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By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017

By Cleber Caetano Thomazi

Rotary kilns are continuous process equipment used on calcining of nickel ore. The chemical and physical reactions are created by means of heat up the material to predetermined temperatures. Tertiary air fans are attached to the kiln shell to maintain oxidizing/reduction conditions. Special ducts orientate the air flow inside the kiln. In the present work, two types of failure on distinct tertiary ducts mounted on the same kiln are reported. Chemical analysis, hardness test, metallographic and fractographic examinations were carried out. Fabrication related problems and creep were identified as the root causes of damages.

Oct 30, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Gláucio Soares da Fonseca, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Com o contínuo advento dos materiais aumenta-se as chances de uma dada transformação envolver duas ou mais fases produto. Quando essa transformação de uma fase matriz em duas ou mais fases produto ocorre, ela pode ser simultânea, quando as fases produto iniciam-se no mesmo instante, ou sequencial, quando elas iniciam-se em tempos diferentes. É sabido, pela teoria clássica da nucleação, que a nucleação heterogênea tem vantagens sobre a nucleação homogênea, e que vários sítios podem se tornar preferenciais por favorecerem a nucleação heterogênea. Dois sítios preferenciais bastante presentes são a interface de precipitados e os contornos de grão. Neste contexto, um modelamento analítico e computacional, via cone causal, foi empregado para investigar transformações simultâneas e sequenciais que possuem sítios preferenciais para a nucleação. Considerou-se que uma fase matriz policristalina que possui precipitados esféricos transforma-se em duas fases produto, 1 e 2, onde a fase produto 1 nucleou na interface matriz/partículas e a fase produto 2 nos contornos de grão. Os resultados de simulação tiveram ótima concordância com o modelamento analítico e observou-se que cada sítio preferencial teve um efeito muito distinto nas microestruturas simuladas.

Oct 4, 2019

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Charles de Abreu Martins

Os efeitos da temperatura de austenitização, taxa de resfriamento e adições de Cr ou Mo nas transformações de fases de um aço 0,12C-1,70Mn-0,2V, utilizando dilatometria, foi investigado. Os diagramas em resfriamento contínuo de sete aços foram elaborados e as microestruturas foram identificadas utilizando microscopias ótica e eletrônica de varredura. Em temperaturas de austenitização mais elevadas, taxas de resfriamento mais altas e maiores adições de elementos de liga (Cr ou Mo), houve uma elevação significativa da temperabilidade e queda na temperatura Ar3. Uma comparação entre os efeitos do Cr e o Mo também foi realizada, mostrando um efeito mais efetivo do Mo. Foi observada redução na temperatura Ms com o decréscimo da taxa de resfriamento. Não foi observada variação significativa de Ms com o aumento da temperatura de austenitização ou adição de elementos de liga.

Aug 8, 2018

By Carlos André Ruy Carneiro

Em virtude da necessidade de produção de aços cada vez mais restritivos com relação às faixas de composição química, torna-se necessário o desenvolvimento contínuo de novas ferramentas para o controle do processo de fabricação do aço via aciaria à oxigênio. Neste cenário, propôs-se o desenvolvimento de um modelo de controle dinâmico para os Convertedores LD da Aciaria 1 da Usiminas - Usina de Ipatinga, utilizando o resultado da análise dos gases de exaustão, em conjunto com ferramentas matemáticas de ajuste e análise de dados. Neste trabalho é apresentado o modelo de previsão de carbono construído a partir das curvas das análises dos gases, das quais foram obtidos matematicamente os pontos de interesse: análises instantâneas, a interseção das curvas do CO e do CO2 e o ponto máximo da curva do CO2. O modelo foi desenvolvido utilizando redes neurais e validado utilizando dados históricos do processo.

Jul 29, 2018

By Kermit Reins

The most recent modernization phase of the wire rod mill at Sterling Steel involved installation of a pre-finishing mill, using a Morgan Vee Mini-Block, a new water box and shear with utility systems and automation. The new mill configuration adds more stands to the mill for better drafting and is designed to improve finished product quality by providing a more uniform entry temperature, better control of the feed section into the No-Twist® mill as well as enhanced surface quality. The new shear improves cut length accuracy as well as decreases the amount of trimming to reduce yield loss. This paper explains the changes made in the mill and the features of the new equipment and automation.

Aug 17, 2017

By Guilherme Corrêa Soares

The effects of temperature and strain rate on the mechanical behavior of a superelastic NiTi wire were investigated by uniaxial tensile testing. A universal testing machine with an attached heating chamber was used for the tensile tests. Temperature influence was studied through straining of samples until rupture at a fixed strain rate and temperatures of 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 and 200 °C. Strain rate effects were investigated by straining samples until rupture at room temperature and strain rates of 10-2, 5 x10-3 , 10-3, 5 x 10-4 and 10-4 s-1. The effects of temperature and strain rate on NiTi mechanical behavior were discussed in terms of critical stress to induce martensite and austenite yield strength, when applicable; upper plateau stress, transformation plateau length and ultimate plateau stress. It was found that increasing test temperature and strain rate shifted the stress-strain curve upwards, albeit temperature displayed a greater influence. Plateau length increased with temperature, but no significant changes were detected as a result of different strain rates.

Aug 17, 2017

By Pietro Palma

Universal cardan joints are widely used in drivetrains of rolling mills for steel and aluminum making, as well as for non ferrous alloy industry. Working conditions are extremely tough due to high alternating or pulsating rolling torques in the roughing stands and high torques and speeds in the finishing stands. Overloads and lubrication along with oxide and slag are also critical issues that contribute to create severe working conditions. For a constant and reliable power transmission rolling mills performance and uptime rely on Universal cardan Joints which are the most critical equipment of the drivetrain. Fatigue assessment of the most important components of the Universal cardan Joint is therefore definitely vital for the mill in order to avoid failures and consequently downtimes. Considering the component’s dimensions and weight and in addition the time needed in order to reproduce full scale tests, a new approach to study the Universal cardan joint’s main components fatigue behavior has been investigated. It consists in reproducing the local stress condition of the main joint components on small scale specimens that can be tested by conventional laboratory fatigue machines. The aim of this study is to analyze the most critical stress concentration areas in the universal cardan joints highlighting how a universal cardan joint Wöhler curve can be determined through laboratory tests of small scale specimens.

Aug 16, 2017

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Os aços maraging apresentam baixo teor de carbono e possuem uma estrutura cristalina martensítica tetrágonal de corpo centrado (TCC). Estes aços oferecem uma combinação única de alta resistência mecânica e boa tenacidade à fratura. Nesse trabalho, foi realizado um estudo in situ de radiação síncrotron na busca de avaliar a estabilidade da austenita revertida no aço maraging 18%Ni grau 300. Um corpo de prova do aço em estudo com dimensões padronizadas foi solubilizado a 840°C por 1 hora e resfriada ao ar. Em seguida foi aquecida a uma taxa de 10°C/s até 630°C, mantendo-se então nesta temperatura pelo tempo de 12 minutos. Posteriormente a este tratamento, a amostra foi resfriada até a temperatura ambiente a taxa de 15°C/s. Em cada estágio de ciclo térmico foi realizada medidas de radiação síncrotron com comprimento de onda (? = 1.0332 Å). As frações volumétricas das fases austenita revertida e martensita presentes em cada etapa do ciclo térmico foram calculadas utilizando o método de comparação direta e através da área integrada relativa aos picos das fases. A estabilidade mecânica da austenita revertida sob carga externa foi estudada usando radiação in situ síncrotron.

Aug 16, 2017

By Shibu John

Rising energy demand and steadily decreasing quality of raw materials due to the global resource depletion are great challenges to the steel production today. The FINEX® Process has been developed jointly by POSCO, Korea and PRIMETALS Technologies Austria, to provide the iron making sector with the capability to lower hot metal production costs, environmental pollutions and to increase the flexibility in terms of operation and the choice of raw materials. FINEX® is a new technology combining a gas-based reduction in a series of fluidized bed reactors and a reduction smelting in a melter gasifier. Commenced in April 2007, the first 1.5Mtpa commercial plant has demonstrated the competiveness as an alternative iron making route. Another 2.0 Mtpa, third generation FINEX® (3G) plant was recently installed at POSCO, Pohang Works and has been operating satisfactorily since its blow-in in January 2014. Based on the well-proven plant concept, new process features, the highly competitive production costs and environmental advantages, the FINEX® Process can be considered as a competitive alternative to the conventional blast furnace iron making route.

Aug 17, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Hot strip structural steel coil used in construction, engineering, transport, structural applications and other applications are widely used in yield strengths from 300 – 700 MPa. However, structural design engineers are now not only requiring various strength levels but also other mechanical properties, primarily good formability, toughness and weldability. To produce a balanced approach to a cost effective structural steel, hot strip coil requires an understanding of utilization of an optimized alloy composition designed for the layout/equipment capabilities of a given hot strip mill to produce the desired metallurgy for optimum mechanical property performance. The term “cost effective” does not just focus on alloy design, but also ease of overall processing from steelmaking, casting, rolling and cooling, stable mechanical properties with a statistically normal distribution, no downgrades/rejections and a product that the end user recognizes as being superior to others. The desired metallurgy is simply understanding what will be the optimum microstructure and cross sectional grain size/distribution needed to meet the mechanical property requirements. This paper is a follow up paper that previously described optimum base alloy designs along with steelmaking/casting processing considerations and will focus on proper reheating, rolling and cooling metallurgy/processing strategies to produce quality cost effective hot strip structural steel coil.

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 Andreza Aparecida de Miranda

No mercado atual a organização que possui certificação ISO tem ganhos significativos de competitividade e credibilidade. A Companhia Siderúrgica Nacional é uma empresa que possui tanto a certificação ISO 14001 quanto ISO 9001 e TS16949. Para a manutenção dessas certificações é necessário que exista uma gestão sobre a aplicabilidade dessas normas e uma exigência legal é a qualificação dos seus fornecedores críticos para o Meio Ambiente e para Qualidade. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o modelo de monitoramento destes fornecedores nos quesitos performance de Entrega, performance de Qualidade e arquivamento das documentações legais. A Diretoria de Suprimentos atua de forma corporativa em 12 sites, e semestralmente gera relatórios para realizar este monitoramento e essa documentação gerada era arquivada em diversas pastas (em papel) em um único site, o que dificultava a consulta de funcionários que estivessem em outro site nos momentos de auditoria. 0 novo modelo contempla a ferramenta utilizando o próprio ERP, SAP/R3 que possibilita a consulta da documentação necessária, do fomecedor que desejar, de qualquer site, a qualquer momento. Essa ferramenta tem como objetivo agilizar a chegada de informação para quem precisar, em tempo real.

Jul 29, 2018

By Erich Bartel

The Kocks Rotation Mill - KRM- is an innovative elongation method for seamless tube production up to 4.5’’ diameter at production levels up to150,000 TPY. Using the principle of cross roll elongation, the machine rotates four rolls around the workpiece. A retained mandrel sets the wall thickness to a precision that exceeds existing industry norms. The KRM process performance has been truly excellent. Attributes include high billet weights, elongation of up to 9.5 in one pass, and eccentricity at or below +/- 5.0%. The flexibility of the process allows a wide range of steel grades to be produced at any wall thickness with little or no mill down time. Surface quality and yield are also greatly improved. Based upon the small foot print of the KRM rotor as well as the simple mandrel manipulation system, the installation cost of the KRM is significantly lower compared to other elongation methods. The reasonable cost of the machine, combined with greatly reduced foundation requirements, reduced ceiling height as well as simple utility connections reduce the initial investment for a new or upgraded mill. Finally, lower roll and mandrel costs allow high quality production at greatly reduces cost/ton.

Aug 16, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 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 Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By Enif Gutiérrez Guerrero

Inclusion deposition is still a standing problem in the continuous casting of steel since the deposition of alumina inclusions inside the SEN affects the productivity and the product quality. The present work studies the factors involved in the inclusion deposition at the nozzle and the effects of inertial, gravitational, buoyant, pressure gradient, and Saffman forces on the inclusion trajectories. The results show that the inclusions reaching the nozzle, only 30% get deposited along its walls mainly at the Upper Tundish Nozzle (UTN). This area of higher deposition is identified close to a low static pressure and a high turbulent kinetic energy dissipation zones where the effects of the gravitational and buoyant forces do not promote a significant inclusion radial movement since these are aligned with the direction of the flow stream lines. In contrast, in this zone, the Saffman force shows an important effect on the deposited inclusions, slowing down the inclusions in the vertical axis and increasing their radial movement.

Aug 17, 2017