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By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Débora Guimarães da Silva

Este trabalho trata da deposição de um nanofilme de sílica através do processo sol-gel na superfície de um substrato vítreo para sua aplicação em usinas térmicas de energia solar. Os filmes foram confeccionados pelo processo de revestimento por imersão utilizando-se um equipamento dip-coating e passaram por um tratamento térmico à 425°C durante 30 minutos. Na etapa de caracterização foram feitos ensaios de espectroscopia de fluorescência de raios-X, refletância difusa no UV-Vis, microscopia eletrônica de varredura e medidas de molhabilidade. As propriedades mecânicas foram avaliadas por teste de adesão da fita e dureza a lápis. Resultados dos ensaios de espectroscopia de fluorescência de raios-X confirmaram haver a deposição de sílica sobre o substrato. Foi obtida uma refletância difusa de 2,72% para o filme antirreflexivo. Imagens no MEV revelaram uma superfície lisa, uniforme e isenta de trincas. Medidas de molhabilidade mostraram que houve o molhamento dos filmes pela água, caracterizando-os como hidrofílicos. Os filmes apresentaram uma adesão de 4B e dureza de 3H. Os nanofilmes de sílica confeccionados apresentaram propriedades ópticas e mecânicas satisfatórias para a aplicação solar.

Aug 17, 2017

By André Oliveira Galon, Elton Volkers do Espírito Santo, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Raphael Mariano de Souza

Para atender a demanda do mercado por aços com teores de fósforo cada vez menores, dominar os métodos desfosforantes mais eficientes é fundamental. Desse modo, o uso da termodinâmica computacional é extremamente importante, uma vez que as simulações vias softwares representam um caminho rápido, seguro e eficiente para se obter resultados no campo da aciaria. No presente trabalho foi proposto com uso do FactSage 7.2 a análise da eficiência de desfosforação de diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, B2O3 e barrilha; que foram adicionados a uma mistura desfosforante padrão de 70g, nas simulações a massa total foi mantida constante em 70g e a porcentagem em peso usada dos fluxantes na mistura foi de 5 e 10%. Como tem-se em literatura que é possível correlacionar o fator de desfosforação (FDeP) com a eficiência, após o cálculo do FDeP feito através das simulações do FactSage, foi feita a correlação com a eficiência para se saber qual o fluxante era o mais eficiente e qual era o efeito do aumento da porcentagem em peso dos fluxantes na mistura desfosforante. A fluorita mostrou-se o fluxante mais eficiente seguido da barrilha, e a maior eficiência era atingida quando a porcentagem em peso dos fluxantes era de 5%.

Oct 1, 2019

By Sayonara Soares de Freitas Carneiror

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Aug 17, 2017

By Jéssica Dornelas Silva

Diferentes mecanismos podem atuar e governar a deformação plástica de uma liga metálica. Estes mecanismos são fortemente dependentes de características como composição química, estrutura cristalina e energia de falha de empilhamento. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do aço inoxidável duplex UNS S32304 quando submetido a esforços trativos e considerando a importância desta informação durante a conformação mecânica, este trabalho estudou a influência da taxa de deformação sobre as principais propriedades mecânicas medidas no ensaio de tração. Para a realização deste estudo, corpos de prova de tração foram usinados a partir de chapas do referido aço laminado a frio com espessura final de 2,5mm. Cada conjunto de 3 corpos de prova foi submetido às taxas de deformação de 7x10-4 s-1, 7x10-3 s-1 e 4x10-2 s-1. Por meio da análise dos resultados, observou-se uma diminuição na ductilidade e um aumento no limite de escoamento com o aumento da taxa de deformação. Entretanto, o limite de resistência não variou de forma significativa nas diferentes taxas estudadas.

Aug 17, 2017

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

A conformação a laser (Laser Beam Forming – LBF) é um processo mecânico sem contato realizado pela introdução de tensões térmicas na superfície de um material com laser, a fim de induzir a deformação plástica. Neste estudo, foram realizadas conformações em chapas de 1,6 mm de espessura, de alumínio de alta resistência, classe AA6013-T4, com uso de um laser de Yb-fibra operando em modo contínuo. A potência do laser foi variada entre 200 e 1000 W e a velocidade entre 3 e 30 mm/s, com o feixe desfocalizado em 5 mm sobre a superfície da chapa. O ângulo de dobramento das chapas variou entre 0,1 e 2,5° por passe, dependendo das condições experimentais. Na condição de maior ângulo, 1000 W e 30 mm/s, a poça de fusão atingiu 0,6 mm de profundidade, porém sem alterar a microestrutura da parte inferior da chapa. Em todas as condições, a dureza se manteve constante em aproximadamente 100 HV, sendo semelhante ao material de base. Para verificar a aplicabilidade do método, foram desempenadas chapas previamente soldadas na configuração T. O método mostrou-se eficiente em corrigir o empenamento de chapas com inclinação de até 5°.

Aug 16, 2017

By Juliovany Drumond

Este trabalho apresenta os resultados da produção do aço bifásico DP980 galvanizado a quente na ArcelorMittal Brasil, com foco no atendimento às propriedades mecânicas e microestruturais. Foram analisadas bobinas produzidas industrialmente de um aço bifásico baixo carbono com e sem adição de boro, e também amostras para simulação de recozimento. A análise foi baseada nas propriedades obtidas no ensaio de tração e também na microestrutura. Foi observado que o aço com adição de boro apresentou propriedades mecânicas mais elevadas que o aço sem a adição deste elemento, e este aumento está diretamente relacionado à maior fração volumétrica de martensita encontrada neste aço. Este fato está ligado à segregação do boro nas interfaces ferrita / austenita durante o recozimento intercrítico, evitando assim a nucleação e crescimento da “nova” ferrita, com um consequente enriquecimento de carbono na austenita. Esta austenita mais enriquecida de carbono gera uma maior quantidade de martensita na microestrutura final. Diante disso, o aço DP980 produzido industrialmente com adição de boro apresentou melhores propriedades mecânicas e microestruturais, sendo compatível com os requisitos demandados atualmente pela indústria automotiva, quando galvanizado a quente nas condições de processo estabelecidas neste estudo.

Jul 30, 2018

By Júlia Mont’Alverne Martins

A Votorantim Metais processa pós de aciaria elétrica (PAE) e outros resíduos contendo zinco em sua unidade de Juiz de Fora, por meio do processo Waelz. Devido ao alto teor de óxido de cálcio (CaO) nos resíduos processados, a etapa de desalogenação apresenta baixo rendimento de remoção de fluoretos -aproximadamente 20%. O processo de lixiviação sob pressão foi testado para o tratamento de amostras de óxido Waelz (O.W.) da Votorantim Metais com o objetivo de lixiviar os cloretos e fluoretos contidos nesse material. Os parâmetros avaliados foram: temperatura de lixiviação (120°C a 180°C) e razão de carbonato de sódio (Na2CO3) adicionado (100kg/t a 200kg/t óxido Waelz), em um reator piloto com capacidade de 10L. A técnica mostrou-se eficiente para lixiviação de cloretos, com remoção acima de 94,2%. Os resultados para fluoretos obtidos apresentaram variação entre 63,0% e 96,2% de rendimento de lixiviação e uma forte correlação dos resultados com a temperatura. Esse processo mostrou-se eficiente em escala de bancada, apresentando rendimento de extração superior a 90% para a remoção de halogênios em temperaturas acima de 150°C e adição de Na2CO3 de 140 kg/t O.W.

Aug 17, 2017

By Anselmo Monteiro Ilkiu

No presente trabalho será apresentado um modelo matemático para a análise da instabilidade plástica de um cilindro de parede fina sujeita a pressão interna, considerando o material com anisotropia normal R no estado plano de tensões. As equações foram obtidas, com base nas teorias elásticas e plásticas, considerando o critério de escoamento de von Mises no estado plano de tensões em termos da anisotropia normal, e de acordo com os trabalhos realizados por Johnson & Mellor [1], Chakrabarty [2] e Al-Qureshi [3].

Aug 16, 2017

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Felipe Darabas Rzatki

Polyether ether ketone (PEEK) is a high performance thermoplastic often selected for high temperature tribological applications under chemically aggressive environments. The present work evaluate the tribological behavior of a high performance PEEK composite under ambient and high temperature (30 and 80°C, respectively). The atmosphere was also varied (air or tetrafluorethane). An AMTI tribometer equipped with a hermetic chamber and a heating system was used to carry out sliding tests of PEEK cylinders on 304 stainless steel polished discs (Sq < 10 nm) with reciprocating movement and 175 N normal force. Surfaces roughness analyses were performed with a white light interferometer. As expected, there was a strong influence of temperature on the tribological behavior of the samples tested in ambient atmosphere (25% decrease in friction coefficient associated with a 100% increase in wear rate). On the other hand, samples tested in tetrafluorethane atmosphere showed no significant friction temperature dependence.

Jul 31, 2018

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Diego Pacheco Wermuth

O presente trabalho apresenta os resultados do estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de misturador “duplo v”, compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades mecânicas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre na indústria metalúrgica.

Aug 17, 2017

By Hugo Leandro Rosa

A CBMM aplicou aços micro ligados ao nióbio em dois tipos de caçambas de carregadeiras de rodas que operam na usina de Araxá, Brasil. O objetivo foi avaliar os benefícios destes aços relacionados com redução dos custos, aumento da produtividade e vida útil dos componentes. Uma das máquinas analisadas coleta peças quentes de ferro nióbio para carregamento dos silos do britador. O uso de um aço ferramenta de alta resistência e resistente ao desgaste solucionou os problemas de deformação, desgaste e rachaduras durante o serviço, aumentando a vida útil da caçamba em cerca de 190%. A outra máquina avaliada foi uma carregadeira de rodas que opera na mina de minério de nióbio. O novo desenho com aços de alta resistência mecânica e resistente ao desgaste reduziu o peso em 14%, correspondendo ao incremento na capacidade de carga. A carga extra possibilitou um aumento na produtividade dos caminhões de 42 toneladas. Com os novos materiais, as trincas anteriormente encontradas na caçamba da pá carregadeira foram eliminadas, enquanto foi mantida a resistência ao desgaste antes oferecida pelo aço revestido com carbeto de cromo reduzindo também os custos de investimento em 7%.

Aug 17, 2017

By Gilberto Thiago de Paula Costa

Este artigo apresenta o SALF, um software nacional desenvolvido para simular o processo de laminação a frio de chapas através do método dos elementos finitos. O programa utiliza a formulação implícita/rígido-plástica em suas análises. Simulações retiradas da literatura foram realizadas com o software, sendo os materiais simulados alumínio e aço, com espessuras de 3,0 mm e 1,0 mm, reduções de 5% e 30% e atrito de 0,06 a 0,15. Os resultados do SALF ficaram bem próximos dos resultados descritos na literatura. Desta forma, a partir de agora, as siderúrgicas nacionais têm uma ferramenta nacional para simular o processo de laminação a frio, a qual pode auxiliar na melhoria de seus processos e produtos.

Aug 17, 2017

By Letícia Miranda Alves

Os pós fluxantes têm como base o sistema CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2 sendo que, em alguns casos, podem conter também MgO, Li2O, K2O e B2O3. Os resíduos de mármore e granito, oriundos dos processos de produção de rochas ornamentais, são passivos ambientais na região sudeste, sobretudo no estado do Espírito Santo. As composições destes resíduos são similares a dos pós fluxantes utilizados nos processos de lingotamento contínuo e portanto serão utilizados neste trabalho para formulação de novos fluxantes. Uma mistura de granito, pó de mármore e adições foi realizada com o objetivo de produzir um fluxante similar aos comerciais encontrados no mercado. O novo fluxante foi caracterizado por difração de Raios X antes e depois de passar pelo teste de susceptibilidade de formação de fases cristalinas ou “teste de Stollberg” modificado. Os resultados mostraram que existe a formação de fases similares às observadas em fluxantes comerciais. Avanços nesta área podem viabilizar economia de matéria-prima e a diminuição do impacto ambiental causado pelo mercado de rochas.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By Pablo dos Santos Pina

O alto custo do coque na produção de zinco no Forno Waelz da Votorantim Metais Zinco, em Juiz de Fora, ensejou a realização de testes em parceria com o SENAI CIMATEC para utilização de combustíveis alternativos na Planta Piloto, com o objetivo de mapear a viabilidade técnica e financeira para utilização na Planta Industrial. Ao longo dos testes foram utilizados: cavaco de eucalipto, chip de pneu e moinha de carvão vegetal. Os testes foram realizados com sucesso, apresentando oportunidades de substituição do coque usado atualmente por combustíveis alternativos, com potencial de ganho financeiro para VMZ JF. Este potencial precisa ser validado em testes em escala industrial.

Aug 17, 2017

By Cynara Christ Klippel

Devido às exigências de teores de fosforo cada vez menores no aço, o processo de desfosforação tem ganhado destaque nas indústrias. Para aproveitamento das melhores condições termodinâmicas a etapa mais eficiente para o processo de desfosforação ocorre no ferro-gusa. Esse trabalho utilizou quatro misturas iniciais de composição definida com base na literatura, juntamente com o ferro-gusa para ser simulado o processo de desfosforação. A simulação foi feita através do software de cálculos termodinâmicos FactSage e através dos resultados obtidos do programa foram feitos cálculos para avalição da eficiência do processo. Além disso, também foram feitos cálculos baseados na literatura para comparação de resultados e estudo mais aprofundado dos resultados. Os resultados obtidos comprovaram a teoria inicial de que menores temperaturas favorecem o processo.

Aug 17, 2017

By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017