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By Weslei Viana Gabriel

Por meio do uso de técnicas de modelamento físico e matemático, caracterizou-se o fluxo de líquido, no interior de um molde de beam blank, quando alimentado por apenas uma válvula submersa constituída por três portas de saída cilíndricas e espaçadas de 120°. Verificou-se que o fluxo do jato de líquido que atravessa a alma se espalha ao longo de toda a superfície do flange antes de se recircular na região central do molde. Através da técnica de injeção de traçador e análise do perfil de velocidade, percebe-se que os jatos direcionados para as quinas do flange recirculam rapidamente e, por isto, se espalham numa pequena região. Este tipo de válvula se caracteriza também por ter uma maior intensidade de oscilação da superfície do que a válvula do tipo tubular. Foram realizados testes para simular a taxa de remoção de inclusões. Os dados obtidos mostram que esta válvula é mais eficiente na limpidez do aço do que uma válvula tubular simples.

Oct 30, 2017

By Vinícius Carvalho Teles

Durante a estampagem, ocorre o desgaste na superfície da ferramenta devido ao deslizamento entre a ferramenta e a peça. A manutenção das ferramentas de conformação envolve o polimento das bordas ou, em casos mais severos, a substituição da mesma é necessário. Ensaios de deslizamento alternado em revestimentos CrAlSiN depositados sobre aço ferramenta evidenciaram mecanismos de desgaste abrasivo devido a partículas de desgaste anteriores. O objetivo deste trabalho foi investigar a resistência a abrasão destes revestimentos, onde variou-se a topografia do substrato e arquitetura do revestimento, a composição química e a espessura. As propriedades mecânicas destes revestimentos foram avaliadas utilizando ensaios de esclerometria com carga progressiva e microdureza Knoop. A resistência à abrasão foi avaliada utilizado testes de microabrasão com partículas abrasivas de SiC. Os resultados mostraram que não houve diferença nas taxas de desgaste entre as duas arquiteturas. Maiores taxas de desgaste foram obtidas ao diminuir o teor de AlSiN na superfície e ao diminuir a espessura. Também foi observado uma relação entre as taxas de desgaste e o produto da carga crítica e a microdureza.

Aug 16, 2017

By Alessandro Pigani

Over the last 25 years the thin slab casting and rolling process has been gaining a major market share in the production of hot rolled strip, progressively eroding the areas previously of exclusive domain of conventional mills. This is mainly thanks to the competitiveness of the process over conventional ones, and to the growing ability of this technology to cover the majority of market niches, well beyond the boundaries of the commodity market. After having significantly contributed to the continuous expansion of this production mode and after an extensive campaign of theoretical research and physical testing in reference plants, Danieli has progressively developed over the years a new generation of thin slab casting and rolling layout, marking a new phase in the evolution of this process. The new step-ahead is epitomized by the name QSP-DUE. This configuration belongs to the Quality Strip Production (QSP) family, which is Danieli’s strip-quality-oriented thin slab based plants. The innovative features of the process are embodied in the acronym DUE, which stands for Danieli Universal Endless (Danieli patented technology – US patent n. 8087449, January 3rd, 2012). What makes this new concept different is the ability of “universal” rolling modes thanks to the fact that, now, within one single plant it is possible to perform coil-to-coil, semi-endless and endless rolling modes, making this plant a major technology innovation compared to the previous generation.

Aug 16, 2017

By Ian James McDonald

Each year, approximately 400 million tons of blast furnace slag is produced worldwide with a tapping temperature of around 1,500°C. It is normally used as a substitute for cement clinker or as an aggregate material in road construction. Currently, the slag is granulated in wet-granulation plants using large volumes of water and to date, it has not been possible to utilise the remnant heat energy of the molten slag, which amounts to approximately 1.8 GJ of energy per ton. However, in an R&D project currently underway led by Primetals Technolgies and industrial partners, a new dry atomising technology is being investigated to use air to cool molten slag and recover the lost heat energy. The resultant pelletised slag fulfils the same criteria as wet-granulated slag for use in the cement industry. Phase 1 of the project has now been completed where a technical plant was set up at the University of Leoben in 2012. A series of dry-slag granulation campaigns were carried out using remelted blast furnace slag. The elevated offgas temperatures and the quality of the slag product as verified by the FEhS Building Material Institute have shown the process suitability as an industrial application and the decision was taken to escalate the project from large laboratory scale to a full size pilot plant. The phase 2 development of this plant is now underway and is scheduled for installation at the site of an industrial partner in early 2016 where full slag flow will be fed directly to the plant from Blast Furnace ‘slag runners. This paper will show the development path taken to date and the planned route to our goal in 2016 of being the first to industrialise the ‘game changing’ process of dry Slag Granulation with Heat Recovery from the slag.

Aug 16, 2017

By Ana Maria Guilherme Bailon

A coesão entre os grãos de ferro em pelotas queimadas é afetada por mecanismos difusionais dependentes de tempo e temperatura de sinterização e do tipo de elementos presentes na escória. Óxidos presentes nos insumos e no minério exercem influência significativa no processo de difusão das partículas de ferro e na formação de escória, composta principalmente por CaO, SiO2, Al2O3 e MgO. O estudo da influência da escória na microestrutura de pelotas de minério de ferro permite um maior entendimento das principais características relacionadas às fases formadas, que afetarão diretamente sua resistência física e comportamento metalúrgico. Neste trabalho abordamos a influência da variação nos teores de CaO e SiO2 na estrutura das pelotas com o objetivo de verificar a interferência desses compostos na diminuição da energia livre superficial e crescimento de grão bem como na distribuição de porosidade e formação de fases como hematita, sílicatos, ferritos e, eventualmente, a magnetita. Para tal avaliação, pelotas com diferentes teores de escória passaram por caracterização química, análises em Microscópio Óptico e análises em Microscópio Eletrônico de Varredura.

Aug 1, 2018

By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Andrea Pezza

The steel market is experiencing a difficult conjuncture: on the one hand steel producers minimize their investments while optimizing their over- production, on the other hand suppliers reduce their internal human resources and capacity in order to overcome the instability of the new era. A return to the steel production levels of the past is not expected in the short term. Research, development and plant concept optimization is one recipe to drive the future of the steel business. This article describes a new concept for a VOD plant developed as a result of thorough investigation and assessment of all possible solutions. A joint and tight cooperation with the final customer was necessary to reaching important results. This article consists of the contributions from the plant suppliers in terms of their experience and feedback, as well as the final user’s. The final customer, voestalpine Giesserei Linz GmbH, and the plant supplier, Primetals Technologies, are both worldwide players and highly focused on reaching best quality and innovation.

Oct 30, 2017

By Alisson Rodrigo dos Santos

O presente trabalho objetiva analisar a viabilidade técnica de recuperar parte do pó de balão, composto por finos de carvão e hematita, submetido primeiramente a tratamento termoquímico e posteriormente a campo magnético uniforme. Foram analisadas amostras oriundas de pó de balão de alto forno funcionando com carvão mineral e alto forno com carvão vegetal. Os finos de carvão, recuperados na separação magnética, podem ser utilizados na sinterização, pelotização e até mesmo reinjetados nas ventaneiras. Essa reutilização tem um efeito muito importante, pois cada tonelada de fino carregado pela ventaneira corresponde a uma economia de carvão que não será carregado pelo topo, deixando mais volume útil livre para a carga de minério. O pó de balão foi submetido a um processo de redução da hematita em magnetita, em atmosfera adequada para a preservação de carbono, a fim de aumentar a susceptibilidade magnética e permitir a separação magnética. Os finos de minério residuais da recuperação dos finos de carvão não são perdidos, podem ser utilizados na fabricação de briquetes ou reutilizado na sinterização e pelotização. Após a redução, o material foi submetido à separação magnética, mostrando-se assim viável tecnicamente a separação e reaproveitamento dos finos de carvão e minério.

Oct 30, 2017

By Franco de Castro Bubani

Cu-base alloys (Cu-Zn-Al, Cu-Al-Be, Cu-Al-Ni), depending on their composition, have martensitic transformations that can be thermally or mechanically induced between a metastable structure called austenite and one or more metastable structures called martensites. In single crystals, depending on the specific composition of the alloy and the crystallographic orientation of the tensile axis, martensite-martensite transformations can be mechanically induced. The hysteresis associated to these martensite-martensite transitions is usually much greater than the one associated to the austenite-martensite transformation. Thus, martensite-martensite transitions are potential candidates for energy dissipation in a mechanical damper. Possible applications that would benefit from high hysteresis include seismic damping devices, dampers for satellites and the aerospace industry, defense and others. We present pseudoelastic cycling results of alloys submitted to different thermal treatments. Our conclusions highlight the fact that, under certain conditions, Cu-base alloys deliver better damping performance than commercially available SMAs and even the new Fe-base SMAs.

Aug 7, 2018

By Thiago Pires Nagasima

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-30%Zn (latão 70/30) a partir de adições de P e Zr ao banho líquido foi investigado utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica e microanálises. Foram conduzidas medidas de tamanho médio de grão pelos métodos planimétrico e do intercepto linear e foram realizadas microanálises por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e de comprimento de onda (WDS). Nas amostras obtidas observa-se que, quando são adicionados P e Zr, sempre ocorre a diminuição do tamanho médio de grão em relação àquele das amostras onde apenas P é adicionado. O menor tamanho médio (? 200 ?m) ocorre para um teor de 0,16% de Zr. O refino de grão coincide com a formação de precipitados geralmente facetados, contendo Zr e P em uma proporção equivalente à da fase ZrP. Sugere-se que as adições causaram a formação de partículas sólidas de ZrP, sobre as quais ocorreu a nucleação heterogênea de grãos da fase Cu-?, resultando no refino de grão.

Oct 30, 2017

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells (SOFC) interconnects, replacing the ceramic materials. However, at high temperatures, on the order of 700-850 0C, 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 SOFC. Thus, the knowledge on kinetics of oxidation/corrosion of these steels and their relationship with the microstructural transformations are of great importance. In this study, samples of ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU® were tested for oxidation at high temperature (800 0C) for long periods of time (up to 3,600 hours) and mass gains were monitored allowing the determination of the oxidation behaviors of these steels. Additionally, the microstructural characteristics of the samples before aging (corrosion-oxidation test) and after various oxidation times were evaluated by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by micro chemical elemental analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD) phase analysis. Electrical characterization allowed determination of electrical area-specific resistances (ASR) characteristics of the systems studied, thus relating the electrical and oxidative behaviors of steels evaluated.

Aug 7, 2018

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, João Víctor Gomes Guimarães Ananias, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de Abreu, Weslei Viana Gabriel, Thiago Araujo Santos de Oliveira

O fluxo de aço em um distribuidor de lingotamento contínuo é um dos fatores que ajuda a determinar a qualidade final do aço. O presente trabalho aborda o caso de fluxo assimétrico em um distribuidor de dois veios provocado pelo posicionamento descentralizado da válvula longa, avaliando o efeito de diferentes configurações de barreiras e diques na assimetria, além da influência nos campos de velocidades. Foram realizados testes em modelo físico de acrílico, utilizando água para simular o aço e KCl como traçador para obtenção das curvas de Distribuição de Tempo de Residência (DTR). Simulação computacional e a técnica PIV também foram utilizadas para análise do fluxo. Foi possível verificar que a utilização de barragens e diques melhoraram as condições para a flotação de inclusão, devido ao aumento do tempo mínimo de residência do aço, além da diminuição de zonas mortas e da quantidade de descarte gerada durante a troca de panelas. A utilização de barragens e diques em conjunto foram eficientes para uma melhor distribuição do fluxo na superfície livre do distribuidor, o que também favorece a limpidez do aço.

Oct 1, 2019

By Marcos Natan da Silva Lima

O presente estudo tem como objetivo avaliar a resistência à corrosão de dois aços alto teor de Manganês com relação à liga 9% Níquel em solução eletrólito 0,001M de NaCl. Para esta pesquisa foram utilizados dois aços com teores de Manganês de 22%, 27% e uma liga 9% Níquel que é amplamente utilizada na indústria petroquímica. Os ensaios realizados para comparação da resistência à corrosão foram o monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e polarização linear anódica. Foi escolhida a solução de NaCl pela presença da maioria dos tanques de armazenamento e transporte de gás natural se localizarem próximos à região marítima portuária. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia óptica e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) para a caracterização dos produtos de corrosão. Os resultados obtidos mostraram que os aços alto Manganês apresentaram valores similares de resistência à corrosão, mas ainda inferiores em relação ao aço 9% Níquel.

Oct 30, 2017

By Julio Cezar de Sousa Zorzi

Aços com teor de Mn entre 15% e 30% apresentam ductilidade excepcionalmente alta para sua elevada resistência mecânica, devido à ocorrência de transformação de fases (efeito TRIP) e/ou à formação de maclas de deformação (efeito TWIP) na microestrutura predominantemente austenítica. A adição de Mn ajuda a manter a austenita até a temperatura ambiente, evitando a sua decomposição após o recozimento aplicado depois da laminação a frio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na microestrutura e nos valores de propriedades mecânicas de um aço com 17% de Mn, por meio de simulações piloto das etapas de processamento industrial utilizando dilatômetro e simulador termomecânico do Centro de Pesquisa da Usiminas. Observou-se que o aumento na temperatura de encharque durante o ciclo térmico de recozimento contínuo promoveu a reversão completa da martensita a’ para austenita. Além disso, a alteração desse parâmetro praticamente não afetou o limite de resistência e o alongamento total do aço, embora tenha reduzido significativamente o limite de escoamento.

Jul 30, 2018

By Steven G. Jansto

Nearly one third of the globally produced structural flat and long structural products are in the 0.11 to 0.16% carbon range. By definition, numerous steelmakers globally define this approximate carbon range as peritectic in their melting grade family within their organization. The metallurgical consequence is the result of numerous global structural specifications which allow carbon to wide carbon ranges resulting in quality issues. For example, such specifications as ASTM A588 set no minimum carbon and a 0.15 to 0.19%C maximum depending on the specific grade designated within the specification. This peritectic region is specifically challenging in production compared to less than 0.10%C because of solidification issues and a higher propensity for slab or billet cracking during continuous casting. During hot rolling, rejects and/or deviates are increased as well. The relative steelmaking operational cost of production is compared between peritectic and non-peritectic carbon compositions for a given specification.

Aug 17, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Visando elucidar o comportamento da carepa terciária durante a laminação de tiras a quente, em um aço produzido como laminado a quente e com rigorosa exigência de qualidade superficial, foi realizada uma parada forçada do laminador, impondo-se, imediatamente, um resfriamento rápido da superfície da tira. Amostras coletadas na região do arco de contato mostraram que a carepa possui espessura na faixa de 10 ?m a 14 ?m na entrada das cadeiras, sendo reduzida para 7 ?m com a deformação, sem ocorrência de ruptura. Tais características indicam que, do ponto de vista do comportamento no trem acabador, a carepa apresenta espessura e plasticidade adequadas para evitar defeitos nos produtos laminados. A carepa foi constituída predominantemente por Fe3O4, óxido plástico na temperatura de laminação. Foi desenvolvido e aplicado um modelo de crescimento da carepa, que forneceu valores de espessura muito próximos dos medidos, se tornando uma ferramenta útil para análise da influência de condições de processo na carepa.

Oct 30, 2017

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

A presente proposta tem por objetivo desenvolver uma análise experimental da liga hipereutética Sn-0,5%Ni solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor contra chapa molde de cobre. A liga foi avaliada quanto a sua microestrutura bruta de fusão e suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos (velocidade da frente eutética -VE e taxa de resfriamento eutética -?E) e propriedades mecânicas. Os resultados mostram que a morfologia microestrutural predominante é composta por células ricas em estanho (β-Sn) circundadas por mistura eutética Sn+intermetálico tipo NiSn. Uma transição microestrutural foi observada entre as posições 15mm (?E=1,7°C/s) e 30mm (?E=1,1°C/s), de célula regular (CR)?célula tipo placa (CTP). Notou-se ainda a presença de intermetálicos primários NiSn distribuídos ao longo da matriz nas posições iniciais do lingote. Valores superiores de limite de resistência à tração (σu=26 MPa) e limite de escoamento (σy=21 MPa) foram encontrados para a posição 6mm a partir da base refrigerada do lingote, podendo estar relacionados com a estrutura celular mais refinada e também com a presença dos intermetálicos primários NiSn. O alongamento específico (?) comportou-se de maneira inversa, visto que as estruturas mais grosseiras (CTP) e a ausência de intermetálicos primários são responsáveis por facilitar a deformação plástica na estrutura da liga Sn-0,5%Ni, aumentando seu nível de ductilidade.

Oct 30, 2017

By Carolina Arriel Pedroso Dias

Neste trabalho, tiras de aço inoxidável duplex UNS S32205 foram laminadas a morno a 600°C com 60% e 80% de redução e, em seguida, foram recozidas a 1050°C durante 300 s. A tira como fornecida (laminada a quente industrialmente e recozida) também foi recozida para efeito de comparação. Avaliou-se o comportamento mecânico das amostras como fornecida, 60% e 80% por meio de ensaios de tração e microdureza Vickers, obtendo-se 779 MPa, 730 MPa e 807 MPa de limite de resistência a tração e 265 HV, 244 HV e 256 HV de microdureza Vickers para as três condições descritas, respectivamente. Outros ensaios de microdureza foram realizados ao longo da superfície do corpo de prova fraturado em tração, indicando um aumento da dureza nas regiões mais próximas da fratura. O aumento da dureza na região de estricção indicou o aparecimento da martensita induzida por deformação para as amostras laminadas a morno. Usando a derivada da curva tensão verdadeira em função da deformação verdadeira, (ds/de), avaliou-se o comportamento de encruamento do aço para as três condições. Juntamente com os exames por microscopia eletrônica de alta resolução e difração de raios X, buscou-se uma interpretação dos mecanismos de deformação plástica envolvidos no processo de encruamento. Em determinados estágios, observou-se uma mudança da inclinação para um regime estável, indicando a ocorrência de outros mecanismos de deformação plástica, diferentes do escorregamento de deslocações. A martensita induzida por deformação foi considerada responsável pelo aumento da taxa de encruamento do aço, i.e., por ser obstáculo à movimentação das deslocações e por postergar a formação da estricção.

Oct 30, 2017