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By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Tatiane Haskel

A utilização de ligas Al-Si tem se expandido industrialmente principalmente no setor automobilístico. Cabeçotes, blocos de motor, rodas entre outros são exemplos de componentes produzidos com essas ligas. Estes componentes normalmente estão sujeitos a carregamento cíclico. O objetivo desse trabalho foi estudar o comportamento da liga A356 utilizando corpos de provas submetidos à fadiga por flexão rotativa nas condições brutas de fundição e tratadas termicamente por T6. Corpos de prova para ensaios de tração e de fadiga foram obtidos por fundição por gravidade em coquilhas. A comparação dos resultados foi realizada com os resultados do limite de resistência, do limite de escoamento, do alongamento e das curvas S-N. Adicionalmente análises fractográficas foram realizadas para verificar o comportamento de fratura. A liga tratada termicamente apresentou melhores resultados no ensaio de tração e de fadiga na faixa de 103<N<107.

Aug 16, 2017

By Franco Gandin

With increasing demands for highly performing and at the same time efficient and running-costs saving vacuum-degassing equipment, dry mechanical pumps have been confirmed a proper choice to completely fulfill the expectations of steel-making companies worldwide. Regarding the production of both special carbon steel and stainless steel grades, the usage of mentioned pumps allowed reaching simultaneous remarkable results from different viewpoints in various Danieli worldwide installations (treating up to 200 t of liquid steel). As a matter of fact, in front of the replacement of a widely spread and renowned technology such as steamejector pumps with the recently developed technology embodied by the dry mechanical pumps, well-established metallurgical performances in terms of carbonhydrogen- nitrogen-sulphur removal have been repeatedly attained while meeting at the same time the client’s expectations concerning, for example, running-costs and push-button availability. Additionally, thanks to the very flexible, modular, redundant and maintenance-friendly equipment design, random problems occurring to the singular mechanical pumps can be easily solved without affecting the VD-VOD plant availability and metallurgical performance. With a particular regard to the VOD process, a very short overall process-time has been repeatedly performed (averagely less than 58min under-vacuum time at ChMP1) while guaranteeing the expected required quality of the final refined stainless steel. Moreover, in several VOD installations (ranging from 6 t up to 110 t of liquid steel) an efficient automatic process control such as dynamic pressure-regulation during oxygen-blowing has been attained thanks to the controllable variable-speed drives with which each mechanical pump is provided.

Aug 17, 2017

By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

By Fábio Luiz dos Santos

As ligas de alumínio, em particular, apresentam certas restrições quando submetidas ao processo de união por soldagem. Isto se deve, principalmente, por apresentarem elevada condutividade térmica, elevada contração na solidificação e elevada solubilidade de hidrogênio. Levando em conta estes aspectos, o processo de soldagem FSW apresenta grande potencial para esta aplicação, visto que, é autógena, realizada sem fusão do material e sem utilização de escórias ou gases de proteção. A partir deste conceito, o objetivo do presente trabalho é avaliar a união de chapas finas de alumínio da liga 3105 H26, com espessura de 0,7mm. Para realização dos testes, foram analisados fatores como: penetração da ferramenta nas chapas processadas, ângulo de ataque, tipo de ferramenta e modo de controle de penetração (posição ou força). Os resultados indicaram que o modo de controle por força se mostrou o mais indicado para chapas finas, e que o regime transiente no início de soldagem foi a parte mais crítica para controle da qualidade da junta soldada.

Aug 16, 2017

By Felipe Lacerda Giro

Atualmente, a soldagem por extrusão de peças semi-acabadas (chapas) em PEAD tem se mostrado como uma solução atraente para a fabricação de pequenas embarcações de serviço. Neste sentido, a qualidade da soldagem torna-se um elemento fundamental para a garantia da integridade estrutural da embarcação. Neste trabalho são apresentados os resultados da análise da influência de diferentes fatores na qualidade da soldagem por extrusão de chapas de polietileno de alta densidade. Os fatores analisados envolveram o aporte de calor, a preparação do chanfro, a velocidade de soldagem e a pigmentação do fio de solda. A influência de tais fatores na qualidade da solda foi avaliada tendo como referência os resultados de ensaios de flexão em corpos de prova.

Aug 17, 2017

By Géssica Seara Faria

Foram fabricados compósitos de matriz de cobre, reforçados com grafeno a partir da mistura de uma dispersão de óxido de grafeno com pó de cobre eletrolítico. A dispersão foi produzida pelo método de Hummers modificado e caracterizada por espectroscopia Raman e difração de raios X. Os compósitos foram fabricados pelo processo de metalurgia do pó convencional. Os pós de compósitos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, os corpos de prova consolidados foram avaliados quanto a densificação a verde e do corpo sinterizado, e os corpos sinterizados foram submetidos a ensaio de compressão a fim de verificar a resistência dos compósitos.

Oct 30, 2017

By Daniel Massari de Souza Coelho

Ligas de ferro com diferentes teores de cromo, carbono e cobalto foram expostas a uma condição de atmosfera dupla, onde um lado da amostra é exposto ao vapor d'água e o outro lado a gases ricos em CO2, semelhantes aos encontrados em usinas termelétricas a carvão que utilizam o processo de oxicombustão. Os ensaios realizados em condição de atmosfera dupla a 600°C foram comparados com ensaios realizados em atmosfera simples onde todos os lados das amostras foram expostos ao mesmo gás. As amostras foram caracterizadas para comparar a corrosão em atmosferas simples e dupla e para analisar a influência dos elementos de liga na oxidação destes materiais utilizados em processos em altas temperaturas.

Aug 7, 2018

By João Carlos Jânio Gigolotti

Foram estudadas experimentalmente as relações de fases do sistema Nb-Ti-Si na seção isotérmica a 1200 °C. Ligas fundidas em forno a arco em atmosfera de argônio a partir de Nb, Ti e Si de alta pureza (? 99,9 %), foram tratadas termicamente a 1200 °C durante 264 h em forno tubular, em atmosfera de argônio, encapsuladas em tubos de quartzo. As ligas tiveram sua microestrutura caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica no modo elétrons retroespalhados e por microsonda. Ficaram determinados os campos ternários Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + Ti5Si3, Ti5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + Ti5Si4 + Ti5Si3, Nb5Si3 + Ti5Si4 + NbSi2, NbSi2 + Ti5Si4 + TiSi, NbSi2 + TiSi2 + TiSi e NbSi2 + TiSi2 + SiSS. Existe boa concordância dos resultados com as propostas calculadas e experimentais existentes na literatura para essa seção isotérmica do sistema Nb-Ti-Si. Pequenas alterações composicionais são sugeridas para a locação dos campos ternários observados.

Aug 16, 2017

By Huang Qiming

The CISDI-GreenEAF innovatively applies the top-side-chute for charging for improving the cold zone of electric-arc furnace (EAF) requiring preheating scrap. It can greatly reduce the operating power consumption during EAF melting by combined use of fume for preheating scrap. The enclosed charging mode and specially-designed structure contribute to less emission of dust and fume during charging while enhancing the metal yield. Thanks to the extraordinary fume temperature control at scrap preheating procedure and fume quenching technology as developed by CISDI, for restraining the regeneration of dioxin.

Oct 30, 2017

By Felipe Fardin Grillo

The aim of this work was to study the use of slags to desulfurization of cast iron. It was proposed to use alumina instead fluorspar. In addition, marble waste was used instead lime. Simulations applying Thermo-Calc software were performed in order to obtain the theoretical phases thermodynamic data. Then, a comparison between theoretical data and experimental tests were performed. The cast iron was melting in induction furnace at 1550°C. Slags composed mainly for CaO and Al2O3 were used to cast iron desulphurization. It was observed that increasing liquid phase, the desulphurization reaction was favored. Besides, it was found that cast iron desulfurization occurs by top slag mechanism.

Aug 17, 2017

By Mariano de Córdova

A operação dos altos-fornos com injeção de carvão pulverizado ou gás natural requer uma alta qualidade do coque. Para um custo mínimo do coque, mantendo a qualidade necessária, a escolha de carvões e a formulação da mistura é um tema muito importante. Uma ferramenta amplamente utilizada para o design de misturas é a modelagem, precedido pela caracterização de carvões e seguido de teste no forno piloto. Neste trabalho, revisa-se o desenvolvimento dos modelos, com base la literatura pública. Três etapas cronológicas são levadas em conta, desde os anos sessenta até a atualidade.

Aug 17, 2017

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Diana Pérez Escobar

O efeito do caminho de solidificação de um aço High Temperature Processing (HTP) API 5L X65 com 0,09 %Nb, 0,039%C e 0,54% Mn (percentagem em massa) na segregação, microestrutura e distribuição dos precipitados de Ti,Nb(C,N) foi estudado por microscopia ótica, eletrônica de varredura (MEV) e simulação computacional (ThermoCalc e DICTRA). Os resultados foram comparados com os de um aço microligado comercial com 0,04 %Nb, 0,09%C e 0,97 %Mn. Foi encontrado que o principal parâmetro que influencia no caminho de solidificação é o teor de C, o que está de acordo com a maior micro e macrossegregação observada no aço microligado comercial, em comparação ao aço HTP.

Oct 30, 2017

By Paulo Roberto Gomes de Sousa

O trabalho mostra a analise de energia e exergia de uma unidade termoelétrica, esta planta consiste em um ciclo regenerativo. Serão comparados os nivéis de irreversibilidade dos componentes que compõem a unidade. A escolha do ciclo regenerativo com a referência em análise, é devido sua eficiência global. Isso é proporcionado através do aquecimento da água de alimentação da caldeira, com isso, consequentemente ocorre uma diminuição da necessidade de energia imposta na caldeira. A análise realizada também mostra as irreversibilidades da planta através da análise de exergia.

Aug 17, 2017

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Jadson Barbosa

Corpos de prova de ferro com diferentes níveis de pureza – um de pureza ultraelevada, dois de pureza elevada e um puro comercial – foram testados mecanicamente com diferentes taxas de deformação no âmbito de um antigo projeto. O objetivo era obter a resistência à tração de cada material e verificar a influência das impurezas e da taxa de deformação nas propriedades mecânicas do ferro de pureza ultraelevada. Para melhor compreender os resultados desses ensaios de tração, uma caracterização microscópica detalhada dessas amostras é realizada através deste trabalho. Para tal, foram analisadas as superfícies lateral e de fratura dos corpos de prova de tração no estereomicroscópio e no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O dano foi analisado em seções longitudinais ao longo do eixo de tração utilizando o microscópio óptico; a estrutura dos grãos deformados foi investigada por meio da técnica de microscopia EBSD (Difração de elétrons retroespalhados). Microestrutura, padrão de deformação, orientação dos grãos e as características das superfícies lateral e de fratura são então comparadas quanto ao processo de fabricação, nível de pureza e taxa de deformação.

Aug 17, 2017

By Rachel Ribeiro Possamai

No processo de fabricação de componentes mecânicos existem vários fatores que contribuem para gerar distorções de forma após o tratamento térmico, sendo um deles o desalinhamento na distribuição da zona de segregação. Este artigo tem como objetivo caracterizar as segregações em barras de aço ABNT NM 87 Grau 1045, assim como determinar sua variação dentro de um mesmo lote. Para tanto, foram retiradas amostras de diferentes posições de uma rota de trefilação combinada, nas quais foram realizadas análises químicas e microestruturais, com o intuito de caracterizar as zonas de segregação ao longo de um fio-máquina durante o processo de trefilação. Os resultados das análises químicas mostram uma maior concentração de carbono na zona de segregação, com um pico de 0,7% em massa. A análise microestrutural apresenta uma maior concentração de perlita próximo ao centro. As análises macrográficas demonstram que há uma variação na segregação dentro do mesmo lote, tanto em posição quanto em concentração.

Aug 17, 2017

By Edwaldo Ferreira Brandão

Os aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steels - AHSS) vêm sendo uma solução atrativa na construção de estruturas automotivas mais leves e seguras, pois combinam alta resistência e boa conformabilidade. Neste trabalho, foram realizadas simulações numéricas e experimentos em escala industrial, com aços fornecidos pela Usiminas, da estampagem de uma travessa dianteira de suspensão automotiva. O objetivo desses experimentos foi avaliar a estampabilidade deste componente, que atualmente é fabricado com o aço de alta resistência baixa liga (HSLA340, 2,0 mm), quando substituído pelos aços Dual Phase (DP600, 1,6 e 1,8 mm) e Transformation Induced Plasticity (TRIP700, 1,6 mm). As simulações numéricas reproduziram o padrão de deformação destes materiais durante os processos de conformação e o perfil geométrico do componente. A travessa de suspensão automotiva foi estampada com sucesso com os AHSS propostos.

Aug 16, 2017

By Pedro Sampaio Cotta

O mercado de Siderurgia no Brasil vive um momento de pressão causado pelas quedas dos preços internacionais e agravado por fatores internos como a redução no consumo, aumento do custo de energia e tributação elevada. Tendo em vista que, ao menos no curto prazo, não há perspectiva de melhoria, as indústrias do setor se mobilizam para adequar a esta nova realidade. A sobrevivência em um cenário de alta competitividade é garantida reduzindo custos de produção e manutenção e buscando aumentar a produtividade sem, entretanto, expandir a capacidade produtiva. Para atingir estes objetivos as indústrias focam em pequenas melhorias operacionais, com investimentos em pequenas modernizações e otimizações de processos existentes, em detrimento de grandes investimentos em expansões. Neste contexto observa-se um aumento na relevância do software de automação, que surge como alternativa para realização de melhorias, pois possuem custo relativamente baixo em comparação com reformas a nível mecânico e podem proporcionar ganhos importantes de eficiência e qualidade. Este artigo apresenta um estudo da utilização de metodologias ágeis de desenvolvimento de software para realização de melhoria contínua em processos industriais. Como exemplo de aplicação é apresentado o trabalho de otimização do software de automação de um laminador de alumínio com foco no aumento de sua taxa de utilização. A meta foi buscar um ganho de produtividade garantindo os mesmos padrões de segurança originais dos equipamentos e com impacto mínimo nas atividades produtivas.

Aug 17, 2017