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By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Cermets

Ti(C,N)-based cermets offer good high temperature strength, perfect chemical stability, excellent wear resistance, and relativly better machinability. In the present work, the tribological behaviors of Ti(C,N)/SiC sliding pairs lubricated in water and seawater were evaluated using a ball-on-disk tribometer. The experimental results show that a relatively low friction coefficient (about 0.025) can be obtained when lubricated with artificial seawater at the sliding speed of 200 mm/s, while the date is about 0.2 in purified water. The wear surface profiles and the lubricants collected after running-in process for the high/low friction conditions were compared. In addition, the effect of salt molar concentration of the lubricant on the Ti(C,N)/SiC friction properties was investigated. It was found that the smooth and flat surface is the premise to gain the low friction. At the same time, the proper concentration of silica colloid, which is affected by the salt ions, is also an essential one. Moreover, the high sliding speed (200 mm/s) is beneficial to achieve low friction.

Jul 31, 2018

By Magda Moreira Pinto

Durante a fabricação do aço as grandes siderúrgicas possuem usinas térmicas integradas aos seus processos industriais. Uma operação bastante comum na indústria siderúrgica é a geração de vapor, normalmente utilizado para a produção de trabalho mecânico em turbinas (vapor superaquecido) ou em processos de aquecimento, nos quais se emprega o vapor saturado. Estes vapores de processos também podem ser utilizados na geração de energia elétrica. Para isto, foi importante assegurar a qualidade da água e do vapor de baixa pressão (VBP) enviado para Termelétrica. Foi com este intuito que a TKCSA se preocupou em padronizar o (VBP) gerado na Caldeira Auxiliar da área de Utilidades e Caldeiras da Aciaria. O desafio era transformar o (VBP) na mesma qualidade do vapor produzido nas caldeiras recuperadoras de calor (HRSG). O procedimento adotado foi á modificação no tratamento químico, a instalação de uma monitoração química contínua e eficiente para assegurar os parâmetros químicos dentro da especificação técnica recomendada pelo EPRI - Electric Power Research Institute, Inc. Com este tratamento foi controlada as dosagens químicas, a operação da caldeira e a geração dos efluentes líquidos para o tratamento químico ambiental. Contudo foi possível tornar um mecanismo dinâmico e econômico para a empresa viabilizando a utilização do vapor na termelétrica.

Jul 31, 2018

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Victor Costa de Mello Vasconcelos

O objetivo desse projeto é a preparação nanofolhas de óxido de níquel por calcinação e a formação de híbridos com nanopartículas esféricas de ouro e paládio. O trabalho focou na síntese de materiais com forma e tamanho controlados por meio de metodologias simples e ambientalmente amigáveis e na preparação de estruturas híbridas com dispersão uniforme entre componentes. Foram obtidos hidróxidos, óxidos e híbridos, cujos parâmetros de síntese (como temperatura, tempo de reação, entre outros) foram estudados. Uma vez caracterizadas, empregaremos as estruturas do tipo M/NiO (M = Au, Pd) como catalisadores nas reações modelo de oxidação do álcool benzílico e de redução do 4-nitrofenol, com o intento de estudar a natureza da interação metal-suporte.

Oct 30, 2017

By Jesús A. Carlos Cornelio

Since their discovery in 1991 Carbon nanotubes (CNTs) have attracted much interest due to their remarkable mechanical, thermal, electrical, chemical and optical properties. In connection with their mechanical properties, CNTs have been studied in various forms for tribological applications including their use as lubricant additives for oil and water. In this paper the tribological properties of CNTs (SWCNTs and MWCNTs) when used as lubricant additives are studied under rolling-sliding conditions in a twin-disc testing machine. The tests were performed using 5% of creepage and pressures of 0.8 GPa and 1.1 GPa. Used functionalized nanotubes were modified with carboxylic acid ultrasonically dispersed at different concentrations (0.01, 0.05%). The results indicated that the presence of carbon nanotubes leads to a decrease in both friction coefficient and wear rate for both systems studied (oil and water).

Jul 31, 2018

By Cinara Piazzarolo Lana Madeira

Foi desenvolvida uma metodologia de análise, classificação quanto a condição de conservação e priorização das atividades de inspeção, conservação e manutenção das estruturas metálicas e redes de distribuição de fluídos gasosos na ArcelorMittal Tubarão a fim de realizar a correta gestão destes ativos, com foco na minimização dos riscos e redução dos custos no longo prazo, além de contribuir para tomada de decisão estratégica nos orçamentos plurianuais. A Metodologia desenvolvida envolve uma análise em função da condição atual dos seus ativos, da degradação destes ao longo do tempo e dos recursos empregados ao longo dos anos para recuperação estrutural ou pintura preventiva, sendo a base fundamental para a geração de um ciclo de manutenção preventiva com visão centralizada, especializada e sistêmica.

Oct 30, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

O desempenho balístico de compósitos de matriz de poliéster reforçados com tecido de juta foi avaliado como segunda camada em um sistema de blindagem multicamadas (MAS – Multilayered Armor Systems). Diferentes frações volumétricas de tecido de juta, até 30% vol., foram misturadas com poliéster ortoftálica para se fabricar as placas compósitas. Estes compósitos foram ligados a uma camada cerâmica de alumina dianteira e seguidos por uma placa metálica de liga de alumínio como terceira camada do MAS, os testes balísticos foram conduzidos usando munição comercial de alta velocidade de 7,62 mm. A profundidade de penetração causada pela bala em um bloco de plastilina, que simula o corpo humano, foi usada para avaliar o desempenho balístico do MAS de acordo com o padrão internacional. Os materiais fraturados após testes foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que os compósitos de tecido de juta apresentam um desempenho semelhante ao do tecido de aramida comercialmente utilizado como segunda camada para MAS com mesma espessura, o Kevlar™. O mecanismo que explica este comportamento balístico semelhante, bem como as vantagens econômicas comparativas dos compósitos de tecido de juta foram discutidos.

Oct 30, 2017

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

Este trabalho teve por objetivo avaliar sistematicamente as etapas do processamento termomecânico de um aço SAE 1070 comercial. O aço foi trefilado a seco por 12 passes consecutivos com reduções médias entre 15% e 21%. A deformação verdadeira acumulada ao final do 12º passe foi de 2,52. Em seguida o material foi recozido a 1000ºC por 10, 20, 30, 60 e 120 min. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. A rugosidade do material foi medida via microscopia confocal. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers. Os fios de aço apresentaram a estrutura “curling” após o processo de trefilação. Essa estrutura foi substituída por uma estrutura perlítica refinada quando o material foi submetido ao recozimento. O ensaio de microdureza mostrou que, para restaurar as propriedades mecânicas do material, um recozimento entre 20 e 30 min seria suficiente. A análise da topografia revelou que o processo de trefilação altera consideravelmente a rugosidade do material.

Aug 8, 2018

By Daniele Perondi

Diferentes resíduos são gerados pelas indústrias siderúrgicas, dentre eles o resíduo dos trituradores de sucatas (RTS). O RTS gerado pelas siderúrgicas brasileiras se difere dos demais países devido aos materiais que são alimentados no triturador. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as características do RTS gerado por uma siderúrgica brasileira. As seguintes técnicas foram utilizadas: identificação e quantificação dos principais constituintes, análise termogravimétrica, imediata, elementar, poder calorífico superior e teor de cloro e metais. Os principais polímeros presentes no RTS foram o poliestireno e o polietileno. A partir dos resultados de análise imediata, elementar e de poder calorífico superior do RTS, verificou-se uma elevada quantidade de matéria volátil (76,22% ± 6,90). Os altos teores de carbono (72,92%) e hidrogênio (9,86%), foram atribuídos à elevada quantidade de polímeros e borrachas presentes no resíduo. O teor de enxofre (0,21%) pode ser atribuído a presença de borracha no resíduo, enquanto o teor de cloro (1,33% ± 0,13) pode ser atribuído a presença do PVC no resíduo. O poder calorífico superior do RTS foi de 30,01 ± 1,22 MJ/kg, de forma que uma avaliação termoquímica mostra-se como uma técnica atrativa para a sua destinação final.

Oct 30, 2017

By Bryane Prando Brandão

Aços microligados expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, causando fragilização por hidrogênio, podendo gerar falhas graves no material. O objetivo deste trabalho é estudar o grau de fragilização, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os corpos de prova padronizados foram imersos durante 96 e 360 horas, sendo que após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy. Foram levantadas as curvas da energia absorvida em função da temperatura, para corpos de prova com e sem imersão. Os resultados mostraram que mesmo após imersão, não houve modificação significativa na temperatura de transição do material, apenas uma pequena diminuição da energia absorvida. Esse comportamento sugere que o teor de hidrogênio em solução sólida aumentou em função do tempo de imersão, levando a tais resultados. O refinamento da microestrutura e o baixo nível de inclusões estão relacionados a baixa quantidade e uniformidade da distribuição dos sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível, o que pode explicar o desempenho obtido.

Aug 7, 2018

By Rubens Lincoln Santana Blazutti Marçal

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do niobato de alumínio (AlNbO4) como aditivo na sinterização de alumina (Al2O3). O composto AlNbO4 foi sintetizado através de reação no estado sólido dos compostos Al2O3 (0,5 Mol) e Nb2O5 (0,5 Mol). A técnica de difração de raios X foi utilizada para comprovar o sucesso da síntese. Para o estudo da sinterização, o composto sintetizado (AlNbO4) foi adicionado à alumina nas concentrações de 0, 1, 2 e 3 % em peso e prensados unixialmente à 60MPa. A sinterização foi conduzida à 1400 ºC. Os corpos sinterizados foram caracterizados quanto a densificação, pelo método de Arquimedes, e microdureza superficial Vickers. Os resultados demonstraram clara influência do composto AlNbO4 na sinterização da alumina elevando os valores de densificação e microdureza quando comparados à alumina sem adição.

Oct 30, 2017

By Cintia Braga

O processo de retificação é empregado na fabricação de componentes que requerem excelente qualidade dimensional com elevado acabamento superficial. O desempenho deste processo depende muito das condições de lubri-refrigeração produzidas pelos fluidos de corte, que são utilizados para amenizar os problemas que afetam a integridade superficial das peças, como queima e danos microestruturais, e também proporcionar melhor desempenho do processo e aumento da vida útil do rebolo. Entretanto, os fluidos de corte são uma das fontes mais problemáticas na manufatura, pois são produtos nocivos ao meio ambiente e a saúde humana, e aparecem como elemento determinante para a otimização do processo de fabricação. Desta maneira, este projeto visa analisar o comportamento do fluido de corte integral comercial em comparação com formulações biodegradáveis (óleos de soja e milho) no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho no aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. A avaliação do desempenho dos fluidos consistiu na análise da integridade superficial (rugosidade, microestrutura e microdureza) e no desgaste do rebolo. Os resultados comprovaram a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo de retificação, proporcionando melhoria na eficiência do processo e contribuindo para uma manufatura ecologicamente correta.

Aug 7, 2018

By M. Z. Emad, A. Khan, N. Abbas, K. G. Li

Probability-based empirical methods were employed as an alternative approach to predicting uncertainties associated with rock mass properties. The focus was on developing probabilistic spreadsheets to forecast rock mass classification indexes. Histograms were constructed to describe the best distribution in predicting rock mass properties. The developed models also offer utility in predicting the impact of discontinuities within the rock mass on rock strength and rock mass classification systems. Statistical analyses identified volumetric joint count, joint spacing, joint frequency, and rock strength as the most influential parameters. Moreover, the statistical analysis revealed varying degrees of correlation among different rock mass properties. While some properties demonstrated significant correlations suitable for modelling, others did not align well with any correlation model. The results highlight the need for a comprehensive approach to rock mass characterization, considering multiple factors beyond volumetric joint count. Geological complexities, including tectonic activity and weathering processes, may obscure direct correlations. These results emphasize the importance of empirical modelling and detailed site investigations for accurate assessment of rock mass quality and stability in the Himalaya.

Jun 10, 2024

By J. van Zyl, K. B. Le Bron, L. J. Gardner

Pillar design is a crucial aspect of underground mining engineering, as it directly impacts the safety, stability, and overall effectiveness of mining operations. In this paper we present a method to calculate pillar stability based on the strain criterion and pillar load inversion concept, which complements the empirical pillar strength formulae. Those formulae do not account for certain parameters that can affect the stability of the pillars, e.g. weak layers, changes in stress orientations due to mining, orebody dip, mining layout complexity, and the influence of regional stabilizing pillars. The approach presented here is not intended to replace the empirical method; rather, we suggest using it as the initial step in the pillar design process. This should be followed by iterative numerical modelling to study pillar behaviour, define pillar stability, and optimize the pillar design by considering site-specific and representative rock mass properties and criteria.

Jun 10, 2024

By W. W. de Graaf, M. J. Ntsekhe

Klipspruit Colliery is experiencing coal losses, which leads to a negative impact on coal production and subsequently loss in revenue. This study aimed to identify the possible causes of coal losses in the No. 4 upper and lower seams. The objectives were to identify potential sources of coal losses through a literature survey, to identify areas where the coal losses occurred, to determine factors affecting coal losses, and to identify the most cost-effective methods to reduce coal losses. Highwall losses, top-of-coal losses, and coal edge losses were identified as the major areas of coal loss at Klipspruit. These losses were mostly attributed to the drilling and blasting practises of the pre-split, interburden waste, and the coal seams. Recommendations include re-visiting the current pre-split design and the tolerances adopted for the interburden and coal seam drilling and blasting design. It is furthermore recommended that Klipspruit implement a continuous improvement plan for the drilling and blasting and refresher training for the blasting crew and operators.

Jun 10, 2024

By R. G. Diale, H. R. Chauke, T. M. Ledwaba, P. E. Ngoepe

FeCo alloys play an important role in soft magnetic materials with a wide range of technological applications due to their high saturation magnetization and Curie temperature. However, these alloys have low ductility at room temperature. The ductility can be improved by the ternary addition of elements such as V. A density functional theory supercell approach was used to generate B2 Fe50Co50-xVx (0 ≤ x ≤ 50) structures and the properties were evaluated at different atomic percentage compositions to determine the ductility at room temperature. The structures were fully optimized to obtain better equilibrium ground-state properties such as lattice parameters and thermodynamic properties for both binary and ternary systems. The stability of Fe50Co50- xVx was evaluated from the heats of formation, elastic properties, and phonon dispersion curves. Furthermore, magnetic strength was evaluated from magnetic moments. It was found that all structures are thermodynamically stable due to the negative heats of formation. The calculated Pugh’s ratio and Poisson’s ratio confirm that alloying with V effectively improved the ductility. It was also found that Fe50Co50-xVx showed a positive shear modulus for the entire concentration range investigated, in agreement with phonon dispersion curves. The ternary addition of V to the FeCo system resulted in reduced magnetic strength due to a decrease in magnetic moments. These findings reveal that B2 FeCo-V alloys can be used as components and actuators for the automotive industry.

Jun 10, 2024

By B. A. Obadele, R. Machaka, M. L. Raganya, M. E. Makhatha, N. A. Moshokoa

The influence of solution treatment on the phase evolution and tensile properties of Ti-Mo alloys was investigated to assess their potential use in biomedical applications. Phase formation and microstructural evolution were studied using X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and electron backscatter diffraction (EBSD). The mechanical properties were characterized by means of tensile tests and bending strength. XRD analysis showed that solution treatment increased the volume fraction of β phase and supressed the α" phase. The microstructures of the as-cast alloys consisted of β equiaxed grains with sub-grain structures of different sizes, while the solution treated alloys comprised β equiaxed grains only except for Ti- 10.02Mo, which comprised needle-like α" structures. EBSD showed an increase in the volume fraction of the ω and α" phases in all the alloys after solution treatment. The elastic modulus and UTS of all the alloy significantly decreased after solution treatment, except for Ti-15.05Mo,whereas the elongation significantly increased. The fracture surfaces of all the alloys after solution treatment indicated more ductile behaviour than brittle

Jun 10, 2024