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By Mônica Aline Magalhães Gurgel

O presente trabalho estudou a evolução microestrutural durante o recozimento no campo intercrítico de um aço baixo carbono com micro-adição de nióbio e molibdênio, laminado a frio, destinado a indústria automobilística, sendo este material da classe dos aços bifásicos. Com o intuito de verificar se os parâmetros utilizados no processo de fabricação (laminação a quente e a frio em função de uma determinada composição química) foram definidos de forma eficaz para obtenção da microestrutura esperada para um material “Dual Phase”. Os estudos foram suportados pelas análises da evolução microestrutural durante o processo de recozimento em escala laboratorial e análise dilatométrica, com o objetivo de determinar a faixa de temperatura no tratamento de recozimento em que as melhores propriedades foram atingidas. As caracterizações microestruturais e mecânicas foram avaliadas por Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaios de dureza Vickers.

Jul 30, 2018

By Leopoldo José Naves Alves

Os sistemas de controle e supervisão de processos que não contemplam o adequado gerenciamento de alarmes e eventos sofrem uma sobrecarga na operação com um número exacerbado de informações durante situações de distúrbio e até mesmo operação normal. Nos últimos anos, a abordagem sobre metodologia, boas práticas e planejamento adequado do gerenciamento de alarmes vem sendo alvo de crescente interesse, seu objetivo é garantir um ótimo estado de produção e uma maior segurança dos equipamentos e dos operadores. Em 2009 a ISA, após anos de trabalho sobre este tema, apresentou a norma ANSI/ISA 18.2, formalizando conceitos, definindo metodologias e sugerindo boas práticas. Este trabalho visa apresentar de maneira objetiva tal norma e demonstrar a viabilidade e eficiência de sua aplicação pratica.

Aug 8, 2018

By Letícia Gomes Mathias Netto Lima

Propriedades mecânicas podem ser melhoradas por meio de tratamentos térmicos, isso foi demonstrado por meio de estudos ao longo dos anos. O tratamento criogênico tem demonstrado que pode melhorar as propriedades dos aços temperados e revenidos, ao se reduzir a presença da austenita residual e ao promover a precipitação de microcarbonetos. Nesse contexto o presente trabalho, pretende realizar tratamentos de resfriamento e criogenia, buscando melhorias nas propriedades de aços temperados e posteriormente revenidos. Foram preparados corpos de prova em aços SAE 4140 submetidos a tratamento térmico de têmpera (a 850°C), e após foi realizado o tratamento criogênico (-196°C) ou resfriamento (-82°). E por fim, as amostras passaram pelo processo de revenimento. O tratamento criogênico ou de resfriamento são procedimentos que costumam ser utilizados após o tratamento térmico de têmpera, estes consistem em submeter os materiais a temperaturas muito baixas durante períodos prolongados de tempo. Foi realizado ensaio de tração nas amostras já preparadas, assim foi possível realizar um estudo comparativo sobre as mudanças estruturais, morfológicas e mecânicas de um aço SAE 4140. Para as análises estruturais, morfológicas e mecânicas foram utilizadas técnicas de caracterização como microscopia ótica, difração de raios-X e microdureza.

Aug 16, 2017

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Gleison Vinicius Ricardo, Luiz Cláudio von Sperling Cotta, Artur Frederico Fonseca da Cruz, Evandro José de Castro Lopes

Binders are important raw materials in the iron ore pelletizing process. The bentonite, most usual, has been used in plants of this process since the forties due to its good performance in the agglomeration of ultrafine ore, although the silicon content in bentonite impairs the total iron content of the pellet, reducing its market value. This article studies the bentonite consumption reduction and improvement of the chemical quality of pellets by the addition of an organic binder in the productive process of Vale Vargem Grande pelletizing plant. By evaluation of variables as, drop test of green pellet, green pellet, dry pellet and fired pellet compressive strength tests, tumble index, percentage fraction of lower than 5 mm and total iron content in fired pellets, it was possible to approve the technical availability of the organic binder auxiliary in Vargem Grande pelletizing process. Nonetheless the positive influence of total iron content increase due to the reduction of bentonite consumption, it could also verify no impact on the physical quality of the pellets under the same production rhythm, approving once again the use of organic binders in pelletizing process.

Oct 1, 2019

By Daniel Angelo Zattera Milesi

Em determinadas rotas de manufatura de componentes automotivos, principalmente de produtos do segmento rodoviário pesado, são muito comuns processos de desempeno a quente, assim como outros procedimentos como arqueamento e alinhamento de longarinas. O presente trabalho tem por objetivo traçar os principais impactos destes processos sobre o material de alta resistência e baixa liga norma DIN EN 10149 S700MC em uma rota de fabricação de produtos automotivos com interferência de um procedimento a quente. Esse material, quando submetido ao ciclo térmico para alinhamento a quente, através do aquecimento de algumas regiões pontuais e do posterior resfriamento ao ar calmo têm suas propriedades mecânicas alteradas. Para comprovar isso, foram reproduzidas as condições do processo atual para mapeamento de dados de temperatura para os subsequentes ensaios de laboratório. Comparando as amostras submetidas ao ciclo térmico, com as produzidas com a mesma matéria prima sem aquecimento, pode-se verificar o impacto causado pelo processo de alinhamento a quente utilizado sobre as propriedades mecânicas do material. Os resultados mostram que o aço DIN EN 10149 S700MC apresenta alterações expressivas em todos os ciclos realizados. Com isso, ocorrem modificações na microestrutura pelo ciclo térmico ocasionando a diminuição de algumas propriedades mecânicas importantes, como tensão de escoamento, dureza e a tensão limite de fadiga.

Aug 16, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

Ao final do processamento termomecânico nos laminadores do tipo Steckel, a tira laminada, já com sua espessura final, é submetida ao resfriamento controlado que geralmente é feito por uma cadeia regulável de aspersores de água. Este resfriamento promove as transformações de fases desejadas para que a microestrutura final do produto laminado confira a ele propriedades mecânicas adequadas para desempenhar com qualidade as funções de aplicação. Neste contexto, o conhecimento dos efeitos da composição química do aço sobre a cinética de transformação de fases possibilitará a adequação de parâmetros operacionais do laminador e do sistema de resfriamento. Reconhecendo a importância deste aspecto, este trabalho estudou a influência da composição química sobre a cinética de transformação de fases dos aços LNE 380 e API X65. Os dois aços foram submetidos a ensaios dilatométricos, metalográficos e de dureza. Ao final do estudo, concluiu-se que, comparados aos efeitos do Nb e Ti, o teor de Mn parece ser o fator com maior influência sobre as temperaturas de início e final tanto de austenitização como de decomposição da austenita durante o resfriamento contínuo. O aumento controlado no teor de Mn possivelmente potencializa o refinamento da microestrutura na etapa de resfriamento.

Oct 30, 2017

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Jamile Guarda, Antônio Cezar Faria Vilela, Anderson Nicolodi

Na literatura são descritos basicamente dois modelos de relações entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais: (1) relações entre parâmetros microestruturais médios do coque e índices de ensaios mecânicos e (2) quantificação dos poros mais críticos a resistência mecânica, a partir de determinados critérios que levam em conta o tamanho e a forma dos poros. Nesse trabalho coques laboratoriais produzidos a partir de carvões com propriedades distintas foram caracterizados pela associação das técnicas de microscopia ótica e análise de imagens. Os principais modelos da literatura de relação entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais foram avaliados. Foi demonstrado que nenhuma das relações estudadas conseguem descrever o comportamento mecânico de coques produzidos a partir de carvões de alto teor de componentes inertes (>40%). A partir desses resultados duas novas abordagens foram realizadas a fim de obter modelos que contemplem tais coques: (1) introdução de uma nova relação entre resistência mecânica e os parâmetros microestruturais e (2) um novo critério de classificação das regiões derivadas de componentes inertes como críticas a resistência mecânica.

Oct 1, 2019

By Gustavo Furigo

A Metalurgia do pó surgiu como uma tecnologia incipiente no início do século passado, e desde então é objeto de inúmeros estudos acadêmicos e industriais, utilizada de forma crescente na indústria metal-mecânica desde a década de 1960. No caso particular de corpos a base de ferro sinterizado e suas ligas um tratamento termoquímico de Oxidação a Vapor, também denominado “Ferróx”, tem sido objeto de pesquisa e estudos por ser uma alternativa muito atrativa do ponto de vista técnico e econômico, melhorando as propriedades tribológicas e promovendo a vedação da porosidade interconectante. Este trabalho tem por objetivo estudar comportamento do tratamento de Oxidação a Vapor em peças de média densidade com composição básica de Ferro, Cobre e Grafite, sinterizadas em condições industriais com diferentes temperaturas. Determinar o comportamento da permeabilidade em função dos parâmetros de processo (temperatura de sinterização, atmosfera e tempo de tratamento de ferrox) e através da Lei de D’Arcy, calcular o coeficiente de permeabilidade (k) dos componentes sinterizados em função dos parâmetros de processo.

Aug 7, 2018

By Juliana Fonseca Paim

A eficiência energética na indústria vem ganhado destaque no contexto atual. Um dos grandes desafios da atualidade é de utilizar os vários milhares de medidas de processos industriais coletadas, armazenadas e, utilizadas como indicadores capazes de contribuirem para a melhoria da eficiência energética. O princípio é combinar métodos analíticos avançados e aprendizagem de máquina aliado a um forte envolvimento dos membros da equipe da usina para se instalar um Sistema de Gestão de Energia (EnMS) em conformidade com a ISO50001. O objetivo seria de proporcionar a usina economias significativas em termos de consumo de energia. Este trabalho resume as etapas críticas para a implementação do EnMS para processos complexos: dignosticar a variabiliade do consumo de energia, identificar uma proposta viável para consumo de energia, envolver todos os níveis de produção nos workshops de análise de causas, implementar modelos preditivos de monitoramento em tempo real, dar o suporte para a tomada de decisões e, fazer modelos de relatórios de desempenho. Um exemplo com uma indústria química será apresentado e demonstrará como a metodologia pode ser aplicada na otimização das áreas de produção e de distribuição de vapor através de da melhoria da gestão operacional. A experiência adquirida para esse caso enfatiza a importância em potencializar a utilização dos dados de monitoramento e, o envolvimento dos operadores para poder entender as práticas operacionais principais, promovendo por conseguinte, uma cultura de eficiência energética.

Sep 25, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

Foram estudadas experimentalmente as relações de fases do sistema Nb-Ti-Si na seção isotérmica a 1200 °C. Ligas fundidas em forno a arco em atmosfera de argônio a partir de Nb, Ti e Si de alta pureza (? 99,9 %), foram tratadas termicamente a 1200 °C durante 264 h em forno tubular, em atmosfera de argônio, encapsuladas em tubos de quartzo. As ligas tiveram sua microestrutura caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica no modo elétrons retroespalhados e por microsonda. Ficaram determinados os campos ternários Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + Ti5Si3, Ti5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + Ti5Si4 + Ti5Si3, Nb5Si3 + Ti5Si4 + NbSi2, NbSi2 + Ti5Si4 + TiSi, NbSi2 + TiSi2 + TiSi e NbSi2 + TiSi2 + SiSS. Existe boa concordância dos resultados com as propostas calculadas e experimentais existentes na literatura para essa seção isotérmica do sistema Nb-Ti-Si. Pequenas alterações composicionais são sugeridas para a locação dos campos ternários observados.

Aug 16, 2017

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

By Jackson de Brito Simões

As Ligas com efeito de Memória de Forma (LMF) são metais funcionais que podem recuperar grandes deformações, superiores a 5%, quando submetidos a carregamento mecânico e/ou aquecidos. Este fenômeno ainda surpreende pesquisadores e engenheiros de projetos, materiais e processos. Esses metais possibilitam o desenvolvimento de atuadores termomecânicos capazes de gerar esforço mecânico com o bloqueio da recuperação de forma. Inúmeros são os processos para obtenção dessas LMF, cada um com sua particularidade e limitação específica. Nesse contexto, este trabalho avalia o efeito do reprocessamento pela técnica Plasma Skul Push-Pull (PSPP) e do tratamento térmico de solubilização nas propriedades térmicas de transformação de fase de uma LMF 55,1Ni-44,9Ti (% em peso) obtida originalmente pelo processo de fusão por indução a vácuo (VIM). Para isso, a LMF foi refundida com uma tocha de plasma e vazada sob pressão em quatro moldes metálicos distintos (aço, bronze, alumínio e cobre). As técnicas de caracterização térmica Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Resistência Elétrica em função da Temperatura (RET) foram utilizadas para avaliar o efeito desse reprocessamento e do subsequente tratamento térmico de solubilização a 850°C em diferentes tempos. Verificou-se que a injeção em molde metálico proporciona uma significativa redução nas temperaturas de transformação de fase, da ordem de 30°C em relação ao material bruto obtido por VIM. Por fim, foi possível concluir que a LMF NiTi reprocessada mantém a transformação de fase mesmo após tratamentos de solubilização a 850°C em tempos mais longos (8 h), contrariamente ao material originalmente obtido por VIM.

Aug 16, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

Esse trabalho teve como objetivo avaliar os fenômenos termoplásticos de carvões coqueificáveis e sua relação com o tamanho de partícula. Para isso, dois carvões americanos e um de origem nacional foram amostrados, caracterizados e separados em três tamanhos de partículas. Após a preparação das matérias-primas, ensaios termogravimétricos, de dilatometria e plastometria foram realizados a partir dos diferentes tamanhos de partícula. Os ensaios termoplásticos mostraram que o carvão nacional apresentou propriedades plásticas extremamente desenvolvidas e que a granulometria não afeta essas propriedades. No entanto, para os carvões americanos de alto e médio volátil diferenças importantes foram observadas, que indicam uma redução das propriedades termoplásticas com a diminuição do tamanho de partícula.

Oct 30, 2017

By Darina Manova

Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance hardness and therefore the lifetime of industrial components. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it is very sensitive to the process parameters, either in implantation or in thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plasma nitrided using three different techniques: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Implantation (PI3) and conventional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method several parameters were tested and some of them were selected to achieve the so called S phase of about 3 µm thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness was assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize the S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCl solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither was the corrosion resistance. The PI3 samples were the hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potential and lower currents.

Aug 8, 2018

By Sandro Griza

Neste estudo, foi analisado um segmento de perfil em “U” que rompeu em serviço. O perfil compunha uma estrutura metálica em treliça que sustentava uma bandeja de construção civil. Foram realizadas análises de fratura, análises de caracterização do material e estudo de rigidez do perfil. O perfil rompeu por sobrecarga estática porque foi instalado do lado inverso. Isto desfavoreceu a rigidez da estrutura.

Aug 16, 2017

By Enilson dos Anjos Rodrigues

Com a crescente demanda do mercado siderúrgico por aumento de produtividade e melhoria dos produtos laminados, tem surgido a necessidade de melhoria dos revestimentos aplicados nos rolos puxadores “Pinch roll”, rolos abraçadores “wrapper rolls”, rolos alimentadores “Feed roll” rolos de mesa (table roll) dentre outros rolos que compõem uma linha laminação. Hoje uns dos grandes desafios encarados pelas indústrias de produção de consumíveis de solda e empresas prestadoras de serviços de recuperação de rolos, estão diretamente ligados no desenvolvimento de novas ligas que permitam um melhor desempenho e desenvolvimento de novos procedimentos que garantam maior qualidade do revestimento aplicado.

Oct 30, 2017