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By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Luiz Alberto dos Santos, Rayander Martins Pimenta, Gláucia Domingues, Rafael Humberto Mota de Siqueira

Neste trabalho, amostras de NiTi com a composição de 50,9% at. Ni passaram por um tratamento superficial a laser Nd:YAG. O objetivo desde trabalho foi de modificar a superfície das amostras para comparar o parâmetro de rugosidade média (Ra) entre as amostras que sofreram interação do pulso do laser e a amostra que não passou pelo tratamento superficial a laser, já que para algumas aplicações biomédicas a superfície do material precisa ser rugosa. Para tanto, o laser foi utilizado em condições de velocidades de avanço diferentes. A amostra tratada com a menor velocidade de avanço laser, de 12,5 cm.s-1, apresentou uma maior rugosidade (Ra de 210 nm) devido ao maior tempo de contato do feixe com a superfície da amostra e, além disso, observou-se a formação de óxidos na superfície da amostra.

Oct 17, 2019

By Clarissa Hadad de Melo, Jean André François Dille, Rosa Maria Sales da Silveira, Rafaella Martins Ribeiro, Leonardo Sales Araujo, Luiz Henrique de Almeida, Alessandra Vieira Guimarães

Este trabalho tem por objetivo investigar o efeito do Y na precipitação da fase δ na superliga de níquel 718 e correlacionar a caracterização microestrutural com a precipitação/dissolução das fases, por análise térmica. As ligas A, B e C solubilizadas e superenvelhecidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com o auxílio de EDS para identificar as fases presentes nas ligas. A caracterização microestrutural foi corroborada com técnica de calorimetria diferencial de varredura. Resultados mostraram que a adição de Y influencia no tamanho de grão e consequentemente na fração de δ precipitada. A adição de Y modificou a cinética de precipitação de δ, que variou de acordo com o teor de ítrio adicionado.

Oct 13, 2019

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Kayo Santana Barros

A busca por processos alternativos para o tratamento de efluentes industriais contendo metais tem aumentado devido às limitações geradas pela precipitação química, como a geração de lama e alto consumo de reagentes. Dentre os métodos avaliados, a eletrodiálise se destaca por possuir ampla aplicabilidade, não gerar mais resíduos e pela possibilidade de recuperação do metal. Entretanto, para garantir sua viabilidade, torna-se necessário estudar a estrutura das membranas empregadas a fim de avaliar o comportamento dos íons durante a passagem de um compartimento para outro e definir qual membrana deve ser empregada para cada tipo de separação. Em virtude do exposto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar qualitativamente as membranas trocadoras de cátions HDX 100 e PC-SK por MEV/EDS para avaliar a presença dos elementos químicos em cada uma além de possíveis contaminações, e por FT-IR para determinar suas ligações químicas. De acordo com os resultados obtidos, ambas possuem carbono, oxigênio, enxofre e sódio em suas estruturas confirmando a presença de ácido sulfônico como grupo funcional. As ligações químicas entre os elementos determinados por MEV/EDS presentes nas membranas também foram identificadas por FT-IR. Conclui-se que os métodos empregados no presente trabalho são eficazes para caracterização das membranas avaliadas.

Oct 30, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas três corridas comerciais de ferro fundido nodular. Para produção das corridas, partiu-se do mesmo metal base e utilizou-se a mesma liga nodularizante. Cada uma das corridas foi feita com inoculantes diferentes. Os percentuais em peso de inoculante e liga nodularizante foram, respectivamente, 1,0% e 1,3%. Estudou-se a nucleação e o crescimento dos nódulos de grafita. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). Observou-se a sequência de crescimento dos nódulos de grafita, evidenciando-se a formação de silicatos complexos ricos em alumínio, cálcio e bário ao redor dos núcleos, gerando uma interface favorável à solidificação heterogênea de grafita a partir destas partículas de tamanho superior ao raio crítico.

Aug 17, 2017

By Sunil Katharia

In February 2016, the upgraded Blast Furnace 1 of JSW Steel Limited (JSW) at its Vijayanagar Steel Plant was blown in after a 6 months shutdown in which the whole furnace was rebuilt on the existing foundation and within the existing tower structure. Despite several plant constraints it was possible to increase the furnace inner volume by 85% - reaching 2307 m3 from existing 1250m3. The upgradation project covered the stockhouse and its dedusting system, top charging system, furnace profile, furnace cooling system, casthouse and its dedusting system, slag granulation plant, pulverized coal injection plant, hot blast system and gas cleaning plant – with major interventions in order to cope up with the changed operating conditions. The total scope of the project was split by JSW into several packages, all based on design data provided by Paul Wurth. JSW was responsible for coordinating the local subcontractors along with Paul Wurth which has been appointed as main technology supplier in charge of complete basic and selected detail engineering in the key areas and of the supply of core equipment such as the Bell-less Top®, copper staves, GCP key items and TMT casthouse machines. The main design concept and the key points of the project such as optimization of project ROI, advanced erection concepts as well as a summary of the operating results are presented confirming JSW “BF1” upgradation as one latest examples of the current state of the art in the revamping projects.

Aug 17, 2017

By Gilson Teixeira Cornélio

O presente trabalho tem como objetivo aumentar o desempenho dos cilindros de trabalho utilizados para laminação de tiras a frio. A motivação deste é a busca por competitividade do processo de laminação por meio da redução de seus custos e que neste caso será focado no consumo de cilindros, ferramenta que afeta diretamente no custo final do produto laminado. Para atender a esse objetivo foram conduzidas três atividades no laminador de tiras a frio da CSN, dedicado a produção de material para indústria automobilística, as quais foram: i) investigação detalhada do comportamento do cilindro durante sua aplicação o que consiste em identificar as principais causas de consumo dos cilindros que prejudicam seu desempenho. ii) desenvolver o processo de fabricação dos cilindros Villares Rolls para que possam oferecer as propriedades mecânicas adequadas para as causas de consumo. iii) fabricar cilindros para teste e avaliar seu desempenho no laminador, investigando-os para identificar pontos de melhoria. Os resultados indicam que as mudanças propostas e realizadas nos cilindros atendem às solicitações durante sua utilização no laminador uma vez que seu desempenho tem sido 22% superior quando comparado àquelas praticadas atualmente.

Jul 30, 2018

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas paramagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017

By Tcharllis João da Cunha Demartini

A produção de uma rocha artificial a partir da aglutinação de resíduos finos de mármore dolomítico pela resina epóxi pode ser uma alternativa viável do ponto de vista técnico, econômico e ecológico. O resíduo utilizado é proveniente do desdobramento de mármore dolomítico em teares de lâminas diamantadas e geralmente é descartado. Esta nova aplicação agrega valor ao resíduo, diminuindo o impacto ambiental gerado. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades físicas e mecânicas do mármore artificial produzido pela metodologia de vibro compressão à vácuo. Para isso, foram confeccionadas placas rochosas, em equipamento apropriado, com 85% em peso de partículas de resíduo e 15 % de sistema epoxídico DGEBA/TEPAc. As placas foram produzidas com uma pressão de compactação de 0,5 MPa, à temperatura de 90 °C por um período de 20 minutos. Posteriormente, as placas foram caracterizadas pelos ensaios de densidade, absorção de água, porosidade, resistência à flexão, resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Obteve-se um mármore artificial produzido pela técnica de vibro compressão a vácuo com absorção de água inferior a 0,06%, uma resistência à flexão de 33,93MPa e uma compressão uniaxial de 96,49MPa, confirmando uma boa adesão entre as partículas de resíduo e a resina epóxi.

Oct 30, 2017

By Weimar Silva Castilho

A influência do tempo de encharque criogênico no amortecimento da liga Ni-43,9%Ti foi investigada. Por meio da técnica de excitação por impulso determinou-se essa propriedade de amostras submetidas a diferentes tempos de encharque criogênico a -196oC. Observou-se que o amortecimento sofreu aumento de até 119% para corpo de prova submetido ao encharque criogênico por 24 horas.

Aug 16, 2017

By Leonardo Zuchi Guio

A ArcelorMittal Tubarão vem trabalhando nos últimos dois anos na implantação de um sistema automatizado de julgamento da qualidade da superfície de bobinas laminadas a quente, juntamente com a ArcelorMittal Global R&D. Tal sistema é denominado CGSIS – Coil Grading Surface Inspection System – e tem a função de interpretar as ocorrências de defeitos superficiais, identificados por um sistema de inspeção automático através de câmeras CCD auxiliado por técnicas de visão artificial, à luz da necessidade requerida pela aplicação final do material. Todas as ações sugeridas pelo sistema são baseadas em regras de aplicação e nas informações obtidas do sistema de inspeção automático, requerendo para isso taxas de acerto de classificação de defeitos adequadas para uma boa tomada de decisão. Para tanto, várias melhorias foram necessárias, envolvendo questões de ambiente, desempenho, confiabilidade, disponibilidade e treinamento do sistema, para se obter com isso melhores níveis de detecção e acerto. Outras questões envolvidas em tal processo concernem às mudanças aplicadas a políticas já estabelecidas de julgamento e comunicação do novo sistema com os sistemas já existentes. Vários benefícios da implantação do projeto já estão sendo percebidos provenientes das etapas de preparação para a instalação e espera-se que após a operacionalização um ganho superior a R$320k entre redução de custo com pessoal, aproveitamento de material e redução de reclamações de clientes seja alcançado.

Jul 30, 2018

By Mônica Aline Magalhães Gurgel

Nas últimas décadas o setor siderúrgico vem desenvolvendo aços com maior valor tecnológico, surgindo assim várias classes, entre elas os aços avançados de alta resistência, onde encontra-se o aço bifásico ou “Dual Phase” (DP). Este aço é caracterizado por uma microestrutura ferrítica-martensítica, associada a uma matriz ferrítica com ilhas dispersas de martensita. Neste trabalho utilizou-se amostras de um aço baixo C e Mn, com micro adição de Nb e Mo, em desenvolvimento, onde se propôs uma avaliação da evolução microestrutural e propriedades mecânicas das amostras extraídas após a laminação a quente, a frio, seguida de recozimento intercrítico, em escala laboratorial, com auxílio de forno Mufla e um equipamento de análise termomecânica (TMA), resultando em taxas de aquecimento distintas, onde selecionou 7 temperaturas de encharque distintas e subsequente resfriamento com patamar isotérmico a 600°C por 20 minutos, onde observou-se que para esse ciclo a microestrutura com aspectos mais característicos de um DP se deu em tratamentos com temperatura de encharque entre 760 e 800°C.

Aug 17, 2017

By Wolfgang Linden

The emerging demands on higher steel grades call for improvements in the operation of production units and a corresponding increase in automated processes, and therefore international steel producers require viable functions. The avoidance of slag carry-over to secondary metallurgy processes is essential for achieving steel grade qualities and reducing alloys in order to compensate slag residues in the downstream unit. The automatic tapping procedure in BOF converters will be supported by the implementation of reliable measurements used in high-end steel plants. Automatic tapping will help to achieve the following: Reduced slag carry-over, improved yield, increased reproducibility, improved working environment and safety and operation with minimum possible crew. The automatic tapping procedure is capable of being implemented in new or retrofitted installations.

Aug 17, 2017

By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Ramiro da Conceição do Nascimento Júnior

O uso de minérios lateríticos na metalurgia extrativa do níquel tem demandado investimentos em pesquisa e acordos de cooperação técnica para o desenvolvimento de tecnologias mais econômicas e produtivas. Devido às características de difícil processamento do minério e pelo decréscimo da sua quantidade e qualidade, ressalta-se a necessidade de se determinar técnicas efetivas de concentração, que possibilitem o aproveitamento de minérios marginais finos. Estabelece-se então, dentro de uma rota de processamento proposta, a estratégia de se produzir aglomerados (pelotas e/ou briquetes) a partir de concentrado de níquel. Além da fabricação dos aglomerados, faz-se necessária a sua caracterização em uma série de ensaios, para servir de base para a certificação desse produto e sua aplicação em processos de obtenção de ferro níquel ou gusa enriquecido com níquel. Um dos ensaios realizados envolve a caracterização física desses aglomerados. O ensaio foi realizado em máquina universal de ensaios, observando-se a resistência à compressão de amostras de aglomerados que passaram por diferentes tipos de rotas de processamento, e de diferentes etapas do processo de pelotização. Os resultados mostram que os aglomerados submetidos ao ensaio possuem resistência à compressão de pelotas verdes e secas de minério de ferro, conforme o esperado.

Aug 17, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

Após a edição da RoHS Directive 2002/95/EC, diretiva que entrou em vigor em 1º de julho 2006 proibindo a utilização de seis substâncias perigosas: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados e éteres difenil-polibromados, fabricantes de equipamentos eletroeletrônicos passaram a utilizar soldas livres de chumbo (lead free) para montagem de suas placas de circuito impresso. A SAC 305 é um tipo de solda muito utilizada pelas empresas fabricantes de placas de circuito impresso. O presente trabalho visa caracterizar este tipo de solda verificando sua composição e identificar se a mesma se encontra livre de elementos perigosos ao ambiente. Avaliou-se a extração de metais como Ag e Sn através de digestão ácida em água-régia e rota HNO3 a temperatura ambiente. A composição do licor lixiviado foi caracterizada por espectrometria de emissão óptica com acoplamento de plasma induzido (ICP-OES). Os resultados indicam que a solda SAC 305 atende a RoHS, possui 2,7% Ag, 96,4% Sn e 0,9% de outros metais e a melhor rota para extração de Ag foi a HNO3 e para Sn foi a água-régia.

Aug 7, 2018

By Anderson Azevedo Agra

Esse trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de diferentes teores de coque verde de petróleo (5, 15 e 30%) nas propriedades termoplásticas de misturas de carvões contendo carvão nacional da camada barro branco. A caracterização termoplástica das misturas foi realizada a partir de testes de plastometria Gieseler e dilatometria Audibert-Arnu. A caracterização dos carvões mostrou que o carvão nacional possui propriedades termoplásticas muito superiores aos demais carvões. Por consequência, verifica-se que a sua introdução nas misturas causa aumento das propriedades termoplásticas nos testes de plastometria e dilatometria. O coque verde de petróleo, em contrapartida, é um aditivo inerte e atua como um depressor das propriedades termoplásticas. Constatou-se que a adição do coque verde de petróleo às misturas causa redução da fluidez, do intervalo plástico e dilatação nos testes realizados. A sinergia entre do carvão nacional de alta fluidez e o caráter inerte do coque de petróleo mostrou-se vantajoso.

Oct 30, 2017

By Mark Gilliam

Control of true steel level in the tundish during casting is desired in order to maintain the correct pressure head and thus provide a stable flow to the mold. Also the control of tundish draining prevents slag carryover and can increase yield at each end of cast sequence. At Steel of West Virginia (part of the SDI Group), it was understood that to be able to measure the true steel running level and control the drain level at the end of casting would be a great benefit during production at their three strand billet caster. This paper sets out to show how an evaluation process was started to find the best method to determine steel level in the tundish and to prevent the steel level dropping low enough to allow slag to enter the mold. Also how the decision was taken and a real time molten steel measurement system was installed and by utilizing the resulting data in the process, how slag in the mold was removed as an issue, how lost production was reduced and how consistent steel level has provided constant casting speeds and improved stream integrity, all leading to realized quality improvements. Other areas discussed within the paper will be the training of operational staff, the difficulties to be overcome when first installing new equipment and how these teething problems were cured by close co-operation between the steel plant and the equipment suppliers. In conclusion the paper will discuss the production improvements achieved, production cost savings at the plant and how the generated data was integrated into the plants process control system.

Aug 16, 2017

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