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By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Klaydison Silva, Maurício Curi Segato, Elves Matiolo, Neymayer Pereira Lima

Flotation is the main concentration process, has been applied with sucess for the removal of quartz on the iron ore industry aiming high quality concentrates. limiting the top size close to 0,300mm and the removal of slimes are fundamental for the efficiency of reverse flotation of quartz. The high consumption of reagents, leading to insufficient particle coverage, and increased foam stability, leading to the difficulty of removal of quartz particles, are the main deleterious effects of the presence of slimes. Recent characterization studies, together with the development of new collector of linear chain, allowed the obtaining of concentrate with SiO2 contents close to 3% with 94% of metallurgical recovery, based on pilot tests carried out on a sample flotation column of the Quadrilátero Ferrífero.

Oct 3, 2019

By José Ramiro Esteves Ramos

Características microestruturais são determinantes para as propriedades não ôhmicas de materiais varistores, uma vez que elas se relacionam com o coeficiente de não linearidade das curvas U x I, com a capacidade de absorção de energia, e com o seu grau de confiabilidade. O presente trabalho tem por objetivo a análise composicional e microestrutural de um material varistor comercial a base de ZnO dopado com diversos óxidos, além de comparar a eficiência dos ataques químico e térmico para a visualização das imagens em MEV. Os resultados obtidos condizem com a literatura onde foi observada a predominância de grãos majoritariamente compostos por ZnO com a presença de segregações constituídas de diversos elementos e concentradas nos contornos de grão. Quanto aos ataques, foi notável uma melhor qualidade das imagens quando se adotou o ataque térmico do ponto de vista da visualização dos contornos de grão. O ataque químico, por sua vez, demonstrou ser mais eficiente na elucidação das fases segregadas e na revelação da porosidade do material varistor.

Aug 17, 2017

By J. N. Stevens, M. Tulwin, P. J. Lawlor

All metals producers are on an unending search for a competitive advantage. They need to produce in the most cost effective way. Sometimes a new mill might be considered but in this paper we present examples of how this might not always be necessary. A detailed investigation by an equipment vendor who can consider the mill and or plant as a complete entity: mechanics, automation and process control can often find solutions that are both lower cost and can be implemented in shorter time frames.

Oct 1, 2019

By Fabíola Freitas de Miranda

A boa gestão das rotinas da Segurança no Trabalho é fundamental para apoiar um resultado positivo em vários aspectos dentro de uma operação de grande porte, como a da CSN. O colaborador é o bem mais importante de uma empresa e para garantir a satisfação e a qualidade de vida do mesmo é essencial que haja um ambiente de trabalho seguro e confiável. O zero acidente com pessoas é uma busca constante e com a consolidação de diversas ações de forma preventiva foi possível alcançar as metas propostas. Com o início das atividades de produção da fábrica de Aços Longos da CSN, houve a necessidade estruturar todas as atividades da equipe de logística, área responsável pelas atividades de abastecimento, logística interna e escoamento da planta, de forma a garantir que os funcionários estivessem envolvidos com as demandas geradas pela organização. Para isso, foi elaborado plano de trabalho com objetivos claros ligados a gestão de segurança.

Oct 30, 2017

By Daniel Valente Guimarães

Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados alcançados através do planejamento, por meio do agendamento com hora marcada, no processo de expedição de produtos acabados, que estão permitindo a Votorantim Siderurgia atratividade na contratação de veículos, redução de custos e confiabilidade no processo.

Aug 17, 2017

By Gustavo Ribeiro de Carvalho

O presente trabalho apresenta o projeto que propiciou melhores formas de controles internos possibilitando a redução do itinerário utilizado para o transporte de escória entre os Altos Fornos da Usina Presidente Vargas - UPV e a CSN Cimentos através da implantação de sistemas de controles de viagens por Validadores de Acesso, com a finalidade de viabilizar a utilização da melhor rota correspondente à menor distância entre as unidades operacionais e por consequência menor custo e impactos ambientais. A otimização do trajeto de escória possibilitou sinergia entre economia, meio ambiente e sociedade proporcionando ganhos financeiros e de produtividade. O projeto trouxe melhorias significativas, refletidas nos principais aspectos: Benefício financeiro com a redução dos custos contratuais com transporte interno de Escória; Inovação tecnológica que possibilitou controlar o registro de viagens por caminhão para melhor apuração da quantidade de viagens e maior confiabilidade dos desvios de estoques; Aumento da produtividade através da otimização do trajeto e aumento na performance de abastecimento da Cimentos; Redução mensal de 18 tCO2 eq. de gases do efeito estufa associado a economia média de 6600 litros do aspecto ambiental “consumo de recursos naturais” (Óleo diesel) com a otimização de 13.000 km.

Aug 17, 2017

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Osmar de Sousa Santos

NiTi shape memory alloys (SMA) have been widely used as construction materials due to their shape memory and superelastic properties. Usually the application of the NiTi alloy is in the wire form, which is ideal shape to make springs, orthodontic arc-wire and endodontic files. Since our research group (ITASMART) started producing NiTi wires, it was noticed that NiTi SMA produced by Vacuum Induction Melting (VIM) presents carbon contamination, which is due to the melting process. Therefore, alloys rich in carbon remove titanium from matrix, forming precipitates of TiC (titanium carbide). Also, Ti2Ni precipitation removes titanium from the matrix and these two precipitates TiC and Ti2Ni can produce internal volumetric defect in the wire drawing process. Seeing the importance of NiTi wires as base of many applications, this work studies the formation of volumetric defects caused by precipitates in the wire drawing process of a NiTi wire drawn down to 0,39 mm in diameter.

Aug 8, 2018

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Piotr Pajaczkowski

Hydro generators installed in Itaipu Binacional power plant with 824/737 MVA rated output power (50/60 Hz) belong to the largest ones in the world. Among many unique features the generators are equipped with the largest hydrodynamic thrust bearings ever built (external diameter 5200 mm, axial load equals approximately 3600 t). This paper is an attempt to propose a new thrust bearing design with the use of the state-of-the-art technologies and simulation techniques that demonstrate a reduction of friction power losses generated by the thrust bearing. This paper is divided into two parts. Within the first one the original thrust bearing design which was implemented in the generators is described. Related calculation results based on a thermo-elasto-hydrodynamic (TEHD) calculation software used by Alstom will be presented. A comparison between measurement results gathered in the 1980’s is given. In the second part a potential solution of a more beneficial bearing design is described. The proposed thrust bearing design modification is an implementation of Alstom’s PolypadTM coating. This modern polymer (PEEK) coating material has already been used by Alstom in projects around the world for many years. This coating allows pushing the operating parameters limits toward higher temperatures and lower oil film thicknesses far beyond the limits known for the conventional bearing materials.

Jul 31, 2018

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 Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Rafael Fernandes Reis, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins

Alterações na cristalização dos pós fluxantes durante o processo, devido variações de composição química pelas reações metalúrgicas na interface metal/escória ou pela incorporação de compostos exógenos, afetam o fluxo de calor no molde de lingotamento contínuo. Um dos compostos importantes é o ZrO2, proveniente do desgaste da válvula submersa. A proposta do trabalho foi investigar o efeito deste composto, utilizando simulação laboratorial, na cristalização do pó fluxante e no fluxo de calor do molde. Os resultados demonstraram que quando há o incremento do teor de ZrO2 o fluxo de calor na região do menisco também se eleva. Tal efeito é crítico para formação de defeitos, uma vez que a região do menisco é crucial para a solidificação inicial do aço.

Oct 1, 2019

By Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017