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By Jorge Madias

Neste trabalho se leva a cabo uma revisão da literatura sobre defeitos em beam blanks. O foco é no mecanismo de formação e as soluções propostas para diminuir sua ocorrência. Os defeitos superficiais incluidos são as trincas longitudinais e transversais, bleeding, pinholes e escória. Os defeitos internos levados em conta são os blowholes, as trincas centrais e as trincas nas pontas das abas. A revisão incluie as técnicas utilizadas para pesquisar os defeitos: caracterização metalográfica, CFD, modelagem termodinâmica e termomecânica, etc. As medidas adotadas estãorelacionadas a mudanças no sistema de lingotamento (por exemplo o design da vâlvula submersa), design do molde, mudanças e regulação do resfriamento secundário, suporte dos veios.

Oct 30, 2017

By Altair Vieira de Souza

O tântalo é um dos metais mais versáteis na engenharia, podendo ser utilizado desde tecnologias espaciais até a biomedicina. Isso incentiva o estudo de novas tecnologias de obtenção do metal a partir do óxido de tântalo (Ta2O5). Neste trabalho é apresentada uma nova rota de obtenção de tântalo metálico a partir da reação magnesiotérmica do óxido de tântalo, usando como ignição o plasma de hidrogênio. Propõe-se um método alternativo ao processo Hunter, que apesar de ser o mais utilizado, é lento, pouco eficaz na produção de grandes quantidades e gera rejeitos degradantes ao meio ambiente. Foram misturados pós de magnésio (Mg) e Ta2O5 em recipiente projetado para permitir o efeito de catodo oco, e então aquecidos a plasma até a temperatura de ignição. Os experimentos foram realizados variando a pressão de trabalho buscando a redução completa do Ta2O5. Os produtos resultantes desses processos foram analisados por equipamentos de difração de raios X. Os resultados mostram que é possível a obtenção de tântalo metálico (Ta) a partir da redução metalotérmica do óxido de tântalo (Ta2O5) usando como agente redutor o magnésio e o plasma de hidrogênio como agente de ignição. A redução completa do Ta2O5 é obtida com o uso de pressões de 4,5 e 5,0 Torr.

Oct 30, 2017

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Valdicleide Silva Mello

Nowadays the biodiesel use is obligate in Brazil, in order to reduce the emissions of fuel burn. However, it is important to analyze which percentage of biodiesel is necessary to keep or improve the lubricant action of fuel for diesel engine, as well which kind of biodiesel give better performance. Therefore, this work aims to analyze the parameters that keep the lubricant action of biofuels, by using the Box-Behnken design type to optimize them. In this design was evaluated the input parameters: the type of the biodiesel (soybean, sunflower and palm), the concentration (5%, 20% and 100%) and the temperature of contact (25°C, 40°C and 60°C). The analyzed output parameters were the percentage of film formation, coefficient of friction, wear scar diameter (WSD) of ball, these output parameters were obtained by HFRR tribometer and they were analyzed applying response surface methodology. With this methodology was possible to determine the simultaneous influence and the interactions between two or more independent variables investigated. The response surfaces generated for the coefficients of friction, WSD, film formation showed a higher lubricant action for higher levels of concentration of biodiesel. An increase in lubricant action was found to high and intermediate temperature.

Jul 31, 2018

By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

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 José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Pietro Palma

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

Aug 16, 2017

By Pedro Antunes Amaral

Currently there is a constant and essential concern of preserving nature. Over the years the concern with the environment is increasing, new environmental laws are emerging and being applied more rigorously and consequently emerge economic needs and mineral processing practices and other materials. In this sense briquetting becomes an alternative to fine particles agglomeration by means of pressure and or temperature, with the aid or not of a binder, which allows to get a product not only compressed, which presents shape, size, and adequate mechanical properties. The reduction in volume of the material in some cases (beyond the technological benefits) also allows fine materials can be transported and stored more economically, safely and effectively. The production of coke is greater as the content of better coking coal is, thus he low capacity coking coal is not much used in coke ovens. This research aims to demonstrate that briquetting of mineral coals with low coking coal capacity is possible, additionally allows increased coke production, obtaining then a better yield of coke. Basically they take advantage of low price of no coking coals without changing the quality of the coke produced. Anyway, briquetting became a smart alternative to aggregate values, economy and care for the environment.

Oct 30, 2017

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018

By Armando Vazquez

Steel Dynamics Inc. (SDI) and Tenova Goodfellow Inc. (TGI) have successfully commissioned the first hybrid extractive/laser system for continuous and full spectrum analysis (CO, CO2, O2, H2 and H2O vapor) on two twin shell furnaces at Butler, Indiana. NextGen® technology using off-gas analysis as a main tool for EAF practice optimization is a proven effective method for improving plant productivity. Significant benefits attributed to the NextGen® system are operational cost reductions through the use of real-time dynamic control of chemical energy and improved environmental conditions through reduced GHG emissions. Additionally, the implementation of Tenova’s Water Leak Detection Technology® has shown results as an effective tool for operators to identify in real-time the presence of water during both reducing and oxidizing conditions. This paper will include project details, trials and results and will also outline the latest hardware developments and multipoint capabilities

Oct 30, 2017

By Samanta Neves da Silva

Depósitos estratiformes são característicos por apresentarem irregularidades nos contatos entre minério e estéril, motivo que requer especial atenção no planejamento de lavra. No depósito de Bauxita em estudo, a definição da geometria da camada de minério é realizada por interpretação dos furos de sondagens com espaçamento médio de 200 metros. O modelo gerado dos contatos litológicos, comumente, não incorpora as oscilações em curtas distâncias das elevações (Z) entre furos, o que influencia na fase de modelamento geológico, logo, na previsão dos fatores de diluição e perdas de minério. Este trabalho propõe agregar dados de curta distância, aumentando as informações entre furos de sondagens e, a partir das medidas de cota no topo e base da camada de minério, melhor refletir a geometria do corpo de minério. Assim a metodologia se divide em: criar modelos de superfícies interpoladas irregulares de topo (SIT) e base (SIB), considerando as informações de curta distância; analisar elevações médias em cada superfície, a fim de pressupor superfícies planas de lavra no topo (SPT) e na base (SPB); verificar a amplitude entre essas superfícies - SITxSPT e SIBxSPB, mensurando os fatores de perdas e diluições de minério a partir da diferença entre as elevações. O produto final deste trabalho consistiu da quantificação dos fatores de diluição e perdas de minério, aplicadas ao planejamento de lavra de curto prazo, otimizando o aproveitamento dos recursos e, consequentemente, aumentando a vida útil da mina.

Aug 8, 2018

By Tiago Ribeiro Costa

A Praxair é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A Praxair possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. Diversas tecnologias desenvolvidas pela Empresa, como o CoJet® (sistema para injeção de jato coerente de oxigênio em fornos elétricos e conversores), Slag Splashing (espalhamento de escória nas paredes de conversores, aumentando a vida útil dos refratários), AOD (processo para produção de aços especiais) e outros, encontram-se em operação comercial atualmente em diferentes partes do mundo. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. Seu portfólio inclui gases atmosféricos, produção de gás carbônico, acetileno, hidrogênio, gases especiais e medicinais, misturas para soldagem, cilindros de aço sem costura, equipamentos para aplicação, transporte e armazenamento de gases. A empresa também opera uma unidade para liquefação de gás natural. Além de tecnologias e processos, a White Martins também pode fornecer soluções e equipamentos para medição, controle e injeção de gases, atendendo às rígidas normas de segurança e padrões de qualidade. O Objetivo deste trabalho é apresentar e discutir sobre a solução para o fornecimento de mistura para atmosfera de fornos de tratamento térmico através de um painel misturador de gases hidrogênio e nitrogênio. Será discutida a operação do equipamento e abordadas às características construtivas.

Jul 31, 2018

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

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 Beatriz Pereda, Ana Clara Fonseca da Silva, Tiago Seixas Bittencourt

Reinforcing steel bars are usually specified based on mechanical properties with flexibility in chemical composition and processing. Most developments, in these steels, are normally focused on alloy and process design to reach minimum cost and conformity to specification. Processing routes using quenching and self-tempering (QST) and accelerated cooling are the most common. Microalloying with V and Nb have been used in rebar. When acicular constituents must be avoided, a combination of Nb microalloying with judicious control of cooling is one of the preferred options. Niobium can contribute to improvement in tensile properties through austenitic grain size control during hot working, precipitation hardening due to carbonitrides or clusters, and hardenability increase. In the present work the alloy design and development processes of a Nb microalloyed steel for rebars are presented. The designed steel has fulfilled the required specification and is under regular production. Austenitic grain size refining – when comparing with the “basic composition” normally used was observed, even without any change in the thermomechanical processing cycle. There are indications that precipitation hardening may also occur. Results indicate that Nb is a good alternative as a microalloying element in rebars.

Oct 1, 2019

By Éric José de Souza Baeta

Maximizar a produtividade com o mínimo de perdas e sem interferir nas operações unitárias adjacentes é um dos grandes desafios existentes nas usinas de beneficiamento de minério em geral. O presente artigo tem como objetivo mostrar um caso prático de implementação de uma estratégia de controle do tipo preferencial, considerando restrições de processo, com o objetivo de obter ganho de produtividade e redução de perdas. Serão abordados aspectos práticos da implementação e resultados reais obtidos em uma das etapas do processo de uma usina de beneficiamento da Vale.

Aug 16, 2017

By Bernardo Martins Braga

O curto-circuito é um dos componentes dos modelos de compartimentos utilizados na análise das curvas de Distribuição de Tempos de Residência (DTR) de distribuidores para lingotamento contínuo. Foram identificados na literatura, no entanto, diversos exemplos de seu emprego incorreto. O presente trabalho discute a interpretação física do curto-circuito, as formas de sua quantificação e as consequências nocivas de sua presença sobre a limpidez do aço e o controle da temperatura do aço no molde. Mostra-se que o método de cálculo dos parâmetros dos modelos de compartimentos deve ser alterado caso haja curto-circuito no distribuidor. É constatado que o curto-circuito deve ser evitado durante o projeto de distribuidores destinados à fabricação de aços limpos devido ao risco de perdas metálicas por macroinclusões.

Aug 16, 2017