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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 Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Ana Paula de Matos Silva

A recuperação de metais presentes em equipamentos eletroeletrônicos tem atraído interesse em virtude de novas e diferentes tecnologias que visam a reutilização desses elementos químicos em novos processos produtivos. A recuperação de prata de placas de circuito impresso na forma de nanopartículas é uma alternativa para reutilização deste metal nobre. Este trabalho teve como objetivos: recuperar a prata presente em placas de circuito impresso e separar a prata dos demais metais através de rota hidrometalúrgica. A rota hidrometalúrgica para recuperação da prata envolveu a lixiviação em meio ácido a 75ºC, por 18 horas. Após o processo de lixiviação a prata será isolada dos demais metais através de rotas hidrometalúrgicas. A composição do licor lixiviado foi caracterizada por espectrometria de emissão óptica com acoplamento de plasma induzido (ICP-OES). Os resultados indicaram a possibilidade de recuperação de 96,6% de prata.

Aug 8, 2018

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By Alexandre Furtado Ferreira, Fernando Paulucio Quinelato

A solidificação tem papel fundamental nas propriedades finais do material, uma vez que parâmetros como temperatura, composição química e cinética influenciam diretamente na micro e macroestrutura resultante. A solidificação dos aços no lingotamento contínuo ocorre através do crescimento dendrítico em direção ao núcleo da placa. A velocidade de crescimento interfere diretamente sobre a formação da micro e macroestrutura, bem como na formação das dendritas. Tais efeitos influenciam o perfil de microssegregação e macrossegregação finais. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dos espaçamentos dendríticos secundários em função da temperatura de lingotamento e da macroestrutura resultante, além de calcular, através do uso de equações empíricas, a taxa de resfriamento local. Os resultados mostraram que para menores superaquecimentos os espaçamentos dendríticos secundários apresentam-se menores. Foi verificada uma elevada correlação entre espaçamento dendrítico secundário e posição ao longo da espessura da placa para o intervalo de superaquecimento de 22°C e 34°C. Com a utilização de uma equação empírica, foram obtidas curvas que mostram o comportamento da taxa de resfriamento local em função dos espaçamentos dendríticos secundários. Os resultados obtidos são importantes para subsidiar estudos futuros e propostas de otimização de processo relacionadas a micro e macrossegregação em placas de aço.

Oct 1, 2019

By Alexandre Rodizio Bento

A competitividade do setor automotivo exige maior agilidade na gestão de ferramentas de usinagem. Para atender esta necessidade flexibilizar e automatizar o processo de gestão de armazenagem é fator primordial. As ferramentas de usinagem muitas vezes têm custo elevado e a necessidade de controle constante é imprescindível no setor automotivo. A padronização de armazenagem aliada a um equipamento específico para controlar ferramentas surge como uma opção. Pois, a troca de produtos deve ser ágil durante a fabricação para evitar perdas e máquinas ociosas no chão de fábrica. Assim, suprir esta necessidade com velocidade é essencial e de suma importância para a integração entre os departamentos de produção e logística. Neste cenário, a tecnologia de armazenagem permite agilizar e flexibilizar a gestão de ferramentas de usinagem, além de possibilitar ganhos de produção. Neste trabalho, apresenta-se a substituição do processo manual de armazenagem de ferramentas de usinagem baseado em caixas e prateleiras, por um sistema com tecnologia de armazenagem vertical. Esta substituição permite automatizar o controle de ferramentas, reduzir o custo de estoque e flexibilizar a troca de produtos na produção. Os resultados deste processo permitem garantir a melhor gestão das ferramentas de usinagem, evitar paradas nas linhas, reduzir custos operacionais e manter estoques em perfeito equilíbrio, entre o aumento de produtividade e a redução de custos.

Aug 8, 2018

By Roberto Dalmaso, Vinícius Pesente Binotte, Luiz Alberto Moreira Andrade, Alan Amorim Margon, Davi Fiorese Bissoli

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o equipamento de medição automática de placas desenvolvido pela ArcelorMittal Tubarão na área de condicionamento de placas. Anteriormente este processo era realizado de forma manual pelos inspetores. Esse equipamento visa facilitar a rotina de trabalho do inspetor e aumentar a qualidade da medição, assim como diminuir a dispersão dos dados eliminando a divergência nas medições das placas que se verificava entre diferentes operadores, além de possibilitar a criação de um histórico das medidas de toda placa. Para validação do equipamento o mesmo foi submetido a um sistema de analise de medição e teve seu resultado aprovado, no momento atual o mesmo se encontra em funcionamento para se realizar uma comparação estatística do seu desempenho em relação aos inspetores..

Oct 1, 2019

By Darlene Souza da Silva Almeida

Superduplex são aços inoxidáveis bifásicos de alta liga que, para alcançar suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão necessitam de um rígido controle sobre sua microestrutura, em especial sobre dois aspectos: relação ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias. As transformações metalúrgicas que ocorrem durante o ciclo térmico de soldagem podem modificar tais aspectos e, consequentemente, causar grave degradação das propriedades destes materiais. Buscando contribuir na investigação de parâmetros adequados para a soldagem destes aços, o presente estudo tem como objetivo avaliar a influência do aporte térmico e do gás de proteção sobre tais transformações por meio da avaliação da microestrutural final de juntas soldadas. Para isto seis chapas do SAF2507 foram soldadas via processo GMAW utilizando três aportes diferentes (0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm) e dois gases de proteção distintos. Após a soldagem, a microestrutura das juntas foi caracterizada via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e os resultados mostraram que o aumento do aporte térmico elevou significativamente a quantidade de austenita tanto na ZTA quanto na ZF e que a utilização de gás de proteção contendo 2% de N causou aumento de até 17,9 pontos percentuais na quantidade média de austenita na ZF. Adicionalmente, observou-se que os dois menores aportes provocaram a precipitação de fases secundárias na ZTA, com morfologia semelhante à nitreto de cromo.

Jan 16, 2018

By Daniel Suarez

Over the last few years the mining industry has continuously been facing increases in capital and operating costs for new projects; plant expansions and also significant increases in the operating costs of existing plants. To counteract such trend the industry is seeking technologies such as the Vertimill as an option to lower the operating costs of grinding circuits. The benefits the Vertimill offers in terms of lower energy consumption and lower media consumption are well established and documented; such benefits can significantly improve the viability of a new project, plant expansions or upgrading grinding mills that need to be replaced. The paper briefly describes the operation of the Vertimill, recent regrind applications in processing Iron ores where the impact of lower energy and grinding media consumption is very significant because of the large tonnages involved, and also applications as a tertiary and secondary grinding stages of grinding circuits. The paper also highlight the expected role the Vertimill can play in secondary applications and the expected impact on the overall economics of the project.

Aug 1, 2018

By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Eleir Mundim Bortoleto

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

Jul 31, 2018

By Jorge Madias

Se analizan las distintas alternativas para la producción de barras de refuerzo de hormigón: endurecimiento por solución sólida (“dureza natural”); endurecimiento por temple y autorevenido en línea (Tempcore, Thermex, etc.) y endurecimiento por precipitación (microaleación con niobio, vanadio o titanio) y su influencia sobre la performance de las barras, en lo que hace a la resistencia a la corrosión, al fuego y a los sismos.

Aug 17, 2017

By Kleiton dos Santos Melo

As fibras de bambu são ricas em celulose, hemicelulose e lignina. Elas apresentam altos módulos de elasticidade e alta resistência mecânica, o que as tornam bastante eficazes como reforço em compósitos. Com o intuito de aprimorar as propriedades mecânicas de materiais poliméricos em escalas diminutas, tem-se buscado a aplicação desses reforços em sua forma nano. A extração de nanocelulose tem sido bastante estudada e, em nosso trabalho, foram feitas adaptações de métodos que mostraram-se mais eficazes. Os nanowhiskers a base de bambu foram obtidos por hidrólise ácida a 64%, após tratamento químico prévio de limpeza e branqueamento. Os materiais obtidos foram então caracterizados por FTIR, TG, DTG e tamanho de partícula por Potencial Zeta, onde seus resultados indicaram que o método de produção utilizado foi eficaz.

Aug 17, 2017

By Anderson Rosa Pereira

A constante busca pela excelência na qualidade do material produzido tem gerado demanda para métodos precisos e de determinação on-line das características do material. Os métodos hoje utilizados para coleta de dados de rugosidade superficial geram amostras randômicas ou concentradas no início ou fim da bobina, o que não necessariamente mostra com precisão a rugosidade de todo o material produzido, e impossibilitam uma intervenção mais direta, precisa e automática nos parâmetros de laminação, objetivando um melhor aproveitamento dos cilindros, redução de custos e controle sobre este importante parâmetro de qualidade. Esta publicação descreve o funcionamento e a aplicação do sistema de medição de rugosidade on-line EMGSORM 3plus no controle automático de rugosidade desenvolvido para um skin pass mill. Assim, a linha principal deste artigo mostra através de um exemplo prático a aplicação de um sistema de medição de rugosidade on-line e seus benefícios.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Eduardo Candido de Almeida Wenceslau

O laminador reversível 4-HI de uma cadeira da CSN-PR, o LRF#1 tem capacidade de projeto de 350kton/ano, suficiente para atender a linha de galvanização contínua, LGC, que produz o Galvalume?, primeira unidade no país até sua partida. Deficiências na produtividade desse laminador passaram a ser fator de atenção, pois acarretava na necessidade de complementação de abastecimento de bobinas full hard, BFH, provenientes de outros laminadores do grupo. O presente trabalho mostra o estudo e plano de ação realizado para incremento da produtividade do laminador, sobretudo por meio da redução do número de passes de laminação e revamp do sistema de refrigeração para atender plenamente a demanda da LGC com baixo custo e possibilitar o fornecimento de BFH a clientes externos.

Jul 30, 2018

By Delvaux Carlos de Miranda Sobrinho, Hegler Zurick Arantes Assunção, Marco Venicio Mendonça de Souza, Luciano Toledo Ribeiro

This paper aims to present the development of a 600mm U-Pile that was done in Gerdau’s Ouro Branco Heavy Section Mill in order to feed the local market with a product.The focus of this study is to show the developmental process the Mill went through until it was prepared for hot trials. All roll pass and guide designs were developed by our own team. Analytical tools like Finite Element Analysis and reduced scale lead trials will be shown and how these tools impacted on the development timeframe and accuracy of the final results on steel.

Oct 1, 2019

By Gabriel Oliveira Glória

Como uma boa alternativa a outros materiais, o número de materiais ecológicos está aumentando. As fibras naturais estão substituindo fibras sintéticas, por exemplo, a fibra de vidro. Além dos aspectos ambiental, as fibras naturais são mais baratas do que os sintéticos. A caracterização do FTIR é um indicativo sobre a possibilidade de integração de fibras com as matrizes de polímeros e compósitos ambientais. Portanto, o presente estudo analisou a fibra de PALF por meio de espectroscopia FTIR. O espectro mostrou principais bandas de absorção típicas de interacções moleculares específicas de fibras PALF. A análise FTIR do permitiu a identificação de grupos funcionais moleculares de fibras PALF e as suas características de vibração.

Aug 17, 2017

By Leonardo Roberto da Silva

Os fluidos de corte são empregados no processo de retificação com o intuito de lubrificar e refrigerar a peça/rebolo, além de amenizar problemas que afetam a integridade superficial da peça e também melhoram a eficiência do processo. Os fluidos de corte são muito utilizados na retificação, porém são tóxicos, dificilmente degradáveis e nocivos ao meio ambiente. Dessa maneira, é pertinente a formulação de fluidos menos agressivos. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de óleos vegetais como fluidos de corte em comparação com o fluido de corte integral no processo de retificação do aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. O desempenho dos fluidos consistiu na análise de rugosidade, formação de espuma e odor. A caracterização dos óleos foi realizada pela viscosidade, densidade, ponto de fulgor, corrosão, índice de acidez total, índice de iodo e de refração. Os resultados mostraram que as peças retificadas com óleos vegetais apresentaram rugosidades próximas às peças usinadas com fluido integral. Na caracterização, os óleos vegetais apresentaram maior viscosidade que o integral e suas densidades foram próximas. No resfriamento, os óleos vegetais foram capazes de resfriar mais as peças que o integral, além de corroer menos. Nos outros aspectos analisados, o óleo de soja foi o que apresentou melhor desempenho. Esses resultados comprovam a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo.

Aug 7, 2018

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Os aços maraging apresentam baixo teor de carbono e possuem uma estrutura cristalina martensítica tetrágonal de corpo centrado (TCC). Estes aços oferecem uma combinação única de alta resistência mecânica e boa tenacidade à fratura. Nesse trabalho, foi realizado um estudo in situ de radiação síncrotron na busca de avaliar a estabilidade da austenita revertida no aço maraging 18%Ni grau 300. Um corpo de prova do aço em estudo com dimensões padronizadas foi solubilizado a 840°C por 1 hora e resfriada ao ar. Em seguida foi aquecida a uma taxa de 10°C/s até 630°C, mantendo-se então nesta temperatura pelo tempo de 12 minutos. Posteriormente a este tratamento, a amostra foi resfriada até a temperatura ambiente a taxa de 15°C/s. Em cada estágio de ciclo térmico foi realizada medidas de radiação síncrotron com comprimento de onda (? = 1.0332 Å). As frações volumétricas das fases austenita revertida e martensita presentes em cada etapa do ciclo térmico foram calculadas utilizando o método de comparação direta e através da área integrada relativa aos picos das fases. A estabilidade mecânica da austenita revertida sob carga externa foi estudada usando radiação in situ síncrotron.

Aug 16, 2017