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In this work, we use a numerical–experimental approach which is based on the solution of the inverse heat conduction problem (IHCP) and temperature measurements. To obtain the profile of the heat transfer coefficients for all stages of the industrial manufacture of continuous casting process, we evaluate the three cooling regions. At primary ones, we use the temperature measured at the wall of the mold by thermocouples and the surface temperature of the ingot in the secondary and tertiary regions by optical pyrometers placed at the strategic positions. The IHCP procedure analysis the behavior of the numerical heat transfer coefficient under several conditions, such as casting temperature and speed as well as the chemical composition of the steel. We also propose a correlation to evaluate the overall heat transfer coefficient profile as function of the investigated parameters.

RESUMO Nos aços microligados da série API (American Petroleum Institute) utilizados na fabricação de dutos de grande diâmetro, a resistência mecânica deve ser suficiente para suportar as elevadas pressões do fluido transportado na indústria petroquímica. O aumento da resistência mecânica e da tenacidade para permitir a operação da linha em pressões mais elevadas, sem a ocorrência de colapso da estrutura, é o principal requisito para os aços utilizados nestes dutos. No Brasil, as empresas produzem estes aços por meio da laminação de tiras a quente ou chapas grossas, com adição de nióbio, titânio e vanádio, conforme os requisitos da norma API 5L. Considerando a complexidade geométrica dos componentes utilizados na indústria petroquímica, tais como flanges e centralizadores de tubos, é importante desenvolver um processo alternativo para fabricação de acessórios com as exigências desta norma. Dentro deste contexto e com o objetivo de avaliar novas técnicas de processamento, foi elaborado um aço com composição química similar à de um API 5L X70. O metal líquido foi vazado em uma lingoteira e forjado em barras com secção quadrada. As barras foram recozidas e amostras foram cortadas para confecção de corpos de prova que foram submetidos à têmpera e revenimento em diferentes temperaturas. As análises microestruturais e propriedades mecânicas de dureza e tração, após os tratamentos térmicos, foram comparadas às existentes na literatura para tubos de aços laminados. Os resultados mostram que as condições dos tratamentos térmicos são importantes para desenvolver uma rota alternativa de forjamento controlado, para aços com características da norma API 5L. ABSTRACT In API (American Petroleum Institute) microalloyed steels used in the manufacture of large diameter pipelines, the mechanical properties must be sufficient to withstand the high pressure of the transported fluid in the petrochemical industry. The increased of yield strength and toughness to allow operation at higher line pressure, without collapse of the structure, is the main requirement for these steels. In Brazil, industries produce these steels by hot rolling of strips or plates, with the addition of niobium, titanium and vanadium, as the requirements of API 5L standard. Due to the geometric complexity of the components, such as flanges and pipes connections, it is important to develop an alternative process for the manufacture of these accessories. Regarding this context and in order to evaluate a new processing, one steel was developed with chemical composition as an API 5L X70. The liquid metal was poured into an ingot mold and forged bars were manufactured with square section. The bars were annealed and samples were cut. The samples were submitted to quenching and tempering at different temperatures. Hardness measurements, microstructural analysis and mechanical properties, after quenching and tempering treatments were compared with literature results for the rolled steel tubes. Preliminary results show that the heat treatments conditions are important to develop an alternative route by controlled forging for steels, with standard API 5L characteristics.