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By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Fernando Andrade Amorim

O processo de micro soldagem se mostra eficiente para a união de Ligas com Memória de Forma (LMF) do sistema NiTi devido a alta precisão e localização do calor, diminuindo os tamanhos da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA), promovendo melhorias nas propriedades mecânicas destes tipos de juntas. Este estudo teve como objetivo geral determinar as variações das propriedades termomecânicas em juntas soldadas de fios de NiTi. Para o trabalho, fios superelásticos de uma LMF NiTi (ASTM F2063) com 0,9 mm de diâmetro, foram divididos em dois grupos: (a) fios sem tratamento térmico (NiTiA) e (b) fios com tratamento térmico a 400°C durante 20 minutos (NiTi400). Em seguida estes fios foram soldados pelo processo TIG, utilizando a microsoldadora Micromelt (EDG Equipamentos e Controles). A caracterização termomecânica dos fios íntegros e microsoldados foi realizada utilizando ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaios de tração uniaxial, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microindentação Vickers. Os resultados mostraram a eficiência do processo TIG ao soldar os fios NiTi de ambos os grupos. As juntas soldadas apresentaram propriedades de superelasticidade semelhante aos fios íntegros e a análise da fratura dos fios com solda mostra características dúcteis.

Aug 7, 2018

By Eduardo Vitral

The present study focuses in the simulation of pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model derived from a Kuramoto-Sivashinsky anisotropic equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The study dealt with a random and a monomode 1D structure initial condition in order to understand how the shape and wavelength of the initial pattern evolve with time. Ripples and hexagonal patterns were observed in the results, being physically consistent with the phenomenon. Moreover, the Method of Manufactured Solution has been used as verification of the developed numerical scheme.

Aug 16, 2017

By Diego Cota Marinho

O processo de dissolução da alumina em condições industriais em cubas de Tecnologia VSS Soderberg de alimentações laterais em batelada é bastante complexo, pois sofre interferência de muitas variáveis de processo como: temperatura e química de banho, propriedades físico-químicas da alumina, quantidade de alumina adicionada e massa de banho disponível. Um bom controle de adição e variáveis de processo contribuirão para garantia de uma melhor eficiência de corrente, consumo de energia e redução da quantidade lama (alumina não dissolvida) formada que se deposita no fundo das cubas e irá comprometer a passagem da corrente elétrica e consequentemente reduzirá a eficiência dos fornos. Este estudo mostra as principais variáveis que influenciam no processo de dissolução, o comportamento da concentração da alumina e temperatura do banho durante os intervalos de alimentação de 2:40 e 4:00 horas, a temperatura de entrada da alumina e as condições de cavidade devido a deposição de lama no fundo das cubas.

Oct 30, 2017

By Ismar Antônio Sardinha

Usually outer straight steel tubes are used to blow supersonic oxygen into LD converters (BOF) to make liquid steel, although conical tubes are used too. Inner tube for oxygen blow and intermediary tube for water IN and water OUT are normally straight steel tubes. Present paper shows the influence of outer tube shape and metal used to in lance cooling and, consequently, a skull retention on lance surface. There are two parameters more important related to lance cooling: velocity of water out and the total lance cooling by addition of thermal conductivity of outer tube metal to it. For this comparison outer tubes are made of carbon steel or copper, and can be straight or conical. As related to velocity of water OUT, outer straight tubes have bigger efficiency than conical tubes. As related to total lance cooling, outer tube metal made of copper has much bigger efficiency than steel because of its thermal conductivity 7 to 12 times more depending on work temperature. The lance cooling has much bigger efficiency for the patented SKULLS3® technology with no skulls on the lance and no skulls into the mouth of LD converters (BOF).

Aug 17, 2017

By Lívia Lopes de Oliveira Goulart

Com o objetivo de avaliar a estabilidade do processo do FEA 1 da gerência de Aciaria Elétrica da Votorantim Siderurgia unidade Barra Mansa (VSBM) e de entender a eficiência energética e a formação de FeO no interior do forno, análises foram realizadas durante três meses envolvendo os parâmetros associados a essas variáveis. Foram avaliados consumos de energia elétrica e a energia química, considerando a composição química do mix de sucatas e o uso dos queimadores de gás natural. Notou-se que as condições da escória na etapa de refino não são ideais para a espumação, implicando em maiores perdas térmicas para as paredes do FEA. Para a formação de FeO, foi avaliada a quantidade de coque injetado adicionada e também a relação entre oxigênio e gusa equivalente da carga. Para a melhoria da eficiência energética são propostas melhoria de injeção e adição de insumos de forma que o consumo de energia elétrica possa ser reduzido e o rendimento metálico o maior possível, de forma a garantir um processo que possa manter o produto competitivo no mercado.

Aug 17, 2017

By Rachel Ribeiro Possamai

No processo de fabricação de componentes mecânicos existem vários fatores que contribuem para gerar distorções de forma após o tratamento térmico, sendo um deles o desalinhamento na distribuição da zona de segregação. Este artigo tem como objetivo caracterizar as segregações em barras de aço ABNT NM 87 Grau 1045, assim como determinar sua variação dentro de um mesmo lote. Para tanto, foram retiradas amostras de diferentes posições de uma rota de trefilação combinada, nas quais foram realizadas análises químicas e microestruturais, com o intuito de caracterizar as zonas de segregação ao longo de um fio-máquina durante o processo de trefilação. Os resultados das análises químicas mostram uma maior concentração de carbono na zona de segregação, com um pico de 0,7% em massa. A análise microestrutural apresenta uma maior concentração de perlita próximo ao centro. As análises macrográficas demonstram que há uma variação na segregação dentro do mesmo lote, tanto em posição quanto em concentração.

Aug 17, 2017

By Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Francisco Vitor Vasques Barbosa

Após 10 anos da aprovação da portaria 598 do Ministério do Trabalho, e ter realizado Laudo de Inspeção em mais de 60 sites industriais de grande porte, a PDCA Engenharia tem sido envolvida no processo de adequação do sistema de gestão de manutenção e operação das instalações elétricas de seus clientes. O relatório de inspeção preconizado no item 10.2.4.g da NR-10 estabelece a obrigatoriedade de se levantar os aspectos não conformes, estabelecer um plano de adequação definindo responsáveis e prazo de execução. Com os efetivos de manutenção reduzidos, nossos clientes passaram a envolver a PDCA na implementação das ações de adequação. Este trabalho consiste entre outras coisas na identificação das intervenções críticas de operação e manutenção das instalações elétricas (15 a 20 no máximo por site), analisá-las do ponto de vista dos riscos elétricos e adicionais associados a cada etapa de execução, estabelecer as medidas de controle necessárias para a mitigação destes riscos, redigir procedimentos e treinar o pessoal envolvido. Outros procedimentos devem trabalhar a eliminação dos riscos para os trabalhadores não autorizados (leigos), que interajam indiretamente em instalações elétricas e serviços com eletricidade. Apresentamos um resumo desta experiência recente com clientes da área Química/Petroquímica e da área de Logística.

Jul 31, 2018

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Verônica Scarpini Candido

O estudo da composição mássica de cerâmicas vermelhas é de extrema importância para a produção de peças com propriedades tecnológicas aceitáveis. Nesse contexto esse trabalho tem por objetivo determinar as propriedades tecnológicas de cerâmica vermelha para fabricação de blocos de vedação. Dois tipos de argila foram usados, argila forte e fraca, para a confecção dos corpos de prova que foram moldados por prensagem uniaxial. Após essa etapa foram determinadas a absorção de água e a resistência em flexão. Os resultados mostraram que a massa composta por 50% de argila forte e 50% de argila fraca apresentaram os melhores resultados de resistência à flexão. Assim, o estudo mostrou que todas as massas estudadas atendem aos requisitos mínimos exigidos por norma e que a massa composta pela mistura das argilas apresentou o melhor desempenho mecânico tecnológico.

Oct 30, 2017

By J. Kempken

Driven by customers, especially from the automotive sector, the supply of 100% prime quality has become essential. Furthermore the implication of quality costs and the yield of first class products define the steel companies' profitability and overall success significantly. The SMS group together with its subsidiary MET/Con has developed a comprehensive solution to assess the product quality over the production and processing chain. Process and production parameters originating from various data sources of the process automation are examined on their impact of quality related characteristics.Expert know how and comprehensive operational experience is translated into a quality guideline and a regulation framework as the sensitive core of the PQA solution.Once implemented, the system identifies immediately steel grade specific, deviations from ideal standard and proposes corrective actions including a final evaluation for each product at each processing step.The X-Pact® PQA (Product Quality Assessment) system is a substantial tool for root cause quality analysis and provides the required support to the production team. It will become an integral part of the corporate quality management system.

Aug 17, 2017

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Érika Elis Kuo, Guilherme Bernardo da Silva, Marcelo Costa Choukri

Furos não planejados são comumente executados em vigas sem as devidas precauções no momento de sua execução. Para se realizar um furo sobre um elemento estrutural, deve-se realizar primeiro um planejamento, para então definir os critérios de efetivação e dimensionamento estrutural conforme a NBR 6118:2014, já que tais furos podem acabar interferindo no comportamento estrutural da viga. Deste modo, o presente trabalho tem como proposito o estudo da influência dos furos nas vigas de concreto armado a fim de analisar se o elemento estrutural sofre uma perda na sua resistência pelo fato do furo não ter sido planejado no momento do dimensionamento da viga. Para a realização deste trabalho foram dimensionadas três vigas de concreto armado e executados os furos com as vigas carregadas e posterior análise das fissuras geradas na região dos furos. Para validação dos resultados obtidos todas as três vigas foram construídas e ensaiadas nas dependências da Universidade UNAERP. Os furos possuíam um diâmetro de 50mm e mesmo ocorrendo perda de área de aço em algumas vigas, estes não introduziram influência relevante na resistência das vigas.

Mar 1, 2019

By Aaron Samuel Young, Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers

Low commodity prices and lack of new high-grade deposits are pushing the mining industry for innovation. Lean mining has been vastly discussed in the past decades as a way to continuously improve mining efficiency. Although very theoretical, lean mining presents a set of new solutions enabled by the digital transformation that the mining industry is going through. This paper proposes a framework for a short interval control system with the purpose to allow timely responses by front line supervisors upon operational deviations. In the first part, the author briefly reviews concepts of short-range planning and lean mining. Then, the materials and methods used for the development of the short interval control system are discussed. Finally, alpha trial results are presented, and next steps discussed.

Oct 3, 2019

By Patrick Edward Connell

The next generation of the well-established 3-roll Reducing & Sizing Block (RSB), the RSB SCS® is the latest milestone in reducing and sizing technology for SBQ products. It offers enhanced bar quality, improved productivity, mill availability and economy as well as a simplified, safe and environmentally friendly operation. A newly developed modular drive concept of the RSB SCS® grants a smaller footprint in the layout, a reduced oil-lubrication volume and a simplified maintenance schedule. Intelligent engineering leads furthermore to reduced hydraulic functions of the RSB SCS®, which ensures a safe and environmentally friendly rolling. Another integral part of the RSB SCS® is an innovative stand changing concept, which allows automatic stand changing within three minutes. The new RSB SCS® also includes a Fast Remote Control (FRC) which enables the immediate adjustment of the roll gap against the rolling force (under load) within milliseconds. Size changes along the free-size range can also be made within the traditional billet gaps in less than five seconds. At the core of the future-oriented RSB SCS® is a real-time closed-loop control system called Size Control System (SCS®) acting with 3-roll stands adjustable under load (AUL) and / or the heavy duty stands. These features remarkably further improve the rolled tolerances and their reproducibility, and at the same time simplify the operation by means of an automated optimization of the process parameters for the rolled bars.

Aug 16, 2017

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By Martin Dirks

Nowadays the sinter cooler often becomes the bottleneck of the sinter production, with outdated equipment leading to low productivity and high operation and maintenance costs. Furthermore valuable energy is simply destroyed in the cooler, which is not compatible anymore with a cost efficient and environmentally friendly sinter production. Paul Wurth has developed and improved two types of coolers, the annular cooler and the shaft cooler which offer flexible solutions to the specific situation of each client. The classic design of the annular cooler was completely revised and is now composed of a rigid ringframe construction as opposed to the traditional design with individual sintering cars, avoiding the typical problems of centering. Additional features of the PW annular cooler are the low air leakage rate and the increased effective cooling surface due to the removal of dead areas. This leads, in addition to the lower weight, to lower operating costs and a smaller space requirement. The shaft cooler stands out with an even smaller space requirement and a lower sinter outlet temperature because of a very long residence time of the sinter inside the shaft. Its development into a pure counter flow cooler aims at maximizing its energy efficiency, as it is designed as a system with a very low demand for cooling air, high air discharge temperatures and highly reduced dust emissions. For both cooler types flexible heat recovery solutions can be offered. These solutions include the supply of hot combustion air to the ignition hood burners and the sinter strand, the production of steam for the clients steam grid or the production of electric energy.

Aug 16, 2017

By Thierno FALL

This paper describes the study of the work-roll during the hot rolling process thanks to a 3D model built with the Finite Element Method (FEM). In terms of computational cost, that method needs high resources compared to 1D model which are mostly used. However, the 3D model is built to have a better understanding of the work-roll thermal and mechanical behavior during the hot rolling process. The thermal model shows that the highest temperature reached during rolling are within the range of 500°C and 600°C. The thermal field input used to simulate the mechanical behavior of the work-roll shows a biaxial thermal stress state, in the circumferential and axial planes. However, a peak of radial stress is observed in the backup zone. It did not generate plastic strain but could influence the fatigue behavior of the work-roll.

Oct 1, 2019

By Severino Albani Junior

Descreve as atividades envolvidas no processo de inspeção e caldeiras de vasos de pressão instalados na usina ArcelorMittal Tubarão, localizada em Vitória - ES. Mostra que esses equipamentos possuem critérios rigorosos não somente para inspeção, mas também de fabricação e operação que necessitam obedecer a códigos de projetos e normas técnicas nacionais e internacionais com objetivo de garantir o funcionamento seguro. Aplica como ferramenta principal no suporte da gestão das atividades um sistema informatizado de manutenção, utilizado em toda usina. Utiliza como pilar na gestão das atividades de inspeção conceitos e ferramentas de planejamento, programação e controle e mostra a complexidade de fazer o controle dessas inspeções numa usina do porte dessa Siderúrgica, que possui uma planta industrial enorme tanto no tamanho, quanto no número de equipamentos e processos existentes. Destaca um grande avanço nos resultados obtidos na gestão das atividades de inspeção dos vasos de pressão e caldeira da ArcelorMittal Tubarão.

Aug 7, 2018

By Kermit Reins

The most recent modernization phase of the wire rod mill at Sterling Steel involved installation of a pre-finishing mill, using a Morgan Vee Mini-Block, a new water box and shear with utility systems and automation. The new mill configuration adds more stands to the mill for better drafting and is designed to improve finished product quality by providing a more uniform entry temperature, better control of the feed section into the No-Twist® mill as well as enhanced surface quality. The new shear improves cut length accuracy as well as decreases the amount of trimming to reduce yield loss. This paper explains the changes made in the mill and the features of the new equipment and automation.

Aug 17, 2017