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By Vinicius Cardoso Ottani

Os processos de estampagem de materiais de alta resistência requerem o uso de aços ferramenta de alto desempenho, uma vez que a aplicação de pressões elevadas produz o desgaste acelerado das ferramentas de conformação, e até mesmo a ocorrência de falhas catastróficas e prematuras. Frequentemente, o desgaste de ferramentas é superado pelo aumento da dureza dos punções e matrizes, o que implica na diminuição da tenacidade. Esta estratégia, entretanto, não pode ser aplicada em operações de conformação de alta solicitação em que os componentes devem ser tenazes o suficiente para suportar as cargas elevadas envolvidas. A maior dureza retarda o início das trincas, porém também diminui a tenacidade do material, facilitando sua propagação. Uma dureza mais baixa, por outro lado, propicia maior resistência do material à propagação de trincas pela maior tenacidade, porém facilita sua nucleação. Constata-se então, que a relação dureza e tenacidade em aços ferramenta deve ser aprimorada através de um design microestrutural preciso, no qual ambas as propriedades possam ser melhoradas. O presente estudo buscou avaliar a vida útil de punções e matrizes de aços ferramenta AISI D2 e VF800AT limitada por trincas e lascamentos em processos de estampagem. O VF800AT apresentou resultado satisfatório e contribuiu para um aumento de até cinco vezes da vida útil da ferramenta quando comparada com o aço AISI D2. Os ferramentais empregados nesse trabalho foram também caracterizados em laboratório por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O superior desempenho das ferramentas produzidas em aço VF800AT é justificado pela sua superior tenacidade em relação ao AISI D2, devido a uma microestrutura composta de uma matriz de martensita revenida e carbonetos primários em menor fração volumétrica.

Jul 30, 2018

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Alana Pereira Ramos

O efeito de memória de forma tem como principal objetivo a recuperação da forma por meio de aquecimento acima das temperaturas críticas de transformação. Fitas da liga Ti43,5Cu37,8Ni18,7 foram preparadas através do processo melt spinnig com velocidade da roda de 21 m/s e 63 m/s. As fitas foram tratadas termicamente numa temperatura de 700°C por 15 minutos em forno e resfriadas ao ar. A caracterização das fitas foi feita por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise por difração de raios X (DRX). Foi observado que com uma menor velocidade de rotação da roda (21 m/s) a fita apresentou-se totalmente cristalina, e quando aumentou-se a velocidade linear da roda para 63 m/s a fita apresentou-se completamente amorfa. Após o tratamento térmico todas as fitas apresentaram as transformações martensíticas e auteníticas. Observou-se que a velocidade da roda tem grande influência nas temperaturas de transformação, chegando à variação de aproximadamente 7°C. O tratamento térmico remove todos os defeitos produzidos pelo processo de solidificação rápida e produz um rápido crescimento de grão, favorecendo ao aumento das temperaturas de transformação.

Aug 8, 2018

By Murillo Romero da Silva

Ligas com memória de forma (LMFs) são ligas metálicas capazes de recuperar o seu formato e tamanho original após deformação plástica quando aquecidas acima de uma temperatura crítica. Diversos casos de possíveis aplicações paras as LMF têm sido justificados no campo científico, com alguns poucos casos identificados para aplicação em massa, existindo uma ausência na literatura de uma análise crítica da aplicabilidade das mesmas que leve em consideração aspectos industriais e de mercado. Dessa forma, se faz necessário um estudo mais aprofundado que correlacione as ideias científicas geradas com a produção industrial e com a comercialização de LMFs. Nesse contexto, o trabalho visa através de levantamento e análise de patentes e artigos científicos, assim como por contatos industriais, estabelecer uma relação entre o desenvolvimento científico e o comercial das LMFs. Mais de 11 mil artigos e mais de 7 mil patentes foram produzidos nos últimos 16 anos, sendo observado uma tendência crescente da criação de conhecimento de LMF, o qual já vem sendo aplicado na indústria, justificando assim os esforços observados no campo científico. A área biomédica se destaca como a mais bem estabelecida no campo das LMF, com destaque para a utilização das ligas a base de NiTi.

Aug 17, 2017

By Bruno Deves Flores

O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da adição de carvão vegetal e do seu tamanho de partícula na reatividade do coque. Para isso, um carvão vegetal de eucalipto foi adicionado a um carvão médio volátil americano em três teores (3%, 5% e 8%) e em duas faixas granulométricas distintas (abaixo de 1 mm e entre 3 mm e 4 mm). O carvão individual e as misturas de carvão/carvão vegetal foram carbonizados em um forno de escala laboratorial (1 kg). A reatividade dos coques produzidos e do coque de referência foi avaliada e comparada usando análise termogravimétrica. Também foram realizadas análises morfológicas através de microscópio óptico e eletrônico, usando amostras antes e após os ensaios termogravimétricos. Baseado nos resultados, a influência da introdução de carvão vegetal na reatividade do coque foi analisada e discutida neste trabalho.

Aug 1, 2018

By Anderson Pereira

SORM 3plus (SORM = Superfast Optical Roughness Measurement) is a system enabling online measurement of roughness parameters during continuous strip processing. Increased requirements for new materials and more complex components call for ever increasing process safety. The roughness parameters are important quality features of uncoated and surface refined strips. The traditional method of measurement involves using a mechanical stylus based instrument. For this purpose the operator must stop the production line or samples are taken from the end of the coil and measurements are made offline in the lab. SORM 3plus, however, is a non-contact, online surface roughness measurement system that can be used for metallic and many non-metallic surfaces at strip speeds of up to 2400 m/min. The surface roughness data are stored in the system computer, displayed to the operator and if needed are fed into a higher-level network. The operator is alerted, if the limited values preset by him are exceeded or if any changes within the line will put at risk the production process. SORM 3plus calculates the roughness parameters as defined in the standards, such as the arithmetic average roughness (Ra) and the peak count (RPc).

Oct 8, 2019

By Heloíza Döering Gasparin

Os efeitos de elevadas temperaturas e do tempo de exposição sobre as propriedades mecânicas de um ferro fundido cinzento hipoeutético foram avaliados em amostras de dois ferros fundidos da classe FC300, de mesma base, com diferentes percentuais de molibdênio. Ensaios de tração até ruptura a quente foram realizados em corpos de prova com diâmetro de 10 mm, usinados de um pino bruto de 30 mm de diâmetro. Os ensaios foram realizados a frio (temperatura ambiente) e a quente (200°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C e 550°C). Os tempos de exposição a elevadas temperaturas, após homogeneização térmica do material, foram de 0, 60, 90 e 120 minutos. As amostras com maior percentual de molibdênio (0,27% em peso) apresentaram melhores propriedades mecânicas para todas as condições ensaiadas. De acordo com a literatura a redução na resistência mecânica com a elevação da temperatura é atribuída à ocorrência de decomposição da perlita, como resultado da difusão do carbono vindo da cementita às lamelas de grafita, que é o responsável pelo aumento da quantidade de grafita no material. As análises metalográficas evidenciam a ocorrência deste fenômeno. Aumentos no tempo de exposição a temperaturas elevadas também contribuíram para a degeneração da perlita.

Aug 7, 2018

By Herrmann Flor

In steelmaking process, where up to 70% of variable cost of finished product is already incurred, energy and refractory costs account for 45-50% of the cost of production of crude steel and contribute significantly to the carbon footprint of the end product. Any attempt to control and reduce these costs will automatically lead to more competiveness and reduced carbon emissions. Leading the technology for ECOPLANT (characterized by the fact that the economic and ecological benefits are integral part of our products), SMS has developed innovative solutions which can be applied to both new and existing plants alike. This paper reviews one of the electrical and automation concepts. Tackling the secondary gas cleaning system and hence being applicable to almost all steel plants, the X-Pact® Gas Cleaning Assistant optimizes the control of individual dampers based on modelling of fluid resistances of ductwork in gas cleaning system. It guarantees the best dust removal from work place at minimum energy consumption.

Oct 30, 2017

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

High and intermediate temperature fuel cells (FC) are power generators characterized by high efficiency and their use in cogeneration systems. The single fuel cells are connected in series by the use of interconnects to form a fuel cell stack. Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells interconnects. However, at high temperatures, on the order of 700-8500C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the FC. Intensive R&D activities have been made to minimize these problems and the use of composite coatings on metallic substrate has been considered. This paper evaluates the use of coatings of copper and nickel, with particles of La2O3, Y2O3, CeO2, LaCrO3 and doped chromites applied on ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU produced by electrodeposition. The produced samples were evaluated by microscopy techniques, gravimetric analysis and by electrothermal characterization. The most significant results were obtained with chromites coatings (LaCrO3 pure, mono- and multiple-doped) showing the combination of the best features of metal coatings, substrates and ceramic particles with semiconductor properties.

Aug 7, 2018

By Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019

By Johann-Paul Stemplinger

For lubrication of open gear drives applied in rotary furnaces, often gear greases are used as well as for lubrication of gear boxes in difficult sealing conditions. The selection of the gear grease influences strongly the wear behavior. Investigations with flow greases NLGI 00 were made in a back-to-back test rig determining the weight loss due to wear acc. to the standardised procedure ISO 14635 part 3. Different influences like base oil viscosity, thickener type and additional solid lubricant type were analysed. Only the type and amount of solid lubricant shows a significant influence on the weight loss due to wear. Finally, a linear wear coefficient clT according to the calculation method of the wear amount according to Plewe is derived and can be used to transfer the test results to any gears in practice.

Jul 31, 2018

By Pietro Palma

Universal cardan joints are widely used in drivetrains of rolling mills for steel and aluminum making, as well as for non ferrous alloy industry. Working conditions are extremely tough due to high alternating or pulsating rolling torques in the roughing stands and high torques and speeds in the finishing stands. Overloads and lubrication along with oxide and slag are also critical issues that contribute to create severe working conditions. For a constant and reliable power transmission rolling mills performance and uptime rely on Universal cardan Joints which are the most critical equipment of the drivetrain. Fatigue assessment of the most important components of the Universal cardan Joint is therefore definitely vital for the mill in order to avoid failures and consequently downtimes. Considering the component’s dimensions and weight and in addition the time needed in order to reproduce full scale tests, a new approach to study the Universal cardan joint’s main components fatigue behavior has been investigated. It consists in reproducing the local stress condition of the main joint components on small scale specimens that can be tested by conventional laboratory fatigue machines. The aim of this study is to analyze the most critical stress concentration areas in the universal cardan joints highlighting how a universal cardan joint Wöhler curve can be determined through laboratory tests of small scale specimens.

Aug 16, 2017

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Iara Patricia Vieira de Oliveira

O coque desempenha três principais funções no Alto-Forno sendo elas: física, térmica e química, em se tratando do papel físico, a função estrutural é de primordial importância, pois não pode ser assumida por outro combustível, com isto as indústrias avaliam a resistência mecânica a frio para garantir uma marcha estável no reator, porém os ensaios padronizados não são suficientes para avaliar a resistência do coque. Neste contexto este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar de forma individual a resistência mecânica a compressão do coque nas granulometrias típicas do coque metalúrgico e como os principais defeitos, poros e trincas governam a resistência do material. Foram realizados testes de compressão, análise de microestrutura, microtextura, inspeção visual de trincas, MEV. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram que a tensão média de ruptura aumenta com o aumento da granulometria.

Oct 30, 2017

By Jorge Maldonado Villa

Se desarrollaron materiales compuestos de matriz polimérica para toberas en cohetes; con dos zonas: una térmica para soportar elevadas temperaturas de combustión y una estructural que resista los esfuerzos generados. La zona térmica se elaboró con materiales de comportamiento ablativo, probados a temperaturas de hasta 2950°C durante dos minutos, los cuales fueron reforzados con polvo cerámico y/o subproducto de la industria siderúrgica (cerámico 2). Con base en los resultados obtenidos del comportamiento de térmico y de conductividad térmica del material ablativo, se construyó la zona estructural en materiales compuestos fibroreforzados (vidrio y carbono) con matriz polimérica. Los moldes se diseñaron en SolidWorks y se fabricaron por prototipado en ABS rápido y se elaboraron machos disgregables en poliuretano. En la zona térmica se usó un procedimiento de vaciado con vibración con diferentes tipos de matrices (poliéster, vinilester, caucho silicona) y de laminación para la zona estructural. Se evaluó el desempeño mediante simulación de las condiciones reales de operación mediante llama de oxicorte y quemador de ACPM, observando el efecto en la pérdida de peso, espesor, diferencial de temperatura, cambio de propiedades mecánicas, etc.; encontrándose un positivo comportamiento del sistema con matriz de resina vinilester reforzado con polvo cerámico 1 y buenos resultados con cerámico 2, así como una estabilidad en la zona estructural construida con fibras de vidrio y carbono. Substituir todo o texto de orientação deste Template pelo conteúdo de seu trabalho. Inserir o texto com no máximo 1.500 caracteres (200 palavras), sem uso de parágrafos. Deve conter, de maneira concisa, o objetivo, a metodologia, os resultados e as conclusões do trabalho.

Aug 17, 2017

By Matheus Neugebauer Motta

O alto-forno (AF) corresponde à principal rota de produção de ferro-gusa, matéria-prima do aço. O maior desafio para as usinas siderúrgicas, nos dias de hoje, é a redução do consumo de coque, principal combustível utilizado no AF. Diante disso, o processo de injeção de carvão pulverizado (PCI – Pulverized Coal Injection) é largamente empregado para substituir parte do coque utilizado por carvões de menor custo. A fim de estudar a combustibilidade de carvões e outros combustíveis sólidos com potencial para ser utilizado em PCI, o Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid-UFRGS) desenvolveu um simulador capaz de avaliar os fenômenos envolvidos na combustão desses materiais em condições semelhantes às encontradas no AF, permitindo selecionar combustíveis, ou misturas desses, que sejam mais apropriados ao AF. Um dos principais diferenciais do equipamento é a possibilidade de coleta tanto de gases de combustão quanto de char (resíduo da combustão). Portanto, a eficiência de combustão pode ser avaliada dessas duas formas. Este trabalho tem por objetivos apresentar a automação do ensaio de combustão realizado pelo simulador de PCI do LaSid-UFRGS e mostrar alguns resultados de ensaios realizados..

Oct 30, 2017

By Daniele Tolazzi

Electric Arc Furnaces keep evolving into highly powerful melting units, shrinking taptotap times by increasing the effectiveness of the energy sources and the material fluxes used in the process. Steelmakers are targeting to increase the efficiency of their injection package in order to reduce the overall conversion costs, seeking for technologies specifically designed to promote the metallurgical reactions in a predictable and reproducible process automatically controlled at the correct timing. Many technological enhancements have focused in the gas management, improving the burner design and the penetration capacity of oxygen injectors, dedicated to decarburization and the other exothermic reactions. Instead, lower evolution efforts have been addressed to engineered solutions for managing the addition of solid materials required in slag forming, although they are playing a key role in EAF process optimization, as well. The paper describes the latest solutions designed to manage efficiently the injection of fuel, oxygen and powdered materials in several EAFs and presents the operational results achieved. Accurate control of reliable additions of coal, lime and magnesia proved crucial for the control of the slag FeO and viscosity, generating stable foamy slag and producing cleaner steel.

Aug 17, 2017

By Letícia dos Reis Gonçales

A liga AZ91D apresenta 9%pAl e 1%pZn e pode ser submetida a tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento para melhoria de propriedades mecânicas por meio de precipitação da fase beta-Mg17Al12. Esta fase, porém, pode ter efeitos distintos sobre o comportamento de corrosão da liga. Buscando estudar a influência do tamanho de grão da matriz alfa e a presença de precipitados beta sobre a resistência à corrosão da liga AZ91D, este trabalho utilizou lingotes com estrutura bruta de fusão na obtenção de amostras solubilizadas, laminadas a frio e então envelhecidas, para subsequente análise microestrutural e do comportamento de corrosão. A solubilização ocorreu a 445ºC por 24h e foi efetiva em dissolver quase completamente a fase beta. A laminação levou a uma redução de 20% da espessura das amostras e de 400 para 130 µm o tamanho de grão médio, após envelhecimento. O envelhecimento feito a 200ºC em 2 e 24h permitiu a precipitação de fase beta em maior quantidade e melhor distribuição por contornos de grão em relação às amostras fundidas ou solubilizadas. Ensaios de imersão foram realizados, apontando uma leve queda na taxa média de corrosão quando se lamina a amostra, enquanto as amostras solubilizadas (sem fase beta) mostraram maior susceptibilidade à corrosão. Assim, é possível indicar que o refinamento de grãos é benéfico ao formar uma rede de proteção em ligas de magnésio AZ91D, apesar de introduzir defeitos gerados pela laminação.

Aug 17, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Paulo Vinícius Souza da Conceição

A demanda por aços com baixos teores de enxofre tem propiciado o aprimoramento das técnicas de dessulfuração de gusa. O presente trabalho tem como o objetivo mostrar, através de um modelo em água, a influência da injeção auxiliar de gás através do impeller S.I.R.A.M sobre o tempo de mistura no processo do Reator Kanbara (KR) e sobre a área de contato desse gás com o líquido. Diferentes velocidades de rotação do impeller, vazões de gás injetado e pontos de injeção foram avaliados. Os resultados obtidos foram comparados com a condição de não injeção de gás. Observou-se que a injeção de gás é capaz de reduzir o tempo total de mistura.

Aug 17, 2017