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By Rafael Abreu Fraga, Carlos Noberto Paula da Silva, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Since 2016 Gerdau Ouro Branco has been producing steel plates of various qualities and grades. However, it was not until 2018 that the first plates produced by accelerated cooling process were made available for external testing, in this case for large diameter UOE pipes manufacturing. Recent line pipe and OCTG specifications are showing that the oil and gas market still consumes regular API grades, such as X60, X65 and X70, however with increasing wall thicknesses, reaching values up to 1.5 inches. These specifications also demand longitudinal and transverse tensile guarantees and drop weight tear tests in temperatures as low as -40°C. Projects with these types of mechanical properties present process requirements as challenging as those necessary for higher API grades in lower thicknesses. This paper shows the steel design concepts and rolling routes for achieving the necessary properties for X70 steel plates in 28.15 mm. The microstructural features were also investigated and associated with the production process and the tensile and toughness results. Finally, challenges such as tensile anisotropy and DWTT abnormal fracture are presented.

Oct 1, 2019

By Carlos Renato Inchoste Meure, José Ernesto Boff

Nowadays, many companies have the idea where to be occupied is to be productive, this work aims to show with practical tests that to get the best performance of the machine with tools of high performance and yield is the best option for a company to become productive and economic at the same time . The company targeted for this work began its activities in the Metallurgical branch more than 75 years, Metisa Metalúrgica Timboense serves the national and international market with several product lines. Due to its large backlog of overdue hours, a job was started in the tooling sector to make the process faster and more economical. In this context, this work has as general objective the restructuring of the critical processes of the tooling sector, aiming at a better functioning of the organization and greater satisfaction of its direct clients. In addition, this work has specific objectives, such as (1) application of high performance tools, (2) analysis and improvement of existing processes, development and application of new processes, (3) (High Speed Machining) (4) production monitoring and technical support for maintenance of new processes. Thus, after the implementation of the process improvements, it was possible to obtain a reduction of 81% in the final cost and 80.5% in the process time. In addition, with some of the new processes deployed, there was a reduction in the use of personal resources and better management of machine hour load and a significant gain in the sector response time.

Nov 22, 2018

By Steferson Ferreira de Oliveira

Desenvolvido nos últimos anos, o processo NDE, vem se tornando uma maneira promissora de usinar e nitretar simultânea a superfície de materiais metálicos. A Usinagem por Descargas Elétricas (EDM) é um processo de usinagem não convencional que tem grande potencial em aplicações de engenharia de superfície, ao melhorar a resistência superficial do material por meio de tratamentos termoquímicos, como por exemplo, a nitretação. Propriedades como: baixa densidade, boa resistência à tração (comparável à de muitos aços ligados) e excelente resistência à corrosão, possibilitam a aplicação do titânio e suas ligas nas indústrias aeroespacial, naval, química e automotiva e ainda no campo da medicina. Porém, raramente são usados como peças sujeitas ao deslizamento, devido a sua devido à sua baixa resistência aos mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo e alto coeficiente de atrito. O tratamento termoquímico de nitretação pode solucionar esta restrição. Além de aumentar a resistência ao desgaste, o nitreto de titânio melhora a biocompatibilidade de suas ligas. O objetivo deste trabalho foi estudar a camada nitretada na liga de titânio Ti6Al4V por meio do processo de Nitretação por Descargas Elétricas (NDE), usando como fluído dielétrico solução de água deionizada e ureia granulada, como fonte de nitrogênio. Uma máquina de EDM por penetração foi utilizada no processo. Cobre e grafite foram utilizados como materiais dos eletrodos ferramenta. Foi avaliada a usinabilidade da liga Ti6Al4V com solução de água e ureia, relacionada aos parâmetros: taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR) para eletrodo de cobre e de grafite. Para caracterizar a camada nitretada foram realizadas microscopia óptica e medição de microdureza Vickers. A formação de nitretos na superfície foi avaliada por meio de difração de raio-x. Imagens metalográficas da seção transversal da superfície mostraram a formação da camada nitretada, devido ao ganho no valor da dureza. Os parâmetros relacionados à usinagem apresentaram valores que indicam um melhor desempenho quando se usa eletrodo ferramenta de cobre em relação à grafita. Nitretos de titânio foram observados no difratogramas da amostras nitretadas por NDE.

Oct 30, 2017

By Thiago Pinto Silva, Leandro Rocha Lemos, Luiz Fernando Andrade de Castro

This paper shows an evaluation about effect of dispersant sodium silicate along to limestone, in the form of pulp, on the cold agglomeration process for iron ore sintering. Before that, it was verified the effect of pH, solids content and amount of dispersant on the stability of the system (limestone, water and sodium silicate). It was found that the lower the solids content, the more alkaline pH and the amount of sodium silicate equal to 20 l for each 1t of limestone, was the level of dispersion of the system. The influence of the limestone pulp with dispersant depended on the granulometry of the ore mixture and the type of technological route. For the thinner type (42,8% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant reduced the resistance of the adherent layer of the cold agglomerates, regardless of the technological route. However, for the coarser type (24,7% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant increased the average size of the aggregates, preserving the resistance of the adherent layer when manufacturing with two intensive mixers in series.

Oct 1, 2019

By Roberto Carneiro da Silva, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo, Patrick Petronio de Castro Andrade

Os fornos de reaquecimento são equipamentos comumente utilizados na indústria siderúrgica para aquecimento de produtos intermediários produzidos pelo processo de lingotamento. A operação correta desses equipamentos pode ser medida através de sua produtividade, seu consumo específico e seu rendimento metálico. Isso se torna ainda mais desafiante quando se trata de fornos multicombustível, e de uma siderúrgica integrada de grande porte como é o caso da Gerdau Ouro Branco, que possui 5 fornos de reaquecimento para atender a 5 diferentes laminações onde a disponibilidade de gases combustíveis é variável para cada forno. Dessa forma, esse trabalho traz uma metodologia de otimização capaz de determinar qual a melhor mistura de combustíveis e Poder Calorífico Inferior do Gás Misto (PCIGM) para operar os fornos de reaquecimento em diferentes situações e necessidades operacionais e de produção.

Aug 1, 2019

By Jorge Magalhães Ávila de Paula

A aplicação de materiais metálicos exige que os mesmos sejam submetidos a etapas de conformação mecânica. Estes procedimentos elevam significativamente a densidade de descontinuidades, alterando a morfologia dos grãos, assim como o estado de tensão induzida na estrutura. Os materiais submetidos a processos de conformação, em especial aos de conformação a frio, são submetidos, após a deformação, a um tratamento térmico denominado de recozimento de recristalização, cujo objetivo é recuperar a estrutura e recristalizar os grãos. Neste contexto, estudou-se a viabilidade de aplicação da técnica de calorimetria diferencial (DSC), como ferramenta para a determinação da temperatura de início de recristalização de aços. Para a execução deste trabalho, foram utilizados amostras de aço SAE1010 que foram deformadas a frio e em seguida submetidas a rampas de aquecimento em um equipamento DSC. A técnica de DSC evidenciou apenas o início do fenômeno de recuperação do material. Algumas amostras deformadas foram submetidas a tratamentos térmicos de recozimento de recristalização a 500°C, 600°C e 700°C. A partir da caracterização microestrutural e de ensaios de microdureza, calculou-se os valores de k e n do modelo de Avrami para as amostras tratadas a 600°C e 700°C, obtendo-se após isto a energia de ativação para as deformações de 69,6% (199,5KJ) e 87% (178,4KJ). À 500°C, as amostras não se recristalizaram, confirmando esta temperatura abaixo da crítica para as deformações estudadas.

Aug 16, 2017

By Marisa Martins

Este trabalho aborda o processamento de rejeito proveniente do circuito de flotação de minério de ferro da mina de Cauê. A amostra utilizada no presente estudo apresentou teores médios de 27% de Fe, 59% de SiO2 e 1,4% de Al2O3. A concentração de hematita contida neste rejeito foi avaliada, utilizando-se flotação aniônica em meio ácido e na presença do ânion SiF6 2-, como depressor da ganga silicatada. De posse da caracterização granulométrica, química e mineralógica do rejeito, ensaios tecnológicos de flotação foram executados, objetivando a avaliação dos variados sistemas de reagentes. Diferentes dosagens dos depressores H2SiF6 e Na2SiF6 e ainda de três diferentes tipos de coletores aniônicos foram avaliados. Os melhores resultados foram alcançados pelos coletores do tipo ácido graxo e sulfonato de petróleo, os quais geraram concentrados contendo 66% de Fe e 4% de SiO2, e recuperações metalúrgicas de Fe de 59% e 71%, respectivamente.

Aug 16, 2017

By Guilherme Liziero Ruggio da Silva

Uma marcha estável do alto-forno (AF) está ligada à consistência das propriedades químicas, físicas e metalúrgicas das suas matérias-primas (MP), especialmente, as do coque. As propriedades do coque são reflexos das propriedades dos carvões que lhe deram origem. Em termos de propriedades ligadas à natureza do carvão, a qualidade do coque é bastante influenciada pelo rank dos carvões, que compuseram sua mistura, ou seja, quantidades de macerais reativos e inertes, bem como suas propriedades coqueificantes, que é, exatamente, a habilidade inerente aos carvões aglutinantes de quando aquecido, amolecer, tornar-se plástico e solidificar em uma massa coerente. Neste contexto, o presente trabalho se propõe a evidenciar as mudanças no modelo de britagem de carvões da Gerdau Ouro Branco, bem como a operacionalização do padrão criado. Após a implantação, verificou-se a elevação de 1.8% em DI.

Aug 17, 2017

By Bruna Silva de Almeida

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do tratamento térmico de austêmpera em escala industrial do aço microligado ao Boro 22MnB5 da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, fornecido em bobina para o cliente Panatlântica para beneficiamento e posteriormente austemperado e testado em seu cliente Metal Mecânica Itália – MMI. Assim, descreve-se as etapas do processo de fabricação e caracterização do comportamento do material na aplicação em tiras austemperadas de aço na confecção de lâminas rotativas, que é um item importante na indústria de transformação de papel ondulado. O diferencial está na versatilidade desse aço, pois, apresenta boas propriedades de tenacidade, alta faixa de dureza e resistência ao desgaste, aliada a boa estampabilidade. Tal sucesso se deve a microestrutura bainítica e sua excelente ductilidade capaz de suportar as operações de estampagem após tratamento térmico.

Oct 30, 2017

By Cyro Takano

A degradação durante o processo de redução de minérios de ferro é bastante conhecida pelos fenômenos de crepitação e inchamento. Em aglomerados a frio, auto-redutores utilizando cimento como aglomerante, há também degradação pela decomposição de hidratos que conferem resistência a frio, além de aumentar os vazios deixados pelo consumo do redutor. Outro fenômeno que afeta na velocidade da reação de redução é a formação de escória. Esses aspectos são analisados neste trabalho e principalmente em processos de auto-redução.

Oct 30, 2017

By Matheus Sampaio Modesto de Paula

O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um produto, até então não comercializado pela CSN/PR, criado para o aproveitamento da capacidade ociosa de seu laminador reversível a frio. Historicamente, a produção do laminador era direcionada exclusivamente para o abastecimento de uma linha de galvanização contínua, mas trabalhos bem sucedidos para o aumento da produtividade do laminador resultaram em capacidade excedente do equipamento. Diante desse cenário, a comercialização de bobinas Full Hard se tornou uma opção viável para a abertura de mercado e aumento de competitividade, frente a atual pressão imposta por produtos importados. Visitas aos potenciais clientes foram necessárias para o levantamento das características importantes a seus processos produtivos e adequação dos parâmetros utilizados no laminador reversível. Atualmente o produto está homologado e sendo fornecido a clientes externos, e espera-se o aumento da carteira, dependendo apenas da evolução do mercado.

Jul 30, 2018

By Douglas Ferreira Senra

O estudo do retorno elástico dos materiais metálicos constitui alvo de pesquisa há muitos anos, abordando diversos parâmetros relacionados à ocorrência desse problema comum em operações de estampagem de chapas como a quantidade de deformação prévia, o tipo de material e o estado inicial do mesmo em termos estruturais. No entanto, apesar de serem adotados diversos métodos experimentais para exibir a quantidade de deformação que o material exibe de modo indesejado percebe-se a dificuldade de a mesma ser identificada corretamente como, por exemplo, ensaios de dobramento. Diante do exposto, este trabalho apresenta o estudo do retorno elástico exibido pelo aço Dual Phase após ciclos de deformação plástica em cisalhamento cíclico (cisalhamento direto e reverso) em função da quantidade de pré-deformação em cisalhamento direto e da taxa de deformação adotada nos ensaios. Os resultados indicaram o sucesso do uso da técnica de cisalhamento para o estudo do retorno elástico do aço Dual Phase e a influência da quantidade de deformação cíclica e da taxa de deformação no retorno elástico apresentado por esse aço, sendo maior o efeito exibido por esta última variável.

Aug 8, 2018

By Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, Marina Braga Campos, Carlos Antônio da Silva

A composição, morfologia e distribuição de tamanho das inclusões presentes nos aços têm forte influência sobre propriedades químicas e físicas como fadiga, usinabilidade e resistência à corrosão. Desta forma, melhorar a qualidade do aço implica em aumentar a limpidez do aço líquido [1]. Para tanto são utilizados processos (que apresentam diferentes custos operacionais) como o burbulhamento de gás inerte na panela e o tratamento no desgaseificador a vácuo RH. O presente trabalho apresenta resultados de simulações matemáticas bem como operacionais dos processos de remoção de inclusões através do borbulhamento de gás inerte e do tratamento a vácuo. É feita uma comparação entre as capacidades de remoção de inclusões destes processos, confirmando a maior efetividade do reator RH.

Oct 1, 2019

By Miguel Ângelo Menezes, Carlos Alberto Alves Viana

O presente trabalho possibilita o entendimento e a análise dos processos de conformação a quente dos metais. Isto, pela validação experimental do modelo de Johnson-Cook, para descrever o comportamento dos materiais no regime plástico, para grandes deformações, às altas taxas de deformações e nas altas temperaturas. Um entendimento dos parâmetros do modelo, utilizando-se um método analítico numérico simples, rápido e confiável foi desenvolvido anteriormente pela linha de pesquisa em Conformação Plástica dos Metais na UNESP – Campus de Ilha Solteira, obtendo-se as constantes empíricas do modelo referido. É proposto nesse trabalho a validação experimental do método simplificado para determinação dos parâmetros empíricos do modelo de Johnson-Cook através de um ensaio de tração a quente, considerando as propriedades mecânicas dos materiais analisados experimentalmente e/ou de dados de materiais disponíveis na literatura. De maneira geral, os resultados experimentais foram satisfatórios para o aço AISI 1045 à temperatura de 500 ºC, ensaiado à taxa de deformação de 1000 s-1, quando comparados aos resultados teóricos previstos pelo modelo proposto por SCADUTO e MENEZES. Particularmente, foi possível evidenciar erros máximos de 1,33% para o parâmetro n, 13,15% para o parâmetro B, 295,00% para o parâmetro C e 4,14% para o parâmetro m.

Nov 11, 2019

By Abraão Santos Silva

Juntas soldadas são regiões críticas quanto a fraturas. Neste estudo foi analisada a tenacidade à fratura de soldas de reparo de tubos de mastros de sonda de perfuração de petróleo. Foram escolhidos os tubos principais de sustentação dos mastros. Seções do mastro são corriqueiramente reparados por soldagem TIG de raiz e preenchimento por eletrodo revestido. Estes processos provocam modificações metalúrgicas na zona termicamente afetada da solda, o que pode ter reflexo na tenacidade à fratura dos tubos. Foram produzidos corpos de prova para medir a tenacidade à fratura do metal base e da zona afetada termicamente. Os resultados indicaram que não houve redução de tenacidade a fratura devido as alterações microestruturais da zona afetada e isto foi associado ao procedimento de soldagem multipasses utilizado.

Aug 16, 2017

By Igor Barros Mairinck

Este trabalho consiste num estudo investigativo, no campo teórico, visando levantar informações de processo, modelagem e simulações do sistema de controle da linha de Preparação de Bobinas 1 (PB1), processo em batelada de corte e bobinamento de aços inoxidáveis da APERAM. A partir deste modelo simulado, foi realizada avaliação de desempenho e sugeridas alterações do controle e novos parâmetros do controlador de bobinamento, de forma a contribuir para a melhora do desempenho das malhas de controle e do processo real. Foram analisadas as interações entre os componentes do circuito de controle e os impactos no desempenho global do sistema no domínio do tempo e da frequência. Este conhecimento adquirido propiciou sugestões de melhoria do comportamento do sistema.

Aug 16, 2017

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Igor Hector Rodrigues Silva

Aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais estruturais potencialmente aplicáveis em ambientes marinhos, sujeitos a altas pressões e taxas de corrosão. A precipitação de intermetálicos nesses aços, sobretudo a fase sigma (?), podem comprometer o desempenho estrutural de componentes em aço duplex. Deste modo, o objetivo deste estudo é investigar propriedades físico-químicas do aço duplex 2205, para aplicações na indústria offshore. Para tanto, foram realizadas análises microestruturais baseadas em imagens de microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica (MEV), ensaios de corrosão acelerada por imersão, microdureza Vickers (HV) e difração de raios-x (DRX) para verificar a presença de fase sigma. São observados como resultados uma microestrutura bifásica característica, um processo corrosivo uniforme discreto e ausência de fase sigma no material como recebido indicando grande potencial de aplicação na indústria offshore.

Aug 7, 2018

By Eduardo Côrtes de Castro

O presente trabalho aplica o modelo de análise de capacitação tecnológica desenvolvido por Figueiredo (2001) para definir um método de aumento de competências e melhoria de performance numa unidade de prestação de serviços da Companhia Siderúrgica Nacional, a gerência de oficina de cilindros de laminação. A utilização deste método permitiu o aumento da capacitação técnica da unidade, através dos processos de aprendizagem subjacentes, e a melhoria de performance, medida por indicadores chave de desempenho relevantes para o resultado da empresa (qualidade, custo, atendimento e produtividade da mão de obra). São apresentados, além dos resultados, a estrutura analítica do modelo proposto e as evidências associadas às capacidades tecnológicas acumuladas e aos processos de aprendizagem.

Oct 30, 2017

By Leandro Seixas Bicalho, Raphael Alcantara da Costa, Pedro Martins de Almeida Rollo, Eduardo Tres, Anderson D. Thomazini

Usual pelletizing process requires the use of iron ore within a given range of particle size. The pelletizing plants often have comminution circuits composed of ball mills and roller presses to meet the granulometric parameters. Aiming at the partial removal of grinding operations and elimination of wet ore processing, the present study evaluated the pelletizing of two samples of ore with lower surface area: (1) sample with only one passage into the roller press (specific surface area of 997 cm²/g) and (2) “in natura” sample as fed to the pelletizing plant (specific surface area of 450 cm²/g). These experiments were conducted with the use of bentonite and the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19, made available by Clariant for this purpose. The results indicated that conventional bentonite is not efficient for coarse particle agglomeration. On the other hand, the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19 achieved good performance. Considering a sample with only one passage into the roller press it was possible to form pellets similar to those produced in the conventional process.

Oct 1, 2019