operadores, por isso o controle e inspeção da integridade estrutural e térmica dos algaravizes é de suma importância. A inspeção nos algaravizes é realizada a fim de se detectar precocemente pontos quentes que são indicativos de falhas estruturais no algaraviz. Portanto este artigo foi feito um modelo numérico de transferência de calor, a fim de se averiguar as condições do algaraviz, de forma a verificar se o algaraviz em condições normais de operação mantem as condições térmicas. O modelo revelou resultados satisfatórios de forma que em comparação com resultados de inspeções em peças em operação se obteve um erro de cerca de 8%.

Oct 1, 2019

By Cristiana dos Santos Nunes

A soldagem de uniões dissimilares é muito comum em sistemas usados na exploração de petróleo e produção em águas profundas no mar. Comumente envolve soldagem de tubos de aço de baixo carbono com aços forjados baixa liga, muitas vezes, com revestimento interno de Inconel com o objetivo de reduzir o nível de tensões residuais seguidos de tratamentos térmicos de pós-soldagem. Uma técnica alternativa para reduzir as tensões residuais é utilizar um eletrodo que, durante o processo de resfriamento passa por uma transformação martensítica em uma temperatura relativamente baixa, de modo que a deformação resultante da transformação compense a contração durante o processo de resfriamento. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o emprego do maraging como metal de solda em união dissimilar de materiais aplicadas na indústria do petróleo. Foram usados amostras de aços estruturais chanfradas em meio-v e soldadas utilizando varetas. Os níveis de tensões residuais e microestruturas da zona afetada pelo calor (ZAC) foram investigados. Uma verificação importante foi que a junta soldada apresentou tensões compressivas no metal de solda.

Aug 16, 2017

By Sérgio Roberto Lopes Moreira, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Fabiano Abrahão Moreira

O nível de inclusões presentes no aço líquido interfere diretamente na qualidade das placas produzidas por lingotamento contínuo e são determinantes na formação de defeitos superficiais em produtos laminados a frio. A reoxidação do aço, bem como a passagem de escória do distribuidor para o molde, a interação do aço com o pó de cobertura do distribuidor e com o pó fluxante, têm forte influência na limpidez das placas originadas no processo de solidificação no molde. No presente trabalho, avaliaram-se as inclusões formadas durante o início do processo de lingotamento contínuo para aços de ultra baixo teor de carbono, sob três diferentes condições de adição do pó de cobertura do distribuidor, além da própria condição padrão. O objetivo do estudo é reduzir a quantidade das inclusões e consequentemente, os defeitos superficiais em placas iniciais, por meio da relação com o teor de oxigênio no veio da máquina de lingotamento contínuo. Tal investigação visou fornecer informações para alterações nas condições do processo para melhoria da qualidade do produto final.

Oct 1, 2019

By ANDERSON OLIVEIRA DA SILVA

Blindagens balísticas são projetadas para resistir a uma determinada ameaça com a menor relação peso/resistência balística possível, isto é, oferecer a melhor resistência à penetração de projéteis e fragmentos provenientes de armas de fogo com menor peso. Os materiais compósitos são, atualmente, aqueles que possuem a maior probabilidade de obter estes requisitos, por possuírem flexibilidade de alcançarem o conjunto de propriedades mais apropriadas para cada nível de proteção e por serem mais leves. Os compósitos reforçados por tecidos de fibra sintética são atualmente os mais utilizados. Com o foco nos aspectos ambientais, este trabalho produziu e avaliou um compósito híbrido laminado de matriz polimérica reforçado por manta de curauá e tecido de poliamida aromática. O compósito foi avaliado segundo o tipo de falha ocorrida após o ensaio balístico, utilizando a análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV), bem como, a análise visual. Por meio da análise dos resultados, foi possível observar que o processo de microdelaminações na interface matriz/tecidos, bem como as falhas intralamelares (trincas na matriz) proporcionaram uma maior dissipação da energia de impacto.

Oct 30, 2017