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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Vinícius Cunha de Souza

Dispositivos atuatores com componentes de ligas de NiTi podem ter seu desempenho modificado quando submetidos a distintas taxas de aquecimento e/ou resfriamento resulte numa transformação de fase. Por outro lado, por norma, as temperaturas de transformação de fase (início, pico e fim) devem ser estabelecidas a partir de taxas fixas de 10ºC/min (tanto no aquecimento como no resfriamento) através da técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), sem levar em conta a dinâmica do material durante a transformação em aplicações reais. O presente trabalho procura observar a transformação de fase do material avaliando a capacidade de resposta do mesmo, quando submetido a ciclos em um DSC sob diversas taxas de resfriamento e aquecimento, entre 1 e 10ºC/min em uma liga de NiTi rica em Ti, com formação de fase R durante o resfriamento e/ou aquecimento. Os resultados de DSC foram submetidos a um tratamento de dados com o intuito de melhor determinar as temperaturas de transformação de fase associadas as frações transformadas. Pode-se verificar que valores de taxas de resfriamento e de aquecimento superiores a 7°C/min permitem que ocorra uma tendência para um incremento do intervalo entre as temperaturas de início e fim das transformações direta e reversa.

Aug 16, 2017

By Werner Klein

The utilization of production facilities in an optimum way, with reliable due date fulfillment, reducing raw material and energy consumption, are challenges iron and steel companies are facing in their business every day. By using an APS system such goals can be achieved to increase the competiveness of iron and steel producers. A sophisticated APS supports the overall planning process by applying complex rules based on product and order mix, its production routings with corresponding processing and transport times and resource availability. Specific technological as well as steel grade and energy related constraints are also considered to meet company specific KPIs. A core feature of APS solution is to react online on deviations to plan during the production process. Deviations such as nonconformance of intermediate material attached to an order, sudden production delays, unavailability of important production resources, makes it necessary to update the production plan. In general the task of APS is to support the preferred work-to-order concept, by assigning work-orders to available production facilities along the product specific process route and generate optimized material sequences for critical work centers.

Aug 17, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Fabio Andre Brand

As empresas de classe mundial, para atingir a excelência, buscam inovações para maximizar a utilização dos seus ativos. Para estas empresas, os departamentos de manutenção assumem uma função estratégica e a utilização de metodologias como a Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) tem contribuído muito para a obtenção de um desempenho positivo em seu sistema produtivo. Apesar das inúmeras vantagens da aplicação da MCC, identificou-se uma oportunidade de melhoria nesta metodologia, na etapa de aplicação do diagrama de decisão para escolha das tarefas de manutenção. Pois é dentro deste contexto que se insere o presente trabalho, que busca consolidar o processo de implementação da MCC, com a introdução de melhorias na etapa mencionada, voltadas principalmente para a sua utilização na indústria siderúrgica. Inicialmente, apresenta-se uma abordagem sobre os conceitos e métodos empregados na MCC tradicional. Em seguida, as melhorias propostas foram detalhadas junto com um estudo de caso, onde a MCC, já contendo os métodos elaborados neste trabalho, foi aplicada em uma empresa siderúrgica, sendo que os resultados obtidos demonstraram a adequação desta proposta às necessidades deste ramo industrial.

Oct 30, 2017

By Eustáquio Vieira Júniorr, Dalton Martins Neto, Filipe da Costa Oiveira

O Alto-Forno 2 da Ternium Brasil, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificaram-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido e deformação dos staves de cobre chamado “efeito banana”, causando a perda da capacidade de refrigeração destes componentes do sistema de arrefecimento. Após a análise dos eventos foram executadas diversas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também ao Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação para o Alto-Forno 2 foi estabelecido que deveriam ser substituídos os staves danificados e alguns setores da carcaça que apresentavam trincas e deformações, e consequentemente a perda de suas propriedades mecânicas, visando eliminar as interrupções na operação do Alto-Forno 2 para reparos localizados e redução das instabilidades operacionais causadas pela não uniformidade das superfícies dos staves. O trabalho apresenta o detalhamento da técnica utilizada para substituição dos staves, a seleção dos materiais assim como os preparativos operacionais que garantiram o bom desempenho do Alto-Forno 2 nos momentos que antecederam a parada e após seu retorno à operação, mostrando a viabilidade técnica e econômica da atividade.

Oct 1, 2019

By Giulio Rodrigues Altoé

Fibras de fique (Furcraea Andina) estão entre as lignocelulósicas naturais com grande potencial para utilização em compósitos poliméricos. O presente trabalho avalia a resistência ao impacto deste tipo de compósito com matriz epoxídica reforçada com diferentes percentuais de fibras de fique. As fibras foram embutidas sob pressão em mistura com resina epóxi DGEBA/TETA curada à temperatura ambiente por 24 horas. Os corpos de prova normalizados foram confeccionados com percentuais de até 30% em volume de fibras de fique alinhadas ao longo de todo o comprimento, estes corpos de prova foram então ensaiados em pêndulo de impacto Charpy e as superfícies de fratura analisadas por microscopia eletrônica de varredura, MEV. A resistência ao impacto aumentou substancialmente com a quantidade relativa de fibra de fique reforçando o compósito. Este desempenho foi associado à dificuldade de ruptura imposta pelas fibras bem como ao tipo de trincas resultantes da interação fibra de fique/matriz epoxídica que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Stanislas Mauuary

Price pressure is a real challenge on the stainless steel market. With market globalization, increase production capacity and exorbitant raw material, the margins are squeezing for stainless strip producers. Primetals Technologies offers a wide range of advanced technological solutions to secure the margins of our customers. Our solutions, implemented with professional project management, allow an optimum coil to market time, securing then the return on investment for the investor. Among the possible lever used to optimize the production route, one drastic step can be made to cut rolling time and cost by replacing the common 20-Hi mill stand reversing process by state of art high capacity X-HI® stands in continuous rolling line. Other source of savings can be implemented by integrated several process steps together (rolling, annealing, pickling, skin passing), achieving then savings on stocks and logistics while coil processing is reduced to fraction of hour. Additional solutions can also be implemented on the new, as well as existing line, like maintenance free solid state laser welder, skin-pass and tension levelers, in-line inspection system coupled with process and quality management system.

Aug 17, 2017

By Janaina Gonçalves Maria da Silva Machado

O antracito é um dos tipos de combustíveis utilizados no processo de pelotização. Estudos de caracterização desses materiais realizados no CTF-Vale indicaram muitos casos de antracitos contaminados com carvões betuminosos. O objetivo desse estudo é avaliar como essa contaminação pode afetar a qualidade das pelotas queimadas e também o manuseio desses combustíveis. Para este desenvolvimento alguns antracitos, com diferentes níveis de contaminação, foram caracterizados química, física, petrográfica e mineralogicamente e seus desempenhos foram avaliados em plantas piloto de pelotização. De acordo com os resultados, quanto maior o grau de contaminação de antracitos com carvões minerais pior a qualidade física das pelotas queimadas. Em casos extremos, quando os antracitos foram contaminados com maiores teores de carvões alto-voláteis as pelotas se desintegraram durante os pot grate tests. Observou-se também que a contaminação afeta negativamente os principais parâmetros que influenciam o manuseio de combustíveis, que são umidade, distribuição granulométrica e composição mineralógica.

Aug 2, 2018

By Markssuel Teixeira Marvila

A Capilaridade, definida como um fenômeno de atração e repulsão, que ocorre no contato de líquidos com um sólido, fazendo com que este líquido se desloque sobre a superfície sólida, é um dos parâmetros primordiais para analisar a durabilidade de argamassas de múltiplo uso. Neste contexto quatro traços de argamassas, dosadas em laboratório e industriais com diferentes níveis de consistência, foram utilizadas para avaliar a correspondência entre as normas brasileira NBR 15259 (ABNT, 2005) e europeia UNI EM 15801 (2010) para cálculo do coeficiente de capilaridade. Os resultados indicam que mesmo seguindo procedimentos bastante divergentes ambas a normas proporcionaram valores de coeficiente de capilaridade para todos os traços estudados. Assim sendo fica comprovada a equivalência técnica das duas normas estudadas para obtenção do coeficiente de capilaridade.

Oct 30, 2017

By Franco Gandin

With increasing demands for highly performing and at the same time efficient and running-costs saving vacuum-degassing equipment, dry mechanical pumps have been confirmed a proper choice to completely fulfill the expectations of steel-making companies worldwide. Regarding the production of both special carbon steel and stainless steel grades, the usage of mentioned pumps allowed reaching simultaneous remarkable results from different viewpoints in various Danieli worldwide installations (treating up to 200 t of liquid steel). As a matter of fact, in front of the replacement of a widely spread and renowned technology such as steamejector pumps with the recently developed technology embodied by the dry mechanical pumps, well-established metallurgical performances in terms of carbonhydrogen- nitrogen-sulphur removal have been repeatedly attained while meeting at the same time the client’s expectations concerning, for example, running-costs and push-button availability. Additionally, thanks to the very flexible, modular, redundant and maintenance-friendly equipment design, random problems occurring to the singular mechanical pumps can be easily solved without affecting the VD-VOD plant availability and metallurgical performance. With a particular regard to the VOD process, a very short overall process-time has been repeatedly performed (averagely less than 58min under-vacuum time at ChMP1) while guaranteeing the expected required quality of the final refined stainless steel. Moreover, in several VOD installations (ranging from 6 t up to 110 t of liquid steel) an efficient automatic process control such as dynamic pressure-regulation during oxygen-blowing has been attained thanks to the controllable variable-speed drives with which each mechanical pump is provided.

Aug 17, 2017

By Josef Maierl

For the production of advanced high strength steel grades (AHSS) like API X80/X100, dual-phase, martensitic and complex-phase grades a number of hot strip mills need to extend their limits in terms of power and flexibility. Especially for cooling and coiling of these new materials, Primetals Technologies developed the “Power Cooling” and “Power Coiling” technologies. Power Cooling combines the advantages of conventional laminar cooling or “low pressure cooling” with the newly developed “high pressure cooling” with highest cooling rates for flexible operation. The Power Coiler which is needed to coil those high strength grades especially at thicker gauges ensures reliable strip-coiling for a most economical production. To enhance the reliable production of high-strength steel grades for a wide range of strip dimensions, the automation system with its advanced models is an integral part to the mechanical design. In this context the paper presents examples for the installation of power cooling and power coiling in new and modernized HSM.

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

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Thiago Viana de Oliveira Turra

Foi estudado o comportamento do resultado de dureza com o acréscimo de tempo de patamar de tratamento térmico para alívio de tensões, em juntas soldadas com processos MAG e TIG. Utilizou-se o metal base ASTM A743 CA6NM, um aço inoxidável martensítico usado na fabricação de rotores para geração de energia hidroelétrica, e o consumível de soldagem AWS A5.9 ER410NiMo. No processo MAG, foi usado o gás mistura de 96% Ar + 4% CO2, e no processo TIG o gás 100% Ar. Para cada processo, foi soldado um corpo de prova, que foi cortado em sete fatias ao longo do comprimento. Observou-se redução na dureza do estado “como soldado” para o primeiro ciclo de oito horas de patamar. Nos demais ciclos a variação encontrada não tem significância dentro da dispersão da amostragem.

Oct 30, 2017

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O processo de estampagem a quente também conhecido como press hardening, é um dos métodos mais utilizados atualmente pela indústria automobilística para produzir aços de alta e ultra alta resistência. Esse processo é principalmente usado em peças relacionadas à segurança passiva e à resistência ao impacto, tais como pára-choques e barras de proteção laterais. O uso desse processo aumenta a segurança dos passageiros e reduz o peço do veículo e, portanto, o consumo de combustível. No presente estudo, amostras de aço ao boro foram deformadas a quente, não isotermicamente, a 850ºC e 750ºC em 30% a uma taxa de 0,5s-1. As microestruturas obtidas após deformação a 850ºC foram quase totalmente martensíticas, diferente das amostras deformadas a 750ºC, onde houve uma diminuição da fração volumétrica de martensita e um aumento da fração volumétrica de ferrita. Portanto, a deformação aplicada a 750ºC resultou em uma diminuição dos valores de microdureza. Desta forma, tornou-se possível investigar a influência da deformação em alta temperatura na transformação martensítica, na fração volumétrica de ferrita e nos resultados de microdureza.

Aug 16, 2017

By Eduardo Dominguez Trindade

Lubricant oils are subjected to reciprocating movement in the piston ring/cylinder tribocouple of automotive engines. In this kind of movement, the relative speed oscillates between zero and a maximum, and therefore the lubrication regime goes from boundary to hydrodynamic. Tribotests are widely used in laboratories to hint at the friction developed in these systems. In the present work, a SRV tribometer was used to evaluate the friction behaviour of lubricant oils under reciprocating movement up to 60 Hz. A high acquisition rate allowed the analysis of data inside each reciprocating cycle. Both a pure base oil and a fully formulated lubricant were used. Changes in the contact pressure, viscosity and speed were seen to influence friction, which was correlated to the relative thickness predicted by Hamrock-Dowson equation. While some observed characteristics were typical consequences of the Stribeck curve, other effects were also observed, such as the occurrence of seizure at high reciprocating frequency. A lower boundary coefficient of friction due to additive package in the formulated oil was also observed. The results allow a better understanding of friction in reciprocating cycles and can be used to evaluate the performance of oils and surfaces in laboratory prior to engine testing.

Jul 31, 2018

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Mario González Ramírez

The safe transport of sour gas requires steels with enhanced hydrogen induced cracking (HIC) resistance. Centerline segregation bands of high hardness microconstituents and non-metallic inclusions are the heterogeneities usually linked to HIC failures in pipeline steels. Full-scale production heats of a new low Mn, Nb microalloyed steel were produced by different steel mills aiming at the application in sour gas environments. The new alloy design provides both effective strengthening and control of sulphide inclusions. Coil microstructure consisted of fine grained ferrite with a small volume fraction of uniformly dispersed eutectoid aggregates. Most importantly the microstructure was uniform in both the longitudinal and transverse directions and exhibited exceptional consistency. Samples from this steel were submitted to HIC testing according to NACE standards TM0284-2003 without any sign of cracking. The results, so far, confirm that this new alloy design provides the unique opportunity to economically produce a high strength pipe steel grade with improved sour service resistance for the linepipe industry.

Aug 8, 2018

By Laís Couto dos Santos

A corrosão é definida como sendo um conjunto de fenômenos de deterioração dos materiais em consequência de reações entre o material e o meio. Em instalações metálicas, tais processos são monitorados através de cupons de perda de massa. Quando o ataque se evidencia pela formação de cavidades com pouca perda uniforme, ele é denominado corrosão por pites. As empresas de monitoramento de corrosão adquirem cupons de diferentes fornecedores, e pouco se observa quanto ao tipo de processamento durante a fabricação, a composição química, a microestrutura, entre outros parâmetros e o quanto, podem alterar a confiabilidade dos resultados. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de cupons aço carbono, relacionando a composição química, densidade de inclusões e pites de corrosão presente em cupons. Na caracterização foram envolvidas as análises química e microscópica. Os cupons foram ensaiados em loop de corrosão tendo como fluido a água potável. Para determinar a densidade, área e profundidade dos pites de corrosão foram adotados as normas NACERP0775 e ASTM G46-94. Foi observada uma relação direta entre o teor de enxofre e a densidade de inclusões e, consequentemente, entre a densidade de pites presente nos cupons, após ensaio em loop de corrosão.

Aug 17, 2017