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By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Mateus Araújo e Silva, Érika Elis Kuo, Cícero Lopes de Souza

Estruturas de aço são utilizadas em diversas aplicações na construção civil, com vantagens relativas a outros tipos de construções, tais como leveza e rapidez na execução da obra. Porém um dos maiores problemas neste tipo de sistema construtivo é a corrosão atmosférica a que estará sujeita o aço estrutural utilizado. Com o objetivo de se avaliar a resistência à corrosão atmosférica, neste trabalho, foram construídos painéis expositores, conforme a NBR 6209, para manter corpos de prova de aço estrutural comum e patinável, por um período inicial de setenta dias em dois locais distintos, categorizados com de agressividade ambiental I e III, respectivamente interior e litoral do estado de São Paulo. Superficialmente o processo de degradação foi nitidamente diferenciado, com o mesmo resultado sendo apontado pela alteração da massa das amostras, que se elevou durante a exposição ao ambiente de agressividade III, já que os produtos de corrosão formados não se desprenderam no curto período de tempo do teste. Mesmo considerado que a norma estipula um tempo mínimo de dois anos de duração para o ensaio, que ainda está em andamento, o presente estudo aponta a necessidade de adotar mecanismos de proteção contra a corrosão muito mais severos nas regiões litorâneas.

Mar 1, 2019

By José Aparecido Pereira

The customer asked for a 5” angle roll pass design. For this angle, in a normal pass design, a 160mm billet is required. For the production of this billet would be necessary a new 160mm mold for the Continuous Casting Machine, which produces 150mm billets, increasing the complexity of the melt shop. The rolling mill is designed to produce angles up to 4", technical information recommended the replacement of a gearbox because this process would generate torque up to 15% above nominal. An innovative roll pass design was done using 150mm billet using the Aparecido-W Method that cause a higher spread in the first three passes, thus reaching the desired leg length. As this method is not used in any other known rolling mill, a FES (Finite Element Simulation) and FEM (Finite Element Modeling) was done by a Research & Development center which demonstrated that the design was viable. From July, 2018, three tests were done being produced around 700 t of good quality products without difficulty of set up. The rolling mill team carried out this project at a very low cost and in record time of five months. The average torque of the motors was 36%, without overload for the equipment.

Oct 1, 2019

By Rogério Martins Pereira, Charles Pierri de Souza, Lucas Gabriel Correa

The Tandem Cold Mill is composed by stands with rolls positioned so that the rolling force can be transmitted to the strip being processed. Due to the mechanical stresses inherent in the process, the roll bearings are heated and are equipped with lubrication and cooling systems. Nevertheless, there is the challenge of continuously monitoring the temperature of the bearings, which would allow preventive intervention in case of overheating. This paper presents an in-house solution to temperature measuring system applied to the backup roll bearings of a continuous Tandem Cold Mill. The system uses Zigbee technology and is integrated with the main control system, allowing early diagnosis of bearing heating and proper intervention. Results and features of the system are discussed.

Oct 1, 2019

By Norbert Asamer, Stefan Purrer

Depending on the product or the material grade, conventional deburring machines, such as e.g. with rotating hammers, are in many cases not capable to reliably or completely remove burrs from the edges of a continuously cast product. Burr, however, is generated at the front and/or tail ends of a slab, bloom or billet as a result from torch cutting. Likewise, traversal grinding of the slab’s rolling surfaces can also cause burr at the long side edges of the slab whereby such burr can even be more difficult to remove. Based on their experience and know-how with abrasive machining processes (abrasive cutting, high-pressure grinding) over a period of more than 50 years up to now, BRAUN has developed a highly flexible deburring grinding machine for applications which are too difficult for conventional deburring techniques. BRAUN’s deburring grinding machines were successfully introduced to the steel industry and have proven their worth under normal production conditions already. The subject paper describes the key features and advantages of BRAUN’s machine design and the operational results from the first already completed projects.

Oct 1, 2019

By Ivan César Lopes Diniz, César Romero Afonso Goulart Júnior

Mandrels are tools applied to manufacturing seamless tubes. In VSB plants (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil), it is used in two mills. Mandrel and PQF Mills. This is an expensive tool due its alloy (hot work tool steel – AISI H13) and lengh (between 12 meters and 22,5 meters). An opportunity to apply mandrels from PQF in Mandrel Mill has been identified. However, mechanical properties of PQF mandrels must be improved. This work presents the heat treatment process of Quenching and Tempering developed internally at VSB to improve PQF mandrel properties aiming to achieve Mandrel Mill requirements. Hardness and metallography tests were performed before and after some steps of the heat treatment to characterize and validate the process.

Oct 5, 2019

By Dagoberto Brandão Santos, Marcus Vinícius Pereira Arruda, Fernando de Souza Costa, Túlio Magno Fuzessy de Melo

The development of advanced high strength steels (AHSS) is motivated by the automotive industry demands for higher strength steels with better formability and stretch-flangeability to avoid fractures during parts forming. In response to this, the new steel grades must have special microstructures in terms of constitution, morphology, distribution and hardness, which are strongly dependent on the chemical composition of the steel sheet and its processing, especially in the continuous annealing stage, in the case of cold rolled sheets. In this study the influence of the annealing heating rate and intercritical temperature (IT) on the microstructural evolution and the final hole expansion ratio of a cold rolled 980 MPa AHSS grade was evaluated. The annealing process was simulated using a Dilatometer and a Gleeble machine, and the microstructures were characterized using scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction (EBSD) and nanohardness measurements. The increase of heating rate resulted in an overlap between ferrite recrystallization and austenite formation, changing the austenite morphology from a random to a fibrous distribution, while a higher IT resulted in more homogeneous microstructures and higher hole expansion ratios. This microestructural homogeneity, confirmed by nanohardness measurements, suggested that the difference in hardness between ferrite and the second phase affects the micro-void formation and crack propagation during the hole expansion test.

Oct 1, 2019

By Lucas Monteiro Corrêa e Lopes, Carolina Carvalho Nunes, Nathalia Luiza Nascimento de Carvalho

The characteristics of each ore make it impossible to predict the quality of a flotation concentrate without exploratory tests. The research begins with laboratory batch tests, and then, after advances in the determination of process conditions, the complexity of the tests increases in order to evaluate new parameters. The closed cycle test (LCT) simulate circuits with load recirculation and the greatest difficulty of this test is to stabilize the circuit and achieve equilibrium. Depending on mass availability, the types of tests that offer the highest reliability and informations about flotation in an ongoing process are mini-scale or pilot-scale tests. This work aimed to compare the results of the flotation tests in three scales (batch test, LCT and mini pilot) for the Bonsucesso ore, a new deposit, owned by Nexa Resources, that has sphalerite, zinc ore, and galena, lead ore. In the open flotation circuit of galena was obtained 27.57% content with 26.70% recovery, in the LCT test the content was 31.54% with 64.64% recovery and in the mini pilot reached 51.22 % content with 65.51% recovery. In the open sphalerite flotation the zinc content was 55.51% with 77.35% recovery, in the LCT test the zinc content was 56.71% with 84.42% of recovery and in the mini pilot of 50.02% content with 94.54% recovery.

Oct 3, 2019

By Martin Chabicovsky, Milan Hnizdil

Emulsions are frequently used for the cooling and lubrication of working rolls during the cold rolling. The fact that the lubrication and cooling are not separable makes the optimization of both functionalities difficult. The higher emulsion temperature decreases the cooling efficiency compared to cold water. Heat transfer and fluid flow laboratory (Czech Republic), CRM (Belgium), Tata steel (Netherlands) and Henkel (Germany) cooperated on the increasing of a cooling efficiency during cold rolling. Part of this research was focused on an influence of the emulsion composition on a cooling intensity. The cooling efficiency was laboratory investigated. The stainless steel sample with thermocouple was heated and then it was cooled by a nozzle. Tests were performed with various emulsions and pure water. The heat transfer coefficient was computed from measured temperatures. The cooling intensity (heat transfer coefficient) of all tested emulsions was similar but an increase of the cooling intensity was found with water. Further various emulsions concentrations were tested. Results showed decreasing cooling intensity with increasing oil concentration. Adding additives therefore is thought to cause a noticeable decrease of the cooling intensity.

Oct 1, 2019

By Jorge Alberto Soares Tenório, Susana Marracini Giampietri Lebrão, Guilherme Wolf Lebrão, Jefferson Salvador de Moraes, Viviane Tavares de Moraes

Os resíduos de mineração ou lamas são derivados dos processos de extração e beneficiamento mineral e por sua vez são geralmente armazenados em barragens de rejeitos, que são passivos ambientais. Algumas formas de recuperação de materiais desses resíduos já foram desenvolvidas, contudo a sua aplicação principal ocorre pela incorporação destes rejeitos em agregados da construção civil, visando a diminuição da geração de resíduos. Desta forma o objetivo deste trabalho é a caracterização do resíduo de lama vermelha visando a identificação de elementos que viabilizem os processos de reciclagem para a diminuição dos rejeitos. Para isso se fez uso de técnicas ambientais de classificação de resíduos, tais como: determinação da umidade; classificação granulométrica; determinação da alcalinidade; MEV/EDS e fluorescência de raios-X. As análises de caracterização convergiram para os resultados quantitativos elementar de 8,3 % de Al; 3,8 % de Na; 6,3 % de Si; 0,4 % de Fe; 0,4 % Zr; 0,004 % de Y, 2 % Ti e 0,009 % de Sc. Esta caracterização pode definir parâmetros que influenciam nos métodos para a recuperação de metais.

Oct 3, 2019

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Julio César de Oliveira Melo, Giuliano Felippe Soares, André Dias Leite

A resolução de problemas na operação industrial é algo complexo e precisa ser baseada em dados, muitas vezes diversos e não estruturados. Este trabalho traz uma abordagem em big data para dar visibilidade dos problemas em sistemas industriais, trazendo insights que permitam sair da intuição para assertividade, contruibuindo, assim, para redução do tempo de detecção e resolução de problemas.

Oct 1, 2019

By Anderson Ayres Bittencourt, Sergio Valle Junior

Um dos grandes desafios nos ambientes industriais é o monitoramento contínuo de aplicações de automação. O difícil acesso a redes industriais e os sistemas legados trazem grande complexidade a esta tarefa. Para resolver o problema, a migração destes sistemas e redes para arquiteturas mais novas e integradas é essencial. E essa migração permite o uso de ferramentas antes só conhecidas no mundo de TI para apoiar o processo industrial trazendo clareza e assertividade na análise de falhas, troubleshoot e monitoramento integrado de todos os sistemas. Traremos neste trabalho um esclarecimento de como foi o modelo implementado nas plantas de Tubarão e Vega e diversos detalhes sobre cada componente escolhido com o propósito de prover uma solução fim-a-fim para o monitoramento de aplicações e ativos de Nível 2 e Nível 1 da Automação.

Oct 1, 2019

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Antônio Donizetti Giuliano, Fernando Codelo Nascimento, Viviane Tavares de Moraes, Cilene Cláudia Diógenes, Erivan Cardoso Rocha

Nos lagos ornamentais geralmente tem-se a dificuldade em controlar o crescimento de algas, pois existe a incidência de luz e a disponibilidade de nutrientes provenientes da ração fornecida aos peixes, os quais propiciam o crescimento e o desenvolvimento das algas. Uma alternativa de tratamento é o processo oxidativo avançado (POA) existente, a ozonização, com o objetivo de propor um processo de tratamento de água para controlar a proliferação de algas em um lago ornamental sem prejuízos à comunidade aquática, vivente no lago. A metodologia utilizada foi o estudo de caso do lago que envolveu as seguintes etapas: construção do lago ornamental; definição do sistema de tratamento; monitoramento de parâmetros como: a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), a cor, o pH, a temperatura, a amônia (NH3) e o oxigênio dissolvido (OD) do lago durante três meses; aplicação do ozônio para controlar a proliferação de algas e monitoramento dos mesmos parâmetros durante o processo de ozonização. Dentre os principais resultados encontrados citam-se: a redução de 170 unidades de Cobalto platina (PCU) da cor esverdeada da água do lago; descimento de 60% da DBO; aumento de 16% da concentração de OD e a redução de 80 a 100% da concentração de NH3, eliminando assim odores desagradáveis e melhorando a qualidade da água. Por meio dos resultados obtidos conclui-se a aplicação de ozônio em lagos ornamentais é uma alternativa para a manutenção aquática e melhoria da qualidade da água..

Oct 2, 2019

By Camila Fernandes Rezende, Camila Simon Christ, Vinicios Andreatta, Marcus Vinícius Pimentel Gomes

A integração e cruzamento de dados de diversos sistemas para as unidades técnicas de processo sempre foi uma necessidade e um desafio. Para a unidade técnica da Aciaria, a integração de dados gerados pela Instrumentação, Automação e MES (Manufacturing Execution System) é imprescindível para a análise e otimização do processo. Este processo feito de forma manual era trabalhoso, improdutivo e com grande potencial de erros. Mesmo com o suporte da área de TI (tecnologia da informação) e TA (tecnologia de automação), em alguns casos este processo era inviável devido à complexidade. Com a utilização de uma ferramenta analítica, já utilizada em outros processos produtivos da empresa (Laminação de Tiras a Quente e Qualidade), foi possível prover acesso a diferentes bases de dados, permitindo a integração dessas informações de forma simplificada, ágil e única, todos consumindo os mesmos dados, com as mesmas regras. A automatização deste processo trouxe benefícios como: melhora na qualidade do dado, democratização das informações e tempo para investigação de problemas e otimização de processo, além de menor dependência das equipes de TI e TA.

Oct 1, 2019

By Leonardo Araújo Peruch, José Fagundes, Henrique Carneiro Pinto, Marco Túlio Costa, Nayara Coutinho, José Fabiano Martins Assunção

The objective of this project was to increase the hot charge by reducing reheating energy consumption and raising the productivity of ArceloMittal Tubarão's hot strip mill by changing the HSM’s schedule process with optimization of the relocation process of slabs after HSM’s chance with focus on slab temperature in reheating time. The project began with the revision of metallurgical rules for the relocation of materials, definition of criteria temperature setting (hot / cold), definition of restrictions of the process and review of modus operandi scheduling process. With the implementation of the process / system it is expected to achieve a 10% increase in the hot charge index in slabs reheating furnaces and increase productivity of the ArcelorMittal Tubarão hot strip mill

Oct 3, 2019

By Juliano Braz Possatti, Arnaldo Carneiro Salles, Cleudson dos Santos Rego, Leandro de Lucas Mendes

The increase in customer demand for steels with higher surface requirements, associated with the need to increase ArcelorMittal Tubarão's HSM productivity, it was necessary the development of controls and actions to reduce scale losses within the scenario of high productivity. This article describes the path followed by the hot strip mill team in order to reduce the occurrence and severity of scales.

Oct 10, 2019

By Luciano Henrique Andrade de Resende, Maria Rita Oliveira Rebouças

O processo de Monitoramento Controles, realizado pela área de Governança, Riscos e Compliance, requer preparação e verificação de um grande volume de dados. Isso feito de forma manual e com a necessidade de cruzar dados de diferentes fontes, torna o processo bastante complexo, impactando diretamente na periodicidade e acurácia dos testes. O objetivo de trabalho era prover uma ferramenta e uma metodologia que fosse capaz de automatizar esse processo, tornando-o contínuo e possibilitando análise de uma grande massa de dados, proveniente de diferentes fontes e com uma saída padronizada. Após análise de ferramentas de mercado e a realização de provas de conceito, foi definida a ferramenta e modelo de trabalho a ser aplicado. O resultado foi a implantação de um processo de Monitoramento Contínuo de Controles (MCC) que traz: ganho de produtividade, ao permitir que testes sejam executados de forma automática; ganho de eficiência, por permitir realizar o teste em toda a base de dados, sem necessidade de amostra; aumento na assertividade, por reduzir probabilidade de erro humano provenientes de atividades manuais; além de retorno financeiro e mitigação de riscos.

Oct 1, 2019