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By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

O desenvolvendo da indústria de eletroeletrônicos associada ao barateamento dos produtos tem reduzido a vida útil de equipamentos levando a uma geração elevada de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Um componente desse resíduo são as placas de circuito impresso, que possuem em sua composição altos teores de metais, que podem ser recuperados através de processos de reciclagem. O presente trabalho busca caracterizar placas mãe de computador, determinando sua quantidade de material orgânico, cerâmico e metálico. As placas foram direcionadas para cominuição, que foi realizada em moinho de facas com grelha de 9mm, seguida por um moinho de martelos, atingindo uma granulometria menor que 2mm. A amostra foi então quarteada, para uma maior homogeneização e passou por ensaio de digestão em água régia. O licor resultante foi diluído para determinação do teor dos metais Ag, Al, Au, Ba, Ca, Cu, Fe, Ni, Pb, Sn, e Zn utilizando espectrometria de emissão óptica por indução de plasma (ICP-OES). O sólido filtrado, também resultante da digestão em água régia, passou por um ensaio de perda ao fogo a 800°C por uma hora, para determinar o teor de material orgânico. Os resultados indicaram que o Cu é o metal de maior concentração com 22,5% na placa de circuito impresso e que a mesma possui 43,7% de metais, 31,9% de polímeros e 24,4% de cerâmicas. A prata representa 0,04% dos metais e sua obtenção será realizada na forma de nanopartículas a partir de rotas hidrometalúrgicas.

Aug 8, 2018

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Gerhard Richter, Norbert Asamer, Gerwald Decker

At various stages during their manufacturing processes - from casting to finishing before delivery - semi-finished steel and special alloy products must be cut and surface-treated as well. The requirements for the individual conditioning steps, however, can be quite different. For example, the work piece can be hot, warm or cold. At any rate, the product must always be perfectly prepared for the next manufacturing step - reliably, in the shortest-possible time and at the lowest-possible cost. For cutting and grinding, BRAUN has developed innovative technologies and highly flexible, tailor-made solutions which meet these requirements in the most optimal way. In particular, BRAUN’s cutting and grinding technologies can also be used for large-scale products.

Oct 1, 2019

By Viviane Sardilli Rodrigues

Areia de fundição é utilizada para modelar peças metálicas no setor metalúrgico. Existem vários tipos de areia usadas para essa finalidade que em sua composição possuem desde o quartzo até a areia de zircônio, nas quais o uso de cada uma é dependente da temperatura e do material que será fundido. Um tipo de areia especificamente, a areia de cromita, é utilizada para fabricações de peças feitas a base de aço. Para aglomerar os grãos e construir moldes onde o metal líquido é derramado usa – se resina sintética, comumente a resina fenólica, que é produzida através da reação da reação química entre o fenol e o formaldeído (formol) empregando catalisadores ácidos ou ésteres. A estrutura presente nas resinas são ainda de longe compreendidas. Por se tratar de uma química complexa, poucos estudos são encontrados sobre as alterações na composição após a pirólise e o comportamento da resina perante ao material refratário. Neste trabalho o objetivo foi a identificação dos contaminantes residuais presentes na areia após o processo de fundição, além da caracterização dos metais também existentes no material. Através deste estudo pretendemos identificar os potenciais contaminantes ambientais presentes na areia de fundição para avaliar um possível tratamento através de biorremediação por micro-organismos.

Oct 30, 2017

By Ana Flávia Tardin Siviero

A “Terra de Sucata” é o coproduto gerado pelo processo de beneficiamento de sucata na indústria siderúrgica. Atualmente, a aplicação desse coproduto é limitada pela falta de uma caracterização completa do mesmo. Dessa forma, o presente trabalho visa à caracterização de tal material para viabilizar o levantamento das possibilidades de aproveitamento do mesmo. A amostragem foi feita em uma usina siderúrgica localizada na cidade de Cariacica, no Espírito Santo. Foram realizadas análises via Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada à Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV/EDS). Além disso, foram feitas a determinação de pH, distribuição granulométrica, teor de umidade, densidade e análise elementar. A partir desses experimentos, observou-se que se trata de um material bastante heterogêneo em termos de morfologia, composição e granulometria, o qual apresenta 6,43 ± 0,15 de pH, 4,53% ± 0,92% de teor de umidade e 2,25 g/cm³ ± 0,25 g/cm³ de densidade. Esse material é composto pelos elementos ferro, alumínio, silício, cálcio, zinco, magnésio, manganês, fósforo, enxofre, carbono, titânio, potássio e sódio. A partir da análise de DRX, foi possível identificar a presença das fases quartzo, hematita, calcita, óxido de ferro (II) e outras.

Oct 30, 2017

By Flavia de Paula Vitoretti

Pelletizing of iron ore fines is an important process used to produce high quality of raw materials for the subsequent reduction processes in the ironmaking industries. The process involves the production of green pellets and subsequent induration on a traveling grate furnace to promote inner partial melt and agglomeration which confer physical and metallurgical proprieties appropriated to the subsequent reduction processes. The pellets are produced with addition of charcoal to improve efficiency in the reduction processes. The lignin coal from sugarcane straw is an alternative source to replace the charcoal or coke in the self reduction of pellets. This work focused on the influence of biomass on the chemical kinetics parameters inner agglomerate pellet structure under industrial process conditions of the travelling grate furnace due hot gas flows within the pellets.

Aug 1, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A combinação do elevado volume gerado de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) com o aumento da obsolescência programada faz com que haja a necessidade de se pensar em alternativas para a disposição destes resíduos sem impacto ao meio ambiente e à saúde humana, como a reciclagem com posterior recuperação de metais. Para isso, é necessário conhecer a natureza dos materiais constituintes do resíduo. A Placa de Circuito Impresso (PCI) é um importante representante dos REEE, pois está presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos, como nos computadores. Sua composição heterogênea possui um alto teor de metais, alguns deles preciosos, que representam quase a totalidade do valor intrínseco da placa, justificando a importância da reciclagem para recuperação dos mesmos. No presente trabalho foi realizada a caracterização de uma placa de memória de computadores obsoletos para a posterior recuperação dos metais preciosos nela contidos na forma de nanopartículas. Conclui-se que a placa de memória possui 18,9% de metais, 48,4% de cerâmicas e 32,7% de polímeros em massa. Dentre os metais o Cu é o que aparece de forma mais expressiva, constituindo 13,83% em massa da placa. Os metais preciosos Ag e Au constituem 0,053% e 0,069% em massa, respectivamente, porém seu alto valor de mercado justifica a viabilidade de sua recuperação.

Oct 30, 2017

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

The HPGR development and application in the minerals industry resulted in an important increase in its application in iron ore pellet feed processing in the last decades. Vale SA was one of the pioneers in application of the HPGR in integrated plants, currently operating with six HPGRs in the pelletizing plants of Complexo de Tubarão (Vitória, ES). The work uses the mathematical model of the HPGR, proposed by Torres & Casali and modified by the present authors, to predict the performance of two industrial pellet feed HPGR units of the Complexo de Tubarão. Besides model validation, results of process simulations are shown in order to optimize the pellet feed pressing according to industrial demands, presenting different scenarios that are more attractive to HPGR operation. Simulations showed that it is feasible to reduce the specific surface area of the HPGR feed from 1770 cm²/g to 1570 cm²/g, allowing to produce a pellet feed of the same quality in its product (1911 cm²/g) and therefore reduce the work done by upstream ball milling.

Oct 1, 2019

By Paulo Henrique Zunzarrem Pinto

Dois assuntos que vêm sendo cada vez mais discutido na indústria são revisão crítica de projetos e a capacitação da equipe de operação para otimização do processo. Além dos benefícios financeiros diretos que se obtêm na redução do tempo de partida, as melhorias, quando identificadas em fases anteriores do projeto, produzem resultados positivos durante outras fases do ciclo de vida da planta. Neste sentido, o sistema de controle e a capacitação dos operadores desempenham um papel fundamental. O presente trabalho apresenta uma estratégia efetiva de se validar as lógicas de controle de uma planta por meio do simulador dinâmico de processos de alta fidelidade IDEAS, e a utilização desta ferramenta no treinamento operacional via OTS (Operator Training Simulator). Neste trabalho, é realizada uma breve revisão sobre a metodologia utilizada para a construção da arquitetura de automação que permitiu a validação das lógicas de controle e o desenvolvimento do sistema de treinamento. Especificamente, são apresentados resultados obtidos com a simulação em projetos de beneficiamento mineral, por meio da quantificação dos ganhos em operação, manutenção e segurança. Como exemplo de resultados, mais de 2000 pontos de melhoria foram encontrados em projetos executados, e mais de 14 cenários de operação foram criados para treinamento. Os ganhos observados corroboram a robustez da ferramenta utilizada e o potencial da metodologia empregada.

Aug 16, 2017

By Rhelman Rossano Urzêdo Queiroz

Amostras de um aço Dual Phase, não deformadas e deformadas à temperatura ambiente e em condições de envelhecimento dinâmico foram examinadas por microscopia eletrônica de transmissão, visando analisar modificações na subestrutura de deslocações na faixa de temperaturas em que ocorre o fenômeno. Observaram-se mudanças significativas no padrão de distribuição das deslocações que evoluiu de uma distribuição uniforme, no material deformado à temperatura ambiente, para uma distribuição em forma de linhas alongadas a 200°C e 300°C, culminando em uma subestrutura complexa com elevada densidade de deslocações a 350°C. A 400°C, a distribuição uniforme foi novamente verificada. As imagens obtidas não indicaram a ocorrência de formação de carbonetos de transição ou precipitação na martensita durante a deformação nas temperaturas em que foram observados os efeitos de envelhecimento dinâmico.

Aug 7, 2018

By Constantino Capurro

For certain applications, coarse titanium nitride (TiN) precipitates can be deleterious for the final properties of the material. Hence, in order to better understand the mechanisms involved in the generation of these precipitates, a thorough characterization of the particles observed in steels with different titanium and nitrogen content was carried out. Samples from liquid steel (tundish), continuous casting billets and final product were evaluated using an Automatic Particle Analyzer (APA) coupled to a Scanning Electronic Microscope (SEM). The location, frequency, size distribution and composition of the different particles observed were assessed. While only few TiN precipitates were observed in liquid steel samples, the density of this type of particle significantly increased in the continuous casting billets samples. Particles ranging from 1 to 10 µm were mainly found in the interdendritic zones of the as-cast structure. The density of TiN particles observed in these samples did not change after re-heating and rolling operations. A model to predict TiN precipitation during solidification was developed. A reasonable agreement was found between model results and measured data. Results of this analysis confirmed that the precipitated fraction of TiN increases as the product of steel Ti and N contents rises.

Oct 30, 2017

By Osvaldo Benedito Dib Melo

O trabalho tem por objetivo de mostrar uma otimização da performance de sistema de lavagem de gases (conjunto espessador e filtro a vácuo) do Alto Forno de uma siderúrgica localizada no Nordeste, a CSP, Cia Siderúrgica do Pecem. A unidade entrou em operação no ano de 2016, inicialmente com orientações/informações de projeto, tendo muito desvios no controle da turbidez e sólidos suspensos da água da saída do espessador, em função da tecnologia aplicada, que não estava funcionando adequadamente para a realidade da região e ocasionava custo elevado, além de muitos problemas operacionais. A metodologia aplicada baseou-se em teste na planta com produtos químicos, ensaio de laboratório com teste de jarro e análises físico-químicas da água de recirculação. Os resultados obtidos foram excelentes na redução da turbidez e sólidos suspensos, aumento da retirada de lama pelo filtro rotativo, maior tempo de uso da manta dos filtros a vácuo e uma redução de custo com produto químicos e mão de obra, totalizando uma economia significativa em reais/ano.

Oct 30, 2017

By Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Matheus Neugebauer Motta

O alto-forno (AF) corresponde à principal rota de produção de ferro-gusa, matéria-prima do aço. O maior desafio para as usinas siderúrgicas, nos dias de hoje, é a redução do consumo de coque, principal combustível utilizado no AF. Diante disso, o processo de injeção de carvão pulverizado (PCI – Pulverized Coal Injection) é largamente empregado para substituir parte do coque utilizado por carvões de menor custo. A fim de estudar a combustibilidade de carvões e outros combustíveis sólidos com potencial para ser utilizado em PCI, o Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid-UFRGS) desenvolveu um simulador capaz de avaliar os fenômenos envolvidos na combustão desses materiais em condições semelhantes às encontradas no AF, permitindo selecionar combustíveis, ou misturas desses, que sejam mais apropriados ao AF. Um dos principais diferenciais do equipamento é a possibilidade de coleta tanto de gases de combustão quanto de char (resíduo da combustão). Portanto, a eficiência de combustão pode ser avaliada dessas duas formas. Este trabalho tem por objetivos apresentar a automação do ensaio de combustão realizado pelo simulador de PCI do LaSid-UFRGS e mostrar alguns resultados de ensaios realizados..

Oct 30, 2017

By Larissa Agrizzi Ronqueti

The effect of coiling temperature on selective oxidation behaviour of binary and ternary iron-based model alloys containing different contents of Si or Mn were investigated by SEM and SIMS. The experiments were carried out with a temperature ranging from 450 °C to 700 °C, under N2-5%H2 gas flow with a Dew Point of -3.3°C, for different durations. SEM images of binary iron-based model alloys revealed a decrease of grain boundary oxidation depth with increasing Silicon or Manganese content. At 530°C and 600°C SIMS results showed no Silicon diffusion toward surface, contrary to the results analyzed for Fe-x%Mn. Tests results and Wagner’s theory application (specific cases Fe-0.2%Si and Fe-0.5%Si) showed that grain boundary oxygen diffusion coefficient “DoGB” is almost 60 to 70 times faster than oxygen bulk diffusion coefficient. These results helped to broaden knowledge of single-element effects on grain boundary oxidation, in addition, will contribute of the future works in new steels with complex alloy compositions.

Aug 17, 2017

By Mateus Gomes Rossi

O estudo de recursos e caracterização de jazidas de minério de ferro é de extrema importância frente à demanda mundial deste bem mineral. A ocorrência de minério de ferro em Bodoquena, MS, desperta interesse sobre a viabilidade técnica e econômica deste recurso. A mineralização de ferro está associada à Formação Puga, caracterizada por metadiamictitos, quartzitos e filitos. Este minério de ferro possui matriz magnetítica de granulação muito fina, variando de 0,01 mm a, em raros casos, 0,2 mm, demandando moagem ultrafina para sua liberação. O beneficiamento do minério, realizado por separação magnética de baixa intensidade e flotação reversa, gerou produto magnetítico concentrado com teores de 64,9% de Fe, recuperando cerca de 47% do Fe contido e obtendo baixo teores de P (0,01- 0,04%), SiO2 (±4,5 %) e Al (±1,8%). A redução carbotérmica do minério se mostrou eficaz mediante a pelotização sem aglomerantes químicos, utilizando-se de coque de carvão mineral na composição de pelotas auto-redutoras. O produto final foi uma pelota reduzida a ferro metálico com pequenos resquícios não reduzidos e escória.

Aug 16, 2017

By Lucas Pich Machado

Flotação é um complexo processo para separar os minerais de interesse da ganga. O processo de recuperação neste método depende da condição hidrodinâmica do tanque. A condição ideal de mistura é obtida utilizando-se um mecanismo de agitação que suspende as partículas de maneira homogênea no tanque. O propósito deste trabalho é investigar os parâmetros de operação, como velocidade de agitação e tamanho das partículas, em um tanque de flotação em escala laboratorial com a técnica de Tomografia por Resistência Elétrica. Os resultados deste trabalho mostram que a velocidade de agitação e tamanho das partículas tem um grande efeito na homogeneidade da mistura em suspensão. Outros experimentos serão realizados incluindo outros tamanhos de partículas e densidades, variados tamanhos de rotor e defletores nas paredes do tanque para conter a turbulência em altas velocidades.

Aug 16, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

O presente trabalho avaliou o comportamento de extração dos metais cálcio, magnésio e níquel, contidos em licores sintéticos sulfúricos, utilizando-se o extratante Cyanex 272 (0,64 mol/L) e misturas entre Cyanex 272 (0,64 mol/L) e ácido versático (0,53 mol/L). Os resultados revelaram que a adição de ácido versático ao Cyanex 272 provocou um aumento nas extrações de cálcio, que atingiram cerca de 40% em pH = 5,1, decrescendo com a elevação do pH do licor até atingir aproximadamente em 15% pH = 5,9. As extrações de níquel (em torno de 80% em pH = 7,1) foram favorecidas, enquanto as extrações de magnésio permaneceram em torno de 75-80%, numa faixa de pH entre 6,0 e 7,0, em comparação com a utilização de apenas Cyanex 272 como extratante. O níquel pode ser separado dos metais cálcio e magnésio, pela mistura dos extratantes nas concentrações estudadas, em pH = 5,1, utilizando-se de 2 a 3 estágios de contactação.

Aug 7, 2018