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By Thomas Höfler, Michael Auinger, Bernhard Linder

Gas-fired pusher furnaces are commonly used to heat steel slabs before hot rolling. Temperatures well above 1000 °C combined with an oxidizing atmosphere containing H2O, CO2 and O2 result in rapid oxidation of most steel grades. The resulting oxide scale and the chemistry of the metal-scale-interface are major determining factors for the occurrence of hot rolling defects. To better understand these phenomena, lab-scale trials were performed with two different steel grades in an electric tube furnace in the temperature range 1000-1250 °C, using an atmosphere of about 20 % H2O, 7 % CO2 and 3 % O2. Humidification of the gas was achieved by evaporation, using a custom thermostat with standard laboratory glassware. The resulting samples were prepared metallographically, using cold mounting under vacuum with taper section angles, and analyzed using light microscopy and SEM/EDS. The scale structure of the Si alloyed steel was highly dependent on the oxidation temperature due to the formation of eutectic liquid phases of FeO, Fe2SiO4 and FeAl2O4. Below the eutectic temperature, the scale of the Si steel appeared to be made up of three distinct areas: The external scale consisting solely of Fe oxides, the internal scale containing Fe2SiO4 and FeAl2O4, and an internal oxidation zone with SiO2 and Al2O3 in a mostly plain Fe matrix. Comparisons of the experimental results with simulations of the internal oxidation showed good qualitative agreement.

Oct 1, 2019

By Claudio Pereira Diogo

A lot of galvalume/aluzinc steel sheet was furnished to a metallic roof manufacturer intended for tile fabrication. But, according with the roof manufacturer, that coils develops a different superficial aspect during processing. The purpose of this work was to provide an explanation for the appearance of the observed surface on one side of the coils. In order to find out the origin of the problem, mechanical and microstructural characterization tests were done at INSPEBRAS with the support of a partner laboratory. The results are described in this paper with their analysis and conclusions.

Aug 16, 2017

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 Florian Markus Penz

The increase in Basic Oxygen Furnace (BOF) plants in steelmaking has given rise to renewed interest in a dynamic simulation of the BOF process. Material and process costs can be saved with optimized process times and targeted charging of scrap and slag formers. Beside hot metal, scrap is the main source of iron in the BOF process. Furthermore, scrap is used as a coolant during the process due to exothermal chemical reactions occurring in the BOF. In this paper, the melting and dissolution behaviour of scrap in the BOF process is discussed. A new dynamic thermodynamic and kinetic Matlab® model used to simulate scrap melting behaviour as a function of various scrap surface parameters and particle size is presented, as well as the influence of scrap properties on liquid bath temperature and final crude steel composition after a defined blowing period.

Oct 30, 2017

By Alcides José de Lucena Silva

O objetivo deste trabalho é demonstrar o desenvolvimento da compensação de sopro no Alto-Forno 3 da CSN durante as manobras dos regeneradores para o ciclo de sopro com o incremento da vazão do ar soprado vindo do moto-soprador. Para a realização deste trabalho utilizou-se a metodologia DMAIC. Na apresentação do resultado final serão demonstrados valores alcançados em torno de 60% de redução da pressão da base do alto-forno com o desenvolvimento e por consequência, um aumento de sua produtividade.

Aug 1, 2018

By Aitor Elorriaga Fernandez de Arroyabe

The purpose of Sinter plants is to heat iron ore fines along with fluxes and coke fines or coal, to produce a semi-molten mass that solidifies into porous pieces of sinter with the needed size and strength. Fluxes used in the sintering process need to have an appropriate size distribution and TI to avoid generation of fines, which could reduce the productivity of the Sinter. Besides, a homogeneous chemical composition and high absorption characteristics are necessary to control the basicity and to combine the flux with P, S, Si, etc, respectively. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification, being olivine and serpentine its principal minerals. It is a very homogeneous and hard stone and its main characteristics are: high hot and cold resistance to mechanical stresses, softening and melting points of a flux not of a refractory material. In addition, due to its mechanical and chemical properties, less fines are generated in the sintering process and during the handling and transportation to the blast furnace, improving the productivity of these processes. In this way, the use of PASEK Dunite allows increasing the homogeneity structure of sinter, reducing the percentage of return fines and improving the Sinter productivity.

Oct 30, 2017

By Gigliola Salerno

The carbon-epoxy composite has high specific resistance and strength, which means specific applications. However, its behavior under compressive stress could be decreased by delamination, needing more detailed studies. The main purpose of the present work is to verify the mechanical properties in bending process considering two different fiber orientations. The composite materials were made by woven fibers and epoxy resin. Primarily, the carbon fiber fabrics suffered a superficial physical treatment called silanization, in order to developing a better chemical adhesion between fibers and resin. After the superficial treatment, the layers were embedded with epoxy resin. The composite resin’s cure was made in a Fanem heater, model 320, during 1 hour at 120°C at 1.5 bar; subsequently the specimens were cut by water jet. Specimens oriented in 0°/90° and 0°/90°/45 were manufactured and taken to bending tests, accordingly to the ASTM E855 and D790 standards, in an universal testing machine MTS – Material Test System, full capacity of 250 kN. It was concluded that all specimens failed by tension. Specimens with internal void volumes results in lower flexural modulus and those with presence of fracture mechanisms, like delamination, showed lower strength values. Scanning Electronic Microscopy demonstrated the damages involved during bending process.

Oct 30, 2017

By Mohammad Masoumi

In the present study, API 5L X70 pipeline steel samples were deformed by hot-rolling cooled in air or quenched in water and subsequently tempered at different temperatures. X-ray diffraction (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD) technique were used to analyze the texture evolution from the initiate state to rolling and tempering state at mid-thickness and near surface plane of all samples. The results showed that the mid-thickness region is richer in {100}//ND oriented grains known as more susceptible to crack formation and growth through. Hot deformed specimen showed dynamic recrystallization grains while quench tempered sample at 700°C evidenced recovery and grain growth.

Aug 16, 2017

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

By Géssica Padilha de Souza

Nos dias atuais, tem-se uma busca incessante por materiais que atendam às solicitações de trabalho exigidas, mas que possuam um baixo custo de fabricação. Diante disso, esse trabalho tem por objetivo o endurecimento do aço AISI 1140, que foi normalizado, temperado com resfriamento em salmoura e seguido de revenimento, com posterior caracterização metalográfica e ensaio de dureza HRC. Através desses tratamentos, foi possível aumentar significativamente a dureza do aço em questão, além das modificações nas fases da microestrutura e consequentemente, de suas propriedades.

Aug 16, 2017

By Paula Maria Gomes Cunha Leão

Um modelo matemático tridimensional, via software Fluent 14.0, de modo a descrever o fluxo, em regime transiente e isotérmico dos fluidos escória e nitrogênio, foi utilizado para avaliar o comportamento de slag splashing em um convertedor a oxigênio com o propósito de reparar as regiões desgastadas do revestimento de trabalho deste reator. Para um dado padrão de sopro foi investigou-se o efeito de parâmetros tais como temperatura, densidade, viscosidade e tensão interfacial. Os resultados são comparados com dados de projeção disponíveis na literatura.

Aug 16, 2017

By Caroline Antunes Corrêa

Filmes híbridos estão sendo utilizados como revestimentos de substratos metálicos para proteção contra corrosão. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento corrosivo de filmes híbridos com diferentes concentrações de polietilenoglicol (PEG) sobre folhas de flandres pela técnica de varredura por eletrodo vibratório (SVET). Os resultados demonstraram que o aumento da concentração de polietilenoglicol ocasionou a formação de fissuras e delaminação do filme híbrido. As análises por SVET demonstraram a possibilidade de analisar a corrosão localizada em regiões com defeitos no filme e no substrato metálico.

Aug 16, 2017

By José Dimas de Arruda

O conhecimento do campo de fluxo dentro do molde de lingotamento contínuo pode oferecer uma oportunidade de se melhorar a limpidez interna do produto. Modelagem física, aplicação da técnica PIV juntamente com a modelagem matemática via Ansys Fluent foram empregadas para avaliar a distribuição de velocidades na região de interface metal escória num molde de lingotamento de placas. Os resultados foram analisados com base em critérios de estabilidade da interface metal – escória disponíveis na literatura e ressaltam o papel do empuxo e tensão interfacial.

Aug 16, 2017

By Loyslene Rabelo Fernandes

Esse trabalho experimental apresenta os resultados preliminares da lixiviação de placas de circuito eletrônico de microcomputadores sucatados visando a extração de cobre, além da recuperação daquelas espécies através de precipitação por neutralização do licor de lixiviação. As placas foram desmontadas, fragmentadas em pedaços menores, onde passaram por uma incineração no forno mufla, moídas por moagem manual, onde depois sofreram ataque com ácido clorídrico e ácido sulfúrico. Também houve o processo de eletrodeposição com as laminas de cobre encontradas na moagem manual, onde apresentou 14% de cobre depositado.

Oct 30, 2017

By Helênio Resende Silva Júnior

PT. Krakatau-POSCO coke making plant, located in Cilegon, Indonesia, is the results of the know-how and experience of Paul Wurth (PW) in coke making field. The plant has a capacity of 1,321,000 t/y of gross coke achieved by two coke oven batteries with 42 top charging Paul Wurth “Jumbo” ovens each. PW “Jumbo” oven with a useful volume of 78,92 m3 allows decreasing drastically the number of pushing/charging operation per day with a consequent reduction of the diffuse emissions. Gas treatment plant with a capacity of 88000 Nm3/h has been designed in collaboration with DMT GmbH & Co. KG, adopting the latest technologies with specific design know-how. PT. POSCO-Krakatau plant has been successfully commissioned and started-up in October 2013. The present paper will highlight the main technology features applied in PT. Krakatau-POSCO project for both coke oven and gas treatment plants.

Aug 17, 2017

By Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano

A proposta desta pesquisa foi desenvolver uma metodologia que empregasse radiação gamae a técnica de “Cross-Correlation” para medir a velocidade das pelotas de minério no duto. Uma unidade experimental foi projetada e construída para realizar simulações de fluxos de duas fases, usando um medidor de fluxo, instalado externamente ao tubo, consistindo em dois sistemas independentes, cada um composto por uma fonte 241Am de radiação gama (59,62 keV de energia) e um detector cintilador NaI (1 x 1 "). Estes sistemas estavam localizados no mesmo plano vertical e separados por uma distância de cerca de 18,0 cm. Como Pelotas, foram produzidos corpos de prova de composição distinta a fim de obter um espectro de densidades para verificar a validade da metodologia. Os resultados mostraram que o uso da densitometria gama associado com a medição do coeficiente de "Cross- Correlation” permitiu calcular o tempo transiente entre dois sinais e assim, calcular a velocidade da pelota.

Aug 16, 2017

By Gilberto Fernandes Lima, Leonardo Neves, Getúlio Fonseca dos Santos

O refino secundário é um processo onde a homogeneização do aço e as flotações de inclusões ocorrem no banho metálico, cujo conhecimento do tempo de mistura é necessário na produção de aços limpos. A panela, principal vaso onde ocorre o processo, contem plugues ou bicos de injeção de gás inerte, podendo ser utilizados argônio ou nitrogênio, que são responsáveis pela rinsagem do aço. Devido à importância desta etapa neste processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento bifásico do aço na panela com duas configurações diferentes, sendo a configuração um com dois plugues de gás inerte: ambos a meio raio e a configuração dois com dois plugues de gás inerte, um a meio raio e outro no centro da panela. Neste projeto foi utilizada fluidodinâmica computacional, CFD, para a realização das malhas e simulações que forneceram as curvas de traçador e o perfil de velocidade para ambas as configurações. Os resultados simulados indicam que a configuração dois é a mais indicada para o escoamento bifásico, sendo a melhor opção para ser utilizada no modelo de panela industrial.

Oct 1, 2019

By Franz Ramstorfer

Impressões de Baumann são utilizadas amplamente nas aciarias para a avaliação e monitoramento da qualidade interna de placas: em particular a segregação central. A análise e monitoramento da segregação central é uma base importante do monitoramento da condição da máquina de lingotamento contínuo, da otimização dos parâmetros do processo de lingotamento contínuo e da qualidade das placas. Em geral, o tipo e a intensidade da segregação central são determinados através da comparação da imagem real com imagens de referência do padrão aplicado. O presente trabalho foi focado no desenvolvimento de uma ferramenta de análise computacional, precisa e fácil de usar pelos operadores do laboratório de Baumann. O objetivo foi estabelecer uma base padronizada e confiável para o processo de monitoramento da segregação central. A metodologia desenvolvida é baseada em processamento de imagem computacional de uma impressão de Baumann em tons de cinza. Observou-se que a classificação de segregação pode ser realizada com uma precisão excelente através da análise computacional dos dados de imagem da segregação central. O procedimento de classificação foi implementado com a utilização de uma rede neural feed forward.

Jul 29, 2018

By Wagner Angelo da Silva

A crescente demanda por energia elétrica nas aeronaves modernas pode ser constatada pelo aumento da potência elétrica gerada a bordo, como exemplo o Boeing 787 produz 1000kVA, 200V trifásico, 400Hz variável contra 240kVA, 200V trifásico, 400Hz fixo produzido pelo Airbus A330, apesar de possuírem aproximadamente as mesmas dimensões. Devido à necessidade de redução de massa de transformadores, a frequência utilizada na geração de eletricidade na aeronave é de 400Hz o que acaba produzindo um aumento das perdas em núcleos de FeSi destes transformadores, principalmente pelo aumento das correntes parasitas no núcleo. Transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe vêm apresentando redução de até 70% das perdas no núcleo quando operados em 50Hz ou 60Hz. Assim, esse estudo visa discutir as vantagens e desvantagens do uso de transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe em aeronaves. Os resultados mostram que, com o desenvolvimento de novas ligas, tal utilização mostra-se viável devido a uma redução de peso de tais transformadores.

Aug 8, 2018

By Dimas Henrique Barros Andrade, Roberto Abreu Alencar

O algaraviz é uma parte importante do sistema de sopro de um Alto-Forno, utilizado para direcionar o sopro e combustíveis injetados para a ventaneira, por conseguinte o interior do forno. O algaraviz consiste em uma caraça metálica revestida de material refratário com resistência ao calor e uma camada de isolante térmico entre o refratário e a carcaça. Falhas em serviço de algaravizes costumam a gerar grandes danos materiais, financeiros e com grande risco à vida dos operadores, por isso o controle e inspeção da integridade estrutural e térmica dos algaravizes é de suma importância. A inspeção nos algaravizes é realizada a fim de se detectar precocemente pontos quentes que são indicativos de falhas estruturais no algaraviz. Portanto este artigo foi feito um modelo numérico de transferência de calor, a fim de se averiguar as condições do algaraviz, de forma a verificar se o algaraviz em condições normais de operação mantem as condições térmicas. O modelo revelou resultados satisfatórios de forma que em comparação com resultados de inspeções em peças em operação se obteve um erro de cerca de 8%.

Oct 1, 2019