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By Antonio Fabiano de Oliveira

The aim of the present research work is to study the influence of hard chrome covered skin pass cold rolling rolls using 2D/3D surface topography, i.e. roughness characterization. The common stochastic structure Shot Blast Texturing (SBT) does not meet all requirements related to the production line regards to the finished product. The Hard Chrome layer, applied on these SBT rolls, can improve the sheet surface quality and is of fundamental interest mainly for those steel mills that do not have another alternative to new surface structures such as those that may be provided by the EDT, LT, EBT, etc. methods. The function of the generated surfaces, obtained by these different methods is going to influence the tribological properties during the subsequent forming processes. On the other hand, they can increase the product final cost or require large investments to obtain such surfaces. The results here presented are in accordance with other recently published research work, showing that there is a relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed.

Aug 17, 2017

By Eduardo Gomes Vieira

O Projeto 4ª Pelotização surgiu com o propósito de aumentar a capacidade de produção de pelotas da Samarco em 37%, por meio da implantação do 3º Mineroduto, com capacidade de 20 Mt/ano, a 4ª Usina de Pelotização com capacidade de 8,25 Mt/ano e o 3º Concentrador com capacidade de 9,5Mt/ano. O projeto proposto visa estruturar o processo de Manutenção do Concentrador 3 através do sistema de gestão de dados utilizado pela Samarco Mineração, o software SAP, com foco na criação de um modelo taxonômico de níveis hierárquicos contendo informações técnicas dos novos equipamentos e respectivos sobressalentes, dando base para definição de uma política de estoque, a implementação de planos de manutenção e estudos de confiabilidade. Objetiva a redução do Risco Operacional, consolidando no sistema os processos que compõem a função manutenção, referente à terceira Usina de Beneficiamento de Minério de Ferro da Samarco Mineração. Para isto, foi utilizada a metodologia Kaizen para estruturação e desenvolvimento do trabalho e estabelecimento de metas para controle das informações. Verificou-se uma grande demanda de avaliação de criticidade e cadastro dos equipamentos e sobressalentes, além disto, a falta de organização das informações de forma estruturada poderia acarretar dificuldades de se analisar itens faltantes. Foi necessário também o estabelecimento de critérios para implementação de planos de manutenção visando à preservação da integridade e funcionalidade dos equipamentos.

Aug 16, 2017

By Caroline Gomes de Oliveira

As fibras lignocelulósicas representam vantagens econômicas, técnicas e ambientais em comparação com as fibras sintéticas, como fibra de vidro por exemplo, quando se considera as alternativas de reforço aos compósitos. A fibra natural usada no presente trabalho é a fibra de eucalipto, que é largamente cultivada em território brasileiro. Este trabalho tem como objetivo avaliar uma análise estatística da correlação entre o diâmetro e a densidade da fibra de eucalipto. Para isso, foi aplicado o método de Weibull. O diâmetro foi obtido por meio de medições em projetor de perfil, enquanto a densidade utilizou determinações precisas da massa e do volume de fibras. Os resultados revelaram uma dependência inversa entre o diâmetro da fibra de eucalipto e sua densidade

Aug 17, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio tem se demonstrado uma solução ótima na fabricação de aços para utilização em perfis estruturais utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. O nióbio com seu efeito refinador de grãos, com redução da temperatura de transformação entre austenitaferrita, endurecimento por precipitação e retardamento da recristalização da austenita, usado em equilíbrio com titânio, manganês e silício e os novos processos de produção com resfriamento controlado torna possível a obtenção de aços com microestrutura bainítica, baixo carbono e alta resistência mecânica. Este trabalho demonstra os pontos de destaque referentes ao projeto de estruturas utilizando estes aços, bem como uma avaliação quanto ao processo de soldagem durante a fabricação das mesmas. É possível evidenciar que a estrutura final se torna ideal para aplicação em diversos ambientes devido a sua baixa temperatura de transição dúctil-frágil, produção de uma estrutura com cerca de 10% a menos em peso, 5% a menos em custo e com excelente soldabilidade.

Aug 17, 2017

By Daniel Mesquita Duarte

A configuração física de equipamento do sistema de desenfornamento do laminador Morgan na unidade Resende, que é preparado para laminação em dois veios, torna o controle de GAP entre barras muito complexo. O sistema de controle original era suscetível a variações, acarretando na limitação do GAP mínimo na entrada do laminador em cinco segundos. Tendo como base as fontes de variação do projeto original, foi desenvolvido um novo sistema de controle que reduziu as variações em até 1700 %, reduzindo o GAP mínimo de cinco para dois segundos. No que tange à questão do GAP mínimo, o novo sistema de controle garante uma tolerância de 0,1 segundo. Este novo sistema pode ser dividido em duas partes: o controle e correção do GAP entre o forno e a primeira gaiola, e a correção de GAP no trem desbastador.

Jul 30, 2018

By Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Artur Frederico Fonseca da Cruz

Com a necessidade urgente e constante de aumento da competitividade no cenário atual da mineração, mostra-se fundamental o desenvolvimento constante de novos parâmetros de processo combinados a uma estratégia de manutenção focada não só na disponibilidade dos ativos, e sim no desempenho dos equipamentos. No que tange ao processo de pelotização neste trabalho foi dado foco especificamente na configuração de perfis de queima no forno de grelha móvel, onde foram testados quatro perfis e fixado o perfil nº 04 otimizado via sistema de otimização de processo para níveis de produções diferentes, equilibrando qualidade e consumo específico de gás natural, no período anterior e posterior à parada fria. A partir daí foram analisados parâmetros de qualidade, produção e processo, comparando-os entre antes e após a parada fria. Foram registradas melhoras nos índices de qualidade e redução de aproximadamente 13,50% do consumo específico de gás natural e 10,80% de redução no consumo específico de energia elétrica de ventiladores por níveis de produção.

Aug 17, 2017

By Leonardo Matsumota

Este trabalho aborda um estudo de caso sobre a transferência do conhecimento siderúrgico de colaboradores da empresa para o sistema que realiza o controle de produção da Usina de Cubatão. Este processo de transferência foi realizado em etapas até a implantação do sistema que registra os principais eventos realizados pelas máquinas operacionais. Estes registros são armazenados em banco de dados e com o uso de ferramentas, podem ser apresentados em relatórios e gráficos. Com isso, a empresa possui um sistema de produção muito confiável, por ter condição de analisar e diagnosticar cada etapa do processo de produção e acompanhar com precisão as falhas e acertos operacionais. Quando há estabilidade no processo e todos os eventos acontecem de acordo com a condição normal de operação, o sistema possibilita um controle aprimorado no consumo de gás e da produtividade. O método utilizado é baseado em um projeto de experimentos que examina a influência dos principais parâmetros de controle no processo de produção industrial.

Jul 30, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018

By Leonardo Carneiro Andrade

O desenvolvimento de materiais renováveis e biodegradáveis é uma vertente que almeja a diminuição dos custos e dos impactos ambientais. Nesse âmbito, o presente trabalho visa o desenvolvimento de novos materiais, fabricados com fibras vegetais e que possam substituir outros que são derivados do petróleo. Fibras vegetais foram utilizadas e devidamente modificadas por mercerização e acetilação com o intuito de produzir materiais com compatibilidade química. Foram obtidos, nesse trabalho, compósitos de polietileno reciclado reforçados com fibras de sisal[1]. Utilizamos a ferramenta estatística denominada distribuição de Weibull, para prever as falhas mecânicas dos sistemas estudados. Foi possível observarmos que o compósito resultante teve uma melhora relativa em suas propriedades mecânicas, o que pôde ser comprovado por meio dos ensaios de tração. A distribuição de Weibull foi uma ferramenta que produziu resultados de acordo com os esperados, comprovando a melhoria de propriedades mecânicas do material.

Oct 30, 2017

By Edmilson Renato de Castro

O presente trabalho apresenta um forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas autoredutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. As cargas de pelotas auto-redutoras, com massas em torno de 90 g e 30 g foram reduzidas em um cadinho de carbeto de silício. A potência de micro-ondas irradiada foi de 6 kW. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permite realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 16, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Getúlio da Silva Abreu

O objetivo geral deste trabalho foi produzir e caracterizar as propriedades mecânicas de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (APAT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, e com 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa-4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. O aumento do número de ciclos gerou razoável elevação na microdureza e densidade das amostras. Os valores médios de tenacidade à fratura ficaram entre 8,86 e 9,43 MPa.m1/2. No ensaio de desgaste o aumento do número de ciclos diminuiu a perda de massa das amostras no disco de granito. As curvas termogravimétricas apresentaram uma boa estabilidade térmica dos compósitos até a temperatura de 660ºC. Finalmente, por meio deste trabalho será possível melhorar a produção de futuros compósitos abrasivos no sistema D-Si.

Aug 16, 2017

By Rogério Ruiz

Atualmente os fabricantes de equipamentos e empresas de engenharia utilizam, na sua maioria, experiência em projetos anteriores para o dimensionamento de silos, chutes, pilhas de estocagem e outros equipamentos de manuseio e estocagem para a indústria mineira. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia eficiente e mundialmente reconhecida para a solução e prevenção de problemas de fluxo de sólidos, utilizando método científico e comprovado. Os principais testes laboratoriais para obtenção de propriedades de escoamento dos materiais serão descritos. Os testes necessitam de pequenas quantidades de amostras representativas do material e os parâmetros levantados alimentam a metodologia de análise de escoamento de sólidos ou softwares de simulação numérica, e são essenciais para a correção de equipamentos defeituosos ou dimensionamento de novos equipamentos.

Aug 1, 2018

By Johan PEERS, François DUMORTIER

Today, solutions to optimize Capital Expenditure (CAPEX) & Operational Expenditure (OPEX) for small capacity Cold Rolling Mills (CRM) as well as for high capacity CRM are available, as extensively described by various Original Equipment Manufacturers (OEMs) & steel makers. A suitable solution for small capacity CRM is to start with a single stand reversing mill (up to 400 ktpy, depending on product mix), which can then be expanded into a twin stand mill (up to 900 ktpy, depending on product mix). The main drawbacks in conventional practice are the off-gauge length in single stand set-up and the long downtime of the mill during the erection of the second stand. For higher productions CRM, it is common practice to directly select a new Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM), with a high CAPEX. Is there an in-between solution that would allow to start with limited output and CAPEX, without jeopardizing the ultimate expansion goal (1.2 to 2 mtpy), for which PLTCM is the best techno-economical choice? In the absence of a solution, JOHN COCKERILL developed an integrated solution that limits the CAPEX in the first phase of development, without crippling affecting future endeavors through an easy and economically sustainable expansion into a PLTCM, without long production downtime. The solution consists of first installing a twin stand mill, expandable into a tandem mill thanks to a smart design of the line. It is therefore possible to limit the production to 900 ktpy in the first phase of the project and then convert the mill into PLTCM in the second phase to increase the production from 1.2 to 2 mtpy, depending on the market trends and financial capabilities. In summary, JOHN COCKERILL has developed a smart new layout in reversing phase combined with a brand new rolling strategy to optimize productivity and limit off-gauge, compared to conventional solutions (patents pending). In addition the layout enables an easy conversion to tandem mill without high over investments, which is more sustainable financially than the initial purchase of a PLTCM. Long downtimes to allow for capacity extension, detrimental to this phase-by-phase approach, are also avoided. Technical and process description of the new layouts and rolling strategies, together with CAPEX & OPEX descriptions of the phases are detailed in this paper.

Oct 1, 2019

By Roberto Parreiras Tavares, Leonardo José Silva de Oliveira, Marcelo Moreira Furst Goncalves, Rodrigo Seara Martins

Os pós fluxantes estão continuamente sendo desenvolvidos para permitir que o processo de lingotamento contínuo possa gerar produtos de melhor qualidade superficial. Entretanto, a seleção e a avaliação do desempenho industrial desse insumo não são simples por envolver o conhecimento simultâneo de várias propriedades físico-químicas. Nesse sentido, desde que medido de forma adequada, o consumo do pó fluxante no molde é uma ferramenta útil para avaliar a estabilidade operacional. Assim, foi desenvolvido um sistema para quantificar o consumo específico dos pós fluxantes no molde para posteriormente correlacioná-lo com eventos que possam levar a desvios de qualidade superficial do produto lingotado.

Oct 1, 2019

By Rayane Sonda Cassel Bielefeldt

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-a. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Oct 30, 2017

By Alexandre Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo de placas, o controle de fluxo de aço líquido entre o distribuidor e os moldes pode ser realizado através de tampão refratário ou válvula gaveta. Quando se usa o controle via tampão refratário, aproveita-se o mesmo para reter um volume mínimo de aço no distribuidor, visando efetuar a partida do veio. Este volume de aço é importante para evitar o congelamento da primeira porção de aço e prevenir o arraste de impurezas existentes no fundo do distribuidor para o molde. Já quando se usa o controle via válvula gaveta, para acumular o volume de aço necessário, utiliza-se de outros “artifícios”, como o uso de anteparos metálicos em forma de bujões, cuja eficiência é limitada. Visando melhorar o desempenho de partida das máquinas com controle de fluxo de aço distribuidor-molde, via válvula gaveta, desenvolveu-se o chamado tampão flutuante de fibra cerâmica, cujas funções principais são: equalizar o nível de aço para proporcionar uma partida normal e impedir que impurezas arrastadas pela primeira porção de aço, se dirijam para os veios. Este trabalho mostra o desenvolvimento pioneiro desta técnica para distribuidores de aços planos na ArcelorMittal Tubarão.

Jul 30, 2018

By Lucas Travi

Os problemas gerados no processamento do aço inoxidável AISI 316 são um grande problema do setor metal mecânico, por exemplo, no processo de usinagem, onde o material sofre altas taxas de deformação plástica e elevadas temperaturas na região de contato ferramenta-peça. Além disso, a adesão de aço inoxidável em materiais de maior dureza, no caso a ferramenta, também são problemas enfrentados. Neste trabalho foi feito um estudo qualitativo em escala laboratorial do contato entre um material de maior dureza (aço AISI M2 nitretado a plasma) e o aço AISI 316. Foram realizados ensaios de microdureza Vickers e rugosidade afim de caracterizar as amostras de aço AISI M2. Ensaios tribológicos do tipo Ball-on-Plate foram realizados com a finalidade de determinar o coeficiente de atrito ao longo do tempo para os pares tribológicos formados. Análises feitas via MEV/EDS foram feitas tanto nas trilhas geradas nas superfícies das amostras quanto nas esferas, para detectar pontos de adesão, deformação plástica e transferência de material entre as duas superfícies. Ficou comprovado que a nitretação a plasma com gaiola catódica proporcionou um menor coeficiente de atrito ao longo do tempo quando posta em contato com a esfera de aço inoxidável, bem como foi possível observar a formação de uma menor quantidade de pontos de adesão de aço inoxidável para esta superfície.

Aug 17, 2017