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By Aline Lima da Silva

The present work is focused on the thermodynamic study of the methane or biogas mixtures conversion on Cu-ceria catalysts. Several experimental studies reported in literature have demonstrated the ability of these materials to operate as SOFC anodes for direct methane oxidation, with the evidence of enhanced tolerance towards sulfur poisoning and carbon deposition. More recently, experimental investigations have shown the feasibility of Cu-ceria anodes to directly operate with simulated biogas feeds at intermediate temperature (1023K). In this way, the effect of the ceria redox properties on the equilibrium composition is investigated, considering methane or biogas mixtures as the fuel. Conditions under which carbon deposition and sulfur poisoning can be prevented are determined. Our study combines results from the classical thermodynamics, obtained with the help of FactSage software, with the new Cu-S and Ni-S diagrams proposed in literature, which were calculated based on the Density Functional Theory (DFT). These diagrams are able to predict a region where sulfur interacts with the metal surface through chemisorption. A comparison between the performances of Ni-YSZ and Cu-CeO2 catalysts is established from a thermodynamic viewpoint. Theoretical results are in agreement with the experimental trends from literature.

Aug 8, 2018

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 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 René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By Diego Ruben Martin

Este trabalho objetivou comparar, por meio de experimentos desenvolvidos em uma fundição, através da adição de três inoculantes diferentes (IM-22 com FeSi-Ba/Zr, G 20 com FeSi-Ba) e IMSR 75 com FeSi-Sr), para observar as características da vida util de ferramentas na usinabilidade das peças, microestrutura e propriedade mecânica. A metodologia da pesquisa se baseou em analisar principalmente pelo processo de fresamento o ferro fundido cinzento GG-25 inoculado diferentemente, denominado de acordo com a Norma DIN EN 1561. As formas de avaliação dos resultados terão como base uma análise quanto ao desgaste da ferramenta, acabamento superficial, análise microestrutural, composição química e propriedades mecânicas do material da peça. Os resultados mostraram que dentre os inoculantes aplicados o com Sulfeto de Estrôncio (SrS) apresentou-se mais estável termodinamicamente que as amostras inoculadas com os outros dois inoculantes, pois ele levou a uma variação da energia livre de Gibbs mais negativa e portanto mais favorável a formação de núcleos com raio crítico (rc) maiores, o que permitirá uma solidificação com nucleação heterogênea. Todavia o respectivo inoculante também foi mais eficiente na formação de uma microestrutura mais estável, com maiores quantidades de células eutéticas e vida útil do inserto mais longa quando usinado.

Aug 16, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Diuvanaia Dias

No presente trabalho busca-se avaliar o comportamento do solo virgem e com os resíduos, compactado, uma alternativa para área de Construção Civil. O estudo tem o objetivo de avaliar o solo (classificado como solo laterítico); e solo composto de polipropileno reciclado (rPP) e pó de madeira (PM); caracterizando a forma física e mecânica de rPP/PM para aterro. Neste trabalho, investiga-se a influencia dessas adições no comportamento mecânico de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de composto rPP/PM. As amostras de polipropileno reciclado (rPP), e serragem (PM), foram separadas cada uma em 10%, 20% e 30%, e aquecidas juntas, após o aquecimento misturadas ao solo. Sendo classificado como solo de baixa compressibilidade (ML), caracterizando um silte argiloso. Segundo a classificação HBR, tem-se P200 < 35%, LL > 40, IP < 10 e IG =0, assim o grupo de classificação pertence ao grupo A-2, subgrupos A-2-5. Os resultados de Índice de Suporte Califórnia (ISC) do solo em estudo foram de 41% para amostra de solo e 130% para amostra de solo mais compósito.

Aug 17, 2017

By Ivan R. Jankov

Nas plantas de sinterização, os sistemas de despoeiramento são comumente instalados para atender os quesitos de proteção ambiental. Estes equipamentos precisam ser modernizados periodicamente devido aos seguintes motivos principais: limites de emissão mais restritivos exigidos pelos órgãos ambientais, mudança do processo que implica na inclusão de novos pontos de despoeiramento, ineficiências de operação e manutenção dos equipamentos, falhas no projeto original do sistema de despoeiramento. Neste artigo, apresentaremos diversas soluções de retrofit/ revamping para exaustão primária da máquina de sinterização, bem como para despoeiramento de sistema de exaustão secundária e de pátio de matéria prima. As vantagens e desvantagens de cada solução serão analisadas utilizando-se experiência de projetos reais do grupo Hamon. Serão apresentadas também as últimas tendências tecnológicas que possibilitam controle de emissão de outros poluentes, tais como de SOx, de metais pesados e de dioxinas/ furanos.

Aug 16, 2017

By Henry Chumienski

Next to the paper industry, the steel industry is a major user of water. Without an adequate and reliable source of “good” water, steel cannot be produced. The use of water has a direct impact on steel quality and on our environment. Used improperly, water can also add unnecessary costs. Used properly, water can maintain and improve steel quality, enhance our environment and control or reduce the “total cost of operation”. Water needs to be more than just “wet and not lumpy”. Water quality needs to be based on the end use. This paper discusses ways to manage many of the water systems. With little or no capital investment it is possible to develop operating practices that protect your initial investment, ensure that the water systems do not have a negative impact on quality or your production costs and also minimize your chance of having an environmental incident.

Jul 30, 2018

By Franciele de Almeida Silva

A escória utilizada no refino secundário deve possuir propriedades adequadas para que auxilie no controle inclusionário dos aços. Tendo isto em vista, há vários parâmetros que devem ser levados em conta para se obter uma escória ótima que irá auxiliar na limpeza dos aços. Como uma técnica de medição, o valor de oxigênio total no banho está diretamente relacionado com o número de inclusões óxidas presentes no aço líquido. O presente trabalho tem como objetivo geral o acompanhamento da limpeza inclusionária por meio dos teores de oxigênio total presentes nos aços, para variáveis selecionadas de escória e de processo. A partir das análises químicas de amostras de um aço alto carbono acalmado ao alumínio, foram gerados gráficos com os valores de oxigênio total em função dos parâmetros %CaO/%Al2O3, %FeO+%MnO, basicidade binária, tempo de flotação na torre do lingotamento contínuo e pick-up de nitrogênio; seguido da análise dos resultados obtidos e sua comparação com os dados da literatura. Pode-se então concluir que, para as análises anteriormente citadas, o aço apresentou resultados coerentes com a literatura para todas as análises.

Aug 8, 2018

By Orlando Guerreiro Meira

A utilização de revestimentos com aços inoxidáveis superausteníticos em substituição às ligas a base de níquel na indústria de óleo e gás pode ser uma alternativa interessante, uma vez que é possível a manutenção de bom desempenho e corrosão com um menor custo. O presente trabalha avalia as propriedades mecânicas e microestruturais de revestimentos depositados com a liga AISI 904L sobre o aço carbono ASTM A 516 pelo processo eletroescória, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico de alívio de tensões. Após a soldagem, foram realizados ensaios mecânicos e metalográficos para verificar o efeito do ciclo térmico de soldagem nas propriedades do revestimento. O ensaio de dobramento não mostrou indicação de defeitos, sendo considerado aprovado. Os ensaios de microdureza apresentaram valores inferiores a 300HV0.5, em decorrência da microestrutura austenítica com baixo percentual de fases secundárias no metal de solda e de bainita na ZTA. O tratamento térmico de alívio de tensões não provocou mudanças significativas nas propriedades do revestimento

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 Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Ana Carolina Martins Silva

Os aços inoxidáveis dúplex ferríticos-austeníticos fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura bifásica, composta por uma matriz ferrítica e ilhas de austenita, com frações volumétricas aproximadamente iguais dessas fases. Essa classe de materiais é caracterizada por apresentar interessante combinação de elevadas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão e, por isso, é considerada bastante versátil, sendo utilizados nas indústrias química e petroquímica, de papel e celulose, siderúrgicas, alimentícias e de geração de energia. Este trabalho objetiva caracterizar as microestruturas do Aço Inoxidável Duplex SAF 2205, revelando as fases que se apresentam após tratamento térmico a 800ºC, em diferentes tempos, estudar a relação entre a dureza do material e a precipitação da fase sigma, além de determinar a cinética de precipitação dessa fase. Após obtidos os dados experimentais, dados de VV e composição de equilíbrio da fase sigma foram obtidos via Thermo-Calc. Ao final do trabalho, os resultados experimentais e de simulação são comparados e conclui-se que a nucleação da fase sigma é por difusão de Cromo na matriz.

Oct 30, 2017

By Denise Freire Duarte

O presente trabalho teve como objetivo adequar às características superficiais e mecânicas dos perfis ASTM A572 G60 para atender uma solicitação específica das indústrias de fabricação de torres de transmissão. A solicitação consiste em um ensaio do “achatamento”, que proporciona ao produto um tensionamento e uma deformação com um ângulo de aproximadamente 150º. A metodologia utilizada neste trabalho foi DMAIC (definir, medir, analisar, melhorar e controlar). Esta ferramenta é utilizada para melhoria de processos. Através desta ferramenta foi possível identificar as principais variáveis de processo de Aciaria e Laminação, o que possibilitou a determinação de um plano de ação direcionado às causas raízes. Com a implementação do plano de ação, obteve-se melhorias significativas na qualidade superficial e interna do material, como por exemplo a redução no nível inclusionário da classe 4 para a classe 3.

Aug 17, 2017

By Karina Aparecida Martins Barcelos Gonçalves

A evolução da microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços inoxidáveis duplex foram estudadas via microscopia óptica e de varredura, ensaios de dureza e tração. As amostras dos aços inoxidáveis duplex foram laminadas a frio com percentual de 18,50 e 62% para o aço S32304 e 21,52 e 64% para o aço S31803. As amostras com 62 e 64% de redução foram recozidas a uma temperatura de 1055ºC com 20 s de encharque. Os resultados mostraram o efeito da deformação a frio na espessura das lamelas de ferrita e austenita, sendo este mais pronunciado na austenita. O aço inoxidável duplex S31803 apresentou maiores valores para o limite de escoamento e dureza devido ao maior percentual de molibdênio e nitrogênio, elementos que atuam como endurecedores por solução sólida.

Aug 17, 2017

By Ana Paula Domingos Cardoso

Este trabalho descreve o desenvolvimento, as características técnicas para a produção do produto Usibor® 1500 pela ArcelorMittal. A viabilidade de produção destes materiais é decorrente do processo de otimização de operação e infraestrutura da sua linha de galvanização (Continuos Galvanizing Line). O trabalho engloba também características técnicas gerais do produto, microstruturais e mecânicas, assegurando conformidade com normas internacionais de qualidade do mesmo. Afim de conhecer a microestrutura e propriedades mecânicas do material Usibor®1500, antes e após conformação a quente será apresentados resultados de aplicação do material estampado industrialmente no setor automobilístico.

Aug 17, 2017

By Ivan Rodrigues

A eficiência operacional é um fator essencial para garantir a competitividade das empresas. O desafio é estudar os processos de forma a aumentar a sua produtividade sem necessidade de investimento, gerando valor as empresas. O equipamento estudado, a Linha de Inspeção é o gargalo na produção limitando a geração de produtos em volume ou qualidade. As etapas eleitas para estudo foram os setup’s das atividades de inicio (encaixe) e final (desencaixe) do processo, atividades não automatizadas, com maior intervenção humana que sofrem interferência direta dos tempos e métodos praticados pelos operadores. Utilizando o método dedutivo, tendo como ferramenta de apoio, a pesquisa bibliográfica para fundamentação teórica e realizadas observações de campo, determinou-se os melhores tempos para realização das atividades visando a sua otimização. O presente trabalho tem como objetivo modificar o método operacional nesta Linha de Inspeção visando o aumento da eficiência produtiva, aumentando a geração dos laminados à frio. O trabalho comprovou que a mudança do modo operacional proporciona um incremento de 8% na produção (1.800t/mes).

Aug 17, 2017

By Verônica Scarpini Candido

O uso cada vez mais frequente do poli metacrilato de metila (PMMA), muitas vezes em substituição ao vidro temperado, se deve a sua alta rigidez, praticidade, leveza e transparência. No entanto, as normas de fabricação atuais na indústria de polímeros recomendam testes específicos nesses materiais. O presente estudo tem o objetivo de testar mecanicamente as propriedades do material Polimetacrilato de Metila (PMMA) em condições que simulem um ambiente muito mais agressivo do que o usual. Para tanto foram realizados testes de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), testes de tração e impacto Izod, e análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram que o Polimetacrilato de metila (PMMA) manteve suas propriedades mecânicas em tração até a temperatura de 105°C. No que se refere à resistência ao impacto, a temperatura influenciou negativamente no desempenho desse polímero.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017