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By Jens Kempken

A competitive landscape pressurizes the steel producers business, zero defect requirements from customers forces the operators for additional efforts in process control and quality management. The so called quality related cost, which include also rework, cost for downgrading or even scabbing of material is already a remarkable lever in a plants profitability breakdown. The introduction of advanced state of the art grades in the product portfolio requires already a budgeting for the expenses for R&D and quality management. PQA has been developed as a process and quality management software solution next to existing level 2 or level 3 automation systems. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, in line quality measurement devices and trend analysis to obtain an answer whether the process is according to definition and expectation and whether the intermediate or final product can be shipped for further processing as prime material. Advanced analytics which are linked to an expert know how based configuration identifies deficiencies in the production and processing process. An intelligent, state of the art quality rating system evaluates tolerable deviations. PQA comprises the software platform including the database, data configurator and collector from the different sources in the production process and units. The core element of the platform is the knowledge based expert know how package defining process and quality determining fundamentals. The paper describes the structure of the software package, it gives insights on the expert know how package, process and quality evaluation and points out the customer benefits, cost reduction, improvement yield, customer satisfaction increase. The link to recent operational references is given.

Oct 30, 2017

By Luís Carlos da Silva

Vários motivos levaram a priorizarem o uso de fibras naturais em detrimento do uso de fibras sintéticas, sobretudo as razões sociais e ambientais. A fibra deste trabalho é extraída da folha da planta - Furcraea Andina (da Colômbia, onde usam esta fibra para a produção de artesanatos e sacos) e demonstra um grande potencial como reforço de compósitos poliméricos. Este trabalho avaliará o teste de impacto de Izod e Charpy de compósitos com matriz epóxi reforçada com diferentes porcentagens de fibras. Para os testes, as fibras de fique foram misturadas com à resina epóxi em um molde metálico retangular, o conjunto foi submetido a uma pressão e sofreram um processo de cura à temperatura ambiente durante 24 horas. As amostras produzidas foram submetidas aos ensaios seguindo a norma ASTM D256 (Método de Ensaio Padrão para à Determinação da Resistência ao Impacto do Pêndulo Izod para Plásticos) e a norma ASTM D6110 (Método de Ensaio Padrão para Determinar a Resistência ao Impacto Charpy para Plásticos). Os compósitos continham até 30% em volume de fibras de fique, que foram alinhadas ao longo de todo o comprimento da matriz. As amostras submetidas à ambos os ensaios (Izod e Charpy) tiveram suas fraturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Houve um aumento significativo da resistência ao impacto de acordo com o aumento da porcentagem volumétrica das fibras de fique. Esse desempenho pode estar associado ao mecanismo de fratura gerado a partir da adesão entre as fibra de fique e a matriz colaborando na absorção da energia de impacto, além do fato de que a fibra é capaz de dificultar a ruptura das amostras.

Oct 30, 2017

By Paulo Sergio Olivio Filho

A aspersão térmica é utilizada para produzir revestimento quando há necessidade de aumentar a vida útil de sistemas e peças, podendo ser também utilizada na recuperação delas, em alguns casos. Com o intuito de compreender melhor o processo de aspersão térmica por chama a pó, o objetivo deste trabalho é analisar os fatores influentes no aumento de espessura depositada pelo processo, utilizando o delineamento de experimento de Taguchi para avaliar os fatores e níveis dos fatores que geram as melhores condições de aplicação para o revestimento. Para isto, foram escolhidos três fatores de controle com três níveis cada um, dos quais foi possível seu controle em laboratório. A deposição foi realizada em chapas de aço SAE1020, e revestida com pó de alumínio não atomizado. A seção transversal dos revestimentos foi analisada por microscópio ótico. Os resultados dos experimentos foram analisados através de estatística descritiva, gráfica e análise pelo delineamento de Taguchi, baseada na análise de Sinal/Ruído. Sendo evidente que os fatores do processo são estatisticamente significativos: número de passes, fluxo de nitrogênio e a taxa de alimentação de pó. Esta análise se mostrou eficaz, gerando os resultados esperados para otimização dos parâmetros do processo.

Aug 8, 2018

By Dimas de Andrade Pacheco

O estudo do efeito da adição de nióbio em um ferro fundido branco alto cromo tratado termicamente com 25%Cr e 3%C foi estudado neste trabalho por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Partindo de uma liga hipereutética, a adição de 2% de nióbio foi definida considerando que todo Nb adicionado se encontraria na forma de carbonetos de nióbio, NbC, e com o objetivo de obter uma microestrutura próxima à eutética. A adição promoveu um refinamento da microestrutura, sendo que uma fração volumétrica de 27% de carbonetos M7C3 foi observada. Carbonetos grosseiros, inicialmente formados, não são facilmente observados. Uma microestrutura formada por NbC e eutético, M7C3 + matriz (austenita ou martensita), foi obtida. Os carbonetos de nióbio formados são encontrados principalmente na forma compacta. É esperado, portanto, que, a liga com adição de 2% de nióbio apresente melhor resistência ao desgaste abrasivo que a liga sem nióbio, em razão dos carbonetos primários, frágeis e grosseiros, terem sido praticamente suprimidos após a adição de Nb e uma microestrutura mais refinada tenha sido obtida.

Oct 30, 2017

By Pablo Altoé Amorim, Bruno Sellitti Borges, Otávio Lube dos Santos, Arthur Pizetta David, Matheus Diogo Penido da Silva

Automation is in everywhere nowadays, including within companies and industries, and is therefore fundamental and essential for production, quality and process control of them. There are many ways to automate a production line or a machine can be through relay logic, Programmable Logic Controllers (PLCs), and even more modern microcontrollers with native Internet of Things (IoT) support can be used. What are the advantages and disadvantages of each approach? A PCB was created using more modern microcontrollers programmed in C, C ++ and Whiting language to simulate a replacement of a PLC in an actual machine. Having a very positive result, being able to handle the machine manually via Wi fi besides being able to also perform a real-time monitoring of the machine's motors through the mobile phone, thus entering the IoT and fitting into the Industry 4.0.

Oct 1, 2019

By Maria Cristina Adami Gatti

Este trabalho tem por objetivo aplicar o conceito teórico e experimental fornecido pela mecânica da fratura dependente do tempo, para avaliar por meio do parâmetro de fratura C* suscetibilidade do aço ASTM A297 Gr HP-Nb, para resistir à propagação de trincas por fluência. Este aço é utilizado na fabricação de colunas de suporte de tubos radiantes de Unidades de Coqueamento Retardado, que operam por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas. Os ensaios de fluência convencional e de propagação de trinca por fluência foram realizados na temperatura de 927°C, de acordo com as recomendações das normas ASTM E139-11 e ASTM E1457-13. Dos resultados das curvas de fluência obtida para diferentes valores de tensões aplicadas foram determinadas as constantes, A e n, da relação de Norton. Com os resultados obtidos da taxa de propagação de trinca por fluência, da/dt, em função do parâmetro C*, foi possível ser modelada a equação da/dt = 1,1x10-3(C*)0,78. A morfologia da fratura observada na região de crescimento de trinca por fluência no estado estacionário apresentou modo de propagação interdentrítica, típica de aços com estrutura austenítica bruta de fusão.

Aug 8, 2018

By Cristian Deiner Dutra

O desgaste dos metais afetam diretamente os componentes de um eixo de transmissão cardan. Este estudo analisou o desgaste apresentado pelo eixo cardan em contato com a luva interna e externa, até o momento da fratura. A análise da região fraturada se deu por imagens metalográfica geradas pelo Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV); e a análise química pelo sistema Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), contida também no MEV. Observou-se pela micrografia, uma fratura caracterizada pelo desgaste, agravada pelo esforço em fadiga. A análise química detectou ausência de importantes elementos químicos em aços com aplicações em desgaste.

Oct 30, 2017

By Verônica Scarpini Candido

Compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais tem sido alvo de diversos estudos na atualidade. A determinação de suas propriedades tecnológicas, bem como o tipo de fratura apresentada são importantes ferramentas para a fabricação desses novos materiais. Assim, esse trabalho tem como objetivo avaliar a região da fratura de compósitos poliméricos reforçados com fibras de bagaço de cana-deaçúcar ensaiados em tração. Os compósitos foram ensaiados em tração e a região da fratura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que tanto a matriz polimérica quantos os compósitos apresentaram fratura frágil, evidenciada por marcas de rio.

Aug 16, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Luiza Pessoa Moreira

Dois tipos diferentes de aços eutetóides são usados atualmente na construção das estradas de ferro no Brasil. Os trilhos são classificados como Premium ou Standard de acordo com a presença de certos elementos de liga e da realização de tratamento térmico no boleto do trilho. Este trabalho caracteriza a microestrutura, e determina a tenacidade à fratura de cinco desses aços (quatro Premium e um Standard), provenientes de diferentes países. A microestrutura foi avaliada por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Tamanho de grão e espaçamento interlamelar da perlita foram medidos. Além disso, foram realizados ensaios de tração e de tenacidade à fratura via mecânica de fratura elástica linear (KIC). A metalografia mostrou a presença de perlita fina em todos os aços, com uma distribuição normal de inclusões. Por outro lado, os ensaios mecânicos demonstraram que existe uma diferença significativa de comportamento entre os aços. Os aspectos da microestrutura avaliados foram correlacionados com os resultados de tenacidade à fratura, a fim de mostrar o efeito da microestrutura no comportamento mecânico do aço e tornar possível uma seleção adequada do aço para aplicação na via permanente.

Aug 16, 2017

By Bryan de Barros Soares

O aço carbono é um material amplamente empregado na indústria petrolífera devido sua elevada resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, este material não possui boa resistência à corrosão. Neste contexto a predição da taxa de corrosão é de extrema importância para estimar a durabilidade desses materiais. Atualmente isto é feito com base em dados de ensaios de perda de massa em um único tempo de imersão, estimando-se a taxa de corrosão. Contudo, para converter os dados de perda de massa em taxas de corrosão é imprescindível que os ensaios sejam conduzidos em diferentes tempos de imersão e que haja linearidade entre perda de massa e tempo. Neste trabalho a corrosão do aço carbono em meios saturados com CO2 foi investigada através de ensaios de perda de massa em três tempos de imersão diferentes, com o objetivo de avaliar essa linearidade. Dos quatro meios corrosivos estudados, um não apresentou linearidade entre PM e tempo de imersão, sendo portanto incorreto extrapolar os dados para taxa de corrosão. Os resultados comprovaram que a extrapolação de dados de PM para taxas de corrosão não pode ser aplicada sem uma prévia verificação da linearidade entre perda de massa e tempo de imersão.

Aug 16, 2017

By Renan Oss Giacomelli

A adesão de revestimentos multifuncionais em substratos moles é de extrema importância para o comportamento tribológico desta importante classe de tratamentos superficiais. Mais especificamente, testes de indentação e de riscamento são bastante utilizados na medição desta propriedade. No presente estudo, a adesão de filmes de DLC do tipo a-C:H depositados em aço baixo carbono nitretado foi investigada através de testes de indentação e riscamento. Os revestimentos foram produzidos através de PECVD em substratos de aço 1020 com dois acabamentos superficiais: lixado (Sq = 0,184 µm) e polido (Sq = 0,002 µm). Foram realizados testes de indentação Rockwell C e a adesão foi quantificada através da medição da área desplacada em imagens obtidas através de microscopia ótica. Esta análise produziu resultados semi-quantitativos, eliminando a análise qualitativa subjetiva sugerida pela norma VDI3198. Ainda, testes de riscamento foram realizados nas mesmas amostras com o mesmo indentador para que uma comparação entre ambas as técnicas pudesse ser estabelecida. Por fim, o método apresentado mostrou resultados coerentes, onde amostras com menor carga crítica apresentaram uma maior área desplacada. Amostras lixadas apresentaram um desempenho inferior em relação a adesividade.

Aug 16, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Roney Eduardo Lino

Melhorar a qualidade dos aços e dos processos tem sido uma rotina dos engenheiros metalurgistas e das siderúrgicas em um mercado que exige produtos com qualidade e preço competitivos. No processo de refino dos aços são feitos os ajustes de composição química e temperatura, além das modificações inclusionárias necessárias às características de qualidade dos produtos e as exigências para uma perfeita lingotabilidade. O processo de solidificação mais comum é o lingotamento contínuo, onde a continuidade de fluxo de aço líquido através das válvulas é assegurada através da temperatura adequada e presença de inclusões no estado líquido nas temperaturas de lingotamento. Neste trabalho foram utilizados os softwares Thermocalc e CEQCSI com o objetivo de avaliar o efeito dos elementos químicos carbono, silício e enxofre na janela de lingotabilidade de diagramas de fases alumínio vs cálcio. Os softwares se mostraram bastante apropriados e eficazes neste estudo, e os resultados indicam que os elementos estudados afetam diretamente a posição da janela de lingotabilidade dos aços carbono. A análise de amostra de tarugo de um aço 0,2%C via MEV mostrou que há grande heterogenidade de inclusões no aço acalmado ao alumínio e tratado com cálcio.

Aug 8, 2018

By Gabriela Grespan Câmara

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

Aug 16, 2017

By Ana Paula de Andrade Manfridini

A formação de nitretos na superfície de aços Interstitial Free (IF) nitretados a plasma em função da temperatura de tratamento foi investigada. Amostras de aço IF estabilizados ao Ti, laminado a frio e com shot peening foram nitretadas a plasma nas temperaturas de 450°C, 475°C e 500°C durante 4 horas. A camada nitretada resultante foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e método Rietveld. As imagens de MEV revelaram duas principais regiões na camada nitretada formada nas três temperaturas de tratamento: uma camada de compostos constituída de ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N e uma camada de difusão apresentando uma matriz ferrítica com finos precipitados de ?’’-Fe16N2. Através da DRX, foi observada uma variação na proporção das fases ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N. A partir de análises Rietveld, foi sugerido que a maior temperatura de nitretação facilitou a formação de nitretos ?-Fe2-3N, uma vez que a quantidade dessa fase aumentou de 475°C para 500°C. A presença deste precipitado com maior teor de nitrogênio sugere uma possível maior aplicabilidade dos aços IF.

Aug 16, 2017

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Foi reportado na literatura o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais e em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas superparamagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0.08%; 0.22% e 0.45%.

Oct 30, 2017

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Aug 1, 2018

By Alcy Dias Rodrigues

O Centro de Operações do Sistema Elétrico da Aperam South América possui um sistema de automação chamado SAE (Sistema de Automação de Energia) para realizar a distribuição e operacionalização da Energia Elétrica na planta em Timóteo, sistema este com mais de 20 anos de implantação. Devido ao alto grau de obsolescência do sistema SAE, a dificuldade de se atualizar todos os componentes do sistema e a complexidade e dificuldade do acesso aos dados, verificou-se a necessidade de encontrar uma forma de disponibilizar os mesmos para os demais sistemas da empresa. Com base nestas necessidades, foi desenvolvido e implantado um GATEWAY capaz de realizar a comunicação com todas UTR’s CORTEX (remotas do sistema), através do protocolo CONITEL 2020, disponibilizando estas informações coletadas em uma camada OPC SERVER para que o sistema PIMS (Sistema de Gerenciamento de Informação da Planta) realize a coleta e armazenamento destas informações, permitindo assim um melhor gerenciamento de energia pelo VIRIDIS (Sistema de Gestão da Eficiência Energética utilizado na APERAM), além de permitir que toda a planta tenha acesso em tempo real às informações de tensão e corrente de todo setor de 13,8 kV, 69 kV e 230 kV.

Oct 30, 2017

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas paramagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017