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By Iara Patricia Vieira de Oliveira

O coque desempenha três principais funções no Alto-Forno sendo elas: física, térmica e química, em se tratando do papel físico, a função estrutural é de primordial importância, pois não pode ser assumida por outro combustível, com isto as indústrias avaliam a resistência mecânica a frio para garantir uma marcha estável no reator, porém os ensaios padronizados não são suficientes para avaliar a resistência do coque. Neste contexto este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar de forma individual a resistência mecânica a compressão do coque nas granulometrias típicas do coque metalúrgico e como os principais defeitos, poros e trincas governam a resistência do material. Foram realizados testes de compressão, análise de microestrutura, microtextura, inspeção visual de trincas, MEV. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram que a tensão média de ruptura aumenta com o aumento da granulometria.

Oct 30, 2017

By Gabriel Gonçalves Pessoa de Castro

O trabalho teve por objetivo produzir uma liga Al AA1070 com granulometria fina a partir de um material com granulometria grosseira, por meio de deformação plástica severa (DPS) aplicada por prensagem por canais equiangulares (ECAP) via rota C, bem como esclarecer e avaliar os mecanismos responsáveis pela evolução microestrutural durante este processo de prensagem. O processo empregou a rota C com 5 passes consecutivos a frio e acumulou uma deformação ?5 = 5,95. O material de partida é proveniente de um processo de laminação a quente, com uma microestrutura de grãos grosseiros com tamanho de grão de 16 ± 18 µm. Foi realizada a caracterização microestrutural com o auxílio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de difração de elétrons retroespalhados. O refinamento microestrutural foi realizado eficientemente alcançando uma microestrutura fina, observou-se uma redução de 80% alcançando um tamanho de grão de 3,38 µm, e um aumento da fração de contornos de alto ângulo passando de 23% a 46%. A partir dos resultados obtidos nas análises conclui-se que os mecanismos responsáveis pela evolução microestrutural foram os processos de subdivisão por meio de fragmentação e rotação de grãos, recuperação e recristalização dinâmica.

Aug 16, 2017

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Detlef Ehlert

With the proven “Plug & Work” concept developed by SMS Siemag, automation systems are tested and optimized in the test field in a near-reality environment before being shipped and commissioned at a customer’s site. The process and production simulations provide scenes showing the specific mechanical equipment, the drive systems and the technology of the corresponding customer plant. Beside the technological simulation of the plant and the IO-simulation with the automation system, the production simulation is one of the three important parts of the Plug & Work simulation environment. It serves two important additional purposes: the 3D visualization of the entire customer plant on the one hand and the mapping of the logistic procedures in the plant on the other. In order to provide a close-to-reality visualization of the plant, the original design data of the individual customer plant are used for creating the visualization and prepared using an appropriate export filter. In this way, it is ensured that production sequences can be optimized in advance together with the customer, so that each customer can be trained on his own future plant.

Aug 16, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Herrmann Flor

In steelmaking process, where up to 70% of variable cost of finished product is already incurred, energy and refractory costs account for 45-50% of the cost of production of crude steel and contribute significantly to the carbon footprint of the end product. Any attempt to control and reduce these costs will automatically lead to more competiveness and reduced carbon emissions. Leading the technology for ECOPLANT (characterized by the fact that the economic and ecological benefits are integral part of our products), SMS has developed innovative solutions which can be applied to both new and existing plants alike. This paper reviews one of the electrical and automation concepts. Tackling the secondary gas cleaning system and hence being applicable to almost all steel plants, the X-Pact® Gas Cleaning Assistant optimizes the control of individual dampers based on modelling of fluid resistances of ductwork in gas cleaning system. It guarantees the best dust removal from work place at minimum energy consumption.

Oct 30, 2017

By Vítor Covre Evangelista da Silva

Esta proposta objetivou desenvolver uma análise teórico/experimental da influência de 2% Ag (em peso) em uma liga de solda Sn-40%Bi solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor. Correlações experimentais entre os parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de deslocamento da isoterma liquidus - VL, taxa de resfriamento - ?L e parâmetros microestruturais como espaçamentos dendríticos secundários – l2 foram determinados. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x, além de fluorescência de raios-x para obtenção dos perfis de macrossegregação dos solutos (Bi, Ag). Para determinação do perfil de dureza foram realizados ensaios de dureza Vickers. As microestruturas brutas de fusão da liga Sn-40%Bi-2%Ag são compostas de dendritas ricas em Sn decoradas com partículas de Bi circundadas por uma mistura eutética (Sn+Bi) e partículas primárias de Ag3Sn. Os parâmetros térmicos decresceram com aumento da camada solidificada, permitindo uma ampla variação: ?L ? 0,1 a 10,0°C/s, VL ? 0,2 a 0,9mm/s e GL ? 0,4 a 11,0°C/mm. O teor de bismuto não variou significativamente, ao passo que a prata variou de forma efetiva, concentrando-se no início do lingote (até próximo de 35mm). O surgimento de braços dendríticos terciários em 15mm conteve a diminuição da microdureza Vickers, esperada para as posições mais afastadas da interface metal/molde.

Aug 16, 2017

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Bruno Deves Flores

O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da adição de carvão vegetal e do seu tamanho de partícula na reatividade do coque. Para isso, um carvão vegetal de eucalipto foi adicionado a um carvão médio volátil americano em três teores (3%, 5% e 8%) e em duas faixas granulométricas distintas (abaixo de 1 mm e entre 3 mm e 4 mm). O carvão individual e as misturas de carvão/carvão vegetal foram carbonizados em um forno de escala laboratorial (1 kg). A reatividade dos coques produzidos e do coque de referência foi avaliada e comparada usando análise termogravimétrica. Também foram realizadas análises morfológicas através de microscópio óptico e eletrônico, usando amostras antes e após os ensaios termogravimétricos. Baseado nos resultados, a influência da introdução de carvão vegetal na reatividade do coque foi analisada e discutida neste trabalho.

Aug 1, 2018

By Diego Pinheiro Aun

Neste trabalho, foi investigada a influência da textura de fitas de NiTi superelástico no início do processo de cristalização de um revestimento de TiO2 flexível. Foram utilizadas a calorimetria diferencial, cartografia Raman e difração de raios X para o estudo. Foi mostrado que existe uma influência significativa da textura do substrato no crescimento de grãos de anatase e rutila no filme de TiO2. Amostras com menor rugosidade apresentaram grãos mais desenvolvidos para todas as temperaturas de cristalização. Mostrou-se também que o substrato de NiTi promoveu a formação de TiO2 rutila em temperaturas abaixo daquelas observadas para a cristalização de pós.

Aug 16, 2017

By Ádria Rocha Corrêa

Durante a solidificação de ligas metálicas, o produto fundido se contrai, o qual provoca o surgimento de espaçamentos vazios na interface metal/molde chamados de “gaps”. Estes gaps causam o aumento da resistência térmica influenciando em toda a cinética da solidificação. A transferência de calor durante a solidificação depende do conhecido parâmetro chamado de coeficiente global de transferência de calor ( hg). Este parâmetro é representado pela equação do tipo: hg =C.t-n, a qual indica que a eficiência térmica na interface metal/molde decai com o tempo. Muitos parâmetros podem influenciar o coeficiente global de transferência de calor (hg), neste estudo, os percentuais de Sn em ligas do sistema Al-Sn são analisados (10,20,30 e 40%Sn). Portanto, o principal objetivo deste estudo é propor uma relação matemática que descreva, para o sistema Al-Sn, a evolução hg em função do teor de Sn. A relação matemática foi obtida através do método dos mínimos quadrados

Aug 17, 2017

By Letícia dos Reis Gonçales

A liga AZ91D apresenta 9%pAl e 1%pZn e pode ser submetida a tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento para melhoria de propriedades mecânicas por meio de precipitação da fase beta-Mg17Al12. Esta fase, porém, pode ter efeitos distintos sobre o comportamento de corrosão da liga. Buscando estudar a influência do tamanho de grão da matriz alfa e a presença de precipitados beta sobre a resistência à corrosão da liga AZ91D, este trabalho utilizou lingotes com estrutura bruta de fusão na obtenção de amostras solubilizadas, laminadas a frio e então envelhecidas, para subsequente análise microestrutural e do comportamento de corrosão. A solubilização ocorreu a 445ºC por 24h e foi efetiva em dissolver quase completamente a fase beta. A laminação levou a uma redução de 20% da espessura das amostras e de 400 para 130 µm o tamanho de grão médio, após envelhecimento. O envelhecimento feito a 200ºC em 2 e 24h permitiu a precipitação de fase beta em maior quantidade e melhor distribuição por contornos de grão em relação às amostras fundidas ou solubilizadas. Ensaios de imersão foram realizados, apontando uma leve queda na taxa média de corrosão quando se lamina a amostra, enquanto as amostras solubilizadas (sem fase beta) mostraram maior susceptibilidade à corrosão. Assim, é possível indicar que o refinamento de grãos é benéfico ao formar uma rede de proteção em ligas de magnésio AZ91D, apesar de introduzir defeitos gerados pela laminação.

Aug 17, 2017

By Guilherme Duarte Moreira

Com o objetivo de melhoria dos resultados de desempenho operacional identificouse uma oportunidade em reduzir o tempo de trocas programadas (Setup) na Laminação de Fio Máquina na Usina Siderúrgica de Ouro Branco. Utilizando a metodologia SMED (Single Minute Exchange of Die), obteve-se grande redução do tempo de Setup. Como esta metodologia já se demonstrou uma excelente ferramenta para redução dos tempos de setups, foi idealizado uma abordagem mais completa, sendo desenvolvido um modelo para aplicação para as paradas programadas para manutenção. Esta aplicação corroborou um enorme ganho, tanto na definição do tempo de parada programada, quanto no planejamento e padronização das atividades.

Aug 16, 2017

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

High and intermediate temperature fuel cells (FC) are power generators characterized by high efficiency and their use in cogeneration systems. The single fuel cells are connected in series by the use of interconnects to form a fuel cell stack. Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells interconnects. However, at high temperatures, on the order of 700-8500C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the FC. Intensive R&D activities have been made to minimize these problems and the use of composite coatings on metallic substrate has been considered. This paper evaluates the use of coatings of copper and nickel, with particles of La2O3, Y2O3, CeO2, LaCrO3 and doped chromites applied on ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU produced by electrodeposition. The produced samples were evaluated by microscopy techniques, gravimetric analysis and by electrothermal characterization. The most significant results were obtained with chromites coatings (LaCrO3 pure, mono- and multiple-doped) showing the combination of the best features of metal coatings, substrates and ceramic particles with semiconductor properties.

Aug 7, 2018

By Steven Gillgrass

Gerdau Monroe has installed and commissioned the Tallman Supersonic Carbon Injection system (TSCi™) for use in their 135-ton Electric Arc Furnace (EAF) located in Monroe, MI. TSCi™ is an innovative injection system with the primary aim of improving injection carbon delivery to the steel bath by increasing efficiency. It is proven technology with installations at numerous steelmaking facilities all over the world. Results from installation and commissioning of TSCi™ at Gerdau Monroe will be reported as well as on-going trials and optimization efforts. Standard injection systems deliver carbonaceous material from a vessel to the EAF using air where it is injected through a lance pipe or oxy-fuel burner. Using this method, material delivery to the EAF is limited by the pressure and velocity of the transport air. Loss of efficiency can be observed by looking at the quality of the injection carbon stream during operation or by measuring loss on ignition of EAF slag or off-gas system dust. TSCi™ uses a patented design and proprietary technology to improve delivery of carbonaceous material to the EAF. Using this method, savings at Gerdau Monroe were realized by reducing the amount of carbon used in each heat while maintaining or improving upon existing foamy slag practice. As well, significant savings were achieved as a result of reduced FeO content in the slag and improved recovery of iron. Additional savings can be realized by using a smaller mesh material to take advantage of lower material cost and higher injected surface area. Other inherent benefits to improved injection carbon include lower energy and electrode consumption, reduced refractory wear and reduced maintenance cost.

Oct 30, 2017

By Eduardo Rocha Costa

Barras trefiladas podem não apresentar o perfil desejado pelos seus fabricantes após o processo de produção, por isso, este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes geometrias de ferramentas, mais precisamente, o ângulo de entrada e região de calibração (Hc) da mesma. Para modelamento numérico do processo, foi utilizado o software DeformTM, que possibilitou este estudo, com simulações da influência da ferramenta no perfil de tensões residuais dos produtos (barras de aço AISI1045). Foram analisados os diferentes comportamentos do material para processos com fieiras de ângulos de 15° e 20°, com foco nas variações de tensões residuais visando investigar o produto final da trefilação. Em uma das principais comparações entre as fieiras anteriormente mencionadas, observou-se uma diferença de tensões residuais de aproximadamente 206MPa no centro das barras trefiladas, resultado que somado a distribuições assimétricas de tensões em relação ao ponto central de determinado corte da barra, podem ocasionar o seu empenamento.

Aug 8, 2018

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 Marcella Gautê Cavalcante Xavier

A presente proposta tem por objetivo desenvolver uma análise experimental da liga hipereutética Sn-0,5%Ni solidificada unidirecionalmente em regime transitório de fluxo de calor contra chapa molde de cobre. A liga foi avaliada quanto a sua microestrutura bruta de fusão e suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos (velocidade da frente eutética -VE e taxa de resfriamento eutética -?E) e propriedades mecânicas. Os resultados mostram que a morfologia microestrutural predominante é composta por células ricas em estanho (β-Sn) circundadas por mistura eutética Sn+intermetálico tipo NiSn. Uma transição microestrutural foi observada entre as posições 15mm (?E=1,7°C/s) e 30mm (?E=1,1°C/s), de célula regular (CR)?célula tipo placa (CTP). Notou-se ainda a presença de intermetálicos primários NiSn distribuídos ao longo da matriz nas posições iniciais do lingote. Valores superiores de limite de resistência à tração (σu=26 MPa) e limite de escoamento (σy=21 MPa) foram encontrados para a posição 6mm a partir da base refrigerada do lingote, podendo estar relacionados com a estrutura celular mais refinada e também com a presença dos intermetálicos primários NiSn. O alongamento específico (?) comportou-se de maneira inversa, visto que as estruturas mais grosseiras (CTP) e a ausência de intermetálicos primários são responsáveis por facilitar a deformação plástica na estrutura da liga Sn-0,5%Ni, aumentando seu nível de ductilidade.

Oct 30, 2017

By Manuela Arend Prediger

Este trabalho teve como objetivo desenvolver um banco de dados com ênfase em materiais semicondutores e condutores para disponibilizar informações dos quatro principais grupos de materiais: metais, compósitos, cerâmicos e polímeros. Isto foi realizado através de uma seleção de materiais e definição de quais os mais adequados à área de semicondutores. Por intermédio de levantamentos bibliográficos em livros, periódicos e sites, foi possível compilar as características e as aplicações destes diferentes tipos de materiais. Assim, obteve-se um site que contém informações precisas e confiáveis e que está disponível àqueles que possuem interesse nesta área. Infere-se a partir do trabalho feito que o uso de materiais semicondutores faz-se cada vez mais necessário e crucial para satisfazer as exigências de equipamentos eletrônicos.

Aug 16, 2017

By Franz Kolmbauer

At Primetals Technologies Brazil Ltda. Rio de Janeiro Santa Cruz Workshop we electroplate mold coppers for continuous casting by tank plating. Tank plating submerges the copper in the bath of the plating solution. This is the most common method of plating and is applicable for both broadface and narrowface copper plates. Mold copper plates have a decisive impact on the product quality as well as the cost for maintenance and production. A perfect understanding of the operational influences on the plates and performance variables are the first step for the right selection of a copper plating method. Variable Hiper Coat keeps the Copper Plates 50% up to 100% longer in operation because of applying hardness on the Copper Plate where it is needed. Primetals Technologies Brazil provides the solution which meets and exceeds the requirements for todays and future demands.

Aug 16, 2017