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By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Wanderson Endlich, Tarley Rezende Secchin, Ana Clara Bernabe, Jennifer Oliva Coronel, Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Tubarão (AMT) possui desde o início de operação os recursos hídricos como uma das questões centrais na estratégia de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica na AMT, dentre outras ações, garante que 96,5% de toda a água captada na usina venha do mar. Além disso, possui investimento contínuo em reusos internos, busca de fontes alternativas de água e combate ao desperdício e vazamentos. A condução dessa gestão hídrica, contribuiu de forma significativa para atravessarmos em 2015, a pior seca que o estado do Estado do Espírito Santo atravessou nos últimos 40 anos. Todos esses esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT, reduzindo o consumo específico de 4,2 m³/t em 2014, para 2,5 m³/t em 2018. Como resultado de um plano robusto de gestão hídrica, um projeto arrojado e inovador, pioneiro no Brasil e primeiro do grupo no mundo será realizado na empresa, a planta de dessalinização de água do mar. Com investimentos da ordem de R$ 50 milhões, a unidade começará a ser construída em 2019, com prazo de conclusão em dois anos. Produzirá até 500 m³/h de água industrial para o sistema de água da usina, proporcionando uma importante fonte alternativa ao consumo de água doce.

Aug 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Pablo Bruno Paiva Leão

The present work is based on the characterization of nonmetallic inclusions in Ti stabilized ultra-low carbon steel, produced in a large steel mill. Due to a large incidence of submersed valve clogging in a continuous casting, the study is important in order to know the characteristics of the inclusions which are causing the problem. Total of 24 heats were sampled in the tundish and manually analyzed with a scanning electron microscope. The results revealed that 98.65% of the 3183 inclusions analyzed were solid in steelmaking temperature and 66.54% were alumina. The solid inclusions of alumina have low wettability for the iron bath, showing a high tendency of agglomeration in the submersed valves, affecting the castability. It has been concluded from the results and literature that some alternative measures such as the application of the treatment with calcium, precautions to avoid steel re-oxidation and the total or partial replacement of the pre-deoxidized element; would reduce the obstruction problem.

Oct 30, 2017

By Ricardo Filipe Teixeira Moreira

O trabalho mostra um estudo de caso da ArcelorMittal Tubarão onde, com o objetivo de incrementar a reciclagem de escórias de dessulfuração, foram analisadas as influências do processo de beneficiamento por separação magnética de forma a obter um coproduto com menor presença de S e maior concentração de Fe e assim permitir sua maior reutilização na Sinterização. O projeto se desenvolveu em etapas de amostragem, caracterização, testes experimentais de laboratório, processamento em escala industrial e, por fim, com a adição do coproduto na Sinterização e compilação de resultados. O trabalho conclui a viabilidade de alteração das configurações de processamento com resultados positivos permitindo incremento de consumo de escórias de dessulfuração na Sinterização com ganhos financeiros e ambientais.

Aug 16, 2017

By Flávio Parreiras Marques

A microabrasão é uma técnica para produzir desgaste abrasivo em escala micrométrica. Neste trabalho estudamos uma liga fundida de cobalto com composição química próxima à da superliga comercial Stellite 6com composição eutética sendo a matriz constituída por uma solução sólida de cobalto, cromo e molibdênio que embebe uma grande quantidade carbonetos eutéticos de cromo. O objetivo deste estudo é avaliar a resistência ao desgaste bem como os micromecanismos dominantes através de ensaios de microabrasão. Foram usados três diferentes tipos de lama abrasiva, sílica, alumina e carbeto de silício com uma concentração de 0,1 g/cm3, carga de 0,3 N e uma distância deslizada de 48 metros. O menor coeficiente de desgaste foi obtido com sílica e o maior com carbeto de silício. O micromecanismo dominante foi o riscamento com riscos em toda superfície da amostra e presença de indentações apenas na matriz.

Aug 16, 2017

By Andressa Pereira dos Reis Croucillo

O desenvolvimento de impressoras 3D permitiu uma maior produção de peças e próteses médicas provenientes de polímeros termoplásticos como PLA e ABS, para produção de filamentos. Este trabalho avaliou as características mecânicas de próteses impressas, em determinada temperatura, de filamento PLA. Foram impressos diversos corpos de provas, para a realização de testes de tração, verificando que a configuração com densidade 100%, espessura de 0,4 mm e direção de impressão de 45° e 135° apresentou melhor resultado de resistência mecânica. Realizaram-se também, simulações matemáticas para análise de resistência à queda e flambagem. O conjunto de testes físicos e matemáticos determinou que o PLA não atendeu os requisitos para aplicação deste como próteses.

Oct 30, 2017

By Fábio Lerbach

Balanço Energético Global da Vallourec Sumitomo Soluções Tubulares do Brasil site Barreiro em 2016, com os principais indicadores de consumo energético das áreas consumidoras. Além dos indicacores energéticos globais, o balanço apresenta os consumos específicos de cada insumo nas diversas áreas, permitindo a análise de cada setor da Usina, isoladamente.

Jan 26, 2018

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

By Ângelo Siqueira da Silva

Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial gratifizante de adições de alumínio, em conjunto com inoculante a base de silício, diretamente no fundo do basquete antes do basculamento da panela de metal líquido no basquete da máquina centrífuga, a fim de produzir tubos centrifugados de ferro fundido nodular de matriz majoritariamente ferrítica. Amostras extraídas da ponta e cabeça dos tubos, sem e com distintas adições de alumínio, foram submetidas a tratamentos de recozimento (1050, 1000 e 900ºC), a fim de serem analisadas por meio de análise microestrutural e dureza Brinell. De acordo com os resultados obtidos a incorporação de alumínio ao ferro fundido foi mais efetiva para a incorporação de 1,7% de Al no ferro fundido, permitindo obter um ferro fundido nodular de composição ligeiramente hipereutética, com adequada grafitização e matriz 100% ferrítica, mesmo nas condições testadas com menor temperatura de encharque (900ºC) no recozimento, e com dureza dentro das especificações para a aplicação.

Aug 16, 2017

By Felipe Fardin Grillo

Neste trabalho foram elaboradas escórias de aluminato de cálcio para refino de aço e comparadas com uma mistura industrial contendo fluorita em sua composição. As escórias foram analisadas por meio do software ThermoCalc e testadas em um banho metálico de aço SAE 1020 a 1600oC. O experimento foi conduzido em um forno de dissiliceto de molibdênio, sob atmosfera de argônio. Foram retiradas amostras até 30 minutos de experimento. Os resultados obtidos indicam que é possível obter até 78,7% de eficiência na remoção do enxofre utilizando escórias de aluminato de cálcio com 83,22% de fase líquida, mostrando que estas escórias cumprem o mesmo papel de dessulfuração das escórias com fluorita.

Oct 30, 2017

By Lucas Ribeiro Ramos

Este trabalho investigou as alterações microestruturais e de dureza em amostras da liga eutética Al-11%Si-5%Ni submetidas ao tratamento por refusão superficial a laser (RSL). Nos tratamentos, foram realizadas seis combinações de parâmetros de velocidade de varredura (V) e potência (P) do laser. As seis trilhas resultantes do processo de refusão a laser foram examinadas por microscopia óptica para verificação da mudança das dimensões das trilhas, por microscopia eletrônica de varredura para averiguação do refino microestrutural e por ensaios de microdureza Vickers para verificação do aumento de dureza. Foi estabelecida uma correlação entre espaçamento dendrítico primário (?1) e microdureza envolvendo resultados do presente experimento RSL e outro envolvendo fundição convencional. A RSL foi eficaz no refinamento da microestrutura, formando dendritas de a-Al e região eutética interdendrítica, obtendo ?1 mínimo de 0,86 µm e elevação da microdureza em até 88% se comparada a microestrutura bruta de fundição.

Oct 30, 2017

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utilizáveis em processos de soldagem branda, tais como as ligas à base de Sn, vêm sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a análise das características microestruturais formadas durante a solidificação transitória das ligas eutética Sn-0,2%Ni e hipereutética Sn-0,5%Ni, quanto a determinação das suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade da isoterma eutética (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Na liga hipereutética Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento térmico quanto o espaçamento celular (λC), proporcionando maiores valores de ?E, porém, λC mais grosseiros.O intermetálico NiSn4 formou-se na região eutética de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases primárias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transição morfológica celular/dendrítica(?E> 1,2ºC/s) ocorreu apenas para a liga eutética, enquanto que as células regulares da liga hipereutética deram origem as células do tipo placas(?E> 1,4ºC/s).

Oct 30, 2017

By Keli Vanessa Salvador Damin

A produtividade de uma linha de moldagem numa fundição é determinada pela vida de banca dos moldes. No processo com resina fenólica alcalina (Alphaset), a cura ocorre devido à reação de polimerização entre a resina e o catalisador orgânico ester. O tempo no qual a reação de polimerização ocorre é influenciado por dois fatores: temperatura e a relação entre a quantidade de resina e catalisador (vazão mássica). Esse estudo procura estabelecer um entendimento entre estes dois fatores no tempo de banca, estabelecendo o mais predominante, para que assim possa-se aperfeiçoar o processo utilizando a quantidade adequada de resina e catalisador, sem perder a produtividade. Para avaliar o efeito da temperatura no tempo de banca foi realizado o teste de gel time com a resina em diversas temperaturas. Para avaliar a variação da vazão mássica da resina devido as diferentes condições de temperaturas foi realizado o ensaio com o Copo Ford. Observou-se que o tempo de polimerização da resina reduz exponencialmente com o aumento da temperatura da resina, sendo o inverso verdadeiro também. O teste com o Copo Ford mostrou que a vazão da resina é muito sensível a temperatura, aumentando quase 40% num acréscimo de 10oC na temperatura.

Aug 16, 2017

By Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que será utilizado nos altos-fornos para produção do ferro-gusa. O coque é produzido a partir de misturas, de carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro-gusa que será produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Para tanto, é necessário uma otimização de vários processos, desde a compra e transporte do carvão até sua estocagem, formação das misturas e abastecimento da coqueria. Com isto, este trabalho vem com o objetivo de sugerir uma otimização e planejamento da mistura de carvão para a coqueria com a utilização de rejeitos plásticos de menor valor agregado na mistura que possibilitem a produção de coque com menor custo e com a qualidade exigida no processo de fabricação de aço.

Oct 1, 2019

By Wagner Viana Bielefeldt, Felipe Buboltz Ferreira, Antônio Cezar Faria Vilela

The continuous casting machine is one of the most important steel production steps in a melt shop. The tundish, a reservoir between the steelmaking ladle and the mold, has great influence over the steel cleanliness, along with the productivity bid. It must takes into account the quality of the metal and operational safety. Several different variables are related to the tundish process, of inclusionary cleanliness. Some of them are discussed in this paper: the free opening of ladle, tundish inertization, steel temperature in the reservoir and clogging formation, besides a brief topic about castability. Therefore, a critical analysis, with a review from some papers available in literature, is proposed in this study, with its focus on tundish.

Oct 1, 2019

By Luciana Vilarinho Ramos de Carvalho

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do nióbio e do vanádio no aço estrutural, conforme norma brasileira NBR 7007 AR 415, quando laminado a quente a diferentes temperaturas de reaquecimento, nos resultados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento. Os demais parâmetros de processo que influenciam as propriedades mecânicas dos aços como temperatura e taxa de deformação de cada passe, temperatura de acabamento e taxa de resfriamento foram controlados e considerados constantes. Os resultados do ensaio de tração mostraram que os limites de escoamento e resistência da corrida com vanádio foram bem superiores aos obtidos da corrida com nióbio. O alongamento, em contrapartida, foi reduzido na corrida com vanádio, mas acima do valor mínimo especificado pela norma. Além disso, na corrida com nióbio, foi observado aumento das tensões de escoamento e resistência com o aumento da temperatura de reaquecimento de tarugos. Esses resultados propiciam uma maior flexibilidade da usina em trabalhar com os dois tipos de liga dependendo das condições de mercado e operacionais.

Jul 30, 2018