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By José Fagundes Jr., Juliano Braz Possatti, Bruno Câmara Vieira, Gabriel Godinho Alves, Bruno Bastos da Silva Murad, Cristina Maria de Oliveira Roque

Driven by market trends, increasing environmental accountability, government regulations and fostered by the Company’s strategic plan, ArcelorMittal Tubarão has developed new steel products to deliver better solutions to fit each customer’s needs. This often translates in higher strength, more complex and dimensionally challenging (thinner and wider) steels to attend a broad array of goals, such as reduction of vehicles fuel consumption and carbon emissions, increase in fatigue performance of heat treated parts, higher load capacity per net weight in vessels or wagons and lower supplying lead time as ArcelorMittal Tubarão establishes itself as a domestic option for so far imported grades. Based on the annual Product Development Plan, a structured workflow involves technical discussions from an operational point of view about safety issues, metallurgical project, steel grade family definitions, offline simulations prior to field trials, deformation resistance and process parameters adjustments and scheduling strategy. As a result of the increasing synergy between the areas, the share of new materials developed in recent years has been sustainably increased up to 15% in 2018, adding value to the final product without impact on hot rolled coil output and with a low cobble index.

Oct 1, 2019

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Giuseppe Pintaude

The use of two-dimensional shape parameters to characterize abrasive particles is a possible approach to express their angularity. Nonetheless, in sliding abrasion, especially in pin abrasion testing, coated papers structure plays an important role and even its damage during the wear process should not be neglected. This manuscript discuss the limitations of two-dimensional shape descriptors in distinguishing wear caused by relatively hard particles, indicating that the wear data obtained in sliding abrasion tests are unable to distinguish different types of coated papers used when only the two-dimensional particle projection is considered for shape characterization.

Jul 31, 2018

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Afranio Marcio Costa

No lingotamento contínuo a busca pelo aumento de produtividade tem sido realizada com sequências longas, ou seja, várias corridas e muitas vezes com aços de diferentes composições químicas. Isso resulta na geração de placas de mistura e vários trabalhos buscam entender este processo. Este estudo tem como objetivo validar o modelo matemático de mistura existe no lingotamento da Gerdau Ouro Branco para garantir a correta aplicação da região de mistura, visando atender às especificações dos produtos, norma ASTM A36. Os resultados encontrados nas placas amostradas confirmaram a eficiência do modelo para estimar a zona de mistura. Além disso, para garantir a aplicação dessas placas na norma estudada foi utilizado o modelo de previsibilidade de propriedades mecânicas existente na laminação de chapas grossas. Finalmente, os resultados reais de composição química, limite de escoamento e resistência encontrados nas chapas avaliadas confirmaram as previsões dos modelos e atenderam às especificações do aço.

Oct 30, 2017

By Francisco Geraldo Toledo Junior

Os aços inoxidáveis possuem características essenciais para um bom acabamento quando o que se busca é estética e boa resistência à oxidação. O acabamento polido é muito utilizado em utensílios domésticos, eletrodomésticos e ponteiras de escapamentos de veículos. Em muitos casos são expostos à elevação de temperatura sendo sujeitos à oxidação a quente que pode causar o amarelamento da superfície desses aços. Através de ensaios de oxidação a quente, potencial eletroquímico, microdureza e tensão residual via difração de raios-x foi possível perceber uma diferença entre os acabamentos brilhantes via laminador com cilindros polidos e acabamentos obtidos pelo polimento de rebolos de panos e pastas abrasivas. O ensaio de tensão residual mostrou qualitativamente que o aumento de dureza e o forte amarelamento ocorrido no material com acabamento polido pode ser em função de uma deformação elástica na superfície imposta durante o processo na linha de polimento automático.

Aug 16, 2017

By Alaelson Vieira Gomes

A blindagem adicional de veículos militares usualmente possui uma camada de placas cerâmicas justapostas e coladas sobre um material dúctil, por exemplo, de aramida ou alumínio. Elas devem propiciar proteção balística em toda sua superfície, complementando a blindagem estrutural dos veículos. Suas placas cerâmicas são relativamente leves e muito eficazes na destruição da ponta de um projétil, no impacto balístico. Contudo, há limitações nesta solução, porque a linha de interface entre as placas é uma região vulnerável, pela ausência de continuidade material ao longo desta linha, onde a eficácia das placas fica mais comprometida, quanto mais próximo da borda uma placa for atingida por um projétil, como mostrado por simulação computacional. Foi desenvolvido um dispositivo cerâmico, à base de alumina com nióbia, com o objetivo de aumentar a proteção ao longo destas regiões vulneráveis. Resultados de ensaios balísticos comprovaram a fragilidade das interfaces e a eficácia do dispositivo desenvolvido.

Oct 30, 2017

By Carlos André Ruy Carneiro

Em virtude da necessidade de produção de aços cada vez mais restritivos com relação às faixas de composição química, torna-se necessário o desenvolvimento contínuo de novas ferramentas para o controle do processo de fabricação do aço via aciaria à oxigênio. Neste cenário, propôs-se o desenvolvimento de um modelo de controle dinâmico para os Convertedores LD da Aciaria 1 da Usiminas - Usina de Ipatinga, utilizando o resultado da análise dos gases de exaustão, em conjunto com ferramentas matemáticas de ajuste e análise de dados. Neste trabalho é apresentado o modelo de previsão de carbono construído a partir das curvas das análises dos gases, das quais foram obtidos matematicamente os pontos de interesse: análises instantâneas, a interseção das curvas do CO e do CO2 e o ponto máximo da curva do CO2. O modelo foi desenvolvido utilizando redes neurais e validado utilizando dados históricos do processo.

Jul 29, 2018

By Danilo de Castro Denúbila

Neste trabalho, foi avaliada a influência da temperatura de bobinamento após a laminação de tiras a quente em escala industrial na Usiminas, usina de Ipatinga, na microestrutura, na dureza e nas propriedades mecânicas em tração de um aço ARBL da classe de 800 MPa de limite de resistência mínimo. Verificou-se que a microestrutura, a dureza e as propriedades mecânicas em tração (limite de escoamento, de resistência e alongamento) foram pouco afetadas pela variação de temperatura de bobinamento na faixa estudada, entre 470°C e 680°C. Esse resultado está relacionado com o perfil de resfriamento aplicado no processo industrial, que gerou microestruturas formadas predominantemente por uma matriz ferrítica, com pequena quantidade de perlita e bainita. Como a temperatura de início de formação de martensita para o material estudado se encontra abaixo da menor temperatura de bobinamento aplicada, não houve formação significativa dessa fase.

Aug 16, 2017

By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos

O enxofre no aço é, normalmente, um residual indesejável, afetando negativamente propriedades como ductilidade tenacidade, conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Desde os anos 1970 a prática mais comum é dessulfurar o gusa fora dos altos-fornos, evitando, sempre que possível, a dessulfuração do aço em forno panela. Isto permite vazamento de gusa com teores de enxofre mais elevados do alto-forno, reduzindo os custos de produção desde reator. Termodinamicamente, a dessulfuração do gusa é favorável, devido as condições redutoras e a interação do enxofre com o carbono. Operacionalmente, o gusa pode ser dessulfurado em carros torpedos ou em panelas de transferência, através da adição de diversos reagentes. Para controlar o processo de dessulfuração é necessário conhecer a cinética do processo. Este trabalho descreve estudos iniciais para a melhoria do modelo de controle da dessulfuração em carro torpedo na CSN através da injeção de carbureto de cálcio em pó.

Aug 16, 2017

By Diego Corrêa Magalhães

Com o objetivo de encontrar uma solução inovadora e de baixo custo para o tratamento de efluentes domésticos, foi desenvolvido e implementado na ArcelorMittal Tubarão um sistema de tratamento utilizando escória de aciaria LD. O sistema, que se compreende de um Tanque de Recebimento; Tanque de Sedimentação; Filtro de Escória; e Redutor de pH foi objeto de estudo e teve sua eficiência medida em relação a sete fatores: Demanda Química de Oxigênio, Demanda Biológica de Oxigênio, E. Coli, Fósforo Total, Fósforo Dissolvido, pH, e Sólidos Suspensos Totais. De maneira geral, o sistema mostra-se eficiente, com destaque para as excelentes taxas remoção de E. Coli, Fósforo Total e Fósforo Dissolvido. O controle do parâmetro pH através de um método de baixo custo ainda representa um fator a ser superado, que quando consolidado permitirá uma nova aplicação para o material no tratamento de efluentes domésticos e rurais.

Aug 16, 2017

By Larissa Gomes Simão

Compósitos à base de diboreto de titânio (TiB2) e nitreto de alumínio (AlN) vêm demonstrando propriedades interessantes quando comparados aos seus materiais de origem. Um exemplo é a melhor relação entre resistência mecânica e tenacidade. Propriedades como dureza a quente e tenacidade à fratura são de extrema relevância para a análise de compósitos cerâmicos destinados a aplicações termomecânicas. No entanto, para determiná-las com confiabilidade há a necessidade de uma superfície rigorosamente preparada. Tal preparação torna-se extremamente dispendiosa pelas técnicas metalográficas convencionais. O presente trabalho tem como objetivo registrar uma rota de preparação que viabilize uma superfície livre de irregularidades e resquícios oriundos do processo de sinterização. Possibilitando, desta forma, a realização de ensaios de dureza Vickers e tenacidade à fratura com maior confiabilidade, e ainda, uma análise microestrutural que revele características da matriz e fase dispersa presentes no compósito.

Aug 16, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Um material que vem sendo muito estudado quando imerso na matriz de outros materiais, são os nanotubos de carbono, uma forma alotrópica do carbono, que são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo, mas que apesar disso, possuem uma extraordinária resistência mecânica. O alumínio por apresentar um baixo peso específico e ter a facilidade de se unir a outros materiais pode nos fornecer excelentes propriedades e muitas aplicações tecnológicas. Através de ensaios metalográficos e mecânico, esse trabalho avaliou o comportamento microestrutural e de microdureza do alumínio depois da adição nanotubo de carbono e nanotubo mais níquel em sua estrutura. Foi usado um processo de fabricação por fusão com agitação mecânica por um pequeno motor elétrico e resfriamento brusco por água. Depois das análises nesses diversos materiais, com composição diferenciada, o que melhor apresentou propriedade mecânica foi o Al-3%Ni+nanotubo de carbono.

Aug 7, 2018

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A indústria produtora de papel é responsável pela geração de uma quantidade significativa de resíduo sólido, que na maioria das vezes não tem um destino adequado. Segundo dados da Associação Brasileira de Celulose o parque produtor esta diversificado em diversas partes do pais. Na região noroeste fluminense esta localizada a Cia Paduana de Papeis – COPAPA que produz aproximadamente 36.000 ton/ano de papel e 13.500 ton/ano de resíduo. Sem um destino adequado para este material tornou-se necessário o estudo da incorporação do mesmo em argamassas. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da incorporação do resíduo da produção de papel na trabalhabilidade de argamassas de múltiplo-uso através do ensaio de determinação do índice de consistência. Os resultados mostraram que com uma incorporação de até 20% sobre a massa de cal a argamassa continua com parâmetros de trabalhabilidade, podendo ser empregada na construção civil

Aug 16, 2017

By Ana Clara Petrucelli

O estudo do sopro de oxigênio no EOF é muito complexo e envolve diferentes fenômenos, incluindo o desenvolvimento do jato supersônico, a interação do jato com o ambiente ao seu redor e o banho metálico, onde ocorrem importantes reações. No presente trabalho, diferentes alternativas de desenho de lança e bicos e arranjos desses no interior do EOF são desenvolvidos a interação do jato supersônico com o ambiente do banho metálico foi caracterizada. Para o EOF, o objetivo foi determinar a melhor combinação de variação de injetores e vazões para alcançar o menor tempo de mistura, estabelecendo um novo padrão operacional. Os injetores tiveram pouca relevância no tempo de mistura. Ventaneiras e lanças supersônicas apresentaram os menores tempos de mistura. A lanças supersônicas tem influência nos mecanismos de movimento do banho e projeção de material líquido no EOF, enquanto as ventaneiras afetam o movimento do banho.

Jul 29, 2018

By Vanessa Moura de Souza

Desde os anos 60, com o desenvolvimento do Método de Elementos Finitos (FEM) e a sua aplicação via métodos computacionais, a simulação numérica é uma ferramenta que está sendo cada vez mais utilizada para o conhecimento dos processos de fabricação, além de sugerir melhoria dos parâmetros na fabricação de peças. A utilização da simulação numérica permite evitar gastos desnecessários e perdas, investimentos em protótipos e testes dispendiosos, bem como para melhorar a qualidade do produto acabado.Neste trabalho são comparados os valores da força de trefilação necessária para fabricar arames de aço baixo carbono, para uma redução, medidos através do método de elementos finito e cálculo utilizando a equação de Siebel. Com este trabalho foi obtido a modelagem computacional do processo de trefilação, comparativo entre os métodos de medição da força de trefilação, maior compreensão do processo de trefilação e das propriedades mecânicas de arames trefilados.

Aug 16, 2017

By João Henrique de Andrade Lima

Dentre os mecanismos de desgaste existentes o desgaste por abrasão é responsável por cerca de 50% de todo o desgaste gerado. Alinhado à busca do desenvolvimento de novos mercados para o aço inoxidável, foi desenvolvida uma metodologia, para a medição da taxa de desgaste abrasivo de diferentes aços. Uma politriz foi escolhida para o ensaio devido à possibilidade de controlar a força, tipo de abrasivo, vazão de água, tempo e velocidade de rotação do disco. Para o ensaio foram preparados corpos de prova do aço P410D com dimensões de 40x40mm. Os corpos de prova foram fixados em suportes de baquelite e este conjunto foi acoplado junto à politriz. Após a escolha dos parâmetros ideais para o teste foram realizados testes comparando a taxa de desgaste de diferentes tipos de aços permitindo ranqueá-los de acordo com sua resistência ao desgaste abrasivo.

Aug 17, 2017

By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Francisco Pereira Netto, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Bruno Nery Stoco, Gilvan Nascimento de Souza

Em um mercado dominado por tijolos de Al2O3-MgO-C, o revestimento de trabalho de panela de aço monolítico e CarbonFree se apresenta como uma tecnologia disruptiva para um novo patamar de qualidade do aço e eficiência energética. O presente estudo relata a motivação para a implementação do primeiro fundo de panela de aço com revestimento monolítico concretado in situ no Brasil, e apresenta uma análise preliminar dos resultados e vantagens observadas. Uma panela da Ternium Brasil foi revestida com refratários de Al2O3-MgO, e colocada em operação sem nenhuma necessidade de ajuste na operação da aciaria. A partir dos dados de processo e das medições a laser, calculou-se o desgaste do revestimento, bem como verificou-se a garantia de qualidade nos aços IF (interstitial free) e a maior preservação na temperatura do aço durante o refino secundário.

Oct 1, 2019