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By Eiichi Sato, Koichi Kitazono, Hiroshi Masuda, Kenta Higane

"The present study investigated the low-temperature creep mechanisms in ultrafine-grained (UFG) aluminum manufactured by accumulative roll bonding. UFG aluminum with grain size 0.39 µm showed steady state creep even at room temperature under low stresses as confirmed by the creep curves in the strain rate–strain plot. The low-temperature behavior was divided into four regions by three distinctive stresses, sI, sII and sIII: sI (=45 MPa) is denoted as the micro-yielding stress with which dislocations start movement, sII (=85 MPa) the dislocation-multiplication stress above which dislocations multiply with creep deformation, and sIII (=171 MPa) the conventional yield stress above which macroscopic plastic strain is generated. During low-temperature creep, below sI, negligible plastic strain is generated. Between sI and sII, creep deformation with stress exponent 2.5 occurred, which is accommodated by dislocation absorption into grain boundary and grain boundary sliding, similarly to the low-temperature creep of HCP metals. Between sII and sIII, creep deformation with stress exponent 7.0 occurred, whose mechanism is similar to the low-temperature creep of coarse-grained aluminum. Above sIII, power-law breakdown occurred.INTRODUCTIONIt is well understood that the creep deformation brings about at high homologous temperatures (T/Tm) of >0.4, where Tmis the melting point, with diffusion processes. Recently, the importance of aluminum is increasing for cryogenic temperature parts such as a metallic liner or a cap in high pressure-hydrogen vessels, and the presence of creep behavior in aluminum at room temperature has become recognized (Matsunaga, 2013;Kassner, 2015).In HCP metals and alloys, especially intitanium, steady-state creep behavior appears at room temperature with apparent activation energy of1/10 of that for self-diffusion(Neeraj, 2000; Matsunaga, 2009).On the other hand, Kassner (2015) claims that aluminum shows creep behavior at room temperature with apparent activation energy of 4/5of that forself-diffusion, but never reaches the steady state. We should note that it is derived from the data obtained from short-term creep tests of few hour, and Matsunaga (2013) already claimed the presence of steady state in room temperature creep in aluminum with activation energy of 1/5of that for self-diffusion.The mechanisms for low temperature creep are considered different between HCP and FCC metals: in HCP metals, grain boundary sliding is observed and is thought to accommodate piled-up dislocations at grain boundaries through absorbing them. The so-called slip-induced grain boundary sliding occurs with low number of activated slip systems(Matsunaga,2009).On the other hand, in FCC metals, many activated slip systems bring about work hardening with dislocation cell structure formation. In the initial stage of creep, it results in primary creep (Kassner, 2015), but Matsunaga (2013) claimed that once the annihilating of a cross-slipped dislocation to another reaches balance, steady state is established. It has been, however, strongly required to show more convincing experimental verification for the presence of steady state in FCC metals at low temperature."

Jan 1, 2018

By COLIN A. LAWRENCE, Anthony Del Vescovo

All Rights Reserved. Printed in the United States of America. Information contained in this work has been obtained by SME, Inc. from sources believed to be reliable. However, neither SME nor its authors guarantee the accuracy or completeness of any information published herein, and neither SME nor its authors shall be responsible for any errors, omissions, or damages arising out of use of this information. This work is published with the understanding that SME and its authors are supplying information but are not attempting to render engineering or other professional services. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior written permission of the publisher. Any statement or views presented here are those of individual authors and are not necessarily those of the SME. The mention of trade names for commercial products does not imply the approval or endorsement of SME.

Dec 1, 2017

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 Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

By Anderson Ayres Bittencourt

O monitoramento de sistemas e ativos de automação sempre existiu de forma rudimentar e descentralizada. A análise desses dados tanto quanto sua obtenção é um desafio para as empresas atuais. Foi a partir deste princípio que nosso projeto foi desenvolvido.Este trabalho tem como objetivo demonstrar a solução de Monitoramento online e preditivo implementada na ArcelorMittal Aços Planos da América do Sul, onde desde o início de sua implementação pudemos capturar benefícios operacionais, melhoria dos processos, otimização, eliminação e/ou diminuição de indisponibilidade de plantas, entre diversos outros retornos que serão apresentados.

Oct 30, 2017

By Verônica Scarpini Candido

O uso cada vez mais frequente do poli metacrilato de metila (PMMA), muitas vezes em substituição ao vidro temperado, se deve a sua alta rigidez, praticidade, leveza e transparência. No entanto, as normas de fabricação atuais na indústria de polímeros recomendam testes específicos nesses materiais. O presente estudo tem o objetivo de testar mecanicamente as propriedades do material Polimetacrilato de Metila (PMMA) em condições que simulem um ambiente muito mais agressivo do que o usual. Para tanto foram realizados testes de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), testes de tração e impacto Izod, e análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram que o Polimetacrilato de metila (PMMA) manteve suas propriedades mecânicas em tração até a temperatura de 105°C. No que se refere à resistência ao impacto, a temperatura influenciou negativamente no desempenho desse polímero.

Oct 30, 2017

By Renato Affonso de Lima

As colunas utilizadas para a produção de hidrogênio em fornos de reforma a vapor são submetidas a temperaturas da ordem de 900°C. Dessa forma, os aços inoxidáveis austeníticos da classe HPNb se mostram adequados, devido ao endurecimento por precipitação de carbetos de cromo e de nióbio. Sob determinadas condições de serviço, os carbetos de nióbio podem se transformar em um siliceto conhecido como fase G. A interface desta fase com a matriz austenítica é citada na literatura como local preferencial para a nucleação de danos de fluência. Sendo assim a quantificação das fases presentes é importante para a avaliação do acúmulo de danos em serviço. Diante disso, a simulação termodinâmica computacional se mostra uma importante ferramenta, para a previsão das fases presentes. Técnicas como a analise quantitativa das fases presentes por meio de imagens são consolidadas, porém demandam amostras devidamente preparadas e um alto custo de equipamentos na execução destas análises. Isto posto, o objetivo do trabalho é comparar as simulações termodinâmicas computacionais com o resultado obtido por meio de análise quantitativa de imagens geradas por microscópio eletrônico de varredura.

Oct 30, 2017

By Steven Gillgrass

Gerdau Monroe has installed and commissioned the Tallman Supersonic Carbon Injection system (TSCi™) for use in their 135-ton Electric Arc Furnace (EAF) located in Monroe, MI. TSCi™ is an innovative injection system with the primary aim of improving injection carbon delivery to the steel bath by increasing efficiency. It is proven technology with installations at numerous steelmaking facilities all over the world. Results from installation and commissioning of TSCi™ at Gerdau Monroe will be reported as well as on-going trials and optimization efforts. Standard injection systems deliver carbonaceous material from a vessel to the EAF using air where it is injected through a lance pipe or oxy-fuel burner. Using this method, material delivery to the EAF is limited by the pressure and velocity of the transport air. Loss of efficiency can be observed by looking at the quality of the injection carbon stream during operation or by measuring loss on ignition of EAF slag or off-gas system dust. TSCi™ uses a patented design and proprietary technology to improve delivery of carbonaceous material to the EAF. Using this method, savings at Gerdau Monroe were realized by reducing the amount of carbon used in each heat while maintaining or improving upon existing foamy slag practice. As well, significant savings were achieved as a result of reduced FeO content in the slag and improved recovery of iron. Additional savings can be realized by using a smaller mesh material to take advantage of lower material cost and higher injected surface area. Other inherent benefits to improved injection carbon include lower energy and electrode consumption, reduced refractory wear and reduced maintenance cost.

Oct 30, 2017

By Tcharllis João da Cunha Demartini

A produção de uma rocha artificial a partir da aglutinação de resíduos finos de mármore dolomítico pela resina epóxi pode ser uma alternativa viável do ponto de vista técnico, econômico e ecológico. O resíduo utilizado é proveniente do desdobramento de mármore dolomítico em teares de lâminas diamantadas e geralmente é descartado. Esta nova aplicação agrega valor ao resíduo, diminuindo o impacto ambiental gerado. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades físicas e mecânicas do mármore artificial produzido pela metodologia de vibro compressão à vácuo. Para isso, foram confeccionadas placas rochosas, em equipamento apropriado, com 85% em peso de partículas de resíduo e 15 % de sistema epoxídico DGEBA/TEPAc. As placas foram produzidas com uma pressão de compactação de 0,5 MPa, à temperatura de 90 °C por um período de 20 minutos. Posteriormente, as placas foram caracterizadas pelos ensaios de densidade, absorção de água, porosidade, resistência à flexão, resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Obteve-se um mármore artificial produzido pela técnica de vibro compressão a vácuo com absorção de água inferior a 0,06%, uma resistência à flexão de 33,93MPa e uma compressão uniaxial de 96,49MPa, confirmando uma boa adesão entre as partículas de resíduo e a resina epóxi.

Oct 30, 2017

By Anderson de Farias Pereira

Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da energia de moagem na integridade das nanopartículas e seu desdobramento nas cinéticas de sorção do material. Para tal, amostras de MgH2 com 5%p. de nanobastões de TiO2 (NR-550) foram produzidas em moinho de bolas planetário a 100, 200 e 300 rpm, respectivamente. Difração de Raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a estrutura cristalina e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) associada com EDS para analisar o tamanho e morfologia dos catalisadores em meio ao hidreto. Os resultados até o momento indicam que o processo de moagem a 100 rpm não ocasionou variação significativa na distribuição de tamanho e razão de aspecto comparado ao aditivo puro (com valor médio de 35 nm e 2,70 respectivamente). Ensaios de cinética de sorção de hidrogênio ainda estão em andamento.

Oct 30, 2017

By Afonso Garcez de Azevedo

As primeiras argamassas utilizadas em construções pelo homem continham em sua composição, materiais argilosos. Porém, por ser um material com muitas cargas elétricas livres, as argilas reagem constantemente com a água, ocasionando grande variação linear que acaba causando fissuração nas argamassas feitas com esse material. Assim, para solucionar esse problema, passou-se a utilizar cal hidratada no lugar dos materiais argilosos. Dessa maneira, mesmo não sendo composta por argila, a argamassa mantém sua trabalhabilidade. Nesse cenário, o presente trabalho teve como objetivo balancear estequiometricamente a cal hidratada e as argilas estudadas, para utilizar essas quantidades em argamassas para revestimento, barateando assim o material. Para encontrar esse balanceamento estequiométrico calculou-se a massa molar para um mol de cal hidratada e para um mol teórico de argila. Assim foram estipuladas algumas proporções possíveis de balanceamento da equação de reação cal+argila. Além disso, foram confeccionados corpos de prova, variando as quantidades de argila e cal, para realização de ensaios de capilaridade, a fim de comprovar a eficácia dos resultados encontrados no balanceamento teórico.

Oct 30, 2017

By Francisco Alberto Marreiros da Rocha Filho

No processo de laminação a quente ocorre ocasionalmente a perda de ductilidade a quente que pode causar o fenômeno denominado como “abertura de cabeça” da barra durante a sequência de passes. Essa perda de ductilidade a quente pode ser severa e causar interrupções no processo produtivo. Esse fenômeno pode estar associado a diversos fatores entre eles: composição química do aço; defeitos presentes no tarugo; condições do processo de laminação; e temperatura do aço durante o processo, principalmente nos passes de desbaste e intermediários de laminação. No processo em estudo, a perda de ductilidade a quente ocorre associada à laminação de vergalhões a partir de tarugos oriundos diretamente do lingotamento contínuo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da temperatura e da microestrutura formada ao longo do processo na perda de ductilidade a quente das barras através de um exame comparativo entre os vergalhões laminados com e sem o uso da etapa de reaquecimento.

Oct 30, 2017

By Luís Carlos da Silva

Atualmente, uma das principais preocupações da humanidade está relacionada à questões ambientais, que motivam pesquisas para o desenvolvimento de materiais com recursos renováveis e amigáveis com o meio ambiente. No entanto, este estudo pretende comparar, à resistência dos compósitos reforçados com fibras naturais, portanto, favoráveis ao meio ambiente e compósitos reforçados com fibras de vidro, que por sua vez têm impactos ambientais desde a fabricação até à disposição. Treze compósitos foram confeccionados para essa pesquisa, contendo 0% de fibra, 30% de fibras de curauá e 30% de fibras de vidro em matriz epóxi e testados em uma máquina de tração. Os resultados mostraram valores mais altos para as amostras reforçadas com fibras de vidro, no entanto, para relacionar a tensão do compósito com à sua densidade de fibra, verificou-se que os compósitos reforçados com fibras naturais apresentaram resultados melhores do que os produzidos com fibras de vidro. Concluindo, pelo ponto de vista da propriedade mecânica, as fibras de vidro podem ser substituídas pelas fibras de curauá.

Oct 30, 2017

By Júlia Guimarães Sanches

O curso de Engenharia de Minas sofreu uma expansão, juntamente com todo o ensino superior no país, por volta de 2005. O objetivo do presente estudo é avaliar as características dos cursos do país e realizar uma comparação com cursos de outros países com grande produção mineral. Foi feito um levantamento inicial a partir de informações disponíveis nos sites do MEC, INEP e das universidades. Como complemento, realizou-se um questionário com os coordenadores dos cursos de Engenharia de Minas do Brasil. Foram compilados ainda dados relativos à estrutura curricular e carga horária dos cursos de Engenharia de Minas dos EUA, Canadá, Austrália, Chile e África do Sul. Em relação à comparação das grades curriculares com os cursos de outros países, observou-se que no Brasil o curso possui uma maior cara horária de Tratamento de Minérios em detrimento da lavra. Nos demais países estudados, o foco das disciplinas é a lavra, já que nestes países a área de Tratamento de Minérios é assunto de outras Engenharias.

Oct 30, 2017

By Natalie Chaves de Siqueira

Aços inoxidáveis austeníticos fundidos por centrifugação, da classe HP, são comumente utilizados na indústria de óleo e gás para a fabricação de tubos usados em fornos de reforma e pirólise. Essas ligas possuem uma elevada resistência à oxidação, elevada estabilidade térmica e elevada resistência à fluência em altas temperaturas, sendo esses requisitos necessários para aplicação nos fornos. Mudanças microestruturais, conhecidas como envelhecimento, podem ocorrer durante a operação, influenciado na resistência à fluência. Desta forma, a caracterização dos estados de envelhecimento de uma liga HP torna-se necessária para avaliar a sua vida remanescente. O objetivo deste estudo é caracterizar duas condições microestruturais de uma liga HP com a microscopia eletrônica de varredura e o ensaio não destrutivo de ultrassom. O processamento do sinal ultrassônico, utilizando a Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform – FFT), foi realizado sobre o segundo eco de fundo do sinal ultrassônico, permitindo correlacionar a análise espectral do sinal com a microestrutura do aço HP. De acordo com a metodologia proposta, os dois estados de envelhecimento foram caracterizados através do processamento do sinal ultrassônico.

Oct 30, 2017

By Gabriel Filipe Barrelas Marques Gamito Cardos

O aço em estudo (SAE8620MOD) é um material utilizado na aplicação de estruturas de óleo e gás. Essa liga modificada é utilizada em estruturas off-shore para produção de amarras. Para garantir a qualidade do produto são realizadas uma série de ensaios, dentre eles propriedades mecânicas (RT, LE, Alongamento e redução de área) bem como resultados de dureza e impacto. O ensaio de impacto está relacionado diretamente com a microestrutura obtida durante o processo de solidificação do aço e com o tratamento térmico realizado. Microestruturas com alto grau de bandeamento podem comprometer a variabilidade dos resultados de impacto. A redução ou até mesmo a eliminação do bandeamento é um caso de amplo estudo, principalmente em aços com processo de lingotamento contínuo. Muitas soluções já foram propostas para a redução do bandeamento, o de agitação eletromagnética tem se mostrado bastante efetivo na redução dos níveis de bandeamento e segregação dos produtos lingotados. O ensaio consiste em avaliar a intensidade do campo eletromagnético (FEMS) para o comportamento do nível de bandeamento do material. Foi utilizada uma corrida para teste via lingotamento contínuo, onde a velocidade de lingotamento permaneceu constante e variou-se a corrente dos agitadores em três condições: tarugos com baixa agitação (FEMs com corrente baixa), tarugos com alta agitação (FEMS com corrente alta) e tarugos sem agitação (FEMS desligado). Com baixa agitação no FEMS conseguimos obter um nível de bandeamento menor se comparado com os outros resultados. Como consequência a variação dos valores de impacto apresentaram-se menores que as demais condições, devido a homogeneidade do material. Dessa forma podemos dizer que a redução do nível de bandeamento no material reduziu também a variação dos resultados de impacto, tornando o processo mais estável.

Oct 30, 2017

By Cleber Caetano Thomazi

Rotary kilns are continuous process equipment used on calcining of nickel ore. The chemical and physical reactions are created by means of heat up the material to predetermined temperatures. Tertiary air fans are attached to the kiln shell to maintain oxidizing/reduction conditions. Special ducts orientate the air flow inside the kiln. In the present work, two types of failure on distinct tertiary ducts mounted on the same kiln are reported. Chemical analysis, hardness test, metallographic and fractographic examinations were carried out. Fabrication related problems and creep were identified as the root causes of damages.

Oct 30, 2017

By Jorge Madias

O trabalho está baseado na análise de dados de perto de 200 fornos elétricos a arco de diferente design: convencional, de corrente contínua, de carcaças gémeas, com preaquecimento de sucata no transportador ou em shaft, etc. Incluem-se fornos que processam principalmente sucata, e fornos com carregamento parcial de gusa sólido ou líquido, ferro briquetado a quente (HBI) ou ferro esponja (DRI) a frio ou a quente. São avaliados os consumos de energia elétrica, oxigênio, gás natural e materiais carbonosos; os tempos entre vazamentos, com forno ligado e com forno desligado, assim como a produtividade horária. Com os dados obtidos, se analisa a influência dos metálicos (e seu estado térmico ao momento do carregamento), e o design do forno, sobre os consumos específicos mencionados e a produtividade.

Oct 30, 2017

By Martina Cadorin

Activated nanoporous biocarbon (aNBC) was prepared using E. grandis wood as a precursor material. Oxidated activated nanoporous biocarbon (ox-aNBC) sample was obtained from the aNBC by oxidation with nitric acid. The samples were tested as Pt nanoparticles catalysts support for ethanol oxidation reaction and as electrode materials for supercapacitors. The porous structure, chemical properties, and the structural and morphological characteristic of the materials were correlated with their electrochemical behaviour. Biocarbon materials showed similar high specific surface area. The oxidation treatment increases the content of the oxygenated and nitrogenated surface functional groups but without appreciably change in the nanostructure characteristic. The aNBC supported Pt nanocatalyst has better electrocatalytic performance for EOR. Oxygenated functional groups have a marked effect on the supercapacitors electrode behaviour, increasing the total electrical capacitance by pseudocapacitive contribution, but with a negative effect on the cell electrical resistance and cell response time.

Oct 30, 2017

By Fernanda da Silva Machado

Em um mundo de recursos naturais decrescentes, com a intensificação das indústrias automatizadas de todos os tipos (I4) e contínuo aumento da população, é necessário desenvolver melhores caminhos para a geração e distribuição de riquezas. Uma das alternativas para este objetivo é o conceito da Economia Circular. Este artigo apresenta um exemplo focado na intensificação do uso de resíduos de biomassa na produção integrada de aço exclusivamente baseada na combinação de reatores industriais existentes em um layout que favorece o conceito da economia circular. O ferro também é obtido do processamento tradicional de sucata, reprocessamento de resíduos de ferro e óxidos de ferro, como a escória, pequenos óxidos de ferro, reversos metálicos, resíduos da indústria siderúrgica integrada tradicional. Os resíduos de biomassa são provenientes da demolição de casas de madeira, e outros resíduos de biomassa, como limpeza florestal para evitar-se incêndios, resíduos de moinhos, paletes usados e qualquer outra fonte de biomassa. As combinações dos reatores tornaram-se possíveis devido à nova versão do processo de Carbonização Contínua, Carboval, um reator especialmente projetado da tecnologia Lambiotte tradicional, para produzir, de preferência, o carvão vegetal que possui as mesmas características necessárias para alimentar o Mini Alto Forno tradicional a base de carvão.

Oct 30, 2017