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By Fernanda Lourenço Fábia de Lima

O presente trabalho estuda a corrosão seletiva em chapas de aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) imerso em solução de 1 mol. L-1 HCl a 60°C, com o intuito de extrair a fase ferrita, para se obter austenita e então criar padrões desta fase, gerando resultados mais confiáveis na sua quantificação, através das técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Este estudo foi realizado com 6 amostras, nas quais a temperatura de solubilização variou de 1.000°C até a 1.250°C, a fim de se obter diferentes frações volumétricas de ferrita, podendo assim avaliar o comportamento de extração desta fase de cada amostra pela sua perda de massa em função do tempo de imersão. Os produtos de corrosão obtidos no ataque seletivo foram analisados pelas técnicas de DRX e EDS, onde se constatou o fenômeno de corrosão seletiva. Nas amostras solubilizadas foram feitas quantificações de fases pelas técnicas de DRX, estereologia quantitativa e ferritoscópio e verificou-se que todas apresentaram resultados distintos sendo que a que mais se aproximou da condição de equilíbrio calculada por Thermo-Calc foi a técnica de estereologia quantitativa.

Aug 7, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Rangel Porcaro

Desenvolveu-se um dispositivo para soldagem por gravidade com eletrodos revestidos e investigou-se o comportamento do dispositivo em função de variações nas condições operacionais. Ciclos térmicos durante a deposição de cordões em tubos de aço API X65Q foram avaliados por meio de medidas experimentais, utilizando-se termopares inseridos na poça de fusão durante a soldagem por gravidade. Amostras do metal base e do cordão depositado em diferentes condições de aporte térmico passaram por análise química, microestrutural e metalográfica. Observou-se boa repetibilidade na velocidade de deposição do dispositivo e aspecto visual adequado de cordões de solda depositados. Os resultados dos ciclos térmicos mostram que as variações nos valores de ?t800/500, utilizando eletrodos AWS E7018 e correntes de soldagem de 70A e 150A, causaram redução de 21% na proporção de ferrita acicular e, consequente, redução de 22% nos valores de microdureza do metal de solda com maior aporte térmico.

Oct 30, 2017

By Matheus Porto Trindade, Marcos Menino de Macedo Filho, Isau de Souza Alves Junior, Sandro Griza, Brenno Lima Nascimento, Gustavo Dória Lima

O tratamento de oxidação térmica da liga Ti-6Al-4V foi realizado ao ar a 600 °C durante 2h, 5h e 10 h. O comportamento à fadiga foi analisado e comparado com aquele da liga não tratada. Foi feita caracterização através de análise por microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x e medição da rugosidade. Os resultados do DRX demonstraram crescimento dos picos de rutilo. Verificou-se um aumento na espessura média da camada formada de 0,12 μm para 1,09 μm ao elevar a duração do tratamento de 2 para 10 h. Os resultados apontaram redução de resistência a fadiga de 35 % para amostras oxidadas durante 2 h, 27 % para amostras oxidadas por 5 h e 29 % para as amostras tratadas durante 10 h, em relação ao ensaio com corpos de prova não submetidos ao tratamento. O efeito prejudicial causado pela camada formada após oxidação de 2 h foi tão danoso quanto o causado pela camada formada após 10 h, apesar da diferença entre as espessuras das camadas. A morfologia encontrada nas amostras fraturadas indicou fragilização na superfície das amostras oxidadas, contribuindo para a nucleação de trincas iniciais nos primeiros ciclos de fadiga na camada que favoreceram a propagação de fadiga, independendo da espessura de camada.

Oct 19, 2019

By Luísa Coelho de Carvalho, Claudemiro Bolfarini, Piter Gargarella, Murillo Romero da Silva

Ligas de Ti β apresentam baixo módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Dentre essas ligas, têm-se as Gum Metal, as quais possuem boa resistência mecânica e superelasticidade a temperatura ambiente. Essas ligas podem ser utilizadas para fabricação de biomateriais como stents e implantes. Para produção de uma Gum Metal é recomendado a adição de baixos teores de oxigênio, assim como uma deformação plástica acentuada. Neste trabalho, uma Gum Metal de composição Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-0,07O (%peso) foi produzido por meio de deformação plástica severa pelo método High Pressure Torsion (HPT), seguida de tratamento térmico de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos processamentos empregados, analisando a evolução microestrutural, estabilização e formação de fases, bem como a variação das propriedades da liga estudada. As amostras foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX) e microdureza Vickers. Via MO e DRX foi possível observar uma maior estabilização da fase β, bem como a formação da fase ω após o processamento por HPT e envelhecimento. Um aumento na microdureza foi observado após HPT, devido a deformação plástica severa imposta. Observou-se também um aumento na microdureza com envelhecimento, que está diretamente relacionada com a modificação microestrutural observada.

Mar 1, 2019

By Altair Vieira de Souza

O tântalo é um dos metais mais versáteis na engenharia, podendo ser utilizado desde tecnologias espaciais até a biomedicina. Isso incentiva o estudo de novas tecnologias de obtenção do metal a partir do óxido de tântalo (Ta2O5). Neste trabalho é apresentada uma nova rota de obtenção de tântalo metálico a partir da reação magnesiotérmica do óxido de tântalo, usando como ignição o plasma de hidrogênio. Propõe-se um método alternativo ao processo Hunter, que apesar de ser o mais utilizado, é lento, pouco eficaz na produção de grandes quantidades e gera rejeitos degradantes ao meio ambiente. Foram misturados pós de magnésio (Mg) e Ta2O5 em recipiente projetado para permitir o efeito de catodo oco, e então aquecidos a plasma até a temperatura de ignição. Os experimentos foram realizados variando a pressão de trabalho buscando a redução completa do Ta2O5. Os produtos resultantes desses processos foram analisados por equipamentos de difração de raios X. Os resultados mostram que é possível a obtenção de tântalo metálico (Ta) a partir da redução metalotérmica do óxido de tântalo (Ta2O5) usando como agente redutor o magnésio e o plasma de hidrogênio como agente de ignição. A redução completa do Ta2O5 é obtida com o uso de pressões de 4,5 e 5,0 Torr.

Oct 30, 2017

By Getúlio da Silva Abreu

O objetivo geral deste trabalho foi produzir e caracterizar as propriedades mecânicas de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (APAT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, e com 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa-4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. O aumento do número de ciclos gerou razoável elevação na microdureza e densidade das amostras. Os valores médios de tenacidade à fratura ficaram entre 8,86 e 9,43 MPa.m1/2. No ensaio de desgaste o aumento do número de ciclos diminuiu a perda de massa das amostras no disco de granito. As curvas termogravimétricas apresentaram uma boa estabilidade térmica dos compósitos até a temperatura de 660ºC. Finalmente, por meio deste trabalho será possível melhorar a produção de futuros compósitos abrasivos no sistema D-Si.

Aug 16, 2017

By Antonio Augusto Gorni

A Temperatura de Não-Recristalização (Tnr) é um parâmetro fundamental para a definição dos limites de temperatura a serem adotados nas fases de esboçamento, espera e acabamento da laminação controlada de chapas grossas feitas com aços microligados. Sua determinação experimental normalmente requer a execução de ensaios laboratoriais de torção a quente mas, a princípio, também é possível que a Tnr seja determinada a partir da evolução dos valores de tensão de escoamento média e temperatura obtidos durante a laminação de chapas grossas. O objetivo deste trabalho consistiu em verificar a viabilidade desta abordagem sob as condições específicas da usina de Cubatão da Usiminas. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar o real potencial desta técnica, propor alterações na metodologia disponível na literatura e constatar suas limitações.

Jul 30, 2018

By Jaiza Bernardo de Oliveira, Iasmim Ariane Silva, Pedro Henrique Medeiros Câmara

The process of manufacturing pig iron in the blast furnace industrial units has the consequence of the generation of slag, a waste that can be produced in high quantity and present damages to the environment, when not reused. In the composition of this tailings, it is sometimes possible to find the presence of metals harmful to nature, such as manganese, which has an important and widespread utility in the metal industries, but still, the slag ends up not being used as a potential source of this element. Knowing this, the slags were subjected to crushing and grading steps to separate the aliquots. These were applied in the tests of technological characterization of the material, from MEV, EDS, Soxhlet and analysis of liberation degree by digital microscope, finding data of several analyzes. Having said that, the objective of this paper is to demonstrate, through the characterization of the slag, that this material has in its composition metallic elements, focusing on manganese, that can be reused in order to avoid the generation of environmental liabilities harmful to the environment. The results show a manganese content with a degree of release greater than 80% in bands from 48 #, which were divided by density and thus allow the gravimetric separation of the material in question.

Oct 3, 2019

By Dimas Henrique Barros Andrade

No cenário atual de empobrecimento da qualidade das matérias-primas carregadas nos altos-fornos, torna-se fundamental compreender os fenômenos que afetam diretamente a estabilidade operacional desses reatores. Este trabalho avaliou uma relação entre queda de pressão e intensidade de irrigação com a intenção de associá-los aos fenômenos de retenção e refluxo que ocorrem na zona de gotejamento de um alto-forno a coque. Não foi possível obter claramente uma relação entre as instabilidades operacionais e a ocorrência de fenômenos de inundação, porque não há uma separação clara entre os dias com e sem as instabilidades operacionais. No entanto, ao longo de um intervalo definido no diagrama, é notável uma maior ocorrência de instabilidades. Analisando os parâmetros, o que tem maior influência na permeabilidade da zona de gotejamento é a distribuição do tamanho do coque, avaliada pelo cálculo do diâmetro harmônico.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Janaina Gonçalves Maria da Silva Machado

O antracito é um dos tipos de combustíveis utilizados no processo de pelotização. Estudos de caracterização desses materiais realizados no CTF-Vale indicaram muitos casos de antracitos contaminados com carvões betuminosos. O objetivo desse estudo é avaliar como essa contaminação pode afetar a qualidade das pelotas queimadas e também o manuseio desses combustíveis. Para este desenvolvimento alguns antracitos, com diferentes níveis de contaminação, foram caracterizados química, física, petrográfica e mineralogicamente e seus desempenhos foram avaliados em plantas piloto de pelotização. De acordo com os resultados, quanto maior o grau de contaminação de antracitos com carvões minerais pior a qualidade física das pelotas queimadas. Em casos extremos, quando os antracitos foram contaminados com maiores teores de carvões alto-voláteis as pelotas se desintegraram durante os pot grate tests. Observou-se também que a contaminação afeta negativamente os principais parâmetros que influenciam o manuseio de combustíveis, que são umidade, distribuição granulométrica e composição mineralógica.

Aug 2, 2018

By Maurício Guimarães Bergerman

O objetivo deste estudo é apresentar a construção de uma coluna de flotação piloto de baixo custo, que será utilizada para concentração de minerais ferrosos. O trabalho contém os passos seguidos no projeto de construção do equipamento (descrição dos sistemas operacionais; dimensionamento; desenhos do projeto; levantamento dos materiais, fornecedores e orçamentos; testes dos sistemas de aeração e bombeamento, além da montagem) e também, os resultados dos ensaios exploratórios realizados com uma amostra de minério de ferro, contendo 38% de Fe, doada pela Companhia Vale S. A. proveniente da Mina de Alegria, Mariana/MG. Nos ensaios preliminares, obtiveram-se teores de Fe no concentrado próximos a 50% e uma recuperação metalúrgica em torno de 90%. O resultado foi considerado adequado, tendo em vista que foi realizado apenas um estágio de concentração. Dessa forma, conclui-se que a montagem e operação da coluna foram satisfatórias e o protótipo pode ser utilizado como unidade piloto para a avaliação de diferentes condições de processo.

Aug 1, 2018

By Patrizio Damiano

Competitiveness in Electric Arc Furnace production is pushing steelmakers to increase the throughput at the lowest expenditure. The technological challenge is therefore to operate the existing facilities at their top capabilities and to exploit materials and energy sources at the upmost yield and efficiency. Moreover, seizing the opportunity offered from the price variability of metallic feedstock calls for flexible practices, versatile equipment and tools to rapidly tune the melting profiles without hindering steel quality and equipment lifetime. The innovative Danieli Q-MELT Automatic EAF system addresses these aspects implementing a centralized control system which interacts with multiple technological packages. Each of these cutting-edge technologies focuses on one aspect of the EAF cycle, increasing machine availability and resource efficiency, by means of electrode regulation and foamy slag control, charging optimization, off-gas analysis and closed loop injectors control. Moreover, these modules provide the process supervisor application (Melt Model) with important information regarding the process status, thus allowing the adoption of a unified control strategy. The supervisor implements a robust statistical approach to identify process deviations in real time. The first results and technology perspectives inferred from the field immediately after the start-up are described in this paper.

Oct 30, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Mauro Vivaldino Fernandes

Os desafios para o aprimoramento do desempenho operacional dos altos-fornos constituem um campo aberto para o desenvolvimento e aplicação de métodos de controle que promovam a otimização da operação do reator, aliada ao prolongamento da sua vida útil. O Alto-Forno 3 da Usiminas - Ipatinga, nesta sua 4ª campanha, foi projetado para 15 anos de operação, com uma produção estimada de 41 milhões de toneladas de gusa. Os resultados da campanha atual, em termos de produção e de duração da campanha, superam os dados projetados. Neste contexto, são apresentadas as principais características do Alto-Forno 3 na sua atual campanha, a evolução do seu desempenho em termos de produtividade e tempo de operação, além das principais ações direcionadas para a preservação e estabilidade do sistema de refrigeração e do cadinho, contribuindo para o prolongamento da sua vida útil. Como resultado destes esforços, a vida útil estimada do Alto-Forno 3 é de 22 anos, superando em 7 anos a duração prevista.

Oct 30, 2017

By Rafael Rocha Maia

No presente trabalho, analisaram-se três amostras metálicas ferrosas provenientes da Real Fábrica de Ferro de Ipanema (RFFI) outras três do sitio arqueológico de Sardinha (SAS) em busca de uma assinatura química dos processos produtivos destes objetos com base num modelo de regressão linear dos resultados de análise química de inclusões não metálicas proposto por Dillmann et al. [1]. Foram usadas técnicas de caracterização microestrutural associadas com microanálise EDS (Energy dispersive X-ray spectroscopy) destas inclusões. Com os resultados de microanálise, foram construídos gráficos de relações entre os principais constituintes destas inclusões (%FeO versus %SiO2, %SiO2 versus %Al2O3, %Al2O3 versus %MgO e %CaO versus % K2O). Utilizou-se, então, a técnica de regressão linear (com reta passando e sem passar pela origem) para cada uma destas relações de modo a obter e avaliar o valor do coeficiente de determinação linear R2. Aplicou-se, ainda, o teste de t de Student para avaliar a hipótese de “reta passando forçosamente pela origem”, como proposto por Dillmann et al. [1]. Não foi possível obter a assinatura química dos processos produtivos, visto que a análise estatística dos dados mostrou uma incoerência no modelo utilizado por Dillmann et al. [1], que assumia que a regressão linear passava pela origem dos eixos.

Aug 8, 2018

By Rosa Malena Fernandes Lima, Rodrigo Fina Ferreira

Since 2011 mineral cargo shippers shall comply with the Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC) Code regulatory framework, established by the International Maritime Organization. Some mineral cargos may liquefy during passage, under certain conditions, if the moisture content is beyond a certain level, and the cargo shifting may jeopardize the stability of the vessel. For cargos which are susceptible to this phenomenon the IMSBC Code stablishes that the moisture content shall be below the Transportable Moisture Limit (TML) for safe transportation by sea. Iron ore fines TML can be determined through the Modified Proctor/Fagerberg Test for Iron Ore Fines. Knowledge related to the TML has become essential to shippers, and research works related to this parameter are increasingly frequent. However, the typical daily productivity for having a TML result through this method is one up to two samples per executant person, requiring approximately 50 kg per sample. This study presents a practical example of the application of a prediction model for estimating the TML. The model application reduced substantially the laboratory work and sample quantity requirement for obtaining conclusions related to the TML.

Oct 3, 2019

By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By Luiz Alberto dos Santos

. In this work, samples of the alloy with composition of 50.9 % at. Ni were machined and were subjected to hot tensile test, after the machining all the samples were solubilized so that all were in the same condition during the hot tensile test. The hot tensile tests were performed between the temperatures 350-650°C and the yield stress were between 800 and 597.1 MPa and area reduction between 17 and 75% with respect to the initial area. The test at 350°C shows a fragile fracture characteristic while the hot tensile test above this temperature showed a predominantly ductile fracture. The fragile fracture is evidenced by the river marks that are characteristic of this type of fracture, because in this condition does not promote much plastic deformation. The higher temperatures present ductile fracture, because present the dimples that also characterize this type of fracture. This work shows the temperature relationship in the mechanical properties, more specifically the hot tensile test, in the NiTi alloy.

Oct 30, 2017