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By Fabiano Almir Barbosa, Eduardo Alves Machado, Felipe Ferreira Cajano, Bruno Rodrigues Henriques

Spring steels are usually classified as medium to high carbon low alloy steels with very high yield strength, enabling the part to return to its original shape regardless of significant bending or twisting. Despite the fact that plain carbon steels are suitable for small springs, larger and high performance springs usually requires alloy steels such as Cr-V or Si-Mn in order to achieve an even microstructure throughout the cross section. Clutch diaphragm spring is a high performance part that requires very good cleanliness and microstructure homogeneity, thus requiring an alloy steel. In this paper was studied, in an industrial scale, the process parameters and critical characteristics for the development of a Cr and V alloyed high carbon sheet steel for the production of clutch diaphragm spring. The steel was characterized throughout the entire process (casting, hot rolling, cold rolling + batch annealing and heat treated) using tensile test, hardness test, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) to assess the mechanical and metallurgical properties of the studied steel. The results have shown the material’s microstructure evolution after each main stage of the process, from a ferrite-bainite/perlite based microstructure as hot band to fully spheroidized as cold-rolled/annealed and then fully martensitic as ready-to-use part.

Oct 1, 2019

By Rossano Augusto Pilon Nunes

A pelotização é um dos processos desenvolvidos para permitir utilização dos finos (pellet feed) nos reatores de redução. O produto gerado denominado ‘pelota’ possui alto valor agregado e características físicas e metalúrgicas próprias. Dentro das características físicas temos as trincas que são defeitos internos e/ou superficiais que prejudicam o desempenho das pelotas nesses reatores. O estudo visou investigar as variáveis que mais contribuem para geração das trincas e em que etapa do processo a geração é mais significativa. A investigação avaliou duas usinas de pelotização de Tubarão, na geração de trincas e comparou as principais variáveis de processo segundo a literatura. Esta avaliação se deu em escala piloto utilizando um forno tipo pot-grate e mostrou forte influência das etapas de secagem descendente e pré-queima. O trabalho foi de suma importância para uma atuação mais direcionada em um futuro teste industrial.

Oct 30, 2017

By Iara Takehara Chemale

A fim de obter cada vez mais resultados satisfatórios em escala industrial na produção de aços longos, tem-se avaliado constantemente práticas realizadas no processo para se evitar desperdícios devido a defeitos nos produtos. Baseado neste conceito, este trabalho busca analisar melhores controles para otimização do processo de refino secundário, por meio da análise da eficácia na desoxidação e rendimento de liga frente aos parâmetros de agitação por injeção de gases inertes em um aço baixo carbono produzido na unidade Gerdau Riograndense. Através dos resultados obtidos, pode-se afirmar que rendimento de silício é uma ferramenta adequada para prever o nível de oxidação do aço líquido, a influência do desempenho da escória e que parâmetros de agitação por injeção de gases inertes durante o refino secundário tem influência no desempenho do rendimento de liga e da desoxidação do aço líquido

Aug 16, 2017

By Stefano Scubla

DANIELI Q-MELT is the latest evolution of EAF concept to automatically control each stage of the melting process, from the electric power planning to the combustion optimization as well as the slag and steel metallurgy management for every operation required in the EAF cycle. The core of the automation system is the Melt-Model that automatically identifies deviations of the process control variables and corrects them to avoid losses or wasting of available energy sources. The real-time online off-gas analysis, via the in-situ laser system, promotes the process tracking and permits further optimization by a viable closed-loop control acting on fuel and oxygen postcombustion. A suite of supplementary stand-alone Technological Packages integrates the Q-MELT to further maximize the productive time and the utilization factor, supporting the operators to limit downtimes, avoiding misoperations and/or mistakes.

Aug 16, 2017

By Emanuelle Garcia Reis

Este trabalho apresenta as mais avançadas tecnologias do equipamento de resfriamento acelerado e têmpera direta da linha de laminação de chapas grossas da Gerdau Ouro Branco. O laminador de chapas grossas possui um conjunto de técnicas de última geração para controle de forma (Bending, Shifting e Smart Crown) integrado ao modelo matemático que define o esquema de passes ótimo em função das propriedades mecânicas objetivadas no produto final. Isso permite obter chapas grossas de aços microligados em várias classes de resistência mecânica de 600 a 1.200MPa e de boa tenacidade a -60°C.

Oct 30, 2017

By Felipe Krug

A decapagem química, necessária para a remoção de óxidos e hidróxidos da superfície dos arames na galvanização contínua a fogo, emprega uma solução a base de ácido clorídrico que necessita constante monitoramento. O controle da temperatura e a concentração, são imprescindíveis para obtenção de custos competitivos, qualidade de produtos e manutenção da segurança operacional. Este trabalho realizou uma crítica, nas práticas e controles já implantados, identificando desperdícios e oportunidades e fazendo um re-alinhamento do processo alterandose parâmetros e rotinas de forma a obter o menor custo, mantidas qualidade e segurança operacional.

Aug 16, 2017

By Elson Renato Santos Souza, Ricardo Pondé Weber, João Carlos Miguez Suarez, Sergio Neves Monteiro, Suzane de Sant’ Ana Oliveira

Foi estudado a influência do aporte térmico, de soldagem, sobre a resistência balística de um aço de alta dureza (HHA) temperado e revenido (HHA), utilizando o processo de soldagem a arco. O aço HHA, temperado e revenido, foi caracterizado por análise metalográfica, ensaios mecânicos e ensaios balísticos. Os resultados mostram que o aporte térmico da soldagem teve influência significativa nas propriedades mecânicas da Zona de Fusão (ZF) e da Zona Termicamante Afetada (ZTA), ocasionando mudanças na resistência balística. O melhor desempenho balístico do material soldado foi obtido para a soldagem de baixo aporte térmico.

Oct 30, 2017

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo propõe uma heurística de sequenciamento para a retomada de pilhas de minério (entendidas como tarefas a serem sequenciadas) nos seus respectivos pátios através de um índice de priorização de pilhas (IP). Tal índice apoia-se em fatores importantes para as operações de pátios de estocagem, como capacidade das recuperadoras (máquinas), qualidade do minério, tempo de residência e tempo de deslocamento das recuperadoras entre pilhas (setup). O método proposto foi aplicado em dois pátios, duas máquinas recuperadoras e doze pilhas e a sequência de recuperação sugerida pelo método foi considerada coerente por especialistas de processo da empresa mineradora.

Aug 16, 2017

By Leonardo Pereira

Este trabalho reporta a viabilidade de realizar o tratamento térmico de austêmpera, para obtenção de um Ferro Dúctil Austemperado (ADI), utilizando uma liga de Zn-Al-Mg-Cu, como meio de resfriamento e permanência em patamar, durante o processo de tratamento térmico. Por meio da obtenção da curva de resfriamento da liga Zamac 5, constatou-se a viabilidade de realização da austêmpera em temperaturas superiores a 380ºC. A partir de corpos de prova de ferro fundido nodular de matriz predominantemente perlítica, instrumentados e austenitizados a 870°C e 900°C, avaliou-se a taxa de resfriamento promovida pela liga Zamac 5, até a temperatura de 400°C. O tratamento mostrou-se eficiente, utilizando a liga como meio de austêmpera, sendo registradas taxas de resfriamento superiores a 6°C/s. A análise morfológica constatou a formação de ausferrita, sem a presença de perlita, caracterizando assim a formação do ADI.

Oct 30, 2017

By Washington Martins da Silva Júnior

In stamping process, sliding between metal sheet and forming tool leads to wear of tool surface. Maintenance of stamping tools involves polishing the tool edge, or, in case of severe damage, replacement of the tool. Hard coatings have been applied on the stamping tool surfaces in order to reduce the maintenance cost causing a great economic impact in metal work industry. In this work, CrAlSiN coatings were applied by PVD onto SRV2W tool steel. The coating toughness was avaliated by the critical load in scratch tests. The following coating parameters were analyzed: 1- substrate surface finishing process; 2- coating architecture (multilayer or gradient); 3- chemical composition of the coating. AlSi concentration varied from the substrate/coating interface to the surface. Coatings were 3 µm thick. Scratch tests were carried out using a Vickers indenter. The applied normal load was varied from 0 to 13 N for a scratch length of 5 mm. In order to study the effect in the toughness, the substrate roughness was controlled by the finishing process before PVD coating. Samples subjected to polishing presented highest critical loads. Gradient coatings presented higher critical loads than those with a multilayer architecture. Coatings with higher concentration of AlSi near the surface supported higher loads before failure.

Jul 31, 2018

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 Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

By Vinícius da Silva Madruga

Os processos de lingotamento contínuo e de lingotamento convencional apresentam diferenças na solidificação dos aços, esse fato tem impacto na distribuição, quantidade e forma de inclusões de óxidos e sulfetos. O objetivo desse trabalho é verificar de que maneira tais diferenças influenciam na distribuição dos sulfetos ao longo do aço solidificado de qualidade SAE 1050. Para isso, 20 amostras foram retiradas de eixos forjados e barras laminadas, produtos conformados de origem do lingotamento convencional e do lingotamento contínuo, respectivamente. As amostras foram analisadas em microscópio ótico e microscópio eletrônico de varredura no modo de análise automatizada de partículas. Através das imagens e de dados numéricos obtidos, foi visto que nas amostras de barra laminada há grande quantidade de sulfetos, se analisada na seção longitudinal, em relação às amostras de eixo forjado. Analisando na seção transversal, foram detectados menos sulfetos devido ao alinhamento dos mesmos. Entre as amostras de eixo forjado, a área ocupada pelos sulfetos é maior no pé do lingote, reduzindo em direção à cabeça, apesar de a cabeça apresentar mais sulfetos. Tais diferenças foram atribuídas à taxa de resfriamento, à seção transversal do produto e ao processo, que variam entre os dois tipos de lingotamento.

Oct 30, 2017

By Angela Lorena Cardenas Manosalva

Este trabalho investigou o efeito do hidrogênio nas propriedades do aço 2,25Cr-1Mo-0,25V. As amostras foram envelhecidas a 600°C por 100h e 600h. Uma parte dos corpos de prova foi deixada somente na condição envelhecida e conduzidas ao ensaio de tração. Outras partes dos corpos de prova foram carregados com hidrogênio, sob tensão elástica e sem tensão aplicada, antes de serem conduzidos ao ensaio de tração. Análises microestrutural e fractografias foram realizadas via microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os corpos de prova envelhecidos por 600h não apresentaram significante diferença entre as tensões de escoamento e máxima, entre os corpos de prova carreagados com hidrogênio e não carregados (envelhecidos). Os corpos de prova envelhecidos por 100h e carregados com hidrogênio, no entanto, apresentaram uma queda nas tensões de escoamento e máxima quando comparadas com os corpos de prova somente envelhecidos.

Oct 30, 2017

By Luís Marcelo Marques Tavares

Conforme apresentado na parte 1 do artigo, uma metodologia inédita de previsão de resultados de degradação mecânica de pelotas, desde a usina pelotizadora até o pátio ou forno do cliente, foi proposta, resultando no desenvolvimento de um simulador do processo, o qual permite inserir as características das pelotas produzidas, bem como o fluxograma de manuseio. A fim de demonstrar a utilidade já encontrada pela Samarco na aplicação do simulador, três estudos de casos foram apresentados: no estabelecimento, junto a um cliente, da faixa de tamanhos ótima das pelotas a serem fornecidas, que permitiu o aumento da sua resistência à degradação, minimizando os custos de produção; no auxílio à tomada de decisão em um projeto de expansão na instalação portuária em Ponta Ubú. O último estudo de caso tratou do apoio aos esforços de um cliente situado no Oriente Médio na identificação e tomada de decisão sobre ações que poderiam minimizar a degradação dentro de suas instalações.

Aug 16, 2017

By Bruna Silva de Almeida

Tradicionalmente propriedades mecânicas tais como: Limite de escoamento e dureza em processos de laminação a frio são avaliadas antes e após o processo devido a dificuldade de obter estes valores após cada cadeira de laminação. Atualmente são empregadas simulações numéricas, onde inúmeros modelos usam valores de tensões antes e após laminação e obtém-se uma predição destes valores entre cadeiras, normalmente utilizando aproximações ou dados conseguidos em algum laminador piloto. A finalidade deste trabalho foi estudar uma bobina processada de um aço IF, em escala industrial, num laminador de tiras a frio de cinco cadeiras avaliando algumas propriedades mecânicas e correlacionando os aspectos microestruturais das amostras retiradas entre as cadeiras deste laminador. Para o estudo da evolução das propriedades mecânicas do início ao final do processo, foram preparadas amostras para os ensaios mecânicos e para análise das mudanças microestruturais foram preparadas amostras por técnicas de metalografia. O resultado apresentado após estas avaliações mostram o comportamento mecânico diferenciado após cada redução.

Aug 8, 2018

By Maycon Athayde

A Samarco Mineração utiliza combustível gasoso para geração de energia térmica para o endurecimento pelotas de minério de ferro. O balanceamento térmico do forno ocorre através do controle das malhas de instrumentação que são compostas por válvulas de controle, sensores de temperatura, queimadores e sistema de suprimento de Gás Natural Industrial (GNI) para a combustão. A combustão é realizada por meio de queimadores, que são alimentados por uma mistura gasosa de GNI e Ar Atmosférico, ambos a temperatura ambiente. A função do GNI é fornecer a sua máxima capacidade energética para a produção de calor. Já o Ar atmosférico é resfriar o queimador, e estabilizar a chama dentro da câmara e ar primário de combustão. No entanto excesso de ar é fator determinante para eficiência de combustão, pois controla os produtos da queima, entre eles a temperatura. Um grande excesso de ar é indesejável, pois reduz a temperatura da chama, e aumenta as perdas de calor devido à entalpia dos gases.

Aug 1, 2018

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Dyego Monteiro de Souza

This study compares the wear resistance of specimens lubricated with biofluids or mineral oil. Tribological studies were performed by ball-cratering test. In these tests were used as lubricants epoxidized soybean oil, castor oil and mineral oil. The specimens used were untreated and nitrided AISI 4140, while a steel ball AISI 52100 was used as a counterbody. In order to analyze the results obtained, the worn volume was calculated and the characterization of the crater, after the test, was made using optical microscopy and SEM. Wettability was also measured for the different surface condition and lubricants. As expected both specimens showed a smaller volume worn when lubricated with mineral oil due to inherent properties of this type of lubricant. Among the vegetable oils studied, the castor oil showed a better performance in the lubrication of the specimens untreated while on the nitrided specimen have shown less wear when lubricated with epoxidized soybean oil, indicating a difference in the efficiency of oils, as lubricants, depending on the surface conditions of the mechanical components.

Jul 31, 2018