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By Ana Cláudia S. G. Motta

O presente estudo foi realizado com o intuito de determinar parâmetros microestruturais que definem os comportamentos eletroquímico e elétrico de uma célula a combustível do tipo óxido sólido, SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura, possibilitando a revelação de particularidades dos microconstituintes como porosidade, tamanho médio de grão e suas distribuições. As micrografias obtidas foram submetidas à análise digital de imagens, obtendo assim a quantificação de propriedades das microestruturas dos eletrodos (catodo e anodo) e do eletrólito. A análise de microscopia revelou a presença de uma camada de pequena espessura (interlayer) de céria dopada com gadolínio localizada entre o eletrólito e o catodo. O eletrólito exibiu grãos com uma tendência equiaxial, com tamanho médio de grão de 3,43 µm. O anodo apresentou um gradiente de porosidade, não alcançando a porcentagem de porosidade ideal para que a difusão de gases ocorra de maneira eficiente. A região catódica demonstrou valores de porosidade em conformidade com o recomendado na literatura.

Oct 30, 2017

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Frenk van den Berg

In the manufacturing of steel strip for the automotive sector, the mechanical properties are largely defined by the process conditions in the hot strip mill. In particular the phase transformation, from austenite to ferrite, which takes place during the forced cooling stages on the run out table (ROT) after the finishing mill, governs the microstructure and hence the mechanical properties.In current practice, metallurgical models are used to predict the phase state at each position in the strip. These model predictions are supported by pyrometer measurements along the ROT. Although reliable in the majority of the situations, both measurements and models sometimes have difficulties in providing robust output. In this paper, we present a new type of inline measurement, which directly measures the amount of phase transformed. The instrument is based on a technique known as impedance spectroscopy. As result of a collaboration of different institutes and companies, the equipment is robustly running during several years exclusively in the Hot Strip Mill of Tata Steel in IJmuiden.

Aug 16, 2017

By Ernesto Gustavo Maffia

En la actualidad, el moldeo por inyección es una tecnología muy utilizada en el procesamiento del plástico pues permite fabricar formas geométricas complejas. Para fabricar los moldes se utiliza ampliamente la aleación C17200 (Cu-2%Be), pero están en desarrollo algunas alternativas con aleaciones base cobre libres de berilio, que tienen valores de dureza por encima de los 30 Rockwell C y buena conductividad. Las aleaciones base de cobre, tipo CuNiSiCr son las más adecuadas como reemplazo. El siguiente trabajo trata del estudio y desarrollo del proceso de fabricación, por fusión, colado y conformado, de una aleación tipo CuNiSiCr de alta dureza y buena conductividad para ser utilizada en la fabricación de moldes de inyección para la industria del plástico. Los resultados preliminares de esta investigación demuestran que a través del aumento sistemático en el contenido de níquel y silicio se consigue un aumento de la dureza (>32 Rockwell C) y una aceptable conductividad eléctrica (˜25%IACS). El fenómeno segregación interfiere fuertemente en los tratamientos termomecánicos, pues se forma una segunda fase interdendrítica, de características frágiles, que genera fracturas en el conformado. Los resultados demuestran que la aplicación del recocido total y control de la temperatura durante la forja minimizan este problema.

Aug 7, 2018

By Alexandre Iartelli

A produção de cânulas, materiais utilizados na fabricação de dispositivos médicos, é feita a partir de uma tira de aço inoxidável 304L laminado em tubos e posteriormente soldado por processo GTAW. Após esse procedimento, o tubo sofre uma série de passes de trefilação com recozimento e sem recozimento, para diminuir seu diämetro. Por fim, são realizadas as etapas de corte, apontamento e limpeza do material. Durante a trefilação, uma série de defeitos chamados “GOUGE” é encontrada, provocando altas perdas nos processos, em função das desconformidades com as especificações técnicas. Inicialmente, no intuito de caracterizar e detectar possíveis causas dos defeitos foram analisadas as características do processo, desde a soldagem até a trefilação sem recozimento. Em seguida, foram feitas análises com microscopia de varredura, para avaliar algumas características metalúrgicas do material. Como o objetivo era caracterizar o defeito, diversas causas possíveis surgiram, como a influência da corrente ou velocidade de soldagem, temperatura de tratamento juntamente com as reações do gás Amônia na geração das desconformidades, a velocidade de trefilação ou a quantidade de óleo lubrificante. Concluiu-se que o processo de soldagem não foi o causador da falha, bem como a trefilação sem recozimento. A possibilidade da causa da descontinuidade ficou com o processo de trefilação com recozimento. Assim, diversas propostas para trabalhos futuros surgiram.

Jan 16, 2018

By Fabíola Freitas de Miranda

A boa gestão das rotinas da Segurança no Trabalho é fundamental para apoiar um resultado positivo em vários aspectos dentro de uma operação de grande porte, como a da CSN. O colaborador é o bem mais importante de uma empresa e para garantir a satisfação e a qualidade de vida do mesmo é essencial que haja um ambiente de trabalho seguro e confiável. O zero acidente com pessoas é uma busca constante e com a consolidação de diversas ações de forma preventiva foi possível alcançar as metas propostas. Com o início das atividades de produção da fábrica de Aços Longos da CSN, houve a necessidade estruturar todas as atividades da equipe de logística, área responsável pelas atividades de abastecimento, logística interna e escoamento da planta, de forma a garantir que os funcionários estivessem envolvidos com as demandas geradas pela organização. Para isso, foi elaborado plano de trabalho com objetivos claros ligados a gestão de segurança.

Oct 30, 2017

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Cláudio Batista Vieira

Nos últimos dez anos grande atenção tem sido dada a tecnologia de realidade virtual, sendo sua aplicação cada vez mais marcante para o desenvolvimento de ambientes virtuais imersivos em diferentes áreas. Nesse trabalho é apresentada uma descrição da plataforma inovadora em realidade virtual de uma planta industrial de produção de ferro-gusa verde. O modelo 4D do alto-forno a carvão vegetal contempla o projeto detalhado de engenharia dos equipamentos e a partir da integração de softwares e hardwares foi modelado um ambiente tecnológico em realidade virtual de alto grau de realismo. Essa plataforma foi customizada para ser utilizada como Indústria-Escola de Educação Profissional para escolas técnicas, universidades, institutos de pesquisa, indústrias e museus. A Usina-Escola Siderúrgica utiliza um sistema de blended learning, agregando assim as vantagens existentes tanto na modalidade do ensino presencial tradicional, como na abordagem do ensino a distância.

Aug 1, 2018

By Victor Costa de Mello Vasconcelos

O objetivo desse projeto é a preparação nanofolhas de óxido de níquel por calcinação e a formação de híbridos com nanopartículas esféricas de ouro e paládio. O trabalho focou na síntese de materiais com forma e tamanho controlados por meio de metodologias simples e ambientalmente amigáveis e na preparação de estruturas híbridas com dispersão uniforme entre componentes. Foram obtidos hidróxidos, óxidos e híbridos, cujos parâmetros de síntese (como temperatura, tempo de reação, entre outros) foram estudados. Uma vez caracterizadas, empregaremos as estruturas do tipo M/NiO (M = Au, Pd) como catalisadores nas reações modelo de oxidação do álcool benzílico e de redução do 4-nitrofenol, com o intento de estudar a natureza da interação metal-suporte.

Oct 30, 2017

By Clebson Joel Mendes de Oliveira

Sulfur control in steel have been challenging process experts since the discovering of it deleterious effect on most of steel product properties. To separate this slag from hot metal is mandatory to complete desulfurization process. The preferred method is to skim hot metal surface physically removing the contaminated slag, attributing to the operator the evaluation of skimming efficiency. Thus, we present a new lower cost system using image processing methods foreseeing a future full automation skimming process.

Aug 16, 2017

By Ulysses Forastieri de Matos

A injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras dos altos-fornos vem se mostrando, nas últimas décadas, como uma técnica de redução do consumo de combustíveis e conseqüente redução de custo de produção de gusa. Uma das últimas técnicas de injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras, utilizada por algumas usinas siderúrgicas integradas a coque, no Brasil, nos últimos anos, é a injeção de carvão pulverizado e gás natural simultâneamente, aqui chamada de co-injeção. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos na utilização desta modalidade de injeção em escala industrial.

Aug 1, 2018

By Eric Schaub

Hot Blast Stove Systems are an important equipment of a Blast Furnace plant. During the last years, performance requirements and operation practice for the Hot Blast Systems have changed and have a big influence on the Blast Furnace operation. Therefore it is necessary to keep the Hot Blast System in proper condition in order to maintain the production capacity of the Blast Furnace. It is important for operators to know the condition and relevant constrains of a Hot Blast Stove Plant. Assessing its condition on a regular basis, especially in advance of a Blast Furnace relining is therefore advisable. Considering the individual condition of the Hot Blast Stove Plant, improvements in operation, but also specific and dedicated repairs might be implemented. Design improvements can be implemented as well during such repairs. This paper will describe some of these design improvements, will illustrate their implementation in new hot blast stoves but will also describe repair methods for existing stoves. In addition new developments became popular during the last decade, like the so called Dome Combustion Stoves, which was invented already 30 years ago in Western Europe. Paul Wurth’s development in this regard will be discussed in this paper as well.

Oct 30, 2017

By J. N. Stevens, M. Tulwin, P. J. Lawlor

All metals producers are on an unending search for a competitive advantage. They need to produce in the most cost effective way. Sometimes a new mill might be considered but in this paper we present examples of how this might not always be necessary. A detailed investigation by an equipment vendor who can consider the mill and or plant as a complete entity: mechanics, automation and process control can often find solutions that are both lower cost and can be implemented in shorter time frames.

Oct 1, 2019

By Deusdedit Motta, Marcos de Oliveira Fonseca, Marlon Rosa de Gouvea

A Transformação Digital é a palavra de ordem em todo o mercado mundial e na indústria não é diferente, principalmente no que se refere à Gestão de Ativos de produção. Dentre as diversas técnicas de Analítica Preditiva disponíveis, algumas se destacam pela sua capacidade de facilmente aprenderem o comportamento dos ativos a partir dos dados históricos, assim como monitorarem pequenos desvios que estejam relacionados aos mecanismos de falhas de interesse. O presente trabalho apresenta como estender uma das técnicas de Inteligência Artificial para Modelamento Baseado em Similaridade para aplicação em ativos que possuem uma dinâmica rápida de funcionamento ou de operação para seus estados estacionários. São demonstrados os resultados dessa abordagem em aplicações práticas que exemplificam como aumentar o resultado proporcionado por essa técnica na obtenção de ganhos para o desempenho dos ativos e resultados do negócio.

Oct 1, 2019

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Jaqueline Couri Rolim

Com o mundo globalizado, surgiu a necessidade de um novo ordenamento em termos de espaços produtivos e de dinâmicas comerciais, acarretando novos paradigmas nos sistemas portuários, em especial nas cidades com portos. Partindo-se da premissa que os portos apresentam não somente caracteres técnico-operacionais, e sim representam instrumentos a serviço do desenvolvimento, interligando sistemas de cidades e fortalecendo economicamente uma região, buscou-se descrever os principais aspectos de um sistema portuário em geral, apresentando exemplos de portos eficientes mundialmente. Foram, também, avaliados os impactos e interações com as cidades, e as condições necessárias aos portos. Objetivou-se identificar, especialmente para a cidade do Rio de Janeiro, o estado da arte do porto, bem como apresentar uma postura mais moderna e descentralizada com relação à gestão portuária. Considerou-se a importância que este porto agrega para o país, porque as atividades econômicas desenvolvidas em um raio de 500 km são responsáveis por 67% do Produto Interno Bruto (PIB). A metodologia utilizada neste trabalho foi pesquisa bibliográfica, exploratória em documentos com conteúdo atualizado sobre o tema proposto. As análises do conteúdo foram levantadas de forma indutiva. Como resultados, ressaltou-se a possibilidade de implantação de uma nova tecnologia de automação utilizada em vários portos do mundo, que prioriza a agilidade nas conexões que transportam bens ou serviços, tornando mais eficiente e eficaz os processos relacionados a porto-cidade. Foram também abordadas e propostas melhorias nos aspectos relativos a uma possível modernização na infraestrutura, na logística portuária, nos fluxos, nos aspectos socioeconômicos e nas políticas públicas, com intuito de melhorar a produtividade portuária, apontar soluções para o desenvolvimento e para a reaproximação do Porto do Rio de Janeiro com a cidade.

Aug 16, 2017

By Evandro Tolentino

As fibras vêm sendo empregadas nos materiais de construção civil desde o início da humanidade. No começo da década de 50 houve o início da utilização de fibras de aço no reforço de matrizes de cimento. Com isso foram notadas alterações no comportamento do material, sendo detectado o aumento da tenacidade pós-fissuração. Esta é uma pesquisa experimental que teve como objetivo a definição de parâmetros de ensaios para a produção de argamassas de cimento Portland, que utilizem fibras de sisal nas suas composições, tratadas quimicamente por acetilização com intuito de reduzir a absorção de água. O sisal (Agave Sisalana) apresenta boas propriedades físicas e mecânicas. As fibras foram cortadas manualmente nos comprimentos de 20 mm. As diferentes composições de argamassas foram produzidas com 0,2% e 0,4% de fibra de sisal, em relação ao volume total da argamassa. Estudou-se o comportamento mecânico dos compósitos com ensaios de resistência à tração na flexão. Os resultados mostraram uma melhoria na resistência à tração na flexão para argamassas com fibras tratadas quimicamente por acetilização.

Oct 30, 2017

By Patricia Freitas Rodrigues

Este trabalho visou compreender as características microestruturais de uma liga de NiTi rica em Ni na forma de discos com 10 mm de diâmetro forjados a quente, que foram submetidos a um tratamento térmico de solubilização com distintas temperaturas e tempos de encharque. Foram testadas as seguintes condições: 800ºC/10, 800ºC/120min, 850ºC/120min e 950ºC/120min. Foi observado através dos ensaios de DSC e DRX com radiação de synchrotron que o tratamento de solubilização com 950ºC/120min é o mais adequado para o tratamento de solubilização prévia ao processamento termomecânico a ser aplicado nesta liga afim de produzir no final deste processamento fios ortodônticos.

Oct 30, 2017

By Thiago Figueiredo Azevedo

Ligas de titânio e nióbio têm sido desenvolvidas devido a possibilidade de modificar as propriedades mecânicas por envelhecimento. No presente estudo ligas TiNb com diferentes concentrações de Nb e com adição de estanho foram obtidas por fusão a vácuo, deformadas a frio e posteriormente tratadas por diferentes tempos de envelhecimento. Foi observado que todas as ligas em todas as condições apresentam as mesmas fases ß, a” e ?, no entanto, apresentam diferentes microestruturas. Isso se refletiu nas propriedades mecânicas das ligas, onde obtevese maiores durezas com o envelhecimento em 48 horas em todas as ligas, esse aumento de dureza foi quase o dobro para as ligas com maiores teores de nióbio (Ti42Nb e Ti42Nb2Sn).

Aug 16, 2017