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By Aaron Samuel Young, Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers

Low commodity prices and lack of new high-grade deposits are pushing the mining industry for innovation. Lean mining has been vastly discussed in the past decades as a way to continuously improve mining efficiency. Although very theoretical, lean mining presents a set of new solutions enabled by the digital transformation that the mining industry is going through. This paper proposes a framework for a short interval control system with the purpose to allow timely responses by front line supervisors upon operational deviations. In the first part, the author briefly reviews concepts of short-range planning and lean mining. Then, the materials and methods used for the development of the short interval control system are discussed. Finally, alpha trial results are presented, and next steps discussed.

Oct 3, 2019

By Danilo Gonçalves de Oliveira, Rogério Martins Pereira

Chatter is a widely studied vibration phenomenon that affects most cold mills around the world and its impact on these lines are tremendous: from productivity and quality losses to mechanical equipment damage. The investigation of its origins and how to minimize the occurrences and their impact on the equipment require special instrumentation and algorithms in order to have a detection of the vibrations as soon as they start. This paper presents three methods of identification of chatter on a Tandem Cold Mill and the actions to leave the vibration frequency range before its amplitude achieve catastrophic values.

Oct 1, 2019

By Hugo de León Carvalho Cedro

O presente trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos da degradação da superfície de lentes de contato via métodos ópticos. Sendo biomateriais, as lentes estão em contato direto com estruturas sensíveis do corpo humano e seu uso surge da necessidade de reduzir enfermidades, propiciando melhora da acuidade visual e proteção ocular. Outro aspecto relevante é que as lentes se tornam uma nova estrutura refrativa de entrada da luz no globo ocular, e desse modo devem manter características de transmitância compatíveis com a córnea. Com o uso das lentes, é esperado uma degradação natural das propriedades ópticas e superficiais da mesma. Para avaliarmos essa degradação, foi planejado um experimento com um ensaio de degradação. O ensaio de degradação visa comparar o efeito de diferentes soluções simuladoras sobre a superfície das lentes tóricas: solução extrema de acetato de potássio 5% pH5, solução fisiológica usada pelo fabricante do tipo Boston Simplus multiação e solução de água ultrapura obtida de um dispositivo milli-Q (controle). O efeito da degradação foi analisado através do estudo das variações da topografia e da transmitância da lente.

Oct 30, 2017

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Éverton Rafael Breitenbach

A liga MA2024, reconhecida pelas aplicações em componentes aeronáuticos e automobilísticos, foi obtida por moagem em moinho atritor. Com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas, adições de 2,5%; 5%; 10% e 20% de reforço com tamanho de partícula inicial menor que 45 µm foi realizada em moinho planetário, com relação de carga:bolas de 3:1 e 15 minutos de moagem a 250 RPM. A consolidação dos corpos de prova cilíndricos foi realizada pela técnica de forjamento de precisão, em matriz fechada em forno tubular na temperatura de 490oC. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica e eletrônica, enquanto que a resistência mecânica foi avaliada por ensaio de microdureza. Os resultados de microscopia revelaram a formação de intermetálicos que influenciam de forma positiva e significativa no comportamento mecânico dos compósitos.

Aug 7, 2018

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Fábio Luiz dos Santos

As ligas de alumínio, em particular, apresentam certas restrições quando submetidas ao processo de união por soldagem. Isto se deve, principalmente, por apresentarem elevada condutividade térmica, elevada contração na solidificação e elevada solubilidade de hidrogênio. Levando em conta estes aspectos, o processo de soldagem FSW apresenta grande potencial para esta aplicação, visto que, é autógena, realizada sem fusão do material e sem utilização de escórias ou gases de proteção. A partir deste conceito, o objetivo do presente trabalho é avaliar a união de chapas finas de alumínio da liga 3105 H26, com espessura de 0,7mm. Para realização dos testes, foram analisados fatores como: penetração da ferramenta nas chapas processadas, ângulo de ataque, tipo de ferramenta e modo de controle de penetração (posição ou força). Os resultados indicaram que o modo de controle por força se mostrou o mais indicado para chapas finas, e que o regime transiente no início de soldagem foi a parte mais crítica para controle da qualidade da junta soldada.

Aug 16, 2017

By Janaina da Silva Vieira

Nos últimos anos, especialmente fibras naturais extraídas de plantas lignocelulósico, ganharam atenção devido ao seu desempenho como engenharia de reforço. Uma de suas aplicações mais importantes é como reforço de compósitos poliméricos na substituição de fibras sintéticas, que não são ambientalmente corretas. Todavia, as fibras ligoncelulósicas com Malva, Juta dentre outras possuem algumas características negativas para sua incorporação em matrizes poliméricas, como por exemplo, o fato dessas não possuírem boa aderência aos polímeros, pelo seu caráter hidrofílico e do caráter hidrofóbico das resinas. Esse trabalho estudou a incorporação de manta hibrida de fibras de malva e juta em compósitos epoxy DGEBA/TETA para testes de impacto Izod. Os corpos de prova foram feitos sob pressão para que houvesse uma melhora na aderência. O aumento do volume da manta incorporado gerou um aumento da resistência apresentado que pode ser justificado pelo fato da manta atuar como um bloqueador de trincas.

Oct 30, 2017

By Francisco Morganti

Weight reduction is the main target of all carmakers, which results in a continuous development of new steel grades. Latest 3rdgeneration advanced high-strength steel grades (AHSS) are complex materials with special chemical compositions and multiphase microstructures. The pickling, annealing and galvanizing processes of these grades aresomewhatdifferent due to the changed chemical compositions and microstructures. Therefore, these innovative steel grades place new demands on the plant technology of pickling, annealing and galvanizing lines. The most significant challenges for the pickling process are sludge occurrence during pickling, varying pickling times, weld ability of the materials, changed visual appearance and required high surface qualities. The most important topic concerning annealing line is a precisely controlled and very flexible heating and cooling process in the furnace.One of the new requirements in galvanizing linesis the prevention of surface faults caused by bare spots, which can occur since these materials feature a higher content of alloying elements like silicon or manganese. Prevention is possible with the special pre-oxidation technologies.Due to the higher strength of the material also the mechanical equipment has to be designed differently in these lines. This paper describes the influences of the changed chemical composition and material characteristics of modern steel grades on the pickling, annealing and galvanizing process and gives an overview about the technical solutions.

Oct 30, 2017

By Marcus Wolter Ferreira

O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para aprovação de tubos com alta resistência a colapso de acordo com os requisitos da norma internacional API5CT grau N80, produzidos por tratamento térmico de tempera e revenimento, utilizando fornos de indução em tubos fabricados pelo processo de soldagem com resistência elétrica em alta frequência (ERW/HFIW). Neste trabalho são exploradas as principais propriedades mecânicas e dimensionais de um tubo de revestimento com diâmetro externo de 177,8 mm e parede 8,05 mm grau N80 processado para atingir alta resistência a colapso, onde serão apresentados os resultados do processo de qualificação para validação de sua produção em série.

Oct 30, 2017

By João Paulo Vilano de Castro

O processo termomecânico de laminação controlada seguido de resfriamento acelerado permite obter aços de elevada resistência mecânica e tenacidade e excelente soldabilidade, com o emprego de menores adições de elementos de liga, além da exclusão de tratamentos térmicos posteriores. Com a aquisição do sistema de resfriamento acelerado pela Usiminas, CLC, diversos aços vêm sendo desenvolvidos. Este trabalho apresenta a caracterização microestrutural e mecânica relativa à fabricação do aço API 5L X80, utilizando resfriamento acelerado. Foram avaliados os resultados de dois projetos de liga, Nb-Cr-Mo-Ti e Nb-V-Ti, com a laminação terminando no campo intercrítico. O aço Nb-V-Ti foi processado, também, com a laminação concluída no campo austenítico. Em todos, os testes a resistência mecânica e a tenacidade atenderam aos requisitos especificados pela API 5L. Embora a microestrutura dos aços tenha sido distinta em função das suas condições de processamento, a laminação do aço Nb-V-Ti no campo austenítico foi mais vantajosa em consequência de ganhos em produtividade e estabilidade operacional.

Aug 16, 2017

By Beatriz Lemos Clemente

A maneira com que acontece a nucleação interfere diretamente na forma dos contornos de grão e também nas propriedades do material em questão. Para visualizar melhor, pode-se utilizar uma célula cúbica, na qual é possível notar que em cada eixo há diferença de textura e densidade entre os grãos já desenvolvidos. Neste trabalho, foram empregadas duas vias de estudo a fim de obter os resultados desejados. A primeira delas é a nucleação homogênea dos grãos e a outra, a nucleação não homogênea, ambas com velocidade constante. Esse fenômeno pode ser visto durante a recristalização de grãos. Rios e Villa [6] criaram um método efetivo para analisar a cinética das transformações homogêneas e não homogêneas a partir do método de JMAK[1-5]. Para comparar método analítico foi desenvolvida uma simulação computacional com base no modelo analítico Rios e Villa [6], foi utilizado a metodologia do Cone Causal (método estocástico). Os gráficos gerados confirmam a teoria de Rios e Villa [6] para esses casos particulares e comparam os resultados obtidos com o conceito de JMAK [1-5].

Oct 30, 2017

By André Pereira Barbosa

Este projeto tem como objetivo desenvolver o uso do transporte multimodal nas operações de entrega de produtos via cabotagem, para as regiões Norte e Nordeste, em sinergia de todas as usinas da ArcelorMittal no Brasil. O trabalho visa demonstrar os principais dificuldades e benefícios da utilização da cabotagem. O projeto foi subdividido em etapas de implantação, que se iniciou com um processo de contratação, envolvendo os fornecedores de cabotagem e serviços de ovação para as operações das unidades de Longos (Cariacica, Sabará, Itaúna, Juiz de Fora e Piracicaba) e de Planos (Tubarão) de forma conjunta buscando uma melhor condição comercial e contratos sólidos de atendimento, com foco na utilização das mesmas estruturas de terminais, portos, fornecedores e até containers. Foi estimada uma redução significante dos impactos socioambientais e dos custos de fretes para organização.

Aug 17, 2017

By Mónica P. Arenas

Aços austeníticos resistentes ao calor apresentam propriedades mecânicas que permitem seu uso em altas temperaturas e pressão, sendo frequentemente utilizados em fornos de reforma e pirolise. Devido às severas condições de operação danos de carburização podem ser induzidos. No presente trabalho foram analisados corpos de prova provenientes de fornos de reforma que apresentaram baixos níveis carburização. Com a finalidade de desenvolver uma metodologia que permita detectar e separar diferentes níveis de carburização, foi projetado, simulado e construído um sensor magnético constituído por um yoke e um sensor Hall. De acordo aos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor permitiu determinar confiavelmente o nível de carburização em ligas austeníticas que estiveram expostas a diferentes temperaturas de operação.

Oct 30, 2017

By Maurício de Jesus Monteiro

O presente estudo apresenta a avaliação microestrutural de duas ligas Fe-Ni-Cr com composições químicas distintas submetidas à corrosão em altas temperaturas em tubos de pirólise em uma planta de fabricação de polímeros durante três anos. A superfície e a seção transversal das ligas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X. As condições de serviço induziram a formação de uma camada de óxido na superfície das ligas composta por uma região externa e outra interna além de uma região empobrecida em cromo abaixo da camada de óxido. Uma das ligas apresentou também uma zona de oxidação interna. O estágio de modificação microestrutural de ambas as ligas foi analisado e comparado com resultados de outros autores.

Aug 7, 2018

By Francisco de Assis Altera

Os custos com reparos e substituições de peças, que são submetidas a trabalhos que proporcionam desgastes dos mesmos significam elevadíssimos gastos para as empresas. Os testes de campo geralmente são caros, além de necessitarem de um longo tempo para serem completados. A partir do momento que se notou a necessidade do desenvolvimento de materiais com maiores resistências ao desgaste começou a ser feitas várias pesquisas na área de desgaste abrasivo. De acordo com trabalhos realizados, pode-se concluir que existe uma grande variedade de parâmetros que influenciam os mecanismos de desgaste de maneira geral. Neste trabalho estudou-se o coeficiente de atrito bem como a resistência ao desgaste por abrasão em dois tipos de materiais, sendo uma amostra com revestimento de níquel e uma amostra revestida com liga binária de níquel com 7,3% de cobalto. O enfoque principal foi centrado na taxa de desgaste por abrasão, caracterizado pelo atrito de partículas entre dois corpos em contato. Como material abrasivo foi utilizado uma suspensão de diamante com diferentes granulometrias e foram aplicadas cargas diferentes, totalizando oito ensaios. Nestes, foi possível observar que maiores desgastes estão diretamente relacionados com material de maior dureza, abrasivo de maior granulometria e menor carga aplicada.

Aug 16, 2017

By Jaqueline Couri Rolim

Com o mundo globalizado, surgiu a necessidade de um novo ordenamento em termos de espaços produtivos e de dinâmicas comerciais, acarretando novos paradigmas nos sistemas portuários, em especial nas cidades com portos. Partindo-se da premissa que os portos apresentam não somente caracteres técnico-operacionais, e sim representam instrumentos a serviço do desenvolvimento, interligando sistemas de cidades e fortalecendo economicamente uma região, buscou-se descrever os principais aspectos de um sistema portuário em geral, apresentando exemplos de portos eficientes mundialmente. Foram, também, avaliados os impactos e interações com as cidades, e as condições necessárias aos portos. Objetivou-se identificar, especialmente para a cidade do Rio de Janeiro, o estado da arte do porto, bem como apresentar uma postura mais moderna e descentralizada com relação à gestão portuária. Considerou-se a importância que este porto agrega para o país, porque as atividades econômicas desenvolvidas em um raio de 500 km são responsáveis por 67% do Produto Interno Bruto (PIB). A metodologia utilizada neste trabalho foi pesquisa bibliográfica, exploratória em documentos com conteúdo atualizado sobre o tema proposto. As análises do conteúdo foram levantadas de forma indutiva. Como resultados, ressaltou-se a possibilidade de implantação de uma nova tecnologia de automação utilizada em vários portos do mundo, que prioriza a agilidade nas conexões que transportam bens ou serviços, tornando mais eficiente e eficaz os processos relacionados a porto-cidade. Foram também abordadas e propostas melhorias nos aspectos relativos a uma possível modernização na infraestrutura, na logística portuária, nos fluxos, nos aspectos socioeconômicos e nas políticas públicas, com intuito de melhorar a produtividade portuária, apontar soluções para o desenvolvimento e para a reaproximação do Porto do Rio de Janeiro com a cidade.

Aug 16, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Monzon Figueredo

A qualificação dos aços utilizados na construção de dutos para serviço ácido geralmente se faz através de testes laboratoriais em meios corrosivos normatizados, sendo os mais utilizados as soluções descritas nas normas NACE TM0284 e TM0177. Neste trabalho, o processo corrosivo do aço API 5L X52MS foi estudado por meio de curvas de polarização potenciodinâmica do material exposto às soluções 284-B, 177-A e 177-B. As taxas de corrosão desse tipo de aço foram determinadas em cada meio, concluindo-se que a severidade do meio de teste se reduz com o incremento do pH, o qual tem impacto direto sobre a solubilidade dos produtos de corrosão e também sobre a difusão de hidrogênio atômico para o interior do material.

Oct 30, 2017

By Carolina Passanante

Aços Inoxidáveis Supermartensíticos surgiram na indústria petroquímica como um material alternativo para confecção de dutos, devido principalmente ao sinergismo de suas propriedades mecânicas e de corrosão. Com esta nova demanda, tornou-se necessária a caracterização deste material em suas diversas propriedades, destacando-se neste trabalho o efeito da microestrutura na resistência à corrosão. Objetivou-se, portanto, o estudo da resistência à corrosão por pite de um aço inoxidável supermartensítico 13Cr-5Ni-2Mo-Nb em função da fração volumétrica de ferrita-delta (d) presente na microestrutura. A variação da ferrita-delta foi alcançada através de tratamentos de recozimento, a 1.050°C, durante diferentes tempos (de 0,5h a 48h). As amostras foram submetidas a ensaios de polarização potenciodinâmica em eletrólito contendo 3,5% NaCl, naturalmente aerado. Quantificou-se, ainda, a porcentagem de ferrita em cada uma das condições através de ataque eletrolítico com solução 20% NaOH. Os resultados obtidos evidenciaram a diminuição desta fase com o aumento do tempo de recozimento, chegando praticamente à sua eliminação com tratamento de 48h. Paralelamente, a resistência à corrosão por pite deste aço foi melhorada de modo proporcional à diminuição da fase ferrita, resultando em um aumento de aproximadamente 115 mV da pior para a melhor condição, comprovando que, de fato, a presença de ferrita-delta prejudica as propriedades de resistência à corrosão localizada.

Aug 7, 2018