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By Maria Veronilda Macedo Souto

Este trabalho teve como objetivo a síntese do carbeto de nióbio e cobre Cu-NbC nanoestruturados e análise por DRX e refinamento Rietveld. A síntese foi realizada através de reação heterogênea a baixa temperatura (1.000°C) e curto tempo de reação (2 horas). O carbeto de nióbio foi produzido com 5% de cobre. O material obtido foi caracterizados através dos ensaios de Difração de Raios- X (DRX) e Refinamento Rietveld. A partir das análises de DRX e do refinamento Reitiveld, observou-se a formação do carbeto de nióbio e cobre puro com estrutura cúbica e tamanho de cristalito de 34,97 nm para o Cu-NbC, concluindo que o composto é nanomêtrico.

Aug 7, 2018

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Johan Richaud

Achieving high surface quality steel in the continuous casting process requires optimal mould level control. The design of the casting channel from the tundish to the mould is crucial to prevent formation of undesired instabilities or biased flows that can cause level fluctuation. With the aid of CFD and with physical water models, the geometry of the stopper nose and the nozzle seat have been studied and optimized to improve the overall mould flow stability. A special stopper nose; Ripple Stopper (RST), has been developed that reduces the formation of large and unwanted eddies in the liquid steel that destabilize the port exiting jets. Instead, the RST produces a fast release of turbulence in the form of a large number of small eddies. The large sudden fluctuations in the mould level are reduced, which in turn reduces the occurrence of surface defects. An additional benefit is derived from the local pressure around the stopper nose region being greater which reduces the refractory erosion. For a tundish gate type flow regulation, a new design encompasses an offset in the Tundish Well Nozzle (TWN) that realigns the flow and reduces the bias flow that is common to tundish gate regulation. The steel recirculation regions below the throttling gate are decreased reducing the risk of oxide depositions. The RST and the Offset bore casting channel have been applied successfully leading to a superior flow control performance between the tundish and the mould.

Jul 30, 2018

By Guilherme Corrêa Soares

The effects of temperature and strain rate on the mechanical behavior of a superelastic NiTi wire were investigated by uniaxial tensile testing. A universal testing machine with an attached heating chamber was used for the tensile tests. Temperature influence was studied through straining of samples until rupture at a fixed strain rate and temperatures of 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 and 200 °C. Strain rate effects were investigated by straining samples until rupture at room temperature and strain rates of 10-2, 5 x10-3 , 10-3, 5 x 10-4 and 10-4 s-1. The effects of temperature and strain rate on NiTi mechanical behavior were discussed in terms of critical stress to induce martensite and austenite yield strength, when applicable; upper plateau stress, transformation plateau length and ultimate plateau stress. It was found that increasing test temperature and strain rate shifted the stress-strain curve upwards, albeit temperature displayed a greater influence. Plateau length increased with temperature, but no significant changes were detected as a result of different strain rates.

Aug 17, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Tundish is the last reactor where significant metallurgical operations can still be done. Calcium aluminate slags are able to positively contribute to metallurgy considering oxide separation, protection against reoxidation and preclusion of resulphurisation. However, these are poor insulators. When using low melting point slags it is necessary to use another covering material. The deviation from saturation can be used as a measure of absorption capacity. By utilizing computerized construction of ternary and quaternary diagrams it is possible to compare different slags and to find proper slag compositions with reasonable capacity to dissolve inclusions. Objective of the present technical contribution is to evaluate tundish slag capacity to absorb inclusions, considering a particular tundish industrial slag and the changes in its chemical composition during continuous casting of steel. It was observed that slag composition changed during the continuous casting process; this variation is possibly related to interaction between the CaO-Al2O3 liquid slag and the rice hull ash layer which is used above it. Computational thermodynamics was used to determine activity of alumina dissolved in liquid slag; it was observed that the variation in slag composition did not change slag capacity to absorb inclusions, since precipitation of Al2O3 solid phases is not predicted.

Aug 17, 2017

By Stefan Wahlund, Tom Adams, Mats Söder, Zhi Zhang

By applying high-end rolls with utmost performance and superior surface quality, hot strip mills can be further optimized. Operations in the mill have been also waiting for improved roll solutions that can minimize required roll changes which impact production efficiency. Limitations are usually due to the low performance and surface degradation of the rolls in the late finishing stands (F5 – F7). VICTURATM is the most recent developed grade for rolls utilized in the late finishing stand at Union Electric Åkers (UEÅ). These rolls have been tested and applied in mills all over the world. A significant improvement over the enhanced ICDP rolls has been observed. Hot strip mills are realizing improved operating efficiency and Total Cost of Ownership (TCO) through the transition of their entire roll inventories to these break-through products.

Oct 1, 2019

By Carlos Alexandre Cavalcante de Sousa

A energia elétrica é uma das formas de energia mais utilizadas pela sociedade. Com a modernização dos meios de produção e o aumento populacional, a sua demanda cresce cada vez mais. Por este motivo, existe uma grande necessidade de fazer o transporte dessa energia de forma eficiente. O desenvolvimento de novos materiais para serem utilizados como cabos de transmissão e distribuição é de suma importância. O presente trabalho visa estudar a liga de alumínio Al-0,05%Cu-0,40%Fe-0,30%Si-0,22%Zr para transmissão de energia elétrica. A liga foi obtida por fundição direta em lingoteira metálica em formato de "U". As pernas correspondentes ao perfil foram seccionadas, usinadas e separadas em dois grupos, o primeiro sem tratamento térmico e o segundo com tratamento térmico. Após esta etapa os corpos de prova foram submetidas ao processo de laminação a frio para os diâmetros de [2,7; 3,0; 3,8 e 4,0] mm e encaminhados para a caracterização elétrica e mecânica. Verifica-se que o tratamento térmico de 150ºC/2h melhorou a condutividade elétrica para o diâmetro de 3,0 mm. Após a aplicação dos testes de termorresistividade para o diâmetro de 3,0 mm, constata-se que para ambas as orientações, tanto a liga sem quanto com tratamento térmico se enquadram como termorresistentes..

Oct 30, 2017

By Catharina Rebucci Ribeiro Orsoli

Com o crescimento do mercado tecnológico, os modelos de aparelhos eletrônicos sofreram adaptações, principalmente em relação aos tamanhos os quais se tornaram: menores, mais leves e com mais rapidez operacional. Alguns resíduos de equipamentos eletroeletrônicos contem terras raras (TRs) em sua composição. Os elementos que compõem as terras raras de REEEs são compostas por 17 elementos (grupo lantanídios, escândio e ítrio) que conseguem suprir estas novas necessidades do mercado. Este trabalho tem como finalidade a reciclagem destas TRs entendendo primeiramente a individualidade de cada tipo de bateria, já que suas destinações pós-uso não possuem rotas definidas de tratamento. Para a caracterização foram coletadas cerca de 4,5 kg de pilhas e baterias obtidas de uma entidade recicladora da USP. Os materiais foram divididos em 12 grupos com semelhanças especificas como: marca e local de produção. Em seguida as pilhas e baterias passaram pelo britador de mandíbulas, e após 3 dias de secagem à temperatura ambiente, os materiais passaram por um moinho de facas utilizando grelhas de 3 mm. O material moído e dividido em frações de 100 g, sendo uma fração para digestão ácida, uma para perda ao fogo e o restante direcionado para a rota hidrometalúrgica para extração, identificação e quantificação das TRs presentes em pilhas e baterias de Níquel Metal Hidreto, visando à obtenção seletiva das TRs.

Aug 8, 2018

By Aline Raquel Vieira Silva

A seleção e o emprego de materiais para serviços sob tensão e temperaturas elevadas envolvem diversos problemas e, portanto o estudo dos mecanismos de deformação plástica por fluência se torna extremamente desejável. Os aços ferríticos vêm sendo extensivamente usados na indústria, em componentes críticos de plantas petroquímicas e de geração de energia devido principalmente à sua elevada resistência à fluência. Em tais circunstâncias, a deformação por fluência é importante na determinação do tempo de vida do componente. Dentre os aços resistentes a altas temperaturas, a escolha pelos aços ferríticos Cr-Mo se destaca pela excelente resistência à fluência, tenacidade e resistência à corrosão, além de uma expansão térmica relativamente baixa, o que os tornam mais atrativos em aplicações com ciclos térmicos. O desenvolvimento desses aços ocorreu através de modificações na composição química, dando origem a diferentes gerações de aços com o objetivo de aumentar a resistência à fluência. A deformação por fluência até a ruptura varia com a temperatura, tensão e tempo de exposição devido à precipitação, alteração de morfologia e distribuição de precipitados. Visando compreender o desempenho dos aços ferríticos Cr-Mo em aplicações de alta temperatura a nível microestrutural, foi realizado o estudo dos mecanismos de deformação plástica por fluência desses aços, pertencentes à norma ASTM A-335, submetidos a tratamento térmico de 500ºC a 600ºC.

Aug 7, 2018

By Bryane Prando Brandão

Aços microligados expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, causando fragilização por hidrogênio, podendo gerar falhas graves no material. O objetivo deste trabalho é estudar o grau de fragilização, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os corpos de prova padronizados foram imersos durante 96 e 360 horas, sendo que após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy. Foram levantadas as curvas da energia absorvida em função da temperatura, para corpos de prova com e sem imersão. Os resultados mostraram que mesmo após imersão, não houve modificação significativa na temperatura de transição do material, apenas uma pequena diminuição da energia absorvida. Esse comportamento sugere que o teor de hidrogênio em solução sólida aumentou em função do tempo de imersão, levando a tais resultados. O refinamento da microestrutura e o baixo nível de inclusões estão relacionados a baixa quantidade e uniformidade da distribuição dos sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível, o que pode explicar o desempenho obtido.

Aug 7, 2018

By Edmilson Renato de Castro

O presente trabalho apresenta um forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas autoredutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. As cargas de pelotas auto-redutoras, com massas em torno de 90 g e 30 g foram reduzidas em um cadinho de carbeto de silício. A potência de micro-ondas irradiada foi de 6 kW. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permite realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 16, 2017

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By Edmilson Renato de Castro

Apresentam-se o processo e o protótipo de forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas auto-redutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. A carga de pelotas auto-redutoras, com massa em torno de 20 g foi reduzida em um cadinho de carbeto de silício. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permitiu realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 1, 2018

By Luciano Aparecido Kempski

O ferramental utilizado em processos de conformação é de grande interesse da Engenharia de Superfícies devido às características tribológicas específicas encontradas nestes processos. Portanto busca-se sempre melhorar o ferramental para se obter menores coeficientes de atrito, desgaste e adesão de material sobre a superfície da ferramenta, sendo empregadas diversas técnicas de tratamentos superficiais como a nitretação e os revestimentos depositados via PVD. Uma variável importante do par tribológico é o coeficiente de atrito desenvolvido entre as superfícies em contato nos processos de conformação a frio, portanto foram realizados ensaios de pino-sobre-disco e ensaios DST, para determinação de coeficientes de atrito em pares tribológicos. Desta forma, chapas de aço inoxidável austenítico AISI 304 foram conformadas sobre uma superfície de um aço ferramenta DIN X100CrMoV8-1-1, com o propósito de se conhecer o atrito desenvolvido entre os materiais. As amostras foram nitretadas a plasma e ou revestida com TiCN, posteriormente, a caracterização da microestrutura e as propriedades avaliadas através de ensaios mecânicos e tribológicos. O ensaios proporcionaram obter valores de coeficiente de atrito para as condições de tratamentos e lubrificação utilizados e as análises dos resultados mostram um aumento da dureza superficial das amostras tanto nitretadas quanto revestidas com TiCN e uma redução do coeficiente de atrito significativa quando se faz uso do revestimento.

Aug 8, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A combinação do elevado volume gerado de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) com o aumento da obsolescência programada faz com que haja a necessidade de se pensar em alternativas para a disposição destes resíduos sem impacto ao meio ambiente e à saúde humana, como a reciclagem com posterior recuperação de metais. Para isso, é necessário conhecer a natureza dos materiais constituintes do resíduo. A Placa de Circuito Impresso (PCI) é um importante representante dos REEE, pois está presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos, como nos computadores. Sua composição heterogênea possui um alto teor de metais, alguns deles preciosos, que representam quase a totalidade do valor intrínseco da placa, justificando a importância da reciclagem para recuperação dos mesmos. No presente trabalho foi realizada a caracterização de uma placa de memória de computadores obsoletos para a posterior recuperação dos metais preciosos nela contidos na forma de nanopartículas. Conclui-se que a placa de memória possui 18,9% de metais, 48,4% de cerâmicas e 32,7% de polímeros em massa. Dentre os metais o Cu é o que aparece de forma mais expressiva, constituindo 13,83% em massa da placa. Os metais preciosos Ag e Au constituem 0,053% e 0,069% em massa, respectivamente, porém seu alto valor de mercado justifica a viabilidade de sua recuperação.

Oct 30, 2017

By Hárley Philippe Santos da Silva

A tecnologia de injeção de carvão pulverizado (ICP) nas ventaneiras dos altos-fornos é consolidada mundialmente para diminuir o consumo de coque para a produção de ferrogusa. Atualmente, existem mais de 400 altos-fornos que praticam esta técnica, sendo que em mais de 70% de todos os altos-fornos no mundo já se usa algum tipo de injeção de materiais sólidos. A injeção de carvão pulverizado permite utilizar misturas de carvões com diferentes características, possibilitando reduções no custo de produção do ferro-gusa. Um carvão para injeção precisa queimar rapidamente para minimizar a formação de carvão não queimado, material que prejudica a permeabilidade do altoforno (AF). Devido à necessidade contínua que as siderúrgicas têm de reduzir os custos de produção, o reaproveitamento de resíduos industriais é uma tendência crescente no segmento. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a combustibilidade dos finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque da Gerdau Ouro Branco, visando à injeção em AF. O material possuía granulometria abaixo de 90µm, usualmente praticada em ICP. Os ensaios de combustibilidade foram realizados com o material em proporção única e, em misturas de diferentes proporções mássicas com carvões minerais. A combustibilidade dos carvões e dos finos de coque foi avaliada e mostrou que os finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque possuem boa combustibilidade e podem ser injetados em alto-forno

Aug 16, 2017

By Isabella Rissari da Silva Lana

Os primeiros instantes da fabricação de aço são extremamente importantes no que se diz respeito á qualidade superficial e interna do produto. No processo de lingotamento contínuo em uma Aciaria, existe o distribuidor, este a princípio exercia apenas a função de reservatório intermediário do aço líquido, ficando entre a panela e o molde, distribuindo o fluxo aos veios para que se tenha uma solidificação mais controlada. Atualmente o distribuidor exerce outras funções, como a melhoria na limpidez do aço. Um dos mecanismos utilizados para que haja essa melhoria no distribuidor, é o difusor de argônio. Este mecanismo ocorre através de uma cortina de gás inerte com capacidade de flotação de inclusões de classificações endógenas e/ou exógenas. Esse trabalho tem como objetivo testar e comparar o desenvolvimento do difusor de argônio e identificar sua eficiência na limpidez do aço. A técnica adotada para determinação da eficácia do difusor foi através da retirada de amostras no distribuidor e molde durante o processo de lingotamento contínuo, essas amostras foram analisadas no laboratório para que fosse determinada através de métodos indiretos, a medição de alumínio total. Constatou-se que os tipos de aço usados nos testes, tem capacidade de chegar ao lingotamento contínuo já com altos teores de limpidez, mas, mesmo assim, a quantidade de inclusões de alumina observada no molde apresentase bem mais baixa no veio com difusor de argônio.

Aug 16, 2017

By Luke A. Balzan

Access to information is a key component for making improvements to any process. This is particularly true for all aspects of the iron mining and steelmaking process. The ability to make rapid control decisions can significantly influence process outcomes, including ensuring product specification, mining quality, transportation limits, upgrade factors, waste bypass and direct shipping, among many others. While traditional laboratory methods provide feedback for such processes, having access to analysis results in real-time can lead to positive reactive and predictive control decisions to be made rapidly, leading to significant improvements throughout the process. Scantech has been designing, manufacturing and supplying technological products to the minerals industry since 2002 to enable the availability of such realtime information to a mine or plant, with the benefits being enjoyed by a wide range of operators. This paper provides a summary of the available technologies used in the iron ore and steel industries, as well as providing a case study of their use at an Australian site, and a description of the potential benefits of a range of analysis equipment.

Aug 17, 2017

By Marcelo Souza de Oliveira

Os cilindros de laminação, em conjunto com outras variáveis de processo, exercem influência direta no resultado de qualidade do produto e produtividade da linha de laminação. No caso do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão, a especificação original de projeto definiu para utilização, cilindro de trabalho em material aço forjado. No entanto como havia dúvidas sobre a adequação deste material para esta aplicação específica, foi viabilizado teste de cilindro de material ferro fundido. O objetivo deste trabalho é comparar o desempenho entre os dois tipos de cilindros e a influência no resultado de produtividade da linha de laminação do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão. Foi considerada a garantia da qualidade do produto final durante os testes feitos com este tipo de material do cilindro.

Jul 30, 2018