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By Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Guilherme Corrêa Soares

The effects of temperature and strain rate on the mechanical behavior of a superelastic NiTi wire were investigated by uniaxial tensile testing. A universal testing machine with an attached heating chamber was used for the tensile tests. Temperature influence was studied through straining of samples until rupture at a fixed strain rate and temperatures of 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 and 200 °C. Strain rate effects were investigated by straining samples until rupture at room temperature and strain rates of 10-2, 5 x10-3 , 10-3, 5 x 10-4 and 10-4 s-1. The effects of temperature and strain rate on NiTi mechanical behavior were discussed in terms of critical stress to induce martensite and austenite yield strength, when applicable; upper plateau stress, transformation plateau length and ultimate plateau stress. It was found that increasing test temperature and strain rate shifted the stress-strain curve upwards, albeit temperature displayed a greater influence. Plateau length increased with temperature, but no significant changes were detected as a result of different strain rates.

Aug 17, 2017

By Antonio Fabiano de Oliveira

The aim of the present research work is to study the influence of hard chrome covered skin pass cold rolling rolls using 2D/3D surface topography, i.e. roughness characterization. The common stochastic structure Shot Blast Texturing (SBT) does not meet all requirements related to the production line regards to the finished product. The Hard Chrome layer, applied on these SBT rolls, can improve the sheet surface quality and is of fundamental interest mainly for those steel mills that do not have another alternative to new surface structures such as those that may be provided by the EDT, LT, EBT, etc. methods. The function of the generated surfaces, obtained by these different methods is going to influence the tribological properties during the subsequent forming processes. On the other hand, they can increase the product final cost or require large investments to obtain such surfaces. The results here presented are in accordance with other recently published research work, showing that there is a relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed.

Aug 17, 2017

By Túlio Magno Fuzessy de Melo, Luciano Santos Marques, Vicente Tadeu Lopes Buono

The influence of the coiling temperature after hot strip rolling on the microstructure and on the tensile and hole expansion properties of a 800 MPa multiphase steel was investigated. For the temperatures between 150°C and 600°C the microstructure consisted of a ferritic matrix with a dispersion of fine martensite-austenite (MA) and regions of degenerated upper bainite. In all cases the ferrite presented a heterogeneous mixture of polygonal, quasi-polygonal and acicular grains. The yield and tensile strengths showed a tendency of decreasing with the increasing coiling temperature, probably because of the larger fraction of MA particles at lower temperatures and higher fraction of quasi-polygonal ferrite at higher temperatures. The elongation was not significantly affected by the variation of coiling temperature. The average hole expansion ratio showed a maximum of 80% for the material coiled at 400°C and fell below 50% only for the coiling temperature of 150°C, probably due to the larger hardness difference between the ferrite matrix and the MA particles.

Oct 1, 2019

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 2017

By Marcus Vinicius Laudares Mendonça

SMS calculates and improves tooth and flank profiles individually to realise a homogeneous pressure distribution over the complete load flank. With a tooth profile and flank profile according to AGMA, ISO or DIN standard the contact pressure varies along the load flank. To realize a homogeneous distribution of the contact pressure and to avoid a premature mesh, SMS improves the tooth profile and flank profile in three steps. First SMS is doing a preliminary calculation and design according ISO, DIN or AGMA standard, with safety factors based on more than 125 years of experience. Second SMS calculates and checks the local contact pressure at the load flank under consideration of shaft, gearing and housing deformation, as well as the bearing behaviour. Finally SMS calculates and designs an improved tooth profile and flank profile to receive a homogeneous contact pressure at the load flank. The result is an increase of the torque transmitting capacity of up to 30% of the SMS advanced gears with the same outer dimensions than traditional gears.

Aug 17, 2017

By Mariana Macedo de Oliveira Lima, Pedro Emílio Gazola, Andrei Locatelli

Boron steel is used in the industry due to its great wear and impact resistance. During the hot rolling production of 15B29 steel flat bars it is a recurrent problem that the bars will present warping while on the cooling bed. Control this phenomenon is an opportunity to have better productivity, preventing metallic losses. Through the observation of the macro and microstructure samples produced with different reheating temperatures and cooling rates, it was found the presence of residual stresses and cracks on warped bars macrostructure. The residual stresses appearance suggest that the material cooling is too fast. Billets temperature on the reheating furnace of 1230°C reduced to 1100°C and the production pace slowed down. Bars temperature when arriving the cooling bed was reduced from higher than 670°C to 625°C. The results obtained made it possible to produce the material with better quality, reducing the warping effect at the cooling bed. The major influence on the materials warping was identified as the cooling rate at the cooling bed and the reheating furnace temperature was adjusted to provide a homogeneous temperature along the bars.

Oct 1, 2019

By Erich Bartel

The Kocks Rotation Mill - KRM- is an innovative elongation method for seamless tube production up to 4.5’’ diameter at production levels up to150,000 TPY. Using the principle of cross roll elongation, the machine rotates four rolls around the workpiece. A retained mandrel sets the wall thickness to a precision that exceeds existing industry norms. The KRM process performance has been truly excellent. Attributes include high billet weights, elongation of up to 9.5 in one pass, and eccentricity at or below +/- 5.0%. The flexibility of the process allows a wide range of steel grades to be produced at any wall thickness with little or no mill down time. Surface quality and yield are also greatly improved. Based upon the small foot print of the KRM rotor as well as the simple mandrel manipulation system, the installation cost of the KRM is significantly lower compared to other elongation methods. The reasonable cost of the machine, combined with greatly reduced foundation requirements, reduced ceiling height as well as simple utility connections reduce the initial investment for a new or upgraded mill. Finally, lower roll and mandrel costs allow high quality production at greatly reduces cost/ton.

Aug 16, 2017

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 Paulo Paranhos Gonçalves Filho

O trabalho apresenta as etapas e resultados obtidos através do projeto de adequação da iluminação de Usinas de Pelotização da VALE no Complexo de Tubarão em Vitória - Brasil utilizando tecnologia LED (Light Emitting Diode). Foi elaborado um estudo luminotécnico das usinas, assim como levantamento in loco para elaboração do projeto de adequação e substituição das luminárias LED. Houve também um estudo da tecnologia e busca por tipos de luminárias que melhor atenderiam cada área especificamente. Foram feitas medições de potência instalada e iluminância das principais áreas das usinas para posterior comparação com os resultados alcançados. Nas áreas onde a tecnologia LED já foi implantada foi obtida uma redução de 45% em média no consumo de energia elétrica do sistema de iluminação. Verificou-se também um incremento de até 11 vezes no nível de iluminância além da redução das intervenções por parte da manutenção para substituição e/ou melhora da iluminação. A viabilidade da utilização da tecnologia LED foi confirmada pela redução de custo com energia elétrica, redução de manutenção do sistema de iluminação e aumento da iluminância na área com o consequente aumento de segurança no trânsito de pessoas e execução de atividades.

Aug 2, 2018

By João Paulo Calixto da Silva

Os modos de desgaste de um material podem sofrer transições decorrentes de alterações nas condições do tribossistema. Para o estudo e análise dos fenômenos associados às eventuais mudanças, a técnica de micro-abrasão do tipo esfera livre é reconhecidamente uma boa escolha. No presente trabalho, para o aço inoxidável austenítico AISI 316L, fez-se um estudo do comportamento da taxa de desgaste, bem como do mecanismo de desgaste em função da carga de ensaio, tipo de abrasivo (SiO2 ou SiC), dureza do material (modificada pela sua nitretação) e concentração de abrasivo. O desgaste por deslizamento predomina quando a lama abrasiva é constituída de SiO2, enquanto o rolamento passa a prevalecer com a troca do abrasivo para o SiC. Verificou-se que em nenhum dos dois casos ocorreu transição de mecanismos após variações nas condições de ensaio. Por outro lado, o coeficiente de desgaste do material aumenta com a carga de ensaio, substituição do SiO2 pelo SiC e tende a cair com a nitretação (aumento de dureza) do aço e com a concentração de abrasivo. O aumento simultâneo da carga de ensaio e da concentração de sílica na lama diminui significativamente a taxa de desgaste, encurtando o período de "running-in".

Aug 7, 2018

By Anna Beatriz Almeida Leandro da Costa, Erica Renata Cruz da Cunha, Dayany Karla Silva da Rocha, Mateus Nunes de Souza, Flánelson Maciel Monteiro, Bruna Pereira do Nascimento Souza

As argilas cauliníticas, popularmente conhecidas como de queima branca, possuem a coloração final dos seus produtos como principal característica. As jazidas desse tipo de argila não são encontradas com facilidade, sendo a prospecção de novos depósitos o principal desafio do setor cerâmico. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar as propriedades tecnológicas de uma argila caulinítica do município de Boa Saúde – RN. O trabalho foi iniciado com a coleta in loco da argila e, em seguida, seu destorroamento, cominuição e peneiramento em uma peneira ABNT 200 mesh (0,074mm). Após essa etapa, foram confeccionados trinta (30) corpos de prova utilizando uma prensa hidráulica com pressão de 21 MPa. As amostras ficaram em uma estufa por um período de 24 horas com temperatura de 100ºC para retirada da umidade. O processo de sinterização ocorreu em um forno do tipo mufla, sem atmosfera protetora, nas temperaturas de 850°C, 950°C e 1050°C, com taxa de aquecimento de 10°C/min e patamar de isoterma de 60 minutos. Em cada temperatura foram sinterizados dez (10) corpos de prova. Os ensaios tecnológicos realizados nas amostras foram os seguintes: absorção de água (AA%), retração linear (RL%), perda ao fogo (PF%), porosidade aparente (PA%) e massa específica aparente (MEA). Os resultados dos ensaios apontam que a argila estudada possui características que apontam sua utilização na fabricação de peças para os setores da cerâmica estrutural e revestimentos.

Mar 1, 2019

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 Gilmar Zacca Batista

The present work is a part of a comprehensive program that aims to evaluate the girth welding procedures for heavy wall API 5L X65 pipes produced for sour service applications. This article describes the results of toughness, strength and sour resistance of girth welds produced with different welding consumables. The methodology applied included girth welds production with GTAW process for root pass using ER70S-6 consumable and FCAW process for filling passes using E71T- 1CJ and E91T1-GM-H4 consumables. Mechanical tests of Charpy, CTOD, tensile, hardness and stress corrosion cracking were also performed. The E71T-1CJ resulted in a girth weld with tensile and yield strength around 7% lower than the pipe. However, according to the papers analyzed at this study, a value up to 10% of undermatching could be acceptable. The CTOD and Charpy tests showed good toughness and weld metal embrittlement was not observed. The hardness and the stress corrosion cracking tests demonstrated that the consumable ER70S-6 is suitable for sour service. All properties evaluated met the requirements specified by the onshore pipeline standards, showing that the consumables ER70S-6, E71T-1CJ and E91T1-GM-H4 are suitable for the welding of heavy wall X65 pipe with sour service and toughness requirements. If an overmatching is required, the E91T1-GMH4 shall be used to assure a strength overmatching and prevent plastic strain concentration at the weld metal. The results provided by this paper can be used for consumable selection and for welding procedure qualification of pipelines construction when heavy wall API 5L X65 are used for sour gas transportation.

Aug 16, 2017

By Marília Silva Cavalcante, Filipe Brito Marinho de Barros, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A seleção adequada da taxa de produção de um empreendimento mineiro tem influência direta na possibilidade de sucesso do projeto, assim como a definição do porte e quantidade de equipamentos empregados em sua operação influenciam a maximização do Valor Presente Líquido (VPL). Nesse processo, a análise de risco na variável de saída aliada à análise de sensibilidade fornece resultados mais consistentes, visto que considera os riscos e incertezas de um projeto ao longo de sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar a operação em uma mina de agregados a partir da consideração de quatro diferentes conjuntos escavadeira-caminhões através do método do Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), comparando-o com o método do VPL. Foram revistas as avaliações econômicas efetuadas em estudo anterior, no qual foi obtido o VPL e efetuadas as Análises de Risco e Sensibilidade em cada um dos cenários, e foi acrescida à análise a metodologia do VAUE, sendo esta também submetida à análise probabilística. Foi verificado o desempenho de cada escavadeira e seus correspondentes caminhões para diferentes taxas de produção em ambas as metodologias, permitindo concluir que, para um mesmo número de unidades de transporte e contanto que a taxa de produção requerida seja possível, quanto menor o porte do equipamento, mais econômico é o cenário. Por outro lado, quanto maior a taxa de produção do empreendimento, mais rentável este será.

Oct 3, 2019

By Rafael Arthur Reghine Giorjão

Microestrutura e propriedades mecânicas de tubos de aço inoxidável superduplex SAF 2507 processados por soldagem por atrito com pino não consumível foram analisadas. Juntas de alta qualidade foram produzidas com sucesso utilizando ferramentas de nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN), controle de força de 38 kN, velocidade de avanço de 50 mm/min, velocidade de rotação de 200 RPM. Ensaios de dureza e tração foram realizados, evidenciando aumento de dureza na zona de mistura e falha no metal de base. Simulações térmicas calcularam temperaturas globais máximas em torno de 1176 °C e diferentes ciclos térmicos ao longo da espessura da junta, conferindo diferenças microestruturais e mecânicas nestas regiões

Oct 30, 2017

By Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019

By Jorge Madias

O trabalho está centrado na análise comparativa de normas de vinte paises/regiões sobre vergalhão, escolhidos levando em conta os principais paises productores, exportadores, e consumidores deste produto para a construção civil. São comparadas as propriedades mecânicas: limite de escoamento, resistência à tração, elongamento à rotura, elongamento uniforme, relação escoamento/tração), a análise química, testes especiais como fadiga e adherência e outros ítens. Tambén é tida em conta a evolução dos quesitos das normas ao longo do tempo. O foco é o comportamento anti seismo do vergalhão.

Oct 30, 2017

By Daniela Mota Paschoal Veloso da Silva, Gabriel Filinkoski, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A previsão da fragmentação da rocha é essencial para otimizar a operação de desmonte de rochas. A fragmentação depende de muitos parâmetros, como propriedades estruturais e geomecânicas do maciço rochoso, geometria do plano de fogo das detonações e propriedades dos explosivos. Neste contexto, este trabalho objetivou realizar a previsão da fragmentação por simulação do desmonte de rochas da Mineração Megaípe considerando as características estruturais e geomecânicas inerentes à formação do maciço rochoso através da metodologia de Kuz-Ram. A metodologia consistiu no levantamento das propriedades geométricas das descontinuidades visíveis na face da bancada existente, realização da classificação geomecânica através dos sistemas Rock Mass Rating (RMR) e Q e aplicação dos resultados para predição da distribuição granulométrica da fragmentação. Obteve-se como resultado da simulação que cerca de 90% do material fragmentado deve passar na abertura do britador primário disponível na pedreira, além de resultados favoráveis quanto às análises de condições de estabilidade do talude operacional.

Oct 3, 2019

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Julio Aníbal Morales Pereira, Antônio Cezar Faria Vilela

A limpeza e a reoxidação de um aço SAE 1055 modificado foram avaliadas durante a sua produção em uma aciaria elétrica. Escória A no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2 (CSMA-F) e escórias B e C no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3 (CSMA) foram analisadas. Duas amostras de aço foram coletadas em ambiente industrial: forno panela e barra laminada. ASPEX Explorer foi utilizado para obter informações sobre as inclusões, organizando-as por composição química, tamanho, densidade e tipo. FactSage v7.2 calculou as inclusões formadas durante a solidificação do aço, fração líquida e sólida das escórias e viscosidade da fração líquida. Após o refino secundário, o tipo mais comum de inclusão encontrada foram os aluminatos de cálcio. Na barra laminada, o espinélio foi o tipo de inclusão mais frequente, indicando um possível produto de reoxidação. Sua formação pode ser causada devido a interação com os materiais utilizados no distribuidor e molde. A redução da temperatura também favorece a formação de espinélios, como demonstrado pelo FactSage. As inclusões de espinélio foram analisadas pelo método Função de Densidade Populacional (PDF), que identificou que as corridas A1, A2, C1 e C2 apresentavam inclusões de espinélio formadas por reoxidação. Uso de escória no sistema CSMA é indicado já que eventos de reoxidação foram diminuídos nas corridas B1 e B2. No entanto, é necessária uma análise mais profunda dos materiais utilizados no distribuidor e molde para melhorar a limpeza do aço SAE 1055.

Oct 1, 2019