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By Suzana Souza da Silva Scardua

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

Aug 7, 2018

By Ana Larissa Melo Feitosa

Devido ao crescimento acelerado da construção civil e ao alto consumo de produtos metálicos nessa área, cada vez mais procuram-se, nesses materiais, propriedades que se adequem às diversas necessidades do mercado. O conhecimento microestrutural desses materiais, bem como a manipulação da microestrutura pela utilização dos tratamentos térmicos, é de extrema importância para garantir a segurança no desenvolvimento de novas construções. Para analisar e entender as mudanças que os tratamentos térmicos podem oferecer, utilizou-se como material de pesquisa, vergalhões da classe CA-50, visto que esse é o mais comum no mercado nacional atual, e realizouse o estudo de suas propriedades e de sua microestrutura em três estados distintos: como recebido, temperado em água e recozido ao forno. As propriedades e características dos três estados foram comparadas e analisadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de tração e microdureza, objetivando-se compreender a relação entre as alterações microestruturais promovidas pelo processo de tratamento térmico e as propriedades mecânicas resultantes. A análise por microscopia óptica foi utilizada com o objetivo de se determinar constituintes e fases presentes nos diferentes estados. A análise por microscopia eletrônica teve como ênfase o estudo da fratura após o ensaio de tração. Os resultados encontrados ficaram em concordância com os esperados, em termos de propriedades e microestrutura.

Feb 6, 2018

By Belmira Benedita de Lima

Estudos no sistema Nb-B mostram a fase Nb5B6 com formação peritética a partir do líquido, porém sua estabilidade abaixo de 2.000°C não é comprovada experimentalmente. Há também dúvidas sobre a ocorrência da fase Nb2B3 neste binário. Este trabalho tem como objetivo o estudo da estabilidade das fases Nb5B6 e Nb2B3 nas temperaturas de 1.400°C e 1.800°C. Amostras com composições nas estequiometrias Nb5B6 e Nb2B3 foram produzidas através de fusão a arco assim como confeccionadas a partir de misturas de pós de B e NbB. Pastilhas com composição Nb5B6 foram produzidas com e sem adição de semente da fase Nb5B6. Os tratamentos térmicos em 1.400°C foram realizados por até 10h enquanto aqueles em 1800°C por até 1h, todos em atmosfera estática de argônio. As microestruturas das amostras, tanto no estado bruto de fusão como após tratamento térmico, foram caracterizadas por difração de raios X (XRD). Os resultados confirmam a formação fase Nb5B6 a partir do líquido e nas amostras produzidas via metalurgia do pó. A fase Nb2B3 não é observada nas amostras no estado bruto de fusão e nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas termicamente a 1.800°C, porém, esta fase se estabiliza nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas a 1.400°C, indicando sua estabilidade com formação peritetóide a partir das fases Nb3B4 e NbB2, abaixo de 1.800°C.

Aug 8, 2018

By Lucas Kling e Silva

Os aços inoxidáveis são materiais utilizados em ramos da indústria que demandam além de boa resistência à corrosão, elevada resistência mecânica. As ligas inoxidáveis austeníticas geralmente são submetidas ao trabalho a frio visando seu endurecimento, uma vez que não são endurecíveis via tratamento térmico. Devido à deformação plástica, pode ocorrer a transformação da austenita em martensita para algumas classes de aços. Esta transformação, dependendo da fração de fase transformada pode levar à redução da tenacidade. O foco deste trabalho está, portanto, na identificação e quantificação da martensita em amostras deformadas. Para isto, corpos de prova de aço austenítico AISI 321 foram deformados mediante laminação a frio e caracterizados pelo magnetômetro de amostra vibrante (VSM) e pela técnica Bitter modificada ao ferrofluido. Os resultados exibiram a fácil formação de martensita no aço e uma abordagem muito eficaz para revelar esta fase nas imagens de microscopia ótica. Com os valores de saturação magnética provenientes do VSM foi possível estimar a fração volumétrica da martensita para cada condição de deformação.

Aug 17, 2017

By Felipe Pereira Finamor

O aumento da razão da carga transportada por eixo tem sido fundamental para redução dos custos do transporte ferroviário, exigindo rodas de maior resistência mecânica, mas com tenacidade assegurada. Uma das estratégias é se adicionar aos aços microadições (< 0,5 % em massa) de nióbio e ou vanádio, os quais, em solução sólida na austenita atrasam sua decomposição em produtos difusionais, elevando a resistência mecânica dos aços. Neste trabalho foram avaliados dois aços com 0,7%C microligados ou não ao nióbio e molibdênio e produzidos pela MWL Brasil para a fabricação de rodas ferroviárias segundo a classe D da AAR (Association of American Railroads). Foram realizados ensaios dilatométricos em regime isotérmico com um dilatômetro Bähr DIL 805A do Laboratório de Transformação de Fases da Escola Politécnica da USP e análises metalográficas por microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica. Observaram-se atrasos na cinética de transformação austenita/perlita através da microadição de nióbio e molibdênio na ordem de 4 vezes, uma diminuição do espaçamento interlamelar da perlita transformada a 600ºC da ordem de 15% e um pequeno aumento da dureza dos produtos de reação no aço microligado.

Aug 16, 2017

By Clélia Ribeiro de Oliveira

Os Aços Inoxidáveis Super Duplex (AISD) constituem sistemas termodinamicamente metaestáveis à temperatura ambiente, de elevada resistência à corrosão por pite em meios contendo cloreto e exibem moderada resistência mecânica. Os AISD possuem diversas aplicações industriais e a principal delas é no setor petroquímico, principalmente nas plataformas offshore. O propósito deste trabalho foi o de analisar a microestrutura e as propriedades mecânicas de juntas soldada por arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW) em aços da norma ASTM A890/A890M graus 5A e 6A. As análises foram realizadas sem tratamento térmico pós-soldagem. Procedeu-se ensaios microestruturais (MO e MEV) e ensaios mecânicos (Charpy a -46 e 25 ºC e microdureza) na zona fundida (ZF). Os parâmetros de soldagem foram bem definidos para que não ocorresse fragilidade no material. A microdureza na zona fundida ficou entre 330 e 340 Vickers, o que está de acordo com o valor especificado pela norma Norsok, que é menor que 350 Vickers. No ensaio de impacto Charpy a absorção de energia foi em torno de 86 J para temperatura ambiente e 54 J a -46ºC para ambos os aços. A concentração de fases da austenita na zona fundida ficou em torno de 39%, dentro da faixa estabelecida pela norma ASTM A890/A890M que é de 35 a 65%. As fraturas mostraram-se predominantemente fibrosas, caracterizando elevada plasticidade do material, mesmo em temperaturas negativas.

Jan 16, 2018

By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Franco de Castro Bubani

Cu-base alloys (Cu-Zn-Al, Cu-Al-Be, Cu-Al-Ni), depending on their composition, have martensitic transformations that can be thermally or mechanically induced between a metastable structure called austenite and one or more metastable structures called martensites. In single crystals, depending on the specific composition of the alloy and the crystallographic orientation of the tensile axis, martensite-martensite transformations can be mechanically induced. The hysteresis associated to these martensite-martensite transitions is usually much greater than the one associated to the austenite-martensite transformation. Thus, martensite-martensite transitions are potential candidates for energy dissipation in a mechanical damper. Possible applications that would benefit from high hysteresis include seismic damping devices, dampers for satellites and the aerospace industry, defense and others. We present pseudoelastic cycling results of alloys submitted to different thermal treatments. Our conclusions highlight the fact that, under certain conditions, Cu-base alloys deliver better damping performance than commercially available SMAs and even the new Fe-base SMAs.

Aug 7, 2018

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Rafael Wilson Soares Ladeira

Realizar manutenções preditivas de forma cada vez mais assertiva é um dos benefícios da atual evolução dos sistemas produtivos industriais conhecida como Indústria 4.0. A Sotreq - revendedora Caterpillar - oferece um serviço de análise de fluidos a partir da coleta periódica para máquinas operantes em campo. Com os resultados das medições, especialistas atribuem às amostras um nível de criticidade, justificativas e recomendações. Neste trabalho propõe-se uma solução que aumentou a eficiência desse processo através da utilização de modelos de Machine Learning treinados com as análises já realizadas que automatizam a classificação e a geração do texto de diagnóstico para novas amostras. As predições do sistema foram consideradas bem sucedidas, com métricas de sensibilidade e especificidade acima de 88%.

Oct 30, 2017

By Foluke Salgado de Assis

Natural fibers are attracting the interest of engineering sectors owing to specific advantages such as lightweight and lower cost as well as for their inherent condition of being renewable, biodegradable, recyclable and environmental correct material with respect to CO2 emission. The banana fiber is nowadays recognized by its mechanical properties. It is known that with the increase of fibers volume fraction the composite significant increases its tensile strength. This was obtained with amounts up to 30% in volume of banana fiber. However no higher volume of fibers was able to be molded in a composite plate until now. Thus the present work aims to study higher volumes of fiber in terms of the influence on the tensile strength of specimens prepared under 5 tons of pressure. The fibers were previously washed and dried in an oven at 60ºC, after that poured together with the epoxy resin and catalyst mixture in the metal molds bone-shaped, and pressured to ensure specimens quality. The tensile strength increased significantly with higher amounts of banana fiber incorporated in the epoxy matrix. This better performance can be directly related to the fracture obstacle imposed by the fibers as well as the type of cracks resulting from the fiber/matrix interaction.

Aug 16, 2017

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 Magda Moreira Pinto

Durante a fabricação do aço as grandes siderúrgicas possuem usinas térmicas integradas aos seus processos industriais. Uma operação bastante comum na indústria siderúrgica é a geração de vapor, normalmente utilizado para a produção de trabalho mecânico em turbinas (vapor superaquecido) ou em processos de aquecimento, nos quais se emprega o vapor saturado. Estes vapores de processos também podem ser utilizados na geração de energia elétrica. Para isto, foi importante assegurar a qualidade da água e do vapor de baixa pressão (VBP) enviado para Termelétrica. Foi com este intuito que a TKCSA se preocupou em padronizar o (VBP) gerado na Caldeira Auxiliar da área de Utilidades e Caldeiras da Aciaria. O desafio era transformar o (VBP) na mesma qualidade do vapor produzido nas caldeiras recuperadoras de calor (HRSG). O procedimento adotado foi á modificação no tratamento químico, a instalação de uma monitoração química contínua e eficiente para assegurar os parâmetros químicos dentro da especificação técnica recomendada pelo EPRI - Electric Power Research Institute, Inc. Com este tratamento foi controlada as dosagens químicas, a operação da caldeira e a geração dos efluentes líquidos para o tratamento químico ambiental. Contudo foi possível tornar um mecanismo dinâmico e econômico para a empresa viabilizando a utilização do vapor na termelétrica.

Jul 31, 2018

By Valdicleide Silva Mello

Nowadays the biodiesel use is obligate in Brazil, in order to reduce the emissions of fuel burn. However, it is important to analyze which percentage of biodiesel is necessary to keep or improve the lubricant action of fuel for diesel engine, as well which kind of biodiesel give better performance. Therefore, this work aims to analyze the parameters that keep the lubricant action of biofuels, by using the Box-Behnken design type to optimize them. In this design was evaluated the input parameters: the type of the biodiesel (soybean, sunflower and palm), the concentration (5%, 20% and 100%) and the temperature of contact (25°C, 40°C and 60°C). The analyzed output parameters were the percentage of film formation, coefficient of friction, wear scar diameter (WSD) of ball, these output parameters were obtained by HFRR tribometer and they were analyzed applying response surface methodology. With this methodology was possible to determine the simultaneous influence and the interactions between two or more independent variables investigated. The response surfaces generated for the coefficients of friction, WSD, film formation showed a higher lubricant action for higher levels of concentration of biodiesel. An increase in lubricant action was found to high and intermediate temperature.

Jul 31, 2018

By Johan PEERS, François DUMORTIER

Today, solutions to optimize Capital Expenditure (CAPEX) & Operational Expenditure (OPEX) for small capacity Cold Rolling Mills (CRM) as well as for high capacity CRM are available, as extensively described by various Original Equipment Manufacturers (OEMs) & steel makers. A suitable solution for small capacity CRM is to start with a single stand reversing mill (up to 400 ktpy, depending on product mix), which can then be expanded into a twin stand mill (up to 900 ktpy, depending on product mix). The main drawbacks in conventional practice are the off-gauge length in single stand set-up and the long downtime of the mill during the erection of the second stand. For higher productions CRM, it is common practice to directly select a new Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM), with a high CAPEX. Is there an in-between solution that would allow to start with limited output and CAPEX, without jeopardizing the ultimate expansion goal (1.2 to 2 mtpy), for which PLTCM is the best techno-economical choice? In the absence of a solution, JOHN COCKERILL developed an integrated solution that limits the CAPEX in the first phase of development, without crippling affecting future endeavors through an easy and economically sustainable expansion into a PLTCM, without long production downtime. The solution consists of first installing a twin stand mill, expandable into a tandem mill thanks to a smart design of the line. It is therefore possible to limit the production to 900 ktpy in the first phase of the project and then convert the mill into PLTCM in the second phase to increase the production from 1.2 to 2 mtpy, depending on the market trends and financial capabilities. In summary, JOHN COCKERILL has developed a smart new layout in reversing phase combined with a brand new rolling strategy to optimize productivity and limit off-gauge, compared to conventional solutions (patents pending). In addition the layout enables an easy conversion to tandem mill without high over investments, which is more sustainable financially than the initial purchase of a PLTCM. Long downtimes to allow for capacity extension, detrimental to this phase-by-phase approach, are also avoided. Technical and process description of the new layouts and rolling strategies, together with CAPEX & OPEX descriptions of the phases are detailed in this paper.

Oct 1, 2019

By Karinne Fernanda Menezes de Freitas

O objetivo deste estudo foi avaliar a soldabilidade do aço da classe API 5L X80 de fabricação nacional quanto ao trincamento pelo hidrogênio. Para isto, o aço foi soldado pelo processo arame tubular usando como metal de adição o arame AWS E110-MC com 1,6 mm de diâmetro e como gás de proteção a mistura 75% Argônio+25%CO2. Foram adotados quatro níveis de energia de soldagem, 0,7 kJ/mm, 1,10kJ/mm, 1,60 kJ/mm e 2,00 kJ/mm e o ensaio de soldabilidade utilizado foi o WIC. Para as quatro energia de soldagem foi constatada a presença de trincas que iniciavam na região de grãos grosseiros da ZTA (RGGZTA) e se pronunciavam para a zona fundida (ZF). A ZTA apresentou um comportamento microestrutural com presença de bainita e a ZF com predominância de ferrita acicular. A microdureza na ZF foi superior em relação às demais regiões.

Aug 8, 2018

By Alencar de Andrade Soares

Este trabalho tem como objetivo descrever as ações que foram tomadas pela TKCSA com o objetivo de restabelecer a capacidade operacional plena do Gasômetro (BFG), pela sua estabilidade e, por conseguinte a sua continuidade operacional. Desde seu start-up, ambos os Gasômetros apresentaram vários problemas que impediram sua operação em plena capacidade; provocaram várias paradas para realinhamento, rebalanceamento, bem como repopeamento. Estas ocorrências interferiram fortemente na Geração de energia do complexo, devido a instabilidade dos Gasômetros, causada por irregular movimentação do pistão, provocando sua descentralização e desnivelamentos fora das tolerâncias aceitáveis, o que levou a TKCSA a limitar a operação dos Gasômetros e, mesmo assim ; sempre que descentralizava e ou desnivelava, era necessário novos ajustes (repopeamento e rebalanceamento). Tais eventos nestes importantes equipamentos, levaram a CSA a tomar várias ações conforme preconiza o IGEM (Instituition of Gas Engineer) passando por reparos estruturais e culminando com a troca do sistema de selagem dos Gasômetros.

Sep 25, 2017

By Izabela Silva Bicalho

A utilização de fluidos de corte no processo de retificação tem como principais objetivos lubrificar e refrigerar a zona de corte, limpar a superfície do rebolo e minimizar a corrosão. Observa-se que a maioria dos óleos de corte aplicados na zona de retificação apresentam vantagens quanto às propriedades lubrificantes e corrosivas, porém perdem seu poder de refrigeração, quando comparados aos fluidos emulsionáveis. O presente estudo tem como objetivo avaliar o ganho da propriedade refrigerante dos óleos vegetais com e sem aditivos, e compará-la com a dos fluidos de corte integral. Para isso foi realizada análise da curva de resfriamento, termogravimetria (TG), ponto de fulgor e teste de corrosão em amostras com e sem aditivos de óleo vegetais (soja e milho) e de um fluido de corte mineral parafínico. As curvas de resfriamento foram obtidas conforme a ASTM D6200 e as curvas TG foram determinadas em uma termobalança. O ponto de fulgor foi determinado conforme a ASTM D92-25. O teste de corrosão foi realizado conforme a NBR 10505. O ponto de fulgor e a termogravimetria indicaram uma maior estabilidade ao aumento da temperatura dos óleos vegetais em relação ao mineral. Os óleos vegetais analisados apresentaram melhor capacidade de resfriamento quando comparados com o fluido de corte mineral sendo sua ordem apresentada da seguinte maneira: milho > soja > mineral. A amostra aditivada de óleo de soja também promoveu aumento da capacidade de resfriamento e diminuição da estabilidade térmica.

Aug 7, 2018

By Maurício de Jesus Monteiro

O presente estudo apresenta a avaliação microestrutural de duas ligas Fe-Ni-Cr com composições químicas distintas submetidas à corrosão em altas temperaturas em tubos de pirólise em uma planta de fabricação de polímeros durante três anos. A superfície e a seção transversal das ligas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X. As condições de serviço induziram a formação de uma camada de óxido na superfície das ligas composta por uma região externa e outra interna além de uma região empobrecida em cromo abaixo da camada de óxido. Uma das ligas apresentou também uma zona de oxidação interna. O estágio de modificação microestrutural de ambas as ligas foi analisado e comparado com resultados de outros autores.

Aug 7, 2018