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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 Gustavo Coelho Feijoo

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

Oct 30, 2017

By Santiago Faucher

Molten slag from pyrometallurgical furnaces is tapped at high temperature, carrying a large amount of thermal energy. But the common slag dumping and water granulation methods used for slag treatment do not permit energy recovery. Furthermore, water is present in these processes and while operations are designed to minimize risks of steam explosions, from the contact of slag with water, these common slag handling practices have never been inherently safe. Common handling practices do permit some slags to be sold, but often in low volumes at low prices. Dry granulation offers advantages over these common slag handling practices, including the production of by-products, the recovery of thermal energy, and the eliminated consumption and safety hazards of water. For these reasons, there have been various studies in dry granulation and heat recovery, but most have never been brought to commercial scale due to scalability and cost challenges. Ecomaister- Hatch has developed and brought to commercial scale a reliable and simple dry granulation and heat recovery technology. Here we review common slag handling practices, the developments in dry slag granulation over the last three decades, introduce the Ecomaister-Hatch dry slag granulation process, and elaborate on future applications of the technology in the processing of argon oxygen decarburization and blast furnace slags.

Aug 17, 2017

By RENARDIR PEIXOTO MACIEL JUNIOR

Tratamentos térmicos são de grande importância para o desenvolvimento dos materiais, pois alteram as suas propriedades ou conferem-lhes características determinadas. Neste trabalho, foram realizados dois tratamentos térmicos diferentes, recozimento pleno e normalização, em um aço utilizado como eixo de sustentação de aerogerador a fim de verificar as alterações nas microestruturas e propriedades mecânicas através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e ensaio de microdureza Vickers. Além disso, foi realizada a identificação do material por meio de cálculo de composição de carbono utilizando o programa Image J com imagens obtidas por microscopia ótica. Logo, determinou-se que o aço tinha um teor de 0,55% de carbono. Após o estudo comparativo de dureza, verificou-se uma maior dureza da amostra normalizada e uma menor para a amostra recozida em comparação com a amostra recebida (sem tratamento). Logo, alcançaram-se os objetivos esperados ao fim do trabalho, pois todas as etapas foram realizadas com êxito obtendo,dessa forma, uma análise de resultados precisa.

Oct 30, 2017

By Amanda Coutinho Campanatti

O objetivo desse trabalho é caracterizar o processo de delaminação, tanto em Modo I como em Modo II, de abertura de trinca. A densidade e porcentagem de fibra do compósito carbono-epóxi foram calculadas para caracterizar o compósito. O inserto, para simular o início da trinca, foi feito no processo de fabricação dos compósitos a fim de manter sua integridade. Pelo mesmo motivo o corte foi feito a jato d’água. Para caracterização da delaminação foram feitos ensaios de DCB (Double-cantilever Beam) e ENF (End-notched Flexure), segundo as normas ASTM D5528 e ASTM D790-10, sendo ambos realizados na máquina universal de ensaio MTS, capacidade de 250 kN. A fractografia em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi feita a fim de identificar os mecanismos de dano durante a propagação da trinca. Foi possível concluir a fabricação do compósito, bem como do inserto, é viável. Porém, houve aparecimento de bolhas, por causa da baixa pressão da bomba a vácuo. O corte a jato d’água manteve a integridade do compósito. A rigidez alta do compósito pode ser comprovada por meio das propriedades mecânicas obtidas pelo ensaio de tração. Os valores de GIC e GIIC estão dentro do esperado pela literatura, sendo GIIC maior que GIC por causa da presença de um capo de compressão no ensaio em modo II, enquanto que em modo I é abertura pura por tração.

Aug 7, 2018

By Túlio César Nogueira

Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência ao crescimento de trinca por fadiga de juntas soldadas de aços inoxidáveis ferríticos do tipo UNS S40910 e UNS S41003, com entalhe na ZTA. Os ensaios de fadiga foram realizados em juntas soldadas com alta e baixa energia de soldagem realizadas pelo processo GMAW, tendo como metal de adição o consumível austenítico ER 308 LSi, e em amostras do metal de base de ambos os aços. Os ensaios foram realizados sob controle de carga com a amplitude de carregamento constante, e razão R entre tensões de 0,1. Os resultados foram obtidos na forma de curvas (da/dN) vs. ?K, com caracterização das regiões I e II do crescimento de trinca por fadiga. Analisou-se também os aspectos microestruturais e fratográficos por intermédio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente, como suporte para se justificar o comportamento sob fadiga das amostras. Embora os dois aços tenham comportamento distinto, pode-se concluir que as juntas soldadas não apresentaram efeito do aporte térmico, não sendo influenciados pelas alterações microestruturais existentes na ZTA.

Aug 7, 2018

By Rafael Masulck Santos

Este trabalho tem o intuito de correlacionar as principais variáveis dos processos de Recozimento em Caixa e Laminação de Encruamento com as características magnéticas de aços Laminados a frio para fins elétricos de grãos não orientados destinados às aplicações “totalmente processadas” e “semi processados”. Foram utilizadas diferentes temperaturas e tempos de encharque, e posteriormente distintos passes de redução no processo de Encruamento. As microestruturas resultantes das variações dos parâmetros de processo foram analisadas e correlacionadas com as características magnéticas obtidas por ensaio Epstein.

Aug 17, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

Devido às influências deletérias do fósforo sobre as propriedades do aço e os teores cada vez mais altos de fósforo no minério, a remoção do mesmo através do processo de desfosforação do ferro-gusa ganha cada vez mais importância. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica de misturas a base de CaOFeO utilizadas no processo de desfosforação de ferro-gusa. A avaliação termodinâmica foi realizada através dos softwares termodinâmicos, ThermoCalc e FactSage, os quais mostraram-se eficazes na determinação da concentração de fósforo de equilíbrio no metal, fases presentes e temperatura de fusão das misturas.

Aug 16, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Erik Álan de Arruda Vieira

O início de operação da companhia Siderúrgica do Pecém foi um grande marco para a tecnologia e economia do estado do Ceará. O alto-forno é parte principal da área denominada “Redução”, onde ocorre o processo de transformação das matérias primas (carvão, coque e minério de ferro) no produto ferro-gusa que é a principal matéria prima para o processo de fabricação de aço. A robustez dos equipamentos permite larga capacidade produtiva e por isso ainda é a melhor tecnologia capaz de atender à demanda mundial no consumo de aço. Este trabalho apresenta o plano de início de operação e estabilização do processo do alto-forno, denominado “Início de Sopro”, apresenta os parâmetros definidos para o direcionamento operacional, os índices de performances que balizaram a assertividade no atendimento às metas planejadas. Neste trabalho é possível visualizar os procedimentos para as etapas de comissionamento dos principais equipamentos, a curva de elevação de produção, o atendimento às especificações conforme mensuradas no projeto e os resultados obtidos que sustentaram o sucesso do evento.

Oct 30, 2017

By Carolina Conter Elgert

A influência dos parâmetros termomecânicos e da adição de elementos microligantes na relação processo, microestrutura e propriedades de chapas laminadas, do aço DIN 20MnCr5 foi o objetivo de estudo deste trabalho. Os testes foram desenvolvidos em escala piloto, no laboratório de processos metalúrgicos do IPT. Foram testadas variações de composição química, condições de laminação e taxas de resfriamento. Ocorreu alongamento dos grãos austeníticos para os materiais processados por laminação termomecânica e refino de grão e aumento de limite de escoamento para os aços microligados, tanto na condição de laminação convencional, quanto na condição de laminação termomecânica.

Oct 30, 2017

By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Breno Totti Maia

Na conjuntura atual, o foco dos produtores de aço tem se voltado fortemente para a otimização dos recursos e do tempo. O AOD é um convertedor de aços inoxidáveis. A intensa agitação do banho obtida pela lança de topo e injeção de gases por ventaneiras geram projeções ao longo do processo com formação e acúmulo de cascões na parte interna do cone superior. O excesso de cascão prejudica as operações de carregamento e vazamento das corridas. Visando reduzir o acúmulo de cascão, foi desenvolvido para o AOD da Aperam South America, a partir do conceito da lança Slagless um módulo de pós-combustão. Os furos de passagem de oxigênio deste módulo ficam posicionados na região onde se alojam as projeções de metal e escória. Os resultados iniciais obtidos com a Slagless Clean Up desenvolvida mostram uma evolução na qualidade da limpeza da boca do AOD, facilitando a operação de carregamento do forno. Ao longo do período foram feitas alterações na abertura dos furos de pós-combustão para adequação das vazões de sopro. O projeto, agora já na sua fase de conclusão, deverá passar por ajustes na quantidade e na distribuição dos furos do módulo de pós-combustão.

Aug 15, 2017

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Alex Alves

No cenário econômico atual as organizações estão focadas na maximização de resultados para manter a competitividade e posicionamento frente aos acionistas. Isso exige uma busca minuciosa de alternativas logísticas que envolvem toda a cadeia produtiva, desde a aquisição com o menor custo até uma gestão racional dos recursos materiais, consequentemente se exige cada vez mais controle nos processos. Nesse sentido, destaca-se a atividade de recebimento e inspeção de materiais como uma função da administração de materiais, que tem a missão de garantir o abastecimento dos recursos materiais ao usuário na qualidade e tempo necessário. O presente trabalho tem por objetivo apresentar a sistemática de recebimento, controle e liberação de materiais da Companhia Siderúrgica Nacional, partindo de técnicas de recebimento de materiais e inspeção de qualidade, controle de processo através do SAP, lay-out e fluxos para melhoria da qualidade e produtividade do armazém central de recebimento, garantindo a melhoria contínua no processo e níveis de serviço no atendimento ao usuário.

Jul 29, 2018

By Bruno Rodrigues Henriques

Este trabalho apresenta a tecnologia de produção de aços com ultra baixos teores de hidrogênio (2 ppm máx) que foi desenvolvida na ArcelorMittal Tubarão. Esta tecnologia foi implementada em duas etapas: a primeira etapa consistiu no controle das principais fontes de incorporação de hidrogênio no aço líquido e a segunda etapa contemplou a adoção de práticas especiais de aciaria, visando-se obter o mais baixo teor de hidrogênio possível no aço líquido, no fim do tratamento no RH. As principais fontes de incorporação de hidrogênio foram identificadas e quantificadas. Foram desenvolvidos modelos matemáticos para prever os teores de hidrogênio no início e no fim do tratamento no RH. As práticas especiais de aciaria e o restrito controle de qualidade em cada fase do processo proporcionaram um teor médio de hidrogênio de apenas 1,09 ppm no fim do tratamento no RH. A incorporação de hidrogênio, durante o processo de lingotamento, foi minimizada.

Jul 30, 2018

By Dusan Ilic

Conveyor system wear of belts and transfers attribute to a significant proportion of the maintenance costs and lost productive hours when handling hard abrasive ores at high unit rates typical of the iron ore industry. The recent growth phase has seen a rapid increase in mine and export capacity, with many new and upgraded plants operating at high throughput and utilisation. Subsequently, the industry has progressed to an optimisation phase, seeking to maximise production capacity and reduce maintenance costs with minimal capital spend. To support this, a programme of modifying designs was executed to improve conveyor transfer chute and belt life, which identified a need to challenge the industry practice for specification of designs to improve the functionality of the installed equipment. While acknowledging the importance of selecting the highest wear resistant materials for the intended application, this paper investigates design criteria related to decreasing conveyor transfer and belt wear. Of focus is a shift in the manner in which designs are specified, from specifications primarily governing geometrical constraints, to those meeting technical and functional requirements aimed at producing optimum geometry for a given set of material handling parameters. An assessment of transfer design criteria is presented.

Aug 17, 2017

By Fernando Lopes Latorre

A cadeia produtiva do carvão vegetal que envolve as etapas de silvicultura, colheita e carbonização, tem passado por diversas mudanças nas últimas décadas. As produtividades volumétricas das florestas de eucalipto no Brasil aumentaram cerca de 4 vezes nos últimos 50 anos. A colheita florestal, nesse mesmo período, partiu de formas extremamente primitivas para máquinas de alta produtividade. Os processos de carbonização também evoluíram, mas sempre no sentido de aumento de produtividade dos fornos, com perda na qualidade do carvão vegetal produzido e sem aproveitamento integral da energia contida na madeira. Nesse contexto, esta etapa do processo chega a seus limites tecnológicos, ambientais e econômicos, ameaçando a sua sustentabilidade. Buscando resolver esse impasse, a Vallourec estudou o processo Lambiotte como base tecnológica para desenvolver seu ambicioso projeto de carbonização contínua com cogeração de energia em substituição ao processo artesanal de fornos retangulares de batelada. Esta tecnologia após vários anos de desenvolvimento demonstrou sua plena capacidade para atender a todos os aspectos demandados atualmente.

Oct 30, 2017

By Beatriz Sampaio Torres

A técnica de difração de raios X permite a obtenção de diversos resultados referentes à caracterização de determinado material. Através dela, foi possível realizar cinco experimentos em amostras metálicas submetidas a diferentes preparos, dentre eles: análise qualitativa, cálculo do parâmetro de rede, análise de orientação preferencial, análise de tamanho de cristalito e análise quantitativa. Os resultados obtidos foram condizentes com o previsto pela teoria, ratificando a eficiência da técnica.

Oct 30, 2017

By Hormando Leocadio Júnior

A otimização operacional no setor de desbaste da Linha de Tiras a Quente da Usiminas, Ipatinga, proporcionou redução do tempo de processamento dessa etapa, criando-se condições para aumento das temperaturas dos esboços na entrada do Trem Acabador (TA). Desse modo, para manutenção das temperaturas de acabamento dos laminados dentro da faixa de controle desejada, seriam necessárias menores velocidades de laminação no TA. Com a finalidade de garantir temperaturas desejadas na entrada do TA, que possibilitem adequadas velocidades, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura de esboço, que é acionado e desligado automaticamente na região inicial (topo), na extensão necessária do esboço. Esse sistema permitirá uma ampla exploração da nova condição de desbaste em menor tempo, com menor variabilidade da temperatura de entrada no TA, prevenindo ocorrências de estiramentos e de carepa, por temperatura alta nos topos e baixas nas bases dos laminados, maior uniformidade de propriedades mecânicas dos produtos, assim como aumento na capacidade produtiva.

Jul 30, 2018