Search Documents

By Hugo M. Checo

Friction-reducing textures for lubricated mechanisms have received much attention since the advent of microtexturing techniques. In this work we consider the piston ring/liner contact, numerically simulating the rings as they slide against a textured liner. This situation has not been sufficiently analyzed because its numerical complexity is much greater than that of texturing the rings. Further, we consider the actual typical geometries of oil-control, wiper and compression rings, under realistic loads and velocities. The results show the possibility of friction reduction when the texture on the liner is properly designed, identifying starvation alleviation as a crucial intervening mechanism.

Jul 31, 2018

By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Tatiane Suelen Santos Silveira, Dagoberto Santos Brandão, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Marcos Vinícius Fonseca Ferreira, Daniela Barçante Perasoli

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita e a resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho. Quando submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, aumentando a resistência do aço. Quando o aço é recozido, essa transformação é revertida e a martensita se transforma em austenita, ocasionando um refino de grão do material. Fases secundárias formadas durante o recozimento podem prejudicar suas propriedades mecânicas e corrosivas. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32304 laminado a frio. O aço foi submetido à laminação a frio, com deformação de 60%, e posteriormente recozido nas temperaturas de 600°C, 700°C, 800°C e 900°C por um tempo de 0,5 h. A resistência à corrosão foi estudada através da técnica de polarização potenciodinâmica. A laminação a frio promoveu a formação de martensita induzida por deformação (SIM) e a reversão parcial começou a ser observada após recozimento a 600ºC. A ocorrência de SIM promoveu significativa diminuição do potencial de pite e o aumento da temperatura de recozimento aumentou a resistência à corrosão localizada.

Mar 1, 2019

By Luciano Pessanha Moreira, Gabrielle Cristine Lemos Duarte Freitas, Duílio Norberto Ferronatto Leite, Gláucio Soares da Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex são conhecidos por sua alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão, propriedades que fundamentam sua crescente aplicação em setores químicos e petroquímicos. Tais propriedades estão associadas à microestrutura, que possui frações volumétricas semelhantes de ferrita e austenita, por meio de adições de elementos de liga como Cr, Mo e Ni. Entretanto em processos térmicos a altas temperaturas, este aço pode sofrer alterações microestruturais importantes, onde elementos de liga antes dispostos em solução sólida na matriz dão origem a precipitados intermetálicos, que geralmente são nocivos às propriedades de tenacidade e resistência à corrosão. Este trabalho tem por objetivo o estudo de transformações de fases decorrentes em ciclos não isotérmicos de resfriamento em um aço inoxidável duplex SAF 2205. O experimento contempla uma sequência de quatro ciclos térmicos simulados na Gleeble 3500®. Com o propósito de investigar o processo de precipitação de fases, fez-se o uso da técnica dilatométrica, onde foi possível determinar as temperaturas de transformação de fase nas amostras. Esta informação é validada através dos resultados obtidos no estudo microestrutural via microscopia óptica. Através da correlação entre a fração volumétrica da fase transformada e ensaio de dureza realizado também foi possível garantir a influência das fases encontradas nas propriedades do material.

Oct 14, 2019

By Tainan Ferreira Muniz

O presente trabalho estudou a influência de alguns tratamentos térmicos sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço microligado visando à adequação de parâmetros que o classifiquem como um ao do tipo API X65 paraaplicação na prospecção e condução de óleo e gás. Diferentes ciclos de tratamentos térmicos envolvendo normalização, têmpera e revenimento foram aplicados a amostras deste aço. Estas foram submetidas a ensaios de tração, dureza Vickers e impacto Charpy, além de terem sido microestruturalmente caracterizadas com o auxílio de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Observou-se que as microestruturas e propriedades mecânicas foram fortemente influenciadas pelos tratamentos estudados. Entretanto, apenas a amostra temperada e revenida atendeu integralmente aosrequisitos para o grau API X65no que diz respeito às propriedades mecânicas.Estaamostratambémapresentou maior a tenacidade ao impacto, o que está associado ao alívio de tensões e à decomposição da martensitae da bainita em carbonetos de ferro e ferrita. A amostra normalizada apresentou microestrutura constituída por perlita e ferrita, possuindo assim os menores limites de resistência mecânica e a maior ductilidade. Já nas espécies normalizada-temperada, assim como na simplesmente temperada, observou-semartensita e bainitacomo principais constituintes, supondo-se a presença de uma pequena fração de constituinte MA.

Aug 16, 2017

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017

By Alberto Nei Carvalho Costa

Devido às novas tendências de design de carrocerias de automóveis, as peças pertencentes a estas carrocerias apresentam características de fabricações cada vez mais críticas, principalmente relacionadas ao processo de estampagem. Uma forma de atuar neste processo para evitar perdas de produtividade, principalmente com o rompimento do material, é atuar na lubricidade entre o material e o ferramental do equipamento. A aplicação do óleo lubrificante na bobina de aço é uma forma de atuar na lubricidade, mas devido à criticidade de estampagem que determinadas peças apresentam, somente o óleo lubrificante não é suficiente para este fim. Visando atender essa necessidade, a CSN e seus fornecedores desenvolveram um sistema de lubrificante para seus aços, conhecida como tecnologia de pré-fosfato. Este trabalho tem como objetivo apresentar as vantagens fornecidas pelo aço pré-fosfatizado no que se refere a estampagem crítica de peças automotivas, bem como avaliar o seu impacto no processo de pintura automotiva. Como resultado verificou-se que a camada de pré-fosfato impactou na redução do coeficiente de atrito do aço zincado de forma suficiente para confecção de peças críticas de carrocerias de automóveis. Verificou-se também que o filme de pré-fosfato é totalmente removido na etapa de desengraxe do processo pintura automotivo, não prejudicando as etapas subseqüentes do processo: fosfatização e pintura.

Jul 30, 2018

By Daniele Tolazzi

In today’s highly competitive market situation, it is of outmost importance for EAF steel makers to optimise their processes in order to reduce operating costs and to improve safety and reliability of the equipment. The laser based off-gas analysis technology, With laser units installed on the fix duct, downstream the combustion gap, uses the “Tuneable Diode Laser Absorption Spectroscopy” (TDLAS). The system performs real-time off-gas emissions measurements of CO, CO2, O2, H2O and temperature. A closed-loop operation is in place for dynamic control of the chemical energy package combustion/post-combustion of CO, H2 and CH4 gases into the EAF furnace shell. A statistical framework which builds on a data analysis engine, based on Danieli Automation Q3Intelligence technology, evaluates the “fingerprint” of the process represented by average and deviation trends of both gases and other process parameters. Process fingerprinting is conceived both for offline profile optimisation and on-line control of the refining process. This paper describes how the technology has been applied and the results achieved at ACCIAIERIE BERTOLI SAFAU (Italy) 100 t AC Electric Arc Furnace.

Aug 16, 2017

By Jetson Lemos Ferreira

A necessidade de redução de espessura de componentes automotivos para atender a demanda por veículos mais leves, aliada ao aumento da complexidade geométrica das peças, tem exigido a utilização de aços de maior resistência e com boa conformabilidade. No entanto, a baixa capacidade de flangeamento dos aços de alta resistência limita a aplicação destes materiais em peças de geometrias mais complexas. O método de corte dos blanks tem influência decisiva na capacidade de flangeamento desses aços, que é avaliada em laboratório por ensaios de expansão de furo. Foi avaliado o efeito da folga de corte por cisalhamento e da qualidade da superfície de bordas puncionadas na capacidade de expansão de furo de aços Interstitial Free, High Strength Low Alloy e Dual Phase. Os resultados indicaram que para o aço IF, folgas entre 10% e 20% da espessura e que propiciaram bordas de corte dos tipos 2 e 3, segundo a classificação do ASM Handbook, foram as que geraram maior expansão de furo. A maximização da flangeabilidade foi conseguida para as folgas de corte de aproximadamente 15% (bordas de corte tipos 3 e 4) para os aços DP e em torno de 20% (bordas tipos 2 e 3) para os aços HSLA.

Jul 30, 2018

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Francis Welington Moraes da Cruz

O sistema de despoeiramento primário da Aciaria da thyssenkrupp CSA é um equipamento complexo utilizado durante o sopro no conversor para captação, limpeza e resfriamento dos gases. Estes gases são indiretamente resfriados em uma caldeira de recuperação de calor quase vertical de grande altura. Em seguida passa por resfriamento direto (resfriador evaporativo) com injeção de água e vapor, onde há uma decantação das partículas maiores. Em seguida os gases penetram no precipitador eletrostático, onde é retirada quase a totalidade do pó restante. Um ventilador de grande potência faz a exaustão destes gases, através da caldeira, resfriador evaporativo e precipitador eletrostático, para em seguida comprimi-los para a chaminé ou para o último resfriamento dos gases antes do envio para o gasômetro. A chaminé possui um queimador piloto que queima o monóxido de carbono (CO) transformando-o em dióxido de carbono (CO2). Do gasômetro, os gases podem ser fornecidos para outras unidades da usina onde é consumido como combustível. O objetivo deste trabalho foi aumentar a energia do gás BOF (Basic Oxygen Furnace), através de um conjunto de ações, visando à redução de emissão de gás CO2, redução de consumos de gás natural e aumento da geração de energia.

Jan 16, 2018

By Marjorie Benegra

This study aims to compare the wear resistance assessed in rubber wheel abrasion test of nickel aluminide coatings deposited by for Plasma Transferred Arc (PTA) and High Velocity Oxigen Fuel (HVOF) manufacturing, using the same raw material. A nickel aluminide powder was atomized and deposited on 316L steel plate substrate. After deposition, some specimens were submitted to a heat treating (1200 °C for 24 h followed by 760°C for 24 h). The coatings deposited using PTA developed different microstructures due to the incorporation of substrate elements, its performance was better than the HVOF coatings, although their Vickers hardness was similar. After heat treating, a significant variation in hardness and wear resistance was observed. For PTA specimens, there were decrease in hardness of 35%, while for HVOF ones this drop was approximately 20%. Nonetheless, the effect of thermal exposure in wear resistance was quite different: an increase of 21% was observed for HVOF coatings, while a reduction of 20% occurred in PTA ones. Microstructures modifications in PTA coatings were significant for their wear resistance. On the other hand, the reduction of porosity and sintering were responsible for a better performance of heat-treated HVOF coatings.

Jul 31, 2018

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Bi Zongyue, ZhangYongqing, NiuTao, Guo Aimin

Over the past twenty years, significant advances have been made in the field of microalloying steels and associated applications, among which one of the most successful application cases is development and application of heavy-gauge X80 coil with high temperature processing HTP practice used for China's Second West-East pipeline, the longest X80 pipe in the world. During this process, HTP design concept has been sucessfully applied to develop 18.4mm X80 coil with demanding low-temperature fracture toughness requirements. In the meanwhile, China's metallurgical workers have further optimized HTP design concept with the aid of powerful rolling mill and coiling equipment, and made it possible to develop 21.4mm X80 coil used for Russia-China East line. In the paper, we would simply review the development history of high-strength pipeline steels, and then give more priority to the fundamental points for sucessful development of 18.4mm X80 coil and SSAW pipe, which paved the way for subsequent development of 21.4mm X80 coil and SSAW pipe. Finally, we would present the test results of mass production and burst tests, and dispel the suspicion that SSAW pipes made of X80 coil are more qualified to resist ductile fracture.

Oct 1, 2019

By HaiWen Luo, Bin Hu

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

Oct 1, 2019

By Steven George Jansto

The hot ductility behavior of different microalloyed steel chemical compositions was examined simulating the thermal and strain conditions through the straightening or unbending section of the continuous casting machine. All samples were obtained from industrial slab casters ranging from 200 to 300 mm in slab thickness from steel mills throughout the world including China, Brazil, North America and Europe. The slabs were crack-free and hot rolled into prime quality products. No laboratory heats were tested. Although these microalloyed steels exhibit inherently lower hot ductility behavior, as measured by percent reduction in area at elevated temperature, these steels still exhibit sufficient ductility to satisfactorily meet the unbending stress and strain gradients existing in the straightening section of most casters. The majority of the published hot ductility data, as measured by % reduction in area (%RA), were based on laboratory heats and hence, are inaccurate in accessing the propensity for slab cracking on an industrial caster. This situation then results in invalid conclusions for different chemistries. This research has determined the minimum required %RA for crack-free casting is significantly lower than results based upon previously published laboratory generated data. For example, the literature quotes 40% RA minimum for Nb-bearing steels when in fact as low as 10% minimum RA is more than sufficient to assure crack-free casting based upon the extensive testing and analysis performed in this study. Instead of %RA, the measurement of strain energy has been introduced to evaluate hot ductility behavior. It is concluded that strain energy is a better measure of hot ductility behaviour than %RA. There is considerable value in the evaluation of the hot stress and strain curves, process metallurgy parameters and their relationship to slab quality instead of just basing hot ductility decisions on simple %RA measurements.

Aug 16, 2017

By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, motivated by the increased use of scrap with impurities bearing this element. In this work, a qualitative assessment of the presence of chlorine in the electric steelmaking process is made. Complementing it, theoretical considerations based on the computational thermodynamics tool FactSage show the effects of the chlorine on the mineral species in EAFD and on gaseous species in the gas phase (HCl and Cl2). For this study, PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF charge; presence of other minor elements in the system such as K, Na and Pb were also considered.

Aug 7, 2018

By Roberto Balarini Junior

Tribological behavior of Si3N4 balls sliding against Al2O3 discs in water was investigated by studying the influence of parameters such as initial surface roughness and circular axial run-out of the discs. The objective was to relate these parameters with the occurrence of the phenomenon known as ultra-low friction coefficient (ULFC), which is characterized by µ < 0.01, including the correlation with running-in duration. As a general trend, greater initial surface roughness and circular axial run-out resulted in greater running-in duration. In addition, it was verified that a mixed lubrication regime (hydrodynamic and boundary) is required to guarantee the occurrence of ULFC by comparing the calculated minimum film thickness with the composite roughness of the worn surfaces. Also, ICQ-OES analysis of the water after the tests indicated that a silicon concentration greater than 1.3 mg/l should be fundamental for the occurrence of µ < 0.01.

Jul 31, 2018