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By Norbert Asamer, Stefan Purrer

Depending on the product or the material grade, conventional deburring machines, such as e.g. with rotating hammers, are in many cases not capable to reliably or completely remove burrs from the edges of a continuously cast product. Burr, however, is generated at the front and/or tail ends of a slab, bloom or billet as a result from torch cutting. Likewise, traversal grinding of the slab’s rolling surfaces can also cause burr at the long side edges of the slab whereby such burr can even be more difficult to remove. Based on their experience and know-how with abrasive machining processes (abrasive cutting, high-pressure grinding) over a period of more than 50 years up to now, BRAUN has developed a highly flexible deburring grinding machine for applications which are too difficult for conventional deburring techniques. BRAUN’s deburring grinding machines were successfully introduced to the steel industry and have proven their worth under normal production conditions already. The subject paper describes the key features and advantages of BRAUN’s machine design and the operational results from the first already completed projects.

Oct 1, 2019

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 Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Leszek Maldzinski

The present concept assumes carrying out the process of controlled nitriding with NH3 alone. This is a simpler process than that using two-component mixes of ammonia diluted with N2 or NH3diss. The regulation of the chemical composition of the atmosphere in the retort, and therefore the regulation of the nitriding potential KN, is obtained through the variation of the inflow rate of NH3 into the retort. What is a completely new things in a relevant process, the inflow of NH3 into the furnace is at times reduced to zero, which widens the range of the gas composition in the retort (and by the same token, of KN). The amount of NH3 introduced into the furnace is regulated (controlled) with the aid of a gas analyzer (for example an infrared analyzer). The gas analyzer opens and closes periodically the NH3 inlet valve with a frequency maintaining a desired gas composition (a desired KN) in the retort. The concept was based on experimental and theoretical investigations in term of thermodynamic and kinetic of gas nitriding. Investigations were carried out in a laboratory furnace with a quartz tube and also in an industrial furnace with a steel retort and a circulating fan. Nitriding was performed using NH3, NH3+H2, NH3+NH3diss. mixtures. In an industrial furnace the supply of NH3 into the retort was periodically closed, though with an operating circulation fan. The studies demonstrated that the growth rate of nitrided layer depends only on the composition of the atmosphere, (or KN), in the retort. It depends neither on a type of atmosphere introduced into furnace (NH3, NH3+NH3diss. or NH3+H2) nor a type of furnace (laboratory with a quartz tube or industrial with steel retort and fan). The results proved also that entirely closing of NH3 supply to the retort does not affect the growth rate of nitrided layer. A detailed analyses of the results was performed in a paper.

Aug 16, 2017

By Priscilla Pessin Coppo

The prevention of dental enamel wear has particular relevance for preventive and restorative purposes in dentistry. The wear damage can increase due to salivary disorders and/or parafunction (bruxism); antagonists incisal surfaces become flat and coincident. This study aims to investigate the wear behavior and the related mechanisms in sliding pairs of conformal incisal enamel, with similar values of hardness and fracture toughness, with different applied normal loads and lubricated conditions. Bovine incisors, under pin on flat configuration, were tested in two lubrication condition (dry or with natural saliva) and two applied normal loads (8 and 16 N). The worn surfaces were investigated by 3D profilometry and SEM. The analysis of worn surfaces indicated mechanisms of brittle fracture, but with different severities. Under a normal load of 16 N and dry condition, wear is controlled by a brittle process: microcracking with flake-like wear particles, which results in high friction coefficient (> 0.85), wear rate and wear volume. On the other hand, under a normal load of 8 N and natural saliva, wear took place in the interprismatic region, with consequent exposure of prisms and fracture in localized regions. In this case, the friction coefficient was 16% lower and the wear volume was one order of magnitude lower. Under 8 N and natural saliva, the wear was greater than in the dry condition, probably due to tribochemical reactions.

Jul 31, 2018

By Guilherme Filipe de França Vieira

Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam menor custo que os austeníticos, pois praticamente não possuem níquel em sua composição, e seu custo está diretamente ligado ao preço do níquel que possui alta volatilidade. Devido a sua capacidade de resistência à corrosão, estruturas são construídas a partir deste material e descartam a necessidade de revestimento contra corrosão. O trabalho tem como objetivo caracterizar o comportamento mecânico da liga de aço inoxidável ferrítico, UNS S43932. Metalografia e dureza foram realizadas para caracterizar o material e sua microestrutura. Por meio de ensaios mecânicos de tração, no equipamento MTS 250 kN, analisando sete corpos de prova, obtiveram-se propriedades como: módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão limite de resistência à tração, tensão de ruptura, alongamento, redução de área, coeficiente de resistência e expoente de encruamento, através da curva monotônica. Pode-se observar que as propriedades mecânicas identificadas estão coerentes com aquelas fornecidas pelo fabricante, o que validou os ensaios e possibilitou a adicional obtenção de propriedades mecânicas referentes ao comportamento da parcela plástica.

Aug 16, 2017

By Thiago Pires Nagasima

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-30%Zn (latão 70/30) a partir de adições de P e Zr ao banho líquido foi investigado utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica e microanálises. Foram conduzidas medidas de tamanho médio de grão pelos métodos planimétrico e do intercepto linear e foram realizadas microanálises por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e de comprimento de onda (WDS). Nas amostras obtidas observa-se que, quando são adicionados P e Zr, sempre ocorre a diminuição do tamanho médio de grão em relação àquele das amostras onde apenas P é adicionado. O menor tamanho médio (? 200 ?m) ocorre para um teor de 0,16% de Zr. O refino de grão coincide com a formação de precipitados geralmente facetados, contendo Zr e P em uma proporção equivalente à da fase ZrP. Sugere-se que as adições causaram a formação de partículas sólidas de ZrP, sobre as quais ocorreu a nucleação heterogênea de grãos da fase Cu-?, resultando no refino de grão.

Oct 30, 2017

By Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Érika Elis Kuo, Guilherme Bernardo da Silva, Marcelo Costa Choukri

Furos não planejados são comumente executados em vigas sem as devidas precauções no momento de sua execução. Para se realizar um furo sobre um elemento estrutural, deve-se realizar primeiro um planejamento, para então definir os critérios de efetivação e dimensionamento estrutural conforme a NBR 6118:2014, já que tais furos podem acabar interferindo no comportamento estrutural da viga. Deste modo, o presente trabalho tem como proposito o estudo da influência dos furos nas vigas de concreto armado a fim de analisar se o elemento estrutural sofre uma perda na sua resistência pelo fato do furo não ter sido planejado no momento do dimensionamento da viga. Para a realização deste trabalho foram dimensionadas três vigas de concreto armado e executados os furos com as vigas carregadas e posterior análise das fissuras geradas na região dos furos. Para validação dos resultados obtidos todas as três vigas foram construídas e ensaiadas nas dependências da Universidade UNAERP. Os furos possuíam um diâmetro de 50mm e mesmo ocorrendo perda de área de aço em algumas vigas, estes não introduziram influência relevante na resistência das vigas.

Mar 1, 2019

By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Kátia Cristina Gouveia

O objetivo deste trabalho foi determinar a TTDF do aço ASTM A36 com diferentes graus de encruamento após ensaios de impacto Charpy, sob diversas metodologias. Não se notaram diferenças no comportamento do material quando se avaliam os valores de TTDF obtidos pela medição da expansão lateral dos corpos de prova, nem considerando o valor da TTDF na qual o material apresenta 50% de fratura frágil, usando as metodologias de avaliação visual das faces de fratura dos corpos de prova, embora os valores sejam divergentes dos valores obtidos pelos métodos analíticos. A avaliação das faces de fratura dos corpos de prova por microscopia eletrônica de varredura permitiu visualizar que nas regiões onde visualmente considerou-se que havia apenas fratura frágil, também haviam regiões típicas de fratura dúctil. Conclui-se que a metodologia mais indicada é aquela que considera a TTDF como a temperatura na qual a energia absorvida é a média dos patamares superior e inferior, pois é um método simples, de fácil reprodutibilidade e que melhor refletiu a tendência de comportamento do material nos diferentes graus de encruamento estudados.

Aug 7, 2018

By Kíssia Carolina Bertoluci Cardoso

Para a fabricação de peças de grande porte, o forjamento em matriz aberta é o processo mais utilizado. Porém, se seus parâmetros não forem bem estabelecidos, defeitos metalúrgicos poderão surgir; esses, em sua maioria, provindos do material bruto de fusão, como rechupes e vazios. Para sanar tais defeitos, a deformação imposta na peça deve ser a mais homogênea possível. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada para verificar a relação entre a largura de contato matriz-peça e a espessura da parede de peças vazadas, com o objetivo de analisar o conceito de razão de mordida para esse tipo de geometria. Utiliza-se um billet cilíndrico inicial de 450 mm de comprimento, 360 mm de diâmetro externo e 120 mm de diâmetro interno, de material AISI 4140. As razões de mordida estudadas variam entre 0,2 e 1,4, sendo impostas variações de tempo em cada processo. Após análise, pôde-se verificar que as geometrias que apresentam distribuições mais homogêneas de deformação utilizaram razão de mordida de 0,4.

Aug 16, 2017

By Pedro Henrique Vasconcellos Apipe

O objetivo do trabalho consistiu em estudar os modos de transmissão de calor existentes em um conjunto mecânico composto por um rolo de extração e mancais de contato rolante em decorrência do movimento de um tubo laminado sobre o mesmo na planta da Vallourec Brasil. A motivação para o estudo surgiu na avaliação de como os fenômenos térmicos presentes resultariam na distribuição de temperatura através da superfície do conjunto e qual a sua relação com a disponibilidade desse equipamento. Para isso a análise desenvolvida foi baseada no emprego da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), associada a imposições subsidiárias durante a definição das condições de contorno do problema. Como resultado a distribuição de temperatura através da superfície do conjunto foi determinada, sobretudo na pista interna do rolamento e na região na qual se encontra o sistema de refrigeração. Desse modo conclui-se que embora o sistema de refrigeração dissipe uma grande quantidade de calor a sua eficiência não é satisfatória. Fato esse descrito pela presença de temperaturas superiores as necessárias para a ocorrência do fenômeno de ponto de gota.

Jul 31, 2018

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores nas análises químicas que caracterizam o minério de ferro. São eles: Ferro total (Fe), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), manganês (Mn), fósforo (P) e perda por calcinação (PPC). O desempenho é avaliado em termos de precisão e veracidade. Estes dois indicadores primários são combinados num secundário denominado de indicador de “confiabilidade metrológica”. O método foi aplicado nos laboratórios da Mina (no estado do Pará) e do Porto (no estado do Maranhão) de uma empresa mineradora onde foi possível: 1) conhecer o desempenho de cada laboratório assim como conhecer o desempenho de cada operador; 2) identificar os pontos fortes (identificar o procedimento que leva a melhores desempenhos) e oportunidades de melhorias (atuar nas causas, capacitar); 3) equalizar a forma de executar cada uma das tarefas com as melhores práticas identificadas; 4) proporcionar oportunidade de desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos no processo. O desempenho neste indicador tornou-se critério avaliação de aptidão para executar análises.

Aug 2, 2018