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By Yukio Shigaki

Tendo como objetivo a melhoria contínua dos processos de laminação de produtos planos, foi elaborado um projeto de aplicação de modelos matemático-numéricos para a simulação dos laminadores de tiras a frio da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). A premissa principal é a de que esses modelos permitirão relacionar as diversas variáveis operacionais com o perfil emergente da tira e, baseado na variação da coroa entre a entrada e a saída, estimar a qualidade da sua planicidade. O presente trabalho apresenta os principais modelos aplicados, informações sobre os ensaios realizados para tomada dos dados industriais e alguns dos primeiros resultados com foco no perfil e planicidade. Resultados preliminares indicaram a modificação da coroa dos cilindros de trabalho do Laminador de Encruamento, levando à redução da quantidade de tiras com ondulado lateral. Também foram obtidos resultados satisfatórios na simulação das cadeiras do Laminador de Tiras a Frio no. 1, que é composto de cadeiras 6-high e 4-high.

Oct 30, 2017

By Tiago Nunes Lima

Novas ligas de Ti estão sendo desenvolvidas como uma alternativa para aplicação em implantes cirúrgicos e em componentes estruturais por possuírem propriedades atraentes em comparação à liga Ti6Al4V, com destaque ao menor módulo de elasticidade, menor citotoxicidade, maior resistência à corrosão e propriedades mecânicas similares, alta resiliência e elevada formabilidade. Este estudo tem como objetivo observar as características mecânicas de ligas Ti35Nb2Sn deformadas a frio e seguidas de envelhecimento. A liga foi laminada a frio com 80% de redução e envelhecida a 400 ºC por 48 horas. Foram realizados ensaios de tração, dureza, metalografia e análise das superfícies de fratura. A liga laminada apresentou uma maior relação de resistência à tração pelo módulo de elasticidade e maior ductilidade do que a liga envelhecida.

Aug 16, 2017

By Ronaldo Santos Sampaio

This paper call attention to increasing ratio of oxygen depletion from atmosphere besides the global worries about CO2 concentration increase in the atmosphere. It highlights the big mistake in considering Carbon Capture and Storage, CCS, as a way to reduce the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. As a hypothetical example it presents an existing pseudo-ecosystem of manufacturing that has real windows of opportunity to increase its share in the global materials production industry, even in highly industrialized countries. As a suggestion and example the author point out possibilities to almost fulfill the proposed simple rules to be considered inside an ecosystem of manufacturing utilizing the production of steel via biomass versus fossil coal. A relevant and difficult rule to be attained in a quasi-ecosystem of manufacture is to be a near zero atmosphere oxygen depletion integrated process. The industrial alternatives that utilizes the actual photosynthesis are the ones that can reach a higher ecosystem of manufacture’s index. It is presented an ideal integrated steelmaking process where the gaseous, liquids and solid residues generated in one part of the system are or can be utilized in the other parts of the same system. A potential ecosystem of manufacture to produce primary iron is illustrated in the paper.

Aug 17, 2017

By Yasser Ghobara

Phosphorus is a problematic impurity that has challenged steelmakers for decades. Steel producers have developed specific technologies to eliminate phosphorus prior to and during steelmaking. These process technologies reduce phosphorus to various degrees and increase the cost of making steel. The state-of-the art dephosphorization technologies are described and operating costs compared for each of the established technologies. Costs are discussed in terms of price penalties for high P iron ore and selling premiums for low P steel. From this, strategies to control P in a cost effective manner are described.

Aug 17, 2017

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By Angelo Ferreira Costa

O laminador a frio de inoxidáveis LB1 da Aperam South America é um laminador Sendzimir reversível que produz materiais alta exigência de qualidade superficial destinados a aplicações nobres como baixelas, mesas de fogão e portas de geladeira de alto luxo. O rendimento físico destes materiais passou a ser comprometido com a identificação de um defeito caracterizado por pequenas marcas, sem presença de óxidos ou inclusões que ocorrem ao longo da bobina, nas duas faces e na borda do lado de acionamento do laminador. Nos anos de 2009 a 2010 o defeito ocorria em 45% da produção de materiais finos de aços 430 processados no LB1. O defeito passou a ser codificado como S163 – Marca Mecânica Laminada. Para abordagem ao problema foi reunida equipe multifuncional com representantes das áreas de Operação, Manutenção, Metalurgia, Inspeção, dentre outras, utilizando a metodologia de Domínio Integrado do Processo (DIP). Após a análise das causas e a implantação dos planos de ação do projeto, houve o decréscimo acelerado da ocorrência do defeito. A causa fundamental do defeito foi caracterizada como o desalinhamento da desbobinadeira, provocando um efeito de empeno lateral no material durante a laminação do primeiro passe. Em Agosto de 2012 houve a primeira intervenção de correção na desbobinadeira do LB1, reduzindo os índices de ocorrência do defeito para 11% no mês de Setembro de 2012 e posteriormente reduzindo para percentuais inferiores a 1% a partir de Janeiro de 2013, superando as metas propostas para o projeto.

Jul 30, 2018

By Willian dos Reis Lima

O aumento contínuo da produção de aço nas últimas décadas, fez com que usinas siderúrgicas se adaptassem a novas demandas a fabricação de aço. Este estudo teve como objetivo analisar os reatores que variam de 6-350 toneladas de aço vazado correlacionado seus parâmetros dimensionais e com a ajuda de uma ferramenta de extrapolação de dados, propor dimensionalmente um convertedor de 800 toneladas. Finalizando, verificando a correlação entre os aspectos importantes como: altura do nível do banho estático, relação de esbeltez e relação carga / volume. Os resultados mostram a grande variação dimensional entre os reatores. Em alguns casos, mesmo com capacidades semelhantes, os reatores são diferentes devido fabricantes diferentes. Em casos específicos, os reatores têm uma tendência para obter idealidade (volume específico igual a 1) ou superar com ele o nível adimensional tende a diminuir.

Oct 30, 2017

By Francisco Necy Alves Júnior

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) aliam boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão, possuindo um vasto campo de aplicação na indústria petroquímica. Geralmente, os reparos dos equipamentos são realizados por soldagem, sendo importante a seleção de parâmetros. É de suma importância a obtenção do teor adequado de ferrita no metal de solda, sendo que a variação da energia de soldagem pode influenciar de forma direta a microestrutura e resistência à corrosão. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos provenientes da variação de parâmetros de soldagem nas características do AISD UNS S32750. Foi avaliado o balanço de fases, relacionando esse efeito com a resistência à corrosão. Foram realizadas soldagens em chapas pelo processo TIG autógeno em 3 níveis de energia de soldagem (5, 10 e 18 kJ/cm), variando a corrente e velocidade de soldagem, de modo a obter 5 condições e a possibilidade de analisar as variáveis-resposta com essas variações isoladamente. A análise da microestrutura foi realizada por microscopia ótica e o teor de ferrita foi quantificado pela utilização de duas técnicas: ferritoscópio e quantificação por imagem. Foram realizados ensaios de temperatura crítica de pite para análise de resistência à corrosão. Concluiu-se então que o acréscimo de energia pela variação da velocidade de soldagem acarretou no aumento no teor de ferrita, ocasionando a redução da temperatura crítica de pite, sendo estes observados na fase ferrítica.

Aug 7, 2018

By Tiago Nunes Lima

As ligas titânio beta têm sido desenvolvidas devido as suas excelentes combinações de boas propriedades mecânicas e alta resistência a ambientes corrosivos. Novas ligas de titânio ao nióbio estão em desenvolvimento e apresentam grande potencial de aplicação em diversas áreas da engenharia. O presente estudo tem como objetivo verificar propriedades mecânicas da liga Ti42Nb2Sn na condição deformada e também envelhecida. Um lote de amostras foi laminado a frio com 80% de encruamento e outro lote foi laminado e envelhecido na temperatura de 400 °C durante 48 horas. Foram realizados ensaios de tração, medidas de dureza, metalografia e microscopia das superfícies de fratura. Foi possível observar baixo valor de módulo de elasticidade e alta ductilidade para a amostra deformada e alta dureza e módulo de elasticidade para a amostra envelhecida.

Aug 16, 2017

By Keli Vanessa Salvador Damin

Este trabalho apresenta uma nova abordagem sobre o emprego sequencial dos tratamentos termoquímicos de superfície utilizando a tecnologia de plasma. No trabalho são avaliados tratamentos de superfície, individuais e sequenciais, de nitretação/cementação. Os tratamentos foram realizados no campo ferrítico com o objetivo de manter as tolerâncias dimensionais. Amostras de aços AISI 1005 foram tratadas em descarga luminescente anormal sendo realizados ciclos únicos de cementação e nitretação e também ciclos conjuntos de nitretação + cementação. Todos os tratamentos foram realizados a 500°C com um tempo de patamar de 3 horas para cada tratamento. A composição da mistura gasosa variou de acordo com o tratamento: nitretação - 5%N2 + 95%H2 ou 3%N2 + 97%H2; cementação - 5%CH4 + 95%H2. A caracterização microestrutural das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV além de difração de raios-X. Análises de microdureza também foram realizadas. As analises de raios-X mostraram que ocorre a estabilização de uma camada de cementita nos tratamentos de cementação. Nas amostras nitretadas em atmosfera contendo 5% de N2 foi observada a presença de camada de compostos. Já em atmosferas contendo 3% de N2 não houve a formação da camada de compostos. A maior profundidade de endurecimento foi obtida para a amostra nitretada + cementada.

Aug 16, 2017

By Fabricio Reis de Almeida

O presente trabalho tem como objetivo mostrar os ganhos financeiros e produtivos do Laminador de Aços Longos da CSN através da otimização do plano de passes. Analisando a árvore de calibração identificamos a possibilidade de ganhos com a unificação de famílias de bitolas. No laminador temos duas famílias: Família Ø 5,5 mm (bitolas 5,5; 7,0; 9,0; 11,0; 14,30) e Família Ø6,3mm (bitolas 6,3; 8; 10; 12,5 e 16) para a fabricação destas bitolas utilizamos até 18 passes no laminador duo horizontal/vertical e mais ate 10 passes no laminador acabador cantilever. Após um estudo detalhado do plano de passes existente, verificou-se a possibilidade da eliminação e unificação de passes entre as duas famílias. Para corroborar as alterações propostas, decidiu-se utilizar um modelo matemático que representasse os passes e realizasse os cálculos para verificar as reduções e capacidades dos equipamentos visando minimizar os riscos e custos adicionais com modificações de ferramental. Após mais de 60 horas de simulações e testes, foi desenhado um novo plano de passes para a Laminação eliminando-se a necessidade de troca de 8 cadeiras, o que representa um aumento de 6 horas no tempo disponível para produção por mês e também a redução de 8 pares de cilindros de laminação, redução de guias e roletes, e tempo de preparação na oficina de cilindros. Só após verificação e aprovação desta etapa foram iniciados os testes no laminador que confirmaram os resultados obtidos nas simulações.

Aug 16, 2017

By Claudio Teodoro dos Santos

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da deformação elástica cíclica e da deformação plástica no comportamento mecânico dos precipitados presentes em um implante fabricado em aço inoxidável UNS S31675. O teste foi iniciado com carregamentos cíclicos e finalizado com carregamento contínuo de dobramento até a ruptura total do implante, no intuito de avaliar se os precipitados sofrem fratura e/ou decoesão da matriz. A flexão ocasionada pelo teste de fadiga resultou em zonas de tração nos lados lateral e posterior e compressão nos lados medial e anterior do implante. Após 6 milhões de ciclos ocorreu a fratura parcial do implante na aresta entre os lados lateral e posterior (zonas de tração). Os resultados mostraram a existência de estrias na superfície de fratura do implante, indicando que a fadiga foi o mecanismo de falha predominante. A análise microestrutural mostrou que os precipitados não fraturaram na região de falha por fadiga, mas sofreram fratura e decoesão na região submetida a deformação plástica por dobramento. Concluiu-se que, embora os precipitados sejam considerados sítios preferenciais para nucleação de trincas de fadiga, eles são capazes de suportar carregamentos cíclicos no regime elástico, mesmo com grau de flexão da haste, onde zonas de tração e compressão são criadas.

Oct 30, 2017

By Késsius Bortolan Menezes

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas de concentrado. O minério, explorado em Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Durante a fase de projeto, a utilização de equipamentos pilotos com capacidade de centenas de quilos por hora foi de fundamental importância para verificação da viabilidade técnica do tratamento do minério. Contudo, a realização de um teste exigia um esforço muito grande, devido aos grandes volumes de minério necessários. Por isso, com o início das operações, os testes em escala de bancada começaram a ser mais explorados. Além deles, testes em mini planta piloto com capacidade de dezenas de quilos por hora são muito utilizados, pois permitem simular de forma simples diferentes circuitos. O trabalho tem por objetivo mostrar essa evolução histórica na utilização de ferramentas para avaliação do desempenho da flotação, com exemplos de resultados práticos obtidos, e como os mesmos influenciaram a tomada de ações que culminaram em melhorias industriais.

Oct 30, 2017

By Vinicius de Oliveira Fidelis Sales

O presente trabalho tem como por objetivo a busca por uma solução eletrolítica capaz de eletropolir, eficientemente, amostras de ferro puro (>99,8% Fe). A finalidade de se utilizar o ferro é devido o interesse em suas propriedades biocompativeis e a sua possível aplicação biomédica, sendo utilizado em dispositivos biodegradáveis. Ligas à base de Fe, Mg e Zn estão ganhando importância devido às vantagens que elas oferecem, em comparação com as tradicionais (AISI316L, L605), sendo a capacidade, de se degradarem a principal caracteristica. A escolha do eletropolimento, como técnica de modificação de superfície, deve-se a sua capacidade em polir o material tornando o seu relevo mais homogêneo, garantindo um pré-tratamento adequado ao material em diversas aplicações, como por exemplo o tratamento com o plasma. Um dos grandes diferenciais desta técnica é que pode ser utilizada em materiais com geometria complexa. Foram realizados testes utilizando um grupo de 4 soluções presentes na literatura e analisados os seus efeitos em amostras de ferro puro. Com os resultados obtidos pelas análises de Microscopia Óptica, Microscópio de Força Atômica e Ângulo de Contato foi possível verificar que a solução 2C obteve o eletropolimento mais efetivo, apresentando assim as características desejadas.

Oct 30, 2017

By Sérgio Fernando Nunes

No presente estudo foi realizada uma investigação da influência do teor de hematita especular, percentual e granulometria da carga circulante do pelotamento nos parâmetros de qualidade física das pelotas cruas e queimadas de minério de ferro da Samarco Mineração. Preliminarmente foram executados testes exploratórios em escalas de laboratório e industrial objetivando avaliar o melhor teor de umidade, área superficial específica do pellet feed e carga circulante do pelotamento. Após essa fase exploratória, foi feito o projeto de experimentos dos ensaios de pelotamento e de queima no pot grate, empregando três fatores em dois níveis com ponto central e réplica. A resistência á compressão a úmido e a seco, diâmetro médio e bulk density, foram os parâmetros de qualidade física avaliados para as pelotas cruas. A resistência á compressão, índice de tamboramento e abrasão, porosidade e bulk density, foram os parâmetros de qualidade física avaliados para as pelotas queimadas. O atributo percentual de pelotas nucleadas queimadas também foi avaliado. Concluiu-se que a mineralogia, granulometria do pellet feed e composição da carga circulante influenciam fortemente na qualidade física das pelotas cruas e queimadas.

Aug 1, 2018

By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Antonio Lourenço Batista de Souza

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação de tiras a quente de aços C-Mn, durante a etapa de acabamento, via DEFORMTM3D. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais descritos na literatura. Utilizando-se o modelo termomecânico, foram feitas análises de sensibilidade por meio de alterações no fator de atrito e coeficiente de transferência de calor por condução, uma vez que não há um conhecimento preciso dos valores destes parâmetros para o processo simulado. Com isto, foram analisadas as alterações que a mudança destes parâmetros podem causar na carga e temperatura de laminação, perfil de deformação, fração recristalizada e tamanho de grão. O aumento do atrito provoca um aumento na carga de laminação, na homogeneidade do perfil de deformação e menor tamanho de grão. O aumento no coeficiente de transferência de calor, diminui a temperatura superficial da tira, o tamanho de grão e gera um aumento na carga de laminação. Assim, neste estudo foi mostrado a eficácia do modelo em predizer o comportamento do aço no processo de laminação a quente.

Aug 16, 2017

By Raíra Morais Alcântara Nunes

No laboratório de fundição da Universidade Federal do Ceará, foi desenvolvido novas técnicas de fundição de precisão visando reduzir os custos utilizando materiais reciclados, como sucatas e cinzas residuais de termoelétrica. Ademais, ocorreu a preparação das peças modelo, utilização de silicone para a produção de moldes, preparação das peças em cera e canais de vazamento, fabricação da casca cerâmica refratária, vazamento da liga metálica (ZAMAC), obtenção da peça rústica e processo de usinagem. Desse modo, concluímos nosso projeto dando utilidade para um material poluente e reciclando sucata de zinco e, por consequência, baixando os custos desse processo e podendo haver, também, a geração de emprego para comunidades carentes.

Oct 30, 2017

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

A conformação a laser (Laser Beam Forming – LBF) é um processo mecânico sem contato realizado pela introdução de tensões térmicas na superfície de um material com laser, a fim de induzir a deformação plástica. Neste estudo, foram realizadas conformações em chapas de 1,6 mm de espessura, de alumínio de alta resistência, classe AA6013-T4, com uso de um laser de Yb-fibra operando em modo contínuo. A potência do laser foi variada entre 200 e 1000 W e a velocidade entre 3 e 30 mm/s, com o feixe desfocalizado em 5 mm sobre a superfície da chapa. O ângulo de dobramento das chapas variou entre 0,1 e 2,5° por passe, dependendo das condições experimentais. Na condição de maior ângulo, 1000 W e 30 mm/s, a poça de fusão atingiu 0,6 mm de profundidade, porém sem alterar a microestrutura da parte inferior da chapa. Em todas as condições, a dureza se manteve constante em aproximadamente 100 HV, sendo semelhante ao material de base. Para verificar a aplicabilidade do método, foram desempenadas chapas previamente soldadas na configuração T. O método mostrou-se eficiente em corrigir o empenamento de chapas com inclinação de até 5°.

Aug 16, 2017

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017