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By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 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 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 Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Alisson Paulo de Oliveira, Altair Lucio de Souza, Jacson Morais Borges, Cleiton Arlindo Martins

A customized version of the Microsim-PM software for one Steckel rolling mill was built and adapted for specific mill parameters. The focus of this study is to use this model, which predicts the austenite grain size distribution evolution during rolling, to understand and quantify metallurgical issues happening during hot rolling. This will allow the steel mill to optimize the rolling process and chemical composition before the first industrial trial. Materials rolled for final thicknesses of 4.75, 6.30 and 12.5 mm of a carbon manganese steel and a microalloyed steel were selected to tailor the equations used by the model and to accurately reproduce the reality of the Steckel mill. This paper analyses the results from the customized model and compares them to mill data and final microstructure. Measured and predicted Mean Flow Stress (MFS) values are compared. After rolling, the material is subjected to accelerated cooling using laminar cooling. These cooling curves obtained from mill data are also considered to analyze the final microstructure characterized for all the cases using EBSD. The quantification of the microstructure allows for a better understanding of the relationship between chemical composition, process parameters and mechanical properties.

Oct 1, 2019

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

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019

By Antonio Fabiano de Oliveira

Estudos de laminação com revestimento de cromo e influência nas propriedades foram realizados com o objetivo de aumentar a produtividade dos cilindros. Para tal, foram utilizados cilindros cromados para laminação de chapas de cobre, com amostragem da técnica de réplica epoxy. A compreensão da correlação entre microestrutura e propriedades do material é objeto de grande interesse e, ao mesmo tempo, necessário para aplicação prática na laminação a frio, combinando revestimento e produtividade. O objetivo da pesquisa atual é comparar as propriedades tribológicas do cobre antes e depois da laminação, no cilindro de trabalho e chapa, com e sem revestimento de cromo.

Oct 30, 2017

By André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

O sistema ferro-oxigênio alumino tem sido investigado há muitos anos em função de sua importância para a indústria do aço. Uma grande fração de todo o aço plano produzido é de aço de baixo carbono acalmado ao alumínio, não apenas pelo baixo conteúdo de oxigênio residual em solução que pode ser obtido mas, também, pela importância do alumínio residual na formação de AlN, ferramenta importante no controle de estrutura e textura obtidas. O sistema Fe-O é relativamente bem compreendido e quantificado, da mesma forma que o sistema Fe-Al. Entretanto, há discrepâncias significativas na quantificação do comportamento do sistema Fe-Al-O havendo, ainda, bastante controvérsia com respeito a equilíbrios importantes. Assim, o objetivo deste trabalho é (a) realizar uma revisão crítica dos experimentos e avaliações termodinâmicas principalmente do equilíbrio Al-Fe-O–Al2O3 (b) avaliar os métodos atualmente usados para descrever este equilíbrio e (c) apresentar recomendações sobre os dados, com base em sua confiabilidade e consistência.

Aug 16, 2017

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 Roberto Silva de Andrade

O inchamento é um grande problema durante a redução de pelotas de minério de ferro. Várias mudanças podem ser feitas nas pelotas para minimizá-lo. Conforme o sínter utilizado se torna cada vez mais básico, pelotas mais ácidas são desejadas. A adição de MgO, assim como a modificação da basicidade binárias das pelotas pela adição de CaO são soluções que têm sido apontadas. Dessa forma, este trabalho estudou os efeitos do MgO a da modificação da basicidade binária nas seguintes propriedades de pelotas: compressão a frio, porosidade e índice de inchamento. Foram preparadas pelotas com até 5% de MgO e com basicidades entre 0,67 e 1,5. O aumento do teor de MgO causou aumento de porosidade e queda de resistência. A basicidade diminuiu a porosidade e causou aumento de resistência nas pelotas de basicidade 1,0. Tanto o aumento de basicidade quanto a adição de MgO diminuíram o inchamento.

Oct 30, 2017

By Samuel Filgueiras Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Gedeon Silva Reis, Eden Santos Silva, Fulvio Siciliano

When austenite is deformed above the Ae3 temperature, partial amount of it transforms dynamically into ferrite by a displacive mechanism. After unloading, it retransforms back into the stable austenite by a diffusional process. This influences the rolling load which decreases under isothermal condition or does not increase with decreasing temperature as rapidly as expected under cooling. Plate rolling simulations under isothermal and continuous cooling conditions were carried out on a 0.09 wt.% Nb X-70 steel. Pass strains of 0.2 were employed together with interpass times of 10 s, and 30 s for the cooling conditions and 0.3 with interval of 10 s at 900 °C for the isothermal experiments; strain rate of 1 s-1 was used during the simulations. The mean-flow-stress (MFS`s) behavior of both conditions indicates that dynamic transformation and dynamic recrystallization were taking place during straining. The critical strains for the initiation of dynamic transformation fell around 0.06 while the critical strain for DRX was 0.12. It has been shown that ferrite is formed due to the applied deformation of roughing passes and increases its volume fraction throughout the finishing rolling stage. Under cooling conditions, the ferrite formation is also favored as the temperature approaches the Ae3 line. Such ferrite forms when the driving force for dynamic transformation is higher than the total free energy barrier preventing its formation. This obstacle consists of the free energy difference between austenite and ferrite as well as the lattice dilatation work and shear accommodation work. The addition of Nb retards the retransformation of the ferrite into austenite. Moreover, holding times after rolling increases the amount of austenite available for microstructure control on subsequent stages. The dynamic transformation (DT) mechanism can be used to design improved rolling schedules

Oct 1, 2019

By Ronaldo Câmara Cozza

Iron aluminide alloy; Ball-cratering wear testing; Rolling abrasion; Wear volume; Coefficient of friction

Jul 31, 2018

By Thokozani Lehae Hanes Malinga

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. A lama e o rejeito da flotação são enviados para um espessador de 90 metros de diâmetro. Testes de sedimentação em bancada mostraram o efeito positivo da sedimentação dessa mistura de lamas e rejeito. A lama, composta predominantemente por partículas finas de hematita e argilo minerais, se adere a ao quartzo do rejeito, que possui maior diâmetro. Apesar dessa mistura aumentar a velocidade de sedimentação, ela propicia a formação de uma espuma com elevada estabilidade, devido a presença de finos da deslamagem e espumante da flotação. Foram feitos testes de bancada objetivando-se avaliar o efeito da retirada do rejeito da alimentação do espessador. A partir dos resultados foram traçados cenários com diferentes participações desse material e suas implicações no processo de sedimentação foram estimados.

Oct 30, 2017

By Jean Igor Margem

Materiais sustentáveis estão sendo investigados para substituir os materiais sintéticos, os compósitos com matriz polimérica têm sido aplicados em componentes, tais como capacetes e blindagem para os quais a resistência em um requisito importante. O presente trabalho avalia a classificação energética de impacto Charpy e Izod da matriz de epóxi compósitos DGEBA / TETA, reforçado com até 30% em volume de fibras de malva contínuas e alinhadas (Urena Lobata, L). Os testes de impacto foram realizados em amostras padronizadas em matriz de epoxi obtidas por aplicação de pressão em molde com cura a temperatura ambiente por 24 horas. Os resultados mostraram aumento significativo da energia de impacto com a fracção de fibras incorporadas de malva. A superfície de fratura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, SEM. O desempenho das amostras incorporados com 30% de fibras, sofreu apenas ruptura parcial devido a dificuldades impostas ao quebrar-se as fibras, e, consequentemente, a natureza dos quais fendas tendem a propagar na interface entre a matriz de fibra / resina epóxi, o que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita da zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetarem a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução da ZF foi 85%, para 100% CO, 1373K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373K durante 105 min. no caso da redução do EAFD

Aug 17, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita de zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetaram a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução foi 85%, para 100% CO, 1373 K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373 K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373 K durante 105 min.

Aug 16, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz epóxi reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. A análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que poderia ser responsável por um maior desempenho de algumas propriedades.

Aug 17, 2017