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By Wagner Viana Bielefeldt, Felipe Buboltz Ferreira, Antônio Cezar Faria Vilela

The continuous casting machine is one of the most important steel production steps in a melt shop. The tundish, a reservoir between the steelmaking ladle and the mold, has great influence over the steel cleanliness, along with the productivity bid. It must takes into account the quality of the metal and operational safety. Several different variables are related to the tundish process, of inclusionary cleanliness. Some of them are discussed in this paper: the free opening of ladle, tundish inertization, steel temperature in the reservoir and clogging formation, besides a brief topic about castability. Therefore, a critical analysis, with a review from some papers available in literature, is proposed in this study, with its focus on tundish.

Oct 1, 2019

By Leszek Maldzinski

The present concept assumes carrying out the process of controlled nitriding with NH3 alone. This is a simpler process than that using two-component mixes of ammonia diluted with N2 or NH3diss. The regulation of the chemical composition of the atmosphere in the retort, and therefore the regulation of the nitriding potential KN, is obtained through the variation of the inflow rate of NH3 into the retort. What is a completely new things in a relevant process, the inflow of NH3 into the furnace is at times reduced to zero, which widens the range of the gas composition in the retort (and by the same token, of KN). The amount of NH3 introduced into the furnace is regulated (controlled) with the aid of a gas analyzer (for example an infrared analyzer). The gas analyzer opens and closes periodically the NH3 inlet valve with a frequency maintaining a desired gas composition (a desired KN) in the retort. The concept was based on experimental and theoretical investigations in term of thermodynamic and kinetic of gas nitriding. Investigations were carried out in a laboratory furnace with a quartz tube and also in an industrial furnace with a steel retort and a circulating fan. Nitriding was performed using NH3, NH3+H2, NH3+NH3diss. mixtures. In an industrial furnace the supply of NH3 into the retort was periodically closed, though with an operating circulation fan. The studies demonstrated that the growth rate of nitrided layer depends only on the composition of the atmosphere, (or KN), in the retort. It depends neither on a type of atmosphere introduced into furnace (NH3, NH3+NH3diss. or NH3+H2) nor a type of furnace (laboratory with a quartz tube or industrial with steel retort and fan). The results proved also that entirely closing of NH3 supply to the retort does not affect the growth rate of nitrided layer. A detailed analyses of the results was performed in a paper.

Aug 16, 2017

By Humberto Napoli BELLEI

O Sol é a principal fonte de energia sustentável com enorme potencial na geração de energia elétrica. O Brasil como outros países do mundo estão começando a construção de fazendas solares. Atualmente as especificações das estruturas para construção das estruturas dos painéis utilizados nessas fazendas tem sido de aços pós galvanizados justificado pela questão de tempo de garantia, principalmente, devido a presença de furos e bordas que ficariam protegidos contra a corrosão pela grande quantidade de revestimento utilizado. Nesse trabalho serão apresentados resultados de um aço pré-galvanizado que se mostrou seguro e confiável na proteção contra a corrosão dos furos e bordas dos painéis. O estudo teve como base as informações obtidas após o aço ter sido testado no ensaio em câmara de névoa salina e de dados já conhecidos em ensaios de campo.

Oct 30, 2017

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Osvaldo Guilherme Comineli

An extensive investigation into the role of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order to better understanding the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the build up of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. A nickel addition has been reported as a solution to the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. After hot tensile testing to failure, samples of Cu-containing steels have been examined using optical, scanning and transmission electron microscopes. Recently published results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to impair the hot ductility under an inert atmosphere, but may have serious consequences under an oxidising environment and lead to “hot shortness”. The influence of nickel in improving the hot ductility seems to be due to it forming a higher melting point alloy with the segregated copper. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles. Current investigation carried out using confocal microscopy still to be completed will improve the understanding of the role of copper and nickel on the problem of “hot shortness”.

Aug 8, 2018

By Felipe Lacerda Giro

Atualmente, a soldagem por extrusão de peças semi-acabadas (chapas) em PEAD tem se mostrado como uma solução atraente para a fabricação de pequenas embarcações de serviço. Neste sentido, a qualidade da soldagem torna-se um elemento fundamental para a garantia da integridade estrutural da embarcação. Neste trabalho são apresentados os resultados da análise da influência de diferentes fatores na qualidade da soldagem por extrusão de chapas de polietileno de alta densidade. Os fatores analisados envolveram o aporte de calor, a preparação do chanfro, a velocidade de soldagem e a pigmentação do fio de solda. A influência de tais fatores na qualidade da solda foi avaliada tendo como referência os resultados de ensaios de flexão em corpos de prova.

Aug 17, 2017

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Foi reportado na literatura o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais e em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas superparamagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0.08%; 0.22% e 0.45%.

Oct 30, 2017

By Phelipe Matias de Oliveira

Os aços inoxidáveis superduplex possuem em sua constituição as fases austenita e ferrita em proporções semelhantes, esses aços apresentam propriedades mecânicas oriundas da combinação dessas duas fases. As fases sigma (s) e austenita secundária (g2) surgem nesses aços, de uma possível reação de decomposição eutetóide da ferrita (a ? s + g2). Este trabalho estuda as transformações de fases, a caracterização das microestruturas do aço inoxidável superduplex UNS S32750, através de microscopia óÓptica, ferritoscopia, quantificação de fases, evolução da dureza Vickers do material, e a precipitação da fase s após tratamento térmico de recozimento a 800ºC em tempos variados. Essa fase é prejudicial ao aço, pois diminui a resistência à corrosão do mesmo e o fragiliza, sua formação ocorre entre 600ºC e 1.000ºC. Foi estudada a evolução da fase s através do método do caminho microestrutural proposto por Vandermeer, geralmente aplicado a recristalização e não em estudos de precipitação da fase s. Os resultados indicam que a nucleação da fase s ocorreu por saturação de sítios.

Jan 16, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017

By Willy Ank de Morais

O estaqueamento profundo é necessário para obter fundações firmes e confiáveis, mesmo em solos de baixa resistência. Após completar a soldagem entre dois perfis, através do uso de talas, que compõe uma estaca de uma fundação profunda, essa união é inserida, juntamente com o restante da viga, através de uma máquina de estaqueamento. Neste processo a região da emenda pode sofrer choque térmico devido à umidade presente no solo. Este trabalho visa demonstrar a viabilidade da imediata inserção (‘cravação’) no solo de juntas entre perfis de aço ASTM A572 Grau 50, efetuadas através da operação de soldagem com eletrodo revestido (E 7018), simulada através de uma condição de maior criticidade pelo processo de arame tubular.

Oct 30, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

O desempenho balístico de compósitos de matriz de poliéster reforçados com tecido de juta foi avaliado como segunda camada em um sistema de blindagem multicamadas (MAS – Multilayered Armor Systems). Diferentes frações volumétricas de tecido de juta, até 30% vol., foram misturadas com poliéster ortoftálica para se fabricar as placas compósitas. Estes compósitos foram ligados a uma camada cerâmica de alumina dianteira e seguidos por uma placa metálica de liga de alumínio como terceira camada do MAS, os testes balísticos foram conduzidos usando munição comercial de alta velocidade de 7,62 mm. A profundidade de penetração causada pela bala em um bloco de plastilina, que simula o corpo humano, foi usada para avaliar o desempenho balístico do MAS de acordo com o padrão internacional. Os materiais fraturados após testes foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que os compósitos de tecido de juta apresentam um desempenho semelhante ao do tecido de aramida comercialmente utilizado como segunda camada para MAS com mesma espessura, o Kevlar™. O mecanismo que explica este comportamento balístico semelhante, bem como as vantagens econômicas comparativas dos compósitos de tecido de juta foram discutidos.

Oct 30, 2017

By Amilton Feliciano Castro

In this work, activated carbons (ACs) were prepared using Sewage sludge as starting material. The ACs were pyrolyzed in an inert atmosphere at 550 °C after independent chemical treatment with ZnCl2 or KOH with ratio of 1:1. The materials were used as adsorbents for removal of Cu(II) from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using adsorption/desorption nitrogen isotherm, SEM (scanning electron microscopy). The results showed that copper removal could be linked to surface pH and compounds present on the surface of adsorbent. KOH-treated adsorbent has smaller surface area (186 m2 g-1) than ZnCl2-treated adsorbent (192 m2 g-1), however, KOH-treated adsorbent exhibited higher removal of Cu(II). The performance of KOH-treated adsorbent could be attributed to the presence of basic groups on the adsorbent surface. Liu isotherm model gave the best description of the equilibrium data. From the Liu isotherm, the maximum adsorption capacities at 298 K for KOH-treated, ZnCl2-treated and sewage sludge (without inorganic activation) adsorbents are 31.85, 19.79 and 3.513 mg g-1, respectively. The best desorption experiment was obtained using 1.50 mol L-1 of HNO3 as eluent. Recoveries of Cu(II) from Cu(II)-loaded adsorbents are 98.9% (ZnCl2-treated) and 95.5% (KOH-treated.

Aug 17, 2017

By Steven G. Jansto

Carbon content and continuous casting parameters affecting solidification behavior, such as super heat, mold level fluctuation, heat transfer, fine grain chill zone depth and other process solidification parameters directly influence the surface and internal quality of the steel strand. The carbon content, resultant fine grain chill zone depth, the equiaxed-columnar transition zone and the strain energy are the primary drivers that govern hot ductility behavior. These factors influence the propensity for crack formation during the unbending section in the continuous casting process. Elements such as microalloys exhibit secondary or tertiary root causes for crack formation and are not the primary crack formation root cause. This solidification research identifies that the traditional hot ductility as measured via the percent reduction in area (%RA) at elevated temperature grossly overstates the minimum ductility required to assure crack-free casting of microalloyed steels. The strain at the ultimate tensile strength exhibits a very high correlation coefficient with strain energy while an extremely low correlation coefficient is exhibited with %RA.

Oct 30, 2017

By Abraão Santos Silvar

Reformadores primários são amplamente adotados em indústrias de fertilizantes. Nos tubos catalisadores que ficam localizados na zona de radiação ocorrem as reações que produzem o hidrogênio. Também nesta zona são localizados os tubos risers que levam os gases produzidos para o reformador secundário. A fluência é um dos principais mecanismos de danos que agem nestes tubos. O objetivo deste estudo é avaliar os danos causados pela fluência em segmento de riser. Foi realizada análise dimensional, microdureza Vickers, ensaio de tração a quente e análise da fratura. Os resultados mostraram que a fluência foi o principal mecanismo de falha, sendo decorrência da exposição dos risers a temperaturas superiores a de projeto.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Perito Cardoso

Low-temperature nitriding of stainless steels is applied to obtain wear resistant surfaces without losing its corrosion resistance. The treatment consists in introducing nitrogen into the steel surface avoiding chromium nitride precipitation. The corrosion resistance of martensitic stainless steels is expected to be improved if the treatment parameters are correctly selected. It can be related to ?Fe2-3N and a'N phase formation on the treated surface. In the present work the influence of the pretreatment and treatment temperature on corrosion resistance of plasma nitrided AISI 420 steel samples is studied. Annealed, as-quenched and 400ºC-tempered samples were nitrided at 300, 350, 400, 450 and 500°C, for 6 h at 600 V. The pressure was 3 Torr and the gas mixture was composed of 70%N2, 20%H2 and 10%Ar, at a gas flow rate of 3.34×106 Nm3s-1. Plasma was generated using a square-wave pulsed DC power supply and the sample temperature was controlled by the duty cycle. The modified layers were characterized by optical microscopy, X-ray diffraction and microhardness measurement. The corrosion resistance was studied by electrochemical characterization, by means of Open circuit potential and Anodic polarization curves. The maximum surface hardness was achieved at 400°C. This temperature seems to be near the limit temperature for low-temperature treatment aiming to improve or at least to keep unaltered the corrosion resistance in relation to that verified for non-treated steel samples. Results confirm that the pretreatment and treatment temperature significantly affects the corrosion resistance of the treated surface.

Aug 8, 2018

By Duberney Hincapié-Ladino

O presente trabalho estuda os parâmetros de permeabilidade de hidrogênio de um tubo API 5L X80, e uma chapa de aço grau X80, onde a principal diferença está na composição química, o primeiro contém 0,07%C e 0,04%Nb e o segundo 0,04%C e 0,102%Nb. As amostras foram cortadas com espessura de aproximadamente 1 mm, lixadas e recobertas com um filme de níquel, em uma das faces. Nos ensaios de permeabilidade foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A da norma NACE TM0284, com injeção de H2S no lado de geração e 0,2M NaOH no lado de detecção. As curvas de corrente em função do tempo obtidas passaram por tratamentos matemáticos (método tlag), permitindo a obtenção dos parâmetros de difusividade aparente, concentração máxima de hidrogênio e número de traps (sítios de ancoramento). Tais parâmetros mostraram-se iguais para os dois materiais. As curvas foram normalizadas e modificadas de maneira a eliminar o efeito da espessura das amostras. Estas novas curvas foram comparadas com o modelo teórico da segunda lei de Fick. A comparação evidenciou que o procedimento inicial para a obtenção dos parâmetros de permeabilidade mostra-se eficiente e vantajoso por apresentar maior praticidade. Pôde-se concluir que a semelhança no comportamento dos parâmetros de permeabilidade foi devida às similaridades nas suas microestruturas. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o tipo e quantidade de traps nestes materiais são determinados pela microestrutura.

Aug 17, 2017

By Janeir Ribeiro Dutra

Os aços siliciosos de grão orientado (GO) e de grão não orientado (GNO) são aços ligados ao silício para aplicações elétricas. O aço silício de grão orientado possui as propriedades magnéticas otimizadas na direção de laminação, enquanto o de grão não orientado apresenta boas propriedades em qualquer direção. O aço elétrico de grão orientado tem como principais características as excelentes propriedades magnéticas, desenvolvidas especialmente para a redução das perdas magnéticas e aumento da eficiência de máquinas elétricas. Durante o processo de elaboração do aço o principal desafio é o controle de elementos como alumínio, titânio e enxofre, elementos estes provenientes da carga metálica (sucata e gusa) e adições de ligas na panela. Para este controle ser eficaz a estabilidade da composição química da escória na metalurgia secundária é de fundamental importância. O fluxo produtivo do aço GOAT na metalurgia secundária inicia-se no processo VOD(Vaccum Oxygen Decarburization) com término no forno panela. Este trabalho promoveu a adequação da escória da metalurgia secundária do aço GO através da: i. revisão do padrão de consumo de fundentes, mediante estudo de balanço de massa; ii. desenvolvimento de escória sintética para ajustar finamente a basicidade da escória. Os estudos de balanço de massa apontaram que em determinadas situações havia a necessidade da correção da escória para aquecimento no forno panela; iii. implementação de amostragem de escória ao final do processo VOD para correção da basicidade de escória para aquecimento no forno panela; iv. criação de modelo para correção da basicidade da escória. Após a implementação do projeto o controle da escória no forno panela ficou mais efetivo promovendo: i. redução dos teores finais de alumínio e titânio ao final do processo de elaboração no forno panela; ii.possibilidade de correção da quantidade de escória para aquecimento no forno panela sem comprometer a basicidade de escória requerida no processo; iii. atendimento a faixa otimizada do aço GOAT (M3, maior qualidade) passou de 33% para 65%; iv. redução do desgaste de panelas na elaboração do aço GOAT na metalurgia secundária; v. redução do risco de sucatamento por fora de faixa em alumínio e titânio do aço GOAT na aciaria que representou nos últimos 4 anos uma perda ao processo superior a R$ 1,2 milhão; vi. estabilização da basicidade binária da escória final do Forno Panela dentro da faixa desejável.

Oct 30, 2017

By Hormando Leocadio Júnior

A otimização operacional no setor de desbaste da Linha de Tiras a Quente da Usiminas, Ipatinga, proporcionou redução do tempo de processamento dessa etapa, criando-se condições para aumento das temperaturas dos esboços na entrada do Trem Acabador (TA). Desse modo, para manutenção das temperaturas de acabamento dos laminados dentro da faixa de controle desejada, seriam necessárias menores velocidades de laminação no TA. Com a finalidade de garantir temperaturas desejadas na entrada do TA, que possibilitem adequadas velocidades, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura de esboço, que é acionado e desligado automaticamente na região inicial (topo), na extensão necessária do esboço. Esse sistema permitirá uma ampla exploração da nova condição de desbaste em menor tempo, com menor variabilidade da temperatura de entrada no TA, prevenindo ocorrências de estiramentos e de carepa, por temperatura alta nos topos e baixas nas bases dos laminados, maior uniformidade de propriedades mecânicas dos produtos, assim como aumento na capacidade produtiva.

Jul 30, 2018