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By Ana Paola Villalva Braga

O objetivo deste trabalho é apresentar as soluções implementadas para modernização e automação do laminador piloto do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo-IPT, importante ferramenta de pesquisa do seu Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais. O IPT, em parceria com o Laboratório de Fenômenos de Superfície da EPUSP, tem trabalhado nas duas últimas décadas com o desenvolvimento de ligas resistentes a desgaste, principalmente para uso em cilindros de trabalho para laminação a quente. Com recursos provenientes de projeto co-financiado pelo BNDES e pela Gerdau, o laminador piloto e o forno de indução para aquecimento de placas foram reformados e modernizados, permitindo que a célula de laminação trabalhe de forma autônoma e que os dados de processo sejam continuamente registrados. Nesse projeto estão sendo conduzidos ensaios de laminação de longa duração para caracterizar e quantificar o dano progressivo imposto aos cilindros pela laminação a quente de placas de aço carbono sob condições controladas de temperatura e grau de deformação e de refrigeração dos cilindros. A modernização do laminador envolveu 3 etapas: reforma e automação do laminador e do forno de aquecimento; montagem do sistema de refrigeração dos cilindros e instrumentação dos cilindros de trabalho.

Jul 30, 2018

By Jan Lückhoff

The introduction of the EAF Quantum furnace by Primetals Technologies represents an important milestone in the field of electric steelmaking during the last 15 years. In this process the latent and chemical heat of the off-gas generated during a melting process in an EAF is used to pre-heat scrap in an integrated shaft prior the melting of the scrap in the vessel. Combining proven own technologies, Primetals EAF Quantum enables nearly continuous process, cutting down idle times and enhancing availability for production. The essential benefits will be shown in this Paper.

Aug 16, 2017

By Karl Berger

As the hot rolling of steel moves into new more compact and effective processes, and as steel producers look for new ways to reduce their costs and increase their margins in ever tightening markets and tolerances, the evolution in Steckel mill technology, layouts, and new innovations may well keep the Steckel mill as a viable option, especially in areas of the world where minimized capital investments are required. In this paper we examine the evolution of the Steckel mills over the last two decades, with emphasis on new innovations and practical results, and provide a summary of hands on experience with some of these innovations. Also a focus on the South American Installations is given (from Siderperu to Gerdau’s newest Combination- Plate-Steckel-Mill). In addition, we aim to show the viability of the Steckel mill as an option for many existing or prospective steel producers, as the quality of the products rolled with Steckel mills reaches new quality parameters and as new innovations permit the rolling of thinner and wider materials, reaching new applications and wider share in markets, while maintaining a strong foothold in the traditional uses of Steckel mill products such as stainless steel, structural, and line pipe materials. As the ability to handle heavier, thicker, and wider coiled plate products increases, the coiled plate Steckel mills option is as strong an option as ever.

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. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos 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 paramagnéticas 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: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017

By José Wilmar Calderón-Hernández

Aços inoxidáveis supermartensíticos (AISM) são aços de matriz martensítica contendo baixos teores de carbono, abaixo de 0,03%. Eles vêm sendo utilizados na indústria de óleo e gás para aplicações específicas que exigem resistência mecânica aliada a moderada resistência à corrosão. Após serem temperados para a obtenção da estrutura martensítica, esses aços são submetidos a tratamento de revenimento para alívio de tensões e melhoria das propriedades de tenacidade e ductilidade. Durante o revenimento é esperada a ocorrência de mudanças microestruturais resultantes principalmente da precipitação de diferentes fases. Tais precipitados influenciam tanto as propriedades mecânicas finais quanto a resistência à corrosão desses aços. Nesta pesquisa foi avaliada a resistência à corrosão por pite de dois AISM do tipo 13Cr5Ni2Mo, um deles contendo Nb (0,11%), através de ensaios de polarização potenciodinâmica em soluções de 0,6M NaCl sem e com adições de 0,3M e 0,6M Na2SO4. Os resultados mostraram que a adição de Na2SO4 no eletrólito contendo NaCl inibe consideravelmente a corrosão por pite. Foi constatado também que o AISM contendo Nb apresenta maior resistência à corrosão por pite nos eletrólitos de misturas de cloreto e sulfato. Além disso, os resultados mostraram que o revenimento a 575°C melhora a resistência à corrosão por pite, comparativamente ao revenimento a 600°C. O melhor potencial de pite foi obtido para o aço ao Nb, revenido a 575°C por 2h, em eletrólito 0,6Na2SO4+0,6NaCl.

Jan 16, 2018

By Henrique Dias Gatti Turrer

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de filtragem produziu, em 2016, cerca de 15 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Quatorze filtros cerâmicos, com 144 m² de área de filtragem cada um, são responsáveis pelo último processo de produção do pellet feed. O início de operação foi marcado por um desempenho muito aquém do planejado. Diversos tipos de avaliações, como análises em microscópio ótico e contagem de bactéria, foram conduzidas e mostraram que o entupimento precoce dos poros do meio filtrante era o responsável pelo problema. Foram identificados 4 principais responsáveis pelo entupimento: material orgânico, sulfato de bário, partículas de concentrado de minério de ferro e óleo. Amostras de placas cerâmicas foram testadas em laboratório com diferentes reagentes para a limpeza dos poros entupidos. Análises químicas na solução resultante dessa lixiviação e/ou análise em microscópio dos corpos de prova indicavam a eficiência do reagente testado. Os mais promissores foram testados industrialmente. Por fim, o estabelecimento de uma nova rotina de limpeza das placas gerou uma melhora significava do desempenho da filtragem.

Oct 30, 2017

By Carolina Passanante

Aços Inoxidáveis Supermartensíticos surgiram na indústria petroquímica como um material alternativo para confecção de dutos, devido principalmente ao sinergismo de suas propriedades mecânicas e de corrosão. Com esta nova demanda, tornou-se necessária a caracterização deste material em suas diversas propriedades, destacando-se neste trabalho o efeito da microestrutura na resistência à corrosão. Objetivou-se, portanto, o estudo da resistência à corrosão por pite de um aço inoxidável supermartensítico 13Cr-5Ni-2Mo-Nb em função da fração volumétrica de ferrita-delta (d) presente na microestrutura. A variação da ferrita-delta foi alcançada através de tratamentos de recozimento, a 1.050°C, durante diferentes tempos (de 0,5h a 48h). As amostras foram submetidas a ensaios de polarização potenciodinâmica em eletrólito contendo 3,5% NaCl, naturalmente aerado. Quantificou-se, ainda, a porcentagem de ferrita em cada uma das condições através de ataque eletrolítico com solução 20% NaOH. Os resultados obtidos evidenciaram a diminuição desta fase com o aumento do tempo de recozimento, chegando praticamente à sua eliminação com tratamento de 48h. Paralelamente, a resistência à corrosão por pite deste aço foi melhorada de modo proporcional à diminuição da fase ferrita, resultando em um aumento de aproximadamente 115 mV da pior para a melhor condição, comprovando que, de fato, a presença de ferrita-delta prejudica as propriedades de resistência à corrosão localizada.

Aug 7, 2018

By Günther Staudinger

Danieli Linz Technology has been honored at 4.1.2013 with the first contract for the exchange of a 350 t BOF converter for ArcelorMittal Poland Dabrowa Gornicza on a turnkey basis. This paper describes the new design features of this converter based on the development of a new Danieli converter suspension system. The issue was to install a new converter (incl. trunnion ring, suspension system and bearings) with maximum volume but keeping most of the existing equipment unchanged. So, the big tilting drives on both sides had to be reused and the existing foundation, pedestals as well as the bearing distance had to be maintained. Further on the welded coreequipment (vessel shell, trunnion ring, pedestals, slag shields, etc.) was manufactured in-house within the pressure vessel division of Danieli Thailand. Due to the huge dimensions of these parts the delivery had to take place in parts which had to be welded together on site under full production conditions of the steel plant. But also the erection had to be applied under this condition. Additionally the main support bearings, parts of the screening (doghouse) as well as an upgrade of the existing relining machine had to be delivered.

Jul 29, 2018

By Christian Geerkens

Increasing requirements on slab quality initiates SMS group in developing products with a high sophisticated level regarding production and process. These characteristics are represented by SMS group’s HD family. HD stands for High Definition or the improvement of product quality via higher precision of the casting processes. A deep look inside into casting process is realized by the use of fiber optical equipped HD mold. High definition casting process control is assured using the HD spray and HD size. For objective, environmentally friendly and highly informative analyze of the inner quality of the cast products the new HD scan is present.

Aug 16, 2017

By Raquel Húngaro Costa, Jonathan Tenório Vinhal

The demand for natural resources has grown over the years, however, the environment offers a limited amount of these resources for exploration. Then, the investigation of new methods for recovering and reuse some compounds and elements are essential to know later tailings purposes. Zinc is used in corrosion resistance as a protective coating for several products. One of the steps for the extraction of zinc is by flotation process to obtain the concentrated ore, in which a residue is generated. The aim is to characterize this residue, allowing the choice of recovery routes for compounds and elements in future stages. The methods of analysis were Malvern, VA, Eltra and ICP-OES, besides the water content. In this study, a characterization of elemental chemical analysis was performed, in which the main elements presented were: calcium (17.4%), magnesium (10.3%) and iron (7.97%); the water content was 27% and the grain size of the material presented an average size of 50μm. With the presented characteristics the material can be used, after treatment, in the recovery of other compounds for applications in the sector of fertilizers, ceramics and steel industry.

Oct 3, 2019

By Cássio Barbosa

O desenvolvimento da indústria metal-mecânica nos últimos anos tem levado à demanda de materiais com propriedades mecânicas e de resistência à corrosão cada vez melhores, com o objetivo de suportar severas condições de uso e assim garantir melhor desempenho para equipamentos e estruturas que utilizam os componentes fabricados com estes materiais. Neste contexto, é de fundamental importância conhecer bem a microestrutura destes materiais, que influencia consideravelmente suas propriedades. O propósito deste trabalho é realizar uma caracterização preliminar de ligas não ferrosas (de alumínio e de cobre) utilizadas na fabricação de componentes antifricção. Com esta finalidade, técnicas como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), envolvendo análises de EDS e de EBSD, assim como ensaios de microdureza foram utilizadas para caracterizar a microestrutura do material (liga Al-Sn-Si-Cu). Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação das fases presentes neste material.

Aug 16, 2017

By João Paulo Vilano de Castro

O processo termomecânico de laminação controlada seguido de resfriamento acelerado permite obter aços de elevada resistência mecânica e tenacidade e excelente soldabilidade, com o emprego de menores adições de elementos de liga, além da exclusão de tratamentos térmicos posteriores. Com a aquisição do sistema de resfriamento acelerado pela Usiminas, CLC, diversos aços vêm sendo desenvolvidos. Este trabalho apresenta a caracterização microestrutural e mecânica relativa à fabricação do aço API 5L X80, utilizando resfriamento acelerado. Foram avaliados os resultados de dois projetos de liga, Nb-Cr-Mo-Ti e Nb-V-Ti, com a laminação terminando no campo intercrítico. O aço Nb-V-Ti foi processado, também, com a laminação concluída no campo austenítico. Em todos, os testes a resistência mecânica e a tenacidade atenderam aos requisitos especificados pela API 5L. Embora a microestrutura dos aços tenha sido distinta em função das suas condições de processamento, a laminação do aço Nb-V-Ti no campo austenítico foi mais vantajosa em consequência de ganhos em produtividade e estabilidade operacional.

Aug 16, 2017

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Norbert Asamer

At various stages during the hot rolling process, the different rolled products – blooms, billets, bars, respectively sections, but also slabs or plates – need to be cut. While the cross sections of these products are being reduced during each rolling pass, the lengths are being increased accordingly. Thus, it becomes necessary to cut the products to shorter lengths suitable for the next steps of production by state-of-the-art designed dry abrasive cut-off machines.

Jul 30, 2018

By Maria do Socorro da Silva

Aços inoxidáveis são aços caracterizados principalmente por sua alta resistência à corrosão em diversos ambientes. Essa característica advém da formação de uma camada de óxido de cromo. A classe de aços inoxidáveis superausteníticos é derivada dos austeníticos pela adição de elementos de liga. A temperatura do ambiente de trabalho pode favorecer a formação de precipitados que podem afetar as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão desses aços. Em decorrência da quantidade de Mo, Ni e Cr ocorre precipitação de fases secundárias, sendo mais comuns as fases sigma (s) e qui (c). Para caracterizar a microestrutura e formação da fase s nos superausteníticos, foram realizados os seguintes tratamentos térmicos de solubilização: 1170oC (para formação da maior fração volumétrica da fase s) e 1210oC (para menor fração volumétrica da fase s) por 2h. Foram realizadas caracterizações por meio das técnicas de microscopia óptica e eletrônica, assim como a utilização das técnicas de análise por energia dispersiva de raios-X (EDX) e dispersão de elétrons retroespalhados (EBSD). Os resultados obtidos foram comparados ao estado como recebido do material (bruto de fusão). Verifica-se a presença da fase s em todas as condições, havendo diferença quanto a fração volumétrica em função do tratamento aplicado.

Aug 16, 2017

By Altair Lucio de Souza

Este trabalho tem o objetivo de apresentar os principais modelos matemáticos e pacotes tecnológicos da nova linha de Laminação de Tiras a Quente da Gerdau e vantagem desses modelos no desenvolvimento de aços HTP (High Temperature Processing). Essa linha tem uma das mais modernas tecnologias de sistemas de automação com modelos matemáticos de alta performance para um laminador a quente.

Jul 30, 2018

By Nathan Fernandes Ignácio, Filipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Paulo Rangel Rios

As pesquisas em transformação de fase ganharam novos horizontes a partir dos recentes estudos de Rios & Villa. Eles desenvolveram inéditos modelos analiticamente exatos a partir da geometria estocástica. Estes modelos são exatos para resoluções de problemas de nucleação e crescimento não homogêneos. O presente trabalho visa o estudo da nucleação em clusters, cuja cinética de transformação de fase sólido-sólido diverge consideravelmente daquela prevista pelo modelo JMAK. Nesse tipo de nucleação, os núcleos não estão homogeneamente dispersos na matriz, mas concentrados em regiões preferenciais chamadas clusters. Um dos principais parâmetros dessa nucleação é o número de clusters na matriz. Nesse trabalho, utilizando um modelo estocástico baseado na teoria do Cone Causal, foram simuladas reações de nucleação e crescimento que ocorrem especificamente em forma de clusters esféricos. Foi possível analisar o efeito que a variação do número de clusters provoca na cinética de transformação de fase e comparar os resultados obtidos com o modelo de Rios & Villa. Por meio dessa comparação, é possível observar que o modelo analítico corroborara com os resultados numéricos. Como conclusões principais tem-se que quanto menor o número de clusters, mais lenta é a reação de transformação de fase e que a microestrutura gerada possui características próprias e os resultados podem ser interpretados de maneira errônea se a presença dos clusters não for propriamente detectada.

Nov 7, 2019

By José Wilmar Calderón-Hernández

Aços inoxidáveis supermartensíticos (AISM) surgiram em meados dos anos 1990, após algumas empresas petroleiras e centros de pesquisa empreenderem projetos para desenvolver aços inoxidáveis com boa resistência mecânica e resistência à corrosão. A força motriz destes projetos foi a procura de aços inoxidáveis alternativos para os aços duplex e superduplex na extração de reservas de petróleo “offshore”, devido a seu alto custo e a problemas de produção naquela época. Os AISM são derivados dos aços martensíticos inoxidáveis convencionais, possuem menor teor de carbono, para permitir melhor soldabilidade e melhorar a resistência à corrosão, adição de níquel para evitar a presencia de ferrita delta (d) e adição de Mo, que também aumenta a resistência à corrosão. Através de ensaios de polarização potenciodinâmica foi avaliada a resistência à corrosão de um AISM 13Cr-5Ni-2Mo, denominado neste trabalho como AIS_2Mo, para três diferentes ambientes, NaCl, NaCl+CO2 e NaCl+H2S (soluções desaeradas). O material foi recebido como chapas laminadas a quente, as quais foram normalizadas a 1.050°C (½ hora/ar) e posteriormente revenidas a 600°C (2 horas/óleo). O melhor desempenho foi observado no eletrólito contendo apenas NaCl, com potencial de pite ao redor de 40 mV (ECS); o ambiente mais agressivo foi a mistura NaCl+H2S, com potencial de pite ao redor de -300mV (ECS), a mistura NaCl+CO2 teve potencial de pite intermediário, com valor 60 mV (ECS) abaixo do eletrólito contendo só NaCl.

Aug 8, 2018

By Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018