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By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Andrea Zanon

Slitting processes have been used for many years to increase the productivity of smaller diameter deformed bars, without making major investments in the rolling mill. This technology is used mainly for the production of reinforcing bars (7-20 mm diameter), but successful applications exist also for round bar production. The multi-slitting process enables to produce up to 5 bars starting from one billet, thus increasing the productivity of the smaller products. Danieli Morgårdshammar, world leader in the supply of rolling mills for long products, has been a front-runner in slitting technology since its first applications and has recently developed, first in the world, the technology to produce 5X8mm rebar. This process has been recently applied in BRSM steel, a company based in Bangladesh which is a worldwide benchmark for slitting technology performances. This paper presents the necessary modifications which need to be considered when developing a 5-strand slitting project (and multi-strand slitting projects in general), as well as the results obtained at BSRM Steel when the process was implemented in 2016, the first rolling mill in the world rolling 5X8 mm slit rebars.

Oct 30, 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 Ismael Vemdrame Flores, Maurício Covcevich Bagatini, Otávio Henrique Matos de Assis

De modo a explorar o fenômeno de retardo de redução sobre a taxa de redução de cargas ferrosas no início da zona coesiva, testes de redução e de amolecimento e fusão, completos e interrompidos (nas temperaturas pré, 10 e 50% de contração), foram realizados para duas variedades de cargas ferrosas comumente utilizadas em altos-fornos: sínter e pelota. Os produtos dos experimentos interrompidos foram caracterizados fisicamente por meio de testes de densidade real, densidade aparente e porosidade (aberta, fechada e total). Os resultados obtidos mostraram que para as matérias-primas utilizadas o retardo de redução ocorreu em menor temperatura para a pelota, sendo também mais pronunciado. Por meio da análise dos resultados obtidos, foi possível verificar o aumento da porosidade aberta e total das cargas durante sua redução até níveis de contração de 10%. Para contrações de 50%, dentro do intervalo de retardo de redução, uma redução significativa da porosidade aberta para ambos os materiais foi observada.

Oct 1, 2019

By Noan Tonini SImonassi

Fibras de rami (Boehmeria nivea) estão entre as lignocelulósicas naturais com potencial para utilização em compósitos poliméricos. O presente trabalho avalia a resistência ao impacto deste tipo de compósito. Corpos de prova normalizados foram confeccionados com percentuais de até 30% em volume de tecido de rami alinhadas ao longo de todo o comprimento. As fibras foram embutidas sob pressão em matriz de resina poliéster do tipo ortoftálica curada à temperatura ambiente por 24 horas. Os corpos de prova foram ensaiados em pêndulo de impacto Izod e as superfícies de fratura analisadas por microscopia eletrônica de varredura, MEV. A resistência ao impacto aumentou exponencialmente com a quantidade relativa de tecido de rami reforçando o compósito. Este desempenho foi associado à dificuldade de ruptura imposta pelas fibras bem como ao tipo de trincas resultantes da interação tecido de rami/matriz de poliéster que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 2017

By Diego Canez Fernandes, Henriquison Bottrel Reis, Mauricio Covcevich Bagatini

As técnicas que visam aumentar a densidade de carga possibilitam elevar a produtividade da coqueria e, além disso, permitem utilizar carvões com menor poder coqueificante. O aumento de densidade pode contribuir ainda para a obtenção de um coque de melhor qualidade, o que contribui para a redução do coke rate no alto-forno. Uma alternativa para aumentar a densidade de carga é a adição de óleo na mistura de carvões, o que reduz a tensão superficial da água, permitindo uma maior aproximação entre as partículas e favorecendo o contato efetivo durante a fase plástica. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de óleo na densidade de carga para diferentes condições de granulometria e umidade do carvão empregado. Para isso foram realizados ensaios para medir a densidade de carga em três níveis de umidade (8%, 10% e 12%) e granulometria (82%, 85% e 88% < 2,83 mm). Posteriormente, foram realizados ensaios de coqueificação em escala piloto, e o coque produzido foi avaliado quanto ao DI15/150 (drum index), CRI (coke reactivity index) e CSR (coke strenght reaction). Os resultados mostraram que a adição gradativa de óleo promoveu aumento na densidade de carga enquanto a elevação da umidade do carvão e seu afinamento provocou a redução desse parâmetro. A qualidade metalúrgica do coque aumentou com a elevação da densidade de carga demostrando que essa é uma técnica com potencial de uso em plantas industriais.

Oct 1, 2019

By Beatriz Araújo Batista

A soldagem é um processo de união que envolve muitos fenômenos metalúrgicos que podem causar problemas práticos se não forem aplicados os princípios operacionais apropriados ao processo. O aço inoxidável ferrítico AISI 410S é uma liga de Fe-Cr que contêm em média 12,5% de cromo, isto melhora a resistência à corrosão, mas em parte sacrifica outras propriedades como a sua soldabilidade. Este estudo foi realizado através da deposição de um cordão de solda em duas chapas de aço AISI 410S pelo processo de eletrodo revestido, variando a energia de soldagem entre eles, onde se calculou a diluição de cada cordão depositado e a composição química da zona fundida de cada chapa. Além disso, foi avaliado através do diagrama de Shaeffler, as microestruturas formadas e os possíveis defeitos susceptíveis mediante os parâmetros utilizados nas chapas. Verificou-se que na chapa onde se aplicou baixa energia de soldagem não ocorreu o risco de defeitos. E na chapa que se aplicou alta energia houve a possibilidade de ocorrer fragilização e fissuração por formação de martensita. Salienta-se que a diluição foi maior nessa condição, mostrando que o controle da diluição em soldas é de grande importância por influenciar na qualidade do cordão de solda.

Aug 17, 2017

By Mateus Luiz Gamba

O titânio e suas ligas são aplicados em grande escala em implantes ósseos por apresentarem excelentes resultados de biocompatibilidade. No entanto, ainda não existe um consenso na literatura com relação à influência das características morfológicas destes implantes na osseointegração, principalmente na definição da melhor rugosidade e energia superficial. Vários trabalhos têm sido realizados com o intuito de comparar diferentes tratamentos superficiais empregados para otimizar a adesão, o crescimento e a proliferação celular. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma base de dados sobre características superfícies versus osseointegração para experimentos de biocompatibilidade realizados in vitro. Foram feitas coletas e análise de dados qualitativos usando métodos analíticos em artigos científicos publicados em periódicos internacionais, sendo considerados na pesquisa artigos que utilizaram superfícies de Ti/TiO2 e células osteoblásticas. Os principais atributos definidos para a base de dados foram rugosidade, tamanho da célula, energia da superfície e/ou ângulo de contato, tipo de tratamento superficial, viabilidade e a resposta observada na cultura celular. Espera-se que esse artigo contribua para que futuros trabalhos possam utilizar métodos e estudos que permitam auxiliar na descoberta de conhecimento através de padrões que acelerem o processo de osseointegração impactando diretamente na recuperação do paciente implantado e na sua qualidade de vida.

Aug 8, 2018

By Márcio Zamboti Fortes

A alguns anos os setores residencial e industrial tem se deparado com mudanças de paradigmas que tangem a necessidade de melhorias em suas atividades, com o intuito de desenvolver processos com menor impacto ambiental, sustentáveis e com eficiência energética, objetivando reduzir o consumo de energia elétrica. O uso de tecnologias baseadas em fontes renováveis para a geração de energia elétrica, tais como a solar e a eólica, tem apresentado-se como uma alternativa a ser implementada por estes setores para atender às exigências do mercado, se beneficiando da difusão da tecnologia e uso destes equipamentos, para a consciente utilização da energia elétrica. A instalação e avaliação de novas fontes de geração de eletricidade estão sendo desenvolvidas pelo projeto Cidade Inteligente de Búzios através da implantação de painéis fotovoltaicos e aerogeradores de pequeno porte em unidades consumidoras residenciais, comerciais e industriais e alguns resultados estão apresentados neste texto.

Sep 25, 2017

By Florian Markus Penz

The increase in Basic Oxygen Furnace (BOF) plants in steelmaking has given rise to renewed interest in a dynamic simulation of the BOF process. Material and process costs can be saved with optimized process times and targeted charging of scrap and slag formers. Beside hot metal, scrap is the main source of iron in the BOF process. Furthermore, scrap is used as a coolant during the process due to exothermal chemical reactions occurring in the BOF. In this paper, the melting and dissolution behaviour of scrap in the BOF process is discussed. A new dynamic thermodynamic and kinetic Matlab® model used to simulate scrap melting behaviour as a function of various scrap surface parameters and particle size is presented, as well as the influence of scrap properties on liquid bath temperature and final crude steel composition after a defined blowing period.

Oct 30, 2017

By Karla Carolina Alves da Silva

Esse trabalho tem por objetivo, propor a utilização de um dispositivo, criado na UFPE, para estudar a fadiga funcional e mecânica num atuador de Ti-Ni com memória de forma. Inicialmente, fios de Ti-Ni com efeito memória de forma, com 0,89 mm de diâmetro, foram submetidos a um tratamento térmico de homogeneização por 24 horas a temperatura de 500ºC e têmpera em água a 25ºC. Posteriormente, os mesmos foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para obtenção das temperaturas de transformação. De posse desses dados, foram confeccionados atuadores com a forma de mola helicoidal. Utilizando o dispositivo proposto, esses atuadores foram submetidos às deformações cíclicas, com expansão total de 10mm, num banho térmico programável, a temperatura constante de 85ºC, na condição supereslástica, essa etapa é denominada neste trabalho de ciclo rápido. Com o objetivo de analisar o efeito dessas deformações cíclicas sobre as temperaturas de transformação e a capacidade de recuperação de forma dos atuadores foi realizada um segunda etapa, aqui denominada de ciclo lento. Nessa etapa, os atuadores foram solicitados à esforços de tração equivalentes a tensão de cisalhamento no fio de 70 MPa, dentro do intervalo de temperatura entre 15°C e 85°C, e tiveram o deslocamento e as temperaturas de transformação monitorados por um sensor LVDT e por um termopar respectivamente. Os ciclos rápidos e lentos são intercalados periodicamente. Dessa forma, observou-se a influência da ciclagem termomecânica na degradação do efeito de memória de forma.

Aug 16, 2017

By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Yuechang Wang

A new method of manufacturing the wavy-tilt-dam(WTD) mechanical seal has been mentioned. In this method, the special equipment is designed to provide a predetermined force to external and inner circular surface of the ring. After milling the end face of the seal by grinding miller and releasing the preload, the wavy-tilt-dam can be done on the seal surface. In this paper, a prediction model is built up to investigate the relationship between the predetermined force and the deformation on the surface of the ring by using ANSYS software. A WTD ring is manufactured by this method which approves that the prediction model is in accord with the real process and this manufacturing method of the WTD mechanical seal is a proper choice.

Jul 31, 2018

By Gilvandro Bueno

Atualmente, diferentes tipos de vedações laterais de rolos, usados para limitar o efeito de borda em prensas de rolos “High Pressure Grinding Rolls (HPGR)” se encontram disponíveis. O presente trabalho comparou dois métodos usados na vedação lateral: as placas laterais (cheek plates) e as flanges, essas últimas colocadas em um dos dois rolos, a partir de simulações usando o Método dos Elementos Discretos &quot;Discrete Element Method (DEM)&quot;, com acoplamento dinâmico multicorpos (Multibody dynamics ou MBD). Como resultado das simulações foram obtidos os perfis de força compressiva ao longo do rolo, assim como a proporção do fluxo mássico de alimentação que é projetado fora da zona de compressão durante a prensagem. As simulações mostraram que ...do HPGR usando o DEM + MBD se apresentam como uma ferramenta muito útil para visualizar o melhor modelo de vedação de modo a minimizar o efeito de borda durante o processo de prensagem.

Oct 30, 2017

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003) é um aço relativamente novo e ainda em desenvolvimento no mercado Brasileiro. Ele tem sido posicionado como um candidato a substituir aços baixo carbono comuns e aços patináveis em algumas aplicações onde existam exigências no que diz respeito à resistência do material à oxidação e à corrosão. Entretanto, ainda existem algumas lacunas de conhecimento a respeito do seu comportamento mecânico que permitam avaliar a viabilidade de sua aplicação em condições agressivas de trabalho, como por exemplo em temperaturas relativamente elevadas. Partes estruturais de caldeiras, tubulações para condução de vapores e gases quentes, entre outros, são exemplos em potencial para aplicação do aço 410D. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou o comportamento do referido aço quando submetido a ensaios de tração a quente nas temperaturas de 300°C e 600°, comparando-se os resultados obtidos com o seu desempenho à temperatura ambiente. Concluiu-se que o aço inoxidável 410D é susceptível ao fenômeno de envelhecimento dinâmico na temperatura de 300°C, tendo sua capacidade de deformação plástica significativamente diminuída. A 600°C observou-se uma diminuição de 45% no seu limite de escoamento e um aumento de 7% no alongamento total em relação à temperatura ambiente.

Oct 8, 2019

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Ramon Silveira Assis Barros

Este trabalho foi realizado com o objetivo de se investigar o comportamento do aço inoxidável duplex UNS S32304 em meios contendo íons cloreto. Para tanto, foram realizados ensaios CST com carga e deformação constantes usando meios com concentrações distintas de cloreto de magnésio (MgCl2), em ebulição. Foram realizados também análises química, metalográfica e eletroquímica do material. Após os ensaios de CST, foi constatada a suscetibilidade à CST deste material, além da influência da concentração de íons cloreto na solução. Essa constatação foi reforçada após a análise microfractográfica dos corpos de prova ensaiados. A análise eletroquímica do material revelou a evolução de pites em potencial de, aproximadamente, 400mVECS.

Jan 16, 2018

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Jorge Luís Coleti

A siderurgia mundial vive um momento de excesso de oferta, com isso as empresas necessitam reduzir custos por meio da melhora de processos e/ou através da substituição por matérias primas alternativas às convencionalmente utilizadas. Este trabalho trata justamente deste tópico e busca substituir a fluorita por outra fonte de fluxante, neste caso, o óxido de boro. Neste trabalho o óxido de boro foi adicionado a escórias sintéticas num banho de aço à 1600°C. Foram realizados testes com proporções de 3%, 5% e 7% de óxido de boro na composição das escórias. A fusão foi realizada em atmosfera inerte de argônio em um forno de resistência de dissiliceto de molibdênio. Amostras de aço foram removidas periodicamente a cada 5 minutos até os 25 minutos de experimento. Estas amostras foram analisadas em um espectrômetro de infravermelho. Os resultados indicam a viabilidade técnica para a aplicação do óxido de boro como substituinte da fluorita.

Aug 17, 2017