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By Ivan César Lopes Diniz, César Romero Afonso Goulart Júnior

Mandrels are tools applied to manufacturing seamless tubes. In VSB plants (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil), it is used in two mills. Mandrel and PQF Mills. This is an expensive tool due its alloy (hot work tool steel – AISI H13) and lengh (between 12 meters and 22,5 meters). An opportunity to apply mandrels from PQF in Mandrel Mill has been identified. However, mechanical properties of PQF mandrels must be improved. This work presents the heat treatment process of Quenching and Tempering developed internally at VSB to improve PQF mandrel properties aiming to achieve Mandrel Mill requirements. Hardness and metallography tests were performed before and after some steps of the heat treatment to characterize and validate the process.

Oct 5, 2019

By Antonio Lourenço Batista de Souza

A simulação da evolução microestrutural, durante a etapa de acabamento, na laminação de tiras a quente de aços carbono, através do software DEFORMTM3D, foi estudada para prever a carga de laminação, distribuição de temperatura, de deformação e de tamanho de grão. A boa concordância dos valores da carga e temperatura na simulação com os valores da literatura, mostra que o presente modelo é viável para representar o processo de laminação. A deformação acumulada próximo à superfície foi maior quando comparada a da região central da tira laminada, indicando uma distribuição heterogênea da deformação, que diminui com a evolução do processo. O aumento da fração de recristalização dinâmica (DRX) e a diminuição do tamanho de grão foram mais significativos nos primeiros passes. Além disso, houve uma fração de DRX maior e um tamanho de grão menor próximo a superfície da tira, esta diferença no tamanho de grão, no sentido da espessura, também diminuiu com a evolução do processo. Estes resultados sugerem que múltiplos passes podem diminuir a não homogeneidade microestrutural da tira. Assim, este estudo mostra a eficácia do modelo microestrutural em predizer o comportamento do material em um processo de laminação a quente.

Jul 30, 2018

By Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By Sérgio Roberto Lopes Moreira, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Fabiano Abrahão Moreira

O nível de inclusões presentes no aço líquido interfere diretamente na qualidade das placas produzidas por lingotamento contínuo e são determinantes na formação de defeitos superficiais em produtos laminados a frio. A reoxidação do aço, bem como a passagem de escória do distribuidor para o molde, a interação do aço com o pó de cobertura do distribuidor e com o pó fluxante, têm forte influência na limpidez das placas originadas no processo de solidificação no molde. No presente trabalho, avaliaram-se as inclusões formadas durante o início do processo de lingotamento contínuo para aços de ultra baixo teor de carbono, sob três diferentes condições de adição do pó de cobertura do distribuidor, além da própria condição padrão. O objetivo do estudo é reduzir a quantidade das inclusões e consequentemente, os defeitos superficiais em placas iniciais, por meio da relação com o teor de oxigênio no veio da máquina de lingotamento contínuo. Tal investigação visou fornecer informações para alterações nas condições do processo para melhoria da qualidade do produto final.

Oct 1, 2019

By Everton Pizzio

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos estão sujeitos a falhas por fadiga. No estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3, que fixam o flange da corrediça falharam prematuramente por fadiga. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Para tanto, foram realizados ensaios de fadiga visando o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. A conclusão principal foi que a configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso e que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga

Aug 17, 2017

By Diego Canez Fernandes

O atual cenário mundial do mercado de carvões e da fabricação de aço vem estimulando mudanças no mix de carvões praticados na Usiminas. Neste contexto, foram realizadas alterações significativas no mix, com destaque para o aumento da participação de carvões alto voláteis e coque verde de petróleo. A qualidade do coque foi mantida por meio de ajustes de parâmetros operacionais na britagem, aliados à adição de óleo na mistura. O objetivo desse trabalho é apresentar a evolução do consumo desses materiais e os resultados de qualidade do coque. Os resultados de qualidade do coque (DI15/150, CSR e CRI) não sofreram variações significativas com a elevação da participação dos carvões alto voláteis e coque verde de petróleo, mantendo-se dentro da faixa visada.

Aug 1, 2018

By Suzana Souza da Silva Scardua

O desenvolvimento dos aços microligados representa um grande avanço tecnológico e oferece grandes vantagens econômicas para diversas áreas da engenharia. Nas últimas décadas houve um aumento expressivo na demanda mundial por tubos utilizados na construção de dutos para transporte de petróleo e gás. Neste caso são utilizados os aços ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) que combinam alta resistência e tenacidade necessárias para operar em altas pressões. Os tubos são produzidos a partir de placas laminadas e posteriormente soldadas atendendo a norma API 5L. Em componentes de geometria complexa, tais como juntas, acoplamentos e conexões, a laminação não é a técnica mais adequada. Para este fim, o processo de forjamento é uma alternativa, pois permite uma ampla faixa de dimensões e formas complexas com controle da microestrutura e propriedades mecânicas após tratamentos térmicos adequados. Para avaliar novas técnicas de processamento, foram fabricadas barras forjadas de um aço microligado com composição química similar à de um API 5L X70 comercial. O aço foi lingotado e forjado em barras quadradas de 35 mm de aresta. Em seguida foram retiradas amostras para tratamentos térmicos de têmpera a 920°C e 1.050°C e revenimento de 150°C a 650°C. Após analisar as microestruturas foi escolhida a similar à de um tubo comercial API 5L X70 para preparação de corpos de prova para ensaios de tração. Resultados preliminares mostram a possibilidade de obter aços com qualidade API através do forjamento.

Aug 7, 2018

By Renan Oss Giacomelli

A adesão de revestimentos multifuncionais em substratos moles é de extrema importância para o comportamento tribológico desta importante classe de tratamentos superficiais. Mais especificamente, testes de indentação e de riscamento são bastante utilizados na medição desta propriedade. No presente estudo, a adesão de filmes de DLC do tipo a-C:H depositados em aço baixo carbono nitretado foi investigada através de testes de indentação e riscamento. Os revestimentos foram produzidos através de PECVD em substratos de aço 1020 com dois acabamentos superficiais: lixado (Sq = 0,184 µm) e polido (Sq = 0,002 µm). Foram realizados testes de indentação Rockwell C e a adesão foi quantificada através da medição da área desplacada em imagens obtidas através de microscopia ótica. Esta análise produziu resultados semi-quantitativos, eliminando a análise qualitativa subjetiva sugerida pela norma VDI3198. Ainda, testes de riscamento foram realizados nas mesmas amostras com o mesmo indentador para que uma comparação entre ambas as técnicas pudesse ser estabelecida. Por fim, o método apresentado mostrou resultados coerentes, onde amostras com menor carga crítica apresentaram uma maior área desplacada. Amostras lixadas apresentaram um desempenho inferior em relação a adesividade.

Aug 16, 2017

By Cesar Giron Camerini

Os aços inoxidáveis bifásicos superduplex estão presentes em diversos setores da engenharia devido a versatilidade oferecida em termos de propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Para garantir a qualidade destes aços, avaliar o teor de ferrita presente na microestrutura é de grande relevância para indústria uma vez que diversas propriedades do material dependem do controle deste teor. Durante a fabricação de equipamentos ou inspeções de campo uma das formas mais viáveis de monitorar o teor de ferrita é através do ferritoscópio, dada sua portabilidade e fácil interpretação. No entanto, observou-se que a forma usual de calibração do ferritoscópio pode levar a medidas imprecisas, principalmente na avaliação dos aços superduplex. A fim de analisar esta influência, foram realizados diferentes testes de caracterização microestrutural através de microscopia ótica, difração de raio-x e o magnetômetro de amostra vibrante, para confrontar com medidas obtidas com ferritoscópio. Conclui-se que para elevados teores de ferrita, a calibração do ferritoscópio realizada a partir dos padrões fornecidos pelos fabricantes apresentam desvios significativos dos teores encontrados a partir da caracterização com equipamentos de laboratório. O presente trabalho apresenta uma solução para utilização do ferritoscópio para uma quantificação mais acurada do teor de ferrita nos aços inoxidáveis superduplex.

Oct 30, 2017

By Marcos Meyer

A pelotização é um processo de aglomeração com objetivo de agregar valor aos finos de minérios de ferro (pellet feed). A partir de 2010, a mina de Brucutu situada no Quadrilátero Ferriferro (QF) passa a ser a maior fornecedora de matéria prima para as plantas de Tubarão / Vitória-ES. O estudo avaliou a performance industrial de duas misturas com alta participação de minério de Brucutu, acima do padrão utilizado na usina de pelotização. Os minérios compostos nas misturas foram caracterizados por análise química, física, mineralógica e microestrutural. O desempenho operacional mostrou superior à mistura padrão utilizada para a produção de pelotas para redução direta, permanecendo com os parâmetros de qualidade consoantes com as especificações do produto final. O conhecimento das características geometalúrgicas destas misturas com minério de Brucutu em maior escala foi de suma importância para adequar o processo e custo das principais operações unitárias da planta envolvida (moagem e forno).

Aug 1, 2018

By Vitor de Oliveira Campos

Vários resíduos gerados nos processo siderúrgico são fonte de ferro e podem ser reciclados e reintegrados de volta ao ciclo produtivo do ferro. Exemplos incluem pós de coletores e despoeiramento, carepas e lamas. Estes materiais são geralmente classificados como rejeitos e são descartados em aterros a um alto custo, mas adquirem um valor significante quando reciclados e reutilizados apropriadamente. O presente estudo consiste em demostrar a viabilidade da utilização destes resíduos em um processo de mini sinterização, plantas de sinterização produzindo até 1 milhão de toneladas por ano. O produto obtido apresenta propriedades químicas e físicas adequadas para carregamento direto no alto-forno, para utilização como nucleante na sinterização, ou como refrigerante no convertedor. O balanço do zinco e dos álcalis é de extrema importância para viabilizar um sínter final com qualidade requerida e será analisado neste estudo. Conclui-se que a utilização dos resíduos citados é economicamente viável e o estudo de caso apresentado neste trabalho comprova o benefício com retorno significativo.

Aug 1, 2018

By Flávio Altoé Franco

Foi identificada uma trinca no convertedor 2 da ArcelorMittal Tubarão em junho de 2013 durante início de carregamento de gusa, esta se localizava na solda entre o cone inferior e o flange do fundo. A análise abrangeu a avaliação dos danos no vaso, à análise da fratura, análise de material, onde foi verificado que a trinca não foi decorrente de trinca preexistente, nem de degradação do material ou imperfeição de solda. Foi construído um modelo 3D do convertedor considerando-se todos os detalhamentos pertinentes à uma análise termo estrutural. Foram analisadas as seguintes situações: Refratamento conforme projeto do fornecedor – junta de papelão; Projeto de refratamento incluindo influência da junta de dilatação natural 0,2 mm existente no refratário; Carregamento térmico; e situação corrente do projeto considerando proteção de soleira. De acordo com os resultados, verificou-se que a causa da falha do convertedor esta relacionada a esforços oriundos da expansão térmica do refratário.

Aug 16, 2017

By Jeferson Preti

Este trabalho apresenta a análise, o projeto e o desenvolvimento de um manipulador robótico industrial de baixo custo para linhas de produção. O aparato proposto possui potencial para contribuir na melhoria das condições de utilização de células robóticas no cenário industrial nacional, auxiliando na superação dos desafios existentes na implantação de células robóticas por pequenas e médias empresas, nomeadamente, custos de implantação, manutenção e reprogramação/reconfiguração. O manipulador robótico industrial foi projetado considerando uma estrutura metálica leve de baixo custo, com elementos mecânicos de precisão média e não dedicados, facilmente encontrados no mercado nacional. Além disso, o manipulador robótico foi projetado para ser capaz de alcançar velocidades médias provendo tempos de ciclo de operação quase equivalentes aos apresentados por robôs polares articulados convencionais, nas mesmas aplicações. O sistema de controle foi concebido para não empregar o dispendioso sistema convencional de hardware centralizado de controle de eixos, sendo esta operação realizada por algoritmo computacional executado no mesmo PC responsável pela gestão e integração dos processos. Assim, a operação emprega dispositivos acionadores descentralizados considerando o envio dos sinais de referência diretamente aos acionadores, possibilitando a compensação das restrições dos esforços da estrutura com recursos de suavização de trajetórias. A integração com o usuário foi projetada para possuir uma interface gráfica de manipulação amigável e que permita facilmente os processos de operação, manutenção e de reconfiguração. Fornecendo ainda, recursos de supervisão, histórico de falhas e assistência remota. Por fim, um protótipo do manipulador robótico industrial proposto é apresentado demonstrando as principais características construtivas e operacionais.

Jul 30, 2018

By Isabella Rissari da Silva Lana

Os primeiros instantes da fabricação de aço são extremamente importantes no que se diz respeito á qualidade superficial e interna do produto. No processo de lingotamento contínuo em uma Aciaria, existe o distribuidor, este a princípio exercia apenas a função de reservatório intermediário do aço líquido, ficando entre a panela e o molde, distribuindo o fluxo aos veios para que se tenha uma solidificação mais controlada. Atualmente o distribuidor exerce outras funções, como a melhoria na limpidez do aço. Um dos mecanismos utilizados para que haja essa melhoria no distribuidor, é o difusor de argônio. Este mecanismo ocorre através de uma cortina de gás inerte com capacidade de flotação de inclusões de classificações endógenas e/ou exógenas. Esse trabalho tem como objetivo testar e comparar o desenvolvimento do difusor de argônio e identificar sua eficiência na limpidez do aço. A técnica adotada para determinação da eficácia do difusor foi através da retirada de amostras no distribuidor e molde durante o processo de lingotamento contínuo, essas amostras foram analisadas no laboratório para que fosse determinada através de métodos indiretos, a medição de alumínio total. Constatou-se que os tipos de aço usados nos testes, tem capacidade de chegar ao lingotamento contínuo já com altos teores de limpidez, mas, mesmo assim, a quantidade de inclusões de alumina observada no molde apresentase bem mais baixa no veio com difusor de argônio.

Aug 16, 2017

By Andrew Thallisson de Souza

Os aços inoxidáveis ABNT da série 300 são ligas austeníticas Fe-C(< 0,08%) - Cr(18 a 20%) - Ni(8 a 10%) são muito aplicados, pois apresentam alta estampabilidade, alta soldabilidade, boa resistência à corrosão uniforme em vários meios corrosivos, no entanto, sofrem corrosão localizada (pites, corrosão sob tensão, fresta e corrosão intergranular). Os aços inoxidáveis da família UNS S32304, têm 23%Cr e 4%Ni. Por terem teor de carbono inferior a 300ppm (0,03% em massa) são resistentes à corrosão intergranular, sofrem pites e corrosão sob tensão (CST). Devido ao alto teor de cromo, o aço UNS 32304 apresenta boa resistência à corrosão uniforme, sendo que na corrosão por pites o mesmo apresenta um comportamento melhor que os aços ABNT 304 (sem Mo) e ABNT 316 (com Mo), de acordo com o Número Equivalente de Resistência ao Pite (PREN). O PREN dos aços UNS 322304 é 26, e para os aços ABNT 304 e 316 são 18 e 25, respectivamente. Este trabalho caracterizou os diferentes aços inoxidáveis química, metalográfica e eletroquimicamente em meios contendo íons cloretos. A partir de ensaios de caracterização eletroquímica, por polarização potenciodinâmica, verificou-se que o aço ABNT 304 apresentou potencial de pite inferior aos aços ABNT 316 e o UNS 32304, em soluções aquosas contendo 3,5% (massa) de NaCl. Verificou-se que estes aços sofreram CST empregando-se ensaios de deformação (corpo de prova em U) e carga constante (corpo de prova de tração liso) nos eletrodos em soluções aquosas contendo 42% (massa) de MgCl2 na temperatura de aproximadamente 143°C. Salienta-se que o comportamento em CST do aço ABNT 304 foi inferior aos demais. As amostras ensaiadas foram caracterizadas fratograficamente (macro e microfratograficamente - empregando-se microscopia eletrônica de varredura). Os corpos de prova que sofreram CST apresentaram facetas de clivagem e “marcas de rios”, características da fratura frágil.

Aug 17, 2017

By Rogério Vicentini

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um suporte cerâmico apropriado para a soldagem unilateral de liga de alumínio, utilizando a cordierita, uma vítria cerâmica constituída de óxidos. Trata-se de uma proposta tecnológica que viabiliza a produtividade da operação de soldagem, mantendo-se inalterada a qualidade da junta soldada ampliando os conhecimentos relacionados aos suportes cerâmicos focando a redução dos custos de fabricação.A soldagem unilateral com este tipo de suporte de solda foi executada em chapas de alumínio com arame de solda de alumínio 4043 pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW). A eficiência do suporte cerâmico em suportar o metal de solda líquido foi verificada durante a soldagem do passe de raiz. Várias soldas foram executadas em chapas com espessura de 6,35mm para testar a eficiência do suporte. Parâmetros e variáveis do processo foram estudadas: a abertura de raiz, a tensão, a corrente e a energia de soldagem. Os resultados mostraram que o suporte foi eficiente para suportar a poça de solda líquida. Foi possível estimar uma faixa de operação do processo, com abertura de raiz de 2,0 a 6,0 mm e a energia de soldagem calculada ficou entre 0,62 e 1,46 kJ/mm. A soldagem foi realizada com mecanismo para facilitar a saída do arame de alumínio (tocha Push-Pull) sendo soldado puxando, da esquerda para direita, com pequena oscilação lateral em relação ao cordão de solda. As macrografias das juntas soldadas, além de revelar boa penetração lateral (entre 2 a 4,5mm) e reforço de solda com até 2,1mm de altura, pôde revelar ausência de descontinuidades como: trincas, falta de fusão, inclusão de escórias e porosidades.

Aug 16, 2017

By Franciéli Mantovani

Apesar da primeira preocupação com relação à gestão de resíduos ser a busca pela minimização da geração dos mesmos, há muitos casos de processos produtivos que geram resíduos inevitáveis. A investigação e o desenvolvimento de processos tecnológicos capazes de transformar os resíduos no sentido de reutilizá-los são plenamente justificados e passaram a ser uma realidade. Dentro deste panorama, a reciclagem de resíduos potencialmente perigosos, como o pó de aciaria elétrica - PAE, é uma importante questão ambiental. A indústria de pigmentação, na busca de matérias primas alternativas e de menor custo, vem apresentando potencial para absorver resíduos que contenham elevados teores de ferro sob a forma de óxidos. Neste sentido, esta pesquisa objetivou avaliar a viabilidade do uso de PAE para pigmentação da fração argamassa do concreto. Para tanto, foram moldados três traços diferentes, com teores de adição de PAE e de pigmento comercial de 0% e 5%, mantendo-se uma relação água/aglomerante de 0,4. Para cada traço moldaram-se corpos de prova destinados aos ensaios de resistência à compressão e de medições colorimétricas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o PAE apresenta potencial para pigmentação de argamassas. Entretanto, verificou-se retardo na pega do material, o que pode vir a prejudicar a desforma.

Jul 30, 2018

By Vera Lúcia Othéro de Brito

Literature has shown that spinel Co-Mn ferrite have potential application in magneto-mechanical sensors, due to its relatively high magnetoelastic sensitivity. In this work, Co-Mn ferrite was processed by means of the ceramic method, using Fe2O3, MnO and Co3O4 as raw materials. Samples were liquid-phase sintered, using Bi2O3 additive as liquid-phase former. X-ray fluorescence analysis was carried out in the raw materials in order to evaluate their impurity content. Atomic absorption spectrometry analysis was used for quantifying the Co/Mn/Fe proportion in the ferrite. The microstructure of the sintered sample was analyzed by means of Scanning Electron Microscopy. The magnetization and magnetostrictive behavior of the ferrite were evaluated, obtaining curves for magnetic hysteresis, magnetostriction and magnetoelastic sensitivity. The impurity inclusions and the Bi-rich particles formed from the liquid phase were characterized. The sintered ferrite had a total magnetostriction of -126ppm, which is lower than the values reported in literature for a Co-Mn ferrite of similar composition. It was verified that sintering was carried out within a critical temperature range, in which the decomposition of Mn ferrites may occur when sintering in air. This decomposition affects the magnetic properties of the material, and it may be avoided by using controlled sintering atmospheres.

Aug 8, 2018

By Demetrius Da Rós Ruy

O lingotamento contínuo é uma das etapas mais importantes na produção de aço, sendo um método rápido e eficiente na fabricação de placas ou tarugos através de processos de resfriamento onde o aço líquido é moldado e solidificado. Contudo, têm sido historicamente observado problemas de processo corrosivo acentuado na câmara de exaustão e na estrutura das máquinas da ArcelorMittal Tubarão. Os mecanismos deste processo corrosivo em máquinas de lingotamento contínuo, em geral, são variados e diretamente relacionados às condições operacionais da máquina, conduzindo a elevados custos de manutenção, diminuição da vida útil das máquinas, causando insegurança e interferindo na qualidade do produto. Este trabalho objetiva descrever as causas principais deste processo corrosivo e mostrar o desenvolvimento de testes que foram conduzidos visando a minimização deste fenômeno na máquina de lingotamento de placas #1 da ArcelorMittal Tubarão no ano de 2017.

Oct 30, 2017

By Ayumi Yoshioka

Os componentes automotivos em geral devem atender a especificações rigorosas de propriedades mecânicas, requisitos de limpeza inclusionária, entre outros. Enxofre e alumínio são dois elementos adicionados ao banho líquido, que têm papel importante na obtenção destas propriedades, mas que dificultam o processo de produção por lingotamento contínuo por favorecer a formação de partículas sólidas de alto ponto de fusão, que podem prejudicar a limpeza inclusionária e provocar a obstrução das válvulas de lingotamento. O objetivo do presente trabalho é analisar e classificar as inclusões de corridas do aço DIN 38MnSiVS6 em escala industrial e avaliar estes resultados em conjunto com os dados de processo de aciaria e com os resultados de simulação termodinâmica utilizando o software FactSage 6.4. Foi observado que as corridas apresentaram tanto sulfetos de cálcio quanto espinélios, mas as primeiras, associadas a uma fração líquida menor na escória, tiveram uma correlação mais perceptível com a má lingotabilidade.

Aug 17, 2017