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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

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

Aug 17, 2017

By Diuvanaia Dias

No presente trabalho busca-se avaliar o comportamento do solo virgem e com os resíduos, compactado, uma alternativa para área de Construção Civil. O estudo tem o objetivo de avaliar o solo (classificado como solo laterítico); e solo composto de polipropileno reciclado (rPP) e pó de madeira (PM); caracterizando a forma física e mecânica de rPP/PM para aterro. Neste trabalho, investiga-se a influencia dessas adições no comportamento mecânico de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de composto rPP/PM. As amostras de polipropileno reciclado (rPP), e serragem (PM), foram separadas cada uma em 10%, 20% e 30%, e aquecidas juntas, após o aquecimento misturadas ao solo. Sendo classificado como solo de baixa compressibilidade (ML), caracterizando um silte argiloso. Segundo a classificação HBR, tem-se P200 < 35%, LL > 40, IP < 10 e IG =0, assim o grupo de classificação pertence ao grupo A-2, subgrupos A-2-5. Os resultados de Índice de Suporte Califórnia (ISC) do solo em estudo foram de 41% para amostra de solo e 130% para amostra de solo mais compósito.

Aug 17, 2017

By Alberto Pesamosca

The present work analyzes the latest results achieved in scrap based EAFs in terms of application of chemical energy, starting from the observation that the general trend is a reduction of oxygen utilization. Consequently a review is needed about criteria for evaluation of melting process efficiency and equipment design. If from one side the maximization of productivity remains one of the major goals, from the other side some aspects of present market situation, included price of raw materials, are requiring the maximization of process yield. Based on achieved performance figures of selected plants and theoretical considerations, the effect of chemical energy input intensity is analyzed focusing on transformation cost, productivity and total energy input. The effect of present practices with lower oxygen utilization is considered also in terms of global CO2 emissions. Finally, the latest Danieli concepts and technological tools for optimization of chemical input are presented.

Aug 17, 2017

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 Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Andreas Volkert

Energy efficiency, equipment reliability and cost reduction are of the key factors in any efficient plant. Badische Stahlwerke (BSW) started using its own burner technology in 2001, this was developed by Badische Stahl-Engineering (BSE). Over the past 15 years, Badische improved all aspects of its Virtual Lance Burner (VLB), to perfectly fit all steelmaking requirements. This tiltable VLB was first tested at BSW’s electric arc furnace no. 2 in 2012. Promising results like reduction of refractory wear, energy efficiency, reliability, etc., were obtained. At the same time the existing VLB system was further improved with regards to the design of the water-cooled copper box. Today in 2016 both EAFs at BSW are equipped with the new patented tiltable system and the new copper box design. The paper will describe the results of the past years at Badische, but will also show the performance at other installations.

Aug 17, 2017

By Silvio de Carvalho Sabença

Um forno a arco elétrico é um tipo de forno industrial que usa uma corrente elétrica alternada para produzir calor. Estes equipamentos servem como uma alternativa para os altos fornos tradicionais, e desempenham um papel importante na produção de aço. Em um forno de arco elétrico, a corrente elétrica passa através dos eletrodos de grafite, do aço e de outros metais, o que resulta na produção de aço de modo mais rápido e eficiente. A queda de tensão no arco é, praticamente, proporcional à distância entre o eletrodo e a carga. O eletrodo corresponde ao polo positivo (+) e a carga o negativo (-). Em corrente alternada os pólos, positivo e negativo, trocam de posição a cada meio ciclo da tensão de rede. Sob condições de arco, forma-se, no eletrodo e na carga, uma finíssima camada altamente ionizada devida a uma altíssima concentração do campo elétrico nestas zonas. No forno o arco se extingue quando a corrente se anula e reacende, quando a tensão volta a crescer. Devido a constantes quebra de eletrodo foi montado o grupo de trabalho com objetivo de reduzir o consumo dos eletrodos, otimização do consumo de energia, redução do Power On, aumento da potência média e redução nas quebras de eletrodos. Esta implantação foi extremamente importante pois o mesmo está garantindo a continuidade operacional, de forma segura e confiável, de um dos equipamentos mais importantes para a produção de aço na Usina.

Aug 17, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

O mercado siderúrgico vive nos últimos anos um de seus maiores desafios de toda história. As empresas buscam, a todo instante, formas de redução de custo visando a manutenção da operação dos seus ativos. A gestão eficiente de estoques é parte fundamental para a redução de custos e garantia da segurança das operações da empresa. Para a classificação da criticidade dos sobressalentes não existe um critério claro e bem definido. Outro ponto importante é que sobressalentes realmente importantes podem não estar contemplados no estoque. O trabalho estabelece um modelo para melhorar a gestão de sobressalentes na ArcelorMittal Tubarão incluindo a correta identificação dos sobressalentes críticos, a priorização desses sobressalentes com foco no que deve ser comprado imediatamente e o que podemos postergar, a reclassificação dos sobressalentes de manutenção quanto a sua criticidade e à criação de alternativas para gerenciar e manter nos estoques os sobressalentes realmente críticos e dispor/criar alternativas para os sobressalentes não críticos. Essa nova metodologia foi aplicada como piloto na Linha de Acabamento e Linha de Tesoura da ArcelorMittal Tubarão indicando ganhos expressivos.

Aug 17, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Glaydson Simões dos Reisr

Micropore organosilicas (MOs) were synthesized using methyl-phenyl-polysiloxane as precursor. The MOs were characterized using several analytical and functional techniques. The materials were assigned as micropores materials, with specific surface area up to 642 m2 g-1 and yield up to 72.55%. The adsorbents have hydrophobic surfaces and were used for removal of diclofenac from aqueous solutions. The adsorption kinetic and isothermal data were well described by the general order and Sips models, respectively. Diclofenac exhibited a better affinity than NM and the mechanism of adsorption suggested that hydrophobic groups play a key role in the adsorption process.

Aug 17, 2017

By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By Gabriela Moreira Lana

A radiação solar apresenta uma enorme variedade de aplicações de engenharia, dentre elas, a conversão em energia térmica em concentradores solares. Os tubos absorvedores dos concentradores solares podem ser recobertos por cromo negro, com o objetivo de otimizar a absorção energética e a durabilidade. Esse trabalho é parte de um estudo complexo sobre esse tipo de recobrimento. Foram desenvolvidos filmes de cromo negro por eletrodeposição sobre aço inoxidável AISI 304 e tratados termicamente a 600°C por 2 horas. Os filmes foram caracterizados antes e depois do tratamento térmico, utilizando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X a baixo ângulo de incidência (GAXRD). Além do cromo, observou-se deposição de cobalto e elementos residuais do banho eletrolítico. O estudo da estrutura cristalina mostrou formação de óxidos após tratamento térmico. Microestruturalmente, foram observados filmes com estrutura lamelar ou nodular. O estudo permitiu sugerir modificações do banho eletrolítico, do substrato e métodos adicionais de caracterização.

Aug 17, 2017

By Bruno Leonardy Sousa Lopes

Este trabalho tem como objetivo mostrar a correlação entre as fases constituintes do aço superdúplex SAF 2507 na junta soldada por processo MIG-MAG, considerando os efeitos da energia de soldagem nas propriedades mecânicas e de corrosão. Os resultados mostraram que a energia de soldagem causou mudanças no balanço das fases a/?, na formação pontual da fase s nos contornos de grãos ferriticos e mudanças de microdureza e tenacidade nas regiões da zona fundida (ZF) e zona termicamente afetada (ZTA), além de promover o aumento da fase ? e do índice de resistência à corrosão por pite (PREN?), quanto maior energia de soldagem. Entretanto, a tenacidade na ZF diminuiu mesmo com maior formação da fase ?, coalescimento dos grãos ferriticos, elevando a microdureza na ZTA sob baixa energia de soldagem. Assim, espera-se que estes resultados permitam estabelecer diretrizes para procedimentos de reparo em aços superdúplex sob processo de soldagem

Aug 17, 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 Patrick Tassot

Increased worldwide highly competition in steel market imposes innovative measure for the steelmaker targeting cost reduction and climate-friendly steelmaking process in order to have the ability to withstand the pressure of the market. At the same time the demand for high purity and highest quality steels continues to grow from year to year, especially in the sector automotive in transportation of oil and gas, in the construction Industry and in the manufacture of heavy plate. As they allow producers to be up to the requirements while allowing expanding their product mix, new secondary metallurgical treatments have become a must additionally to standard equipment elements of steel plants modern. Most of these treatments occurs in the steel ladle increasing the pressure to ensure a reliable and as possible neutral reactor. Intelligent solutions for refractory lining ladles should integrate better adaptation to the operational process parameters and the high reliability/availability at the best cost/performance. This challenge has conducted Refratechnik to develop new concepts to overcome the frontier between shaped and unshaped materials and that’s what will be covered in this paper.

Aug 17, 2017

By Thomas Schanz

Current steel market conditions require small investments only to lower operational cost. SMS Concast has developed new products which optimize continuous casting process cost for long product steel production. This paper describes a selection of three products. All three systems are patented (patent pending for CONDRIVE). CONSAFE, a non-radioactive mould level measurement system for reliable mould level measuring on open stream casting CCM’s; CONSTIR-MWS, an improved control software for electromagnetic stirrers which lowers energy cost by 35%; CONDRIVE, a brand new oscillation drive system which provides the features of a hydraulic oscillator, however with a cost efficient electric drive.

Aug 17, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017