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By Steferson Ferreira de Oliveira

Desenvolvido nos últimos anos, o processo NDE, vem se tornando uma maneira promissora de usinar e nitretar simultânea a superfície de materiais metálicos. A Usinagem por Descargas Elétricas (EDM) é um processo de usinagem não convencional que tem grande potencial em aplicações de engenharia de superfície, ao melhorar a resistência superficial do material por meio de tratamentos termoquímicos, como por exemplo, a nitretação. Propriedades como: baixa densidade, boa resistência à tração (comparável à de muitos aços ligados) e excelente resistência à corrosão, possibilitam a aplicação do titânio e suas ligas nas indústrias aeroespacial, naval, química e automotiva e ainda no campo da medicina. Porém, raramente são usados como peças sujeitas ao deslizamento, devido a sua devido à sua baixa resistência aos mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo e alto coeficiente de atrito. O tratamento termoquímico de nitretação pode solucionar esta restrição. Além de aumentar a resistência ao desgaste, o nitreto de titânio melhora a biocompatibilidade de suas ligas. O objetivo deste trabalho foi estudar a camada nitretada na liga de titânio Ti6Al4V por meio do processo de Nitretação por Descargas Elétricas (NDE), usando como fluído dielétrico solução de água deionizada e ureia granulada, como fonte de nitrogênio. Uma máquina de EDM por penetração foi utilizada no processo. Cobre e grafite foram utilizados como materiais dos eletrodos ferramenta. Foi avaliada a usinabilidade da liga Ti6Al4V com solução de água e ureia, relacionada aos parâmetros: taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR) para eletrodo de cobre e de grafite. Para caracterizar a camada nitretada foram realizadas microscopia óptica e medição de microdureza Vickers. A formação de nitretos na superfície foi avaliada por meio de difração de raio-x. Imagens metalográficas da seção transversal da superfície mostraram a formação da camada nitretada, devido ao ganho no valor da dureza. Os parâmetros relacionados à usinagem apresentaram valores que indicam um melhor desempenho quando se usa eletrodo ferramenta de cobre em relação à grafita. Nitretos de titânio foram observados no difratogramas da amostras nitretadas por NDE.

Oct 30, 2017

By Artur Fernando de Vito Júnior

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em aços é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural. Tal caracterização, normalmente se dá por meio da obtenção de curvas de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. Sendo assim, para tornar este estudo mais amplo, serão obtidas curvas J-R de um aço estrutural com o objetivo de elaborar um roteiro metodológico para obtenção de curvas J-R. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo de prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova compactos C(T) de espessura B=10,0 mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5.

Aug 8, 2018

By Caio Luca Joppert

O objetivo do trabalho foi estudar a possibilidade de ajustar as características do biogás produzido a partir da fermentação de vinhaça de modo a torná-lo intercambiável com o Gás Natural (GN), ou um GN substituto (GNS) com características que permitam introduzi-lo na rede de distribuição. São considerados aspectos normativos e técnicos associados à composição química e comportamento durante processo de combustão visando o atendimento aos requisitos normativos estabelecidos para o GN. O trabalho considera a vinhaça, rejeito da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, como fonte para produção do biogás em razão da grande disponibilidade deste resíduo do setor sucroalcooleiro. O Estado de São Paulo (ESP) é tratado com destaque, uma vez que este concentra a maior parte da produção do setor sucroalcooleiro no Brasil. Cálculos de razões de mistura tratada com gases de ajuste foram realizados para verificação das proporções necessárias que viabilizam a utilização da mistura como GNS, tendo como referência especificações da ANP. Os resultados do estudo indicam que a alternativa de geração e beneficiamento de biogás da vinhaça é uma opção tecnicamente viável de conversão de fração considerável deste resíduo do setor sucroalcooleiro em gás com características similares ao GN. Ademais, a alternativa proporciona a valoração do conteúdo orgânico do resíduo, com redução da contaminação dos solos no processo de reaproveitamento dos nutrientes nos processos de fertirrigação.

Jul 31, 2018

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Camila Peres Massola

Este trabalho avaliou o efeito da corrosão no desgaste de bolas de aço e de ferro fundido branco de alto cromo durante a moagem de minério de ferro, através de ensaios eletroquímicos e de desgaste em moinho de laboratório. Foi feita uma alteração no modo tradicional de realização do ensaio de polarização potenciodinâmica, utilizando polpa de minério de ferro a 70% de sólidos (em peso) no eletrólito. As curvas de polarização obtidas foram compatíveis com os resultados de desgaste, de modo que as curvas correspondentes aos metais na condição mais ativa estavam associadas às menores taxas de desgaste nos ensaios de moagem em laboratório, demonstrando que os ensaios de polarização realizados podem ser utilizados como indicativo do comportamento do metal na moagem de minério de ferro. Verificou-se que, nas condições avaliadas, o efeito da corrosão não foi significativo no desgaste dos corpos moedores, tanto de aço quanto de FFBAC.

Aug 16, 2017

By Martina Cadorin

Activated nanoporous biocarbon (aNBC) was prepared using E. grandis wood as a precursor material. Oxidated activated nanoporous biocarbon (ox-aNBC) sample was obtained from the aNBC by oxidation with nitric acid. The samples were tested as Pt nanoparticles catalysts support for ethanol oxidation reaction and as electrode materials for supercapacitors. The porous structure, chemical properties, and the structural and morphological characteristic of the materials were correlated with their electrochemical behaviour. Biocarbon materials showed similar high specific surface area. The oxidation treatment increases the content of the oxygenated and nitrogenated surface functional groups but without appreciably change in the nanostructure characteristic. The aNBC supported Pt nanocatalyst has better electrocatalytic performance for EOR. Oxygenated functional groups have a marked effect on the supercapacitors electrode behaviour, increasing the total electrical capacitance by pseudocapacitive contribution, but with a negative effect on the cell electrical resistance and cell response time.

Oct 30, 2017

By Noan Tonini SImonassi

As fibras naturais extraídas das folhas do curauá estão entre as mais fortes fibras naturais utilizadas como reforço de compósitos poliméricos para aplicações em engenharia. Tais compósitos, até agora, são limitados em relação às propriedades mecânicas e energia de impacto. Assim o objetivo do presente trabalho é de investigar a possibilidade da melhora da resistência à tração bem como a energia de impacto dos compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de curauá com variados parâmetros de processamento. Os parâmetros observados foram a quantidade de fibras com diâmetro fino e pressão aplicada durante o processamento. Utilizando 60% de fração volumétrica de fibras finas (diâmetro médio variando de 50 à 80 µm) contínuas e alinhadas foi possível se obter resistência à tração superior 200 MPa. Ainda, aplicando-se 30 MPa de pressão durante a cura foram obtidos mais de 270 MPa de resistência a tração. Já para resistência a impacto Izod, uma resistência de 340 J/m foi obtido pelos corpos de prova com entalhe feito em sentido perpendicular ao alinhamento das fibras.

Oct 30, 2017

By Sérgio Luis de Moura Paiva Júnior

A reciclagem de materiais provenientes de combustíveis fósseis é essencial para a redução do impacto desses materiais no meio ambiente. Utilizar materiais reciclados exige, não somente a reutilização direta do produto, mas a criação de processamento e técnica desses materiais no intuito de produzir materiais melhorados após o tempo de uso, justificando o desenvolvimento de tecnologias nesse âmbito. Esse trabalho de conclusão de curso foi executado no intuito de auxiliar nas técnicas utilizadas por uma empresa de reciclagem de polietileno para a produção de pellets reciclados. Foram avaliadas as propriedades mecânicas e espectroscópicas de cada uma das fases e os processos realizados para a produção do material final: uma blenda polimérica constituída de diferentes tipos de polietileno reciclado. As técnicas de caracterização utilizadas foram Ensaios de Tração para a avaliação da tensão máxima e módulo de elasticidade dos materiais, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar dimensionalmente a região de fratura dos polímeros, Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para identificar os grupos funcionais presentes nos polímeros analisados, TG/DTG para o estudo das propriedades térmicas das fases separadamente e da blenda e determinação do grau de cristalinidade por meio da densidade. Foi possível não só identificar as funções orgânicas do polietileno na técnica de espectroscopia de infravermelho, mas também analisar um pico desconhecido em um dos polietilenos envolvido na mistura da blenda, que pode se relacionar com o seu resultado obtido no ensaio de TG/DTG, o qual aponta uma maior porcentagem de resíduo após a degradação total da massa do mesmo.

Oct 30, 2017

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Marcela Alves Silva

Aços inoxidáveis são ligas Fe-C-Cr com elevada resistência à corrosão. Estes podem receber diferentes elementos de liga, que alteram suas microestruturas e propriedades de acordo com o interesse da aplicação. Os mais comuns são os austeníticos, ferríticos, martensíticos e duplex. Os aços inoxidáveis austeníticos possuem excelente resistência à corrosão, elevada ductilidade, boa soldabilidade, conformabilidade e tenacidade. Os aços inoxidáveis ferríticos possuem boa resistência à corrosão, são bons para estampagem e possuem maior dureza e soldabilidade em relação aos austeníticos. Os aços inoxidáveis duplex (AID) são aços com estrutura bifásica, formados pelas fases ferrita e austenita, em proporções de aproximadamente 50% de cada. Os AIDs apresentam associação de resistência mecânica com resistência à corrosão. O presente trabalho tem como objetivo realizar ensaios metalográficos e tração de um AID 399B, de um aço inoxidável ferrítico 441A e de um aço inoxidável austenítico 304N, para fins de comparação da microestrutura e propriedades mecânicas. Com os resultados conclui-se que o AID possui maior resistência à dureza na escala HRB, o aço austenítico possui maior capacidade de alongamento, devido sua estrutura CFC. Já o limite de resistência e de escoamento são maiores no aço AID devido a sua maior proporção da fase ferrita (52%).

Aug 17, 2017

By Keli Vanessa Salvador Damin

A produtividade de uma linha de moldagem numa fundição é determinada pela vida de banca dos moldes. No processo com resina fenólica alcalina (Alphaset), a cura ocorre devido à reação de polimerização entre a resina e o catalisador orgânico ester. O tempo no qual a reação de polimerização ocorre é influenciado por dois fatores: temperatura e a relação entre a quantidade de resina e catalisador (vazão mássica). Esse estudo procura estabelecer um entendimento entre estes dois fatores no tempo de banca, estabelecendo o mais predominante, para que assim possa-se aperfeiçoar o processo utilizando a quantidade adequada de resina e catalisador, sem perder a produtividade. Para avaliar o efeito da temperatura no tempo de banca foi realizado o teste de gel time com a resina em diversas temperaturas. Para avaliar a variação da vazão mássica da resina devido as diferentes condições de temperaturas foi realizado o ensaio com o Copo Ford. Observou-se que o tempo de polimerização da resina reduz exponencialmente com o aumento da temperatura da resina, sendo o inverso verdadeiro também. O teste com o Copo Ford mostrou que a vazão da resina é muito sensível a temperatura, aumentando quase 40% num acréscimo de 10oC na temperatura.

Aug 16, 2017

By Luis Roberto Zorzanelli

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o projeto de melhoria da automação das pontes rolantes (PRs) e arranjo do pátio de bobinas BQ1, onde estão localizadas as linhas de acabamento (LAs)(Encruamento e Corte) como parte do projeto maior de aumento de produtividade destas plantas. Percebeu-se que a atuação na logística interna do pátio e na interface com as PRs poderia obter bons resultados nas movimentações de bobinas. O pátio tem áreas de recebimento e despacho de bobinas e quatro PRs e, portanto, grande número de movimentos possíveis, o grande desafio foi capturar estas informações e desenhar uma solução que atendesse as expectativas. Desta forma se buscou realizar um levantamento de dados minucioso para abrangendo o sistema existente, as características físicas e o modo operacional para definição de regras de movimentação otimizadas. As ações implementadas foram a revisão completa do arranjo do pátio e redefinição de regras de movimentação, e a implantação de terminal embarcado nas PRs para instruir as movimentações além de fornecer informações e dar autonomia para a tomada de algumas decisões controladas.

Aug 17, 2017

By Juliana Gonçalves Pohlmann, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Claudia Caroline Teixeira Barbieri, Hector Alejandro Picarte Fragoso, Antônio Cezar Faria Vilela

Este trabalho teve como objetivo avaliar a combustibilidade de misturas carvão nacional, do estado do Rio Grande do Sul, para injeção em altos-fornos. O estudo foi realizado através de ensaios de combustão no simulador de PCI do Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid/UFRGS). Os carvões empregados foram carvão nacional, carvões importados e misturas destes tendo o baixo volátil importado como base. Os resultados mostraram que a combustibilidade medida pelo burnout foi proporcional ao teor de matéria volátil. Foi verificado efeito sinérgico nas misturas, onde o carvão alto volátil (CC) exerceu uma maior interação com o carvão base baixo volátil (CA) do que o carvão brasileiro (CB). Uma adição de 10% de CC proporcionou uma eficiência de combustão na mistura CA:CC superior a uma adição de até 30% de CB na mistura CA:CB. A partir de 30% de CC e 50% de CB não houve variação significativa nas eficiências de combustão em relação aos carvões individuais CC e CB.

Oct 1, 2019

By Paulo César Lemes de Almeida

No projeto da usina da VSB, em Jeceaba – MG estão contemplados dois altos-fornos de 350 m3 de volume útil e uma máquina de lingotar gusa (MLG) com capacidade de 150 t/h. Um destes altos-fornos já está pronto para o início de operação. Visando realizar os testes a quente da MLG a aciaria da VSB tem produzido aço com alto teor de carbono para testar o equipamento. Realizaram-se 07 etapas de testes que possibilitaram a implantação de algumas melhorias na MLG, coletar dados sobre a logística de movimentação de panelas, estimar perdas térmicas do gusa e treinar o pessoal para a operação. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados e as modificações decorrentes.

Aug 1, 2018

By Gabriel Prosofsky de Araujo

O compósito carbono-epóxi é um material altamente resistente à tração. Porém, as fibras comprimidas durante a flexão não resistem à flambagem. Dessa forma, faz-se necessário um estudo mais detalhado. Este trabalho consiste em verificar quais propriedades mecânicas dependem exclusivamente da orientação das malhas das fibras. Corpos de prova de orientação 0°/90° e 0°/90°/±45° foram processados e ensaiados em flexão de três pontos, de acordo com as normas ASTM E855 e D790, em uma máquina universal de ensaio MTS – Material Test System com capacidade de 250 kN. Inicialmente, os tecidos sofreram o tratamento superficial da silanização, promovendo a futura adesão das fibras na resina. Após a silanização, as lâminas foram montadas e impregnadas com a resina epóxi. A cura da resina do compósito foi obtida em uma estufa Fanem modelo 320°C a 120°C por uma hora, subsequentemente os corpos de prova foram obtidos utilizando-se o corte à jato d’água. Concluiu-se que as falhas de todos os corpos de prova foram devido à tração. Corpos de prova com volumes de vazios internos apresentaram menores valores de rigidez e aqueles com mecanismos de fratura como flambagem e delaminação apresentaram valores de resistência menores.

Aug 7, 2018

By Rosana Vilarim da Silva

Uma das linhas de pesquisa de destaque na vasta área dos compósitos poliméricos é a da utilização de fibras naturais como agentes de reforçamento. Apesar das inúmeras vantagens essas fibras apresentam limitações, como alta absorção de umidade e baixo desempenho mecânico, que restringem sua utilização em aplicações estruturais. Buscando minimizar estes problemas foram desenvolvidos neste trabalho três compósitos híbridos associando uma fibra natural (sisal, coco e bucha vegetal), com a fibra de vidro. O objetivo foi avaliar o processo de absorção d’água e seu efeito nas propriedades mecânicas em tração dos compósitos. A técnica de fabricação foi a moldagem manual seguida de compressão. Os compósitos são laminados de cinco camadas; três camadas de fibras de vidro intercaladas com duas camadas de fibras naturais. A matriz é a resina poliéster ortoftálica. A caracterização destes compósitos foi feita por ensaios de absorção d’água e ensaios de tração em duas condições: seco e após saturação por água. O híbrido sisal/vidro foi o que apresentou o melhor desempenho mecânico, seguido dos híbridos coco/vidro e bucha/vidro. A absorção d’água causou redução das propriedades mecânicas. O híbrido bucha/vidro foi o que apresentou o menor percentual de redução após a saturação, apesar de absorver o maior percentual d’água.

Aug 16, 2017

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Lidia Rangel Roveta

O processo de aciaria da ArcelorMittal Aços Planos América do Sul tem um abastecimento de diário de Cal em torno de 420 ton. O processo de abastecimento deste produto, que consiste da programação, liberação de portaria e descarregamento não estava satisfatório, considerando o tempo de permanência de caminhões na portaria aguardando liberação e consequentemente custos com diárias e alimentação. Visando otimizar este processo, a partir do resultado da analise dos procedimentos de descarga, utilizado atualmente, foi implementado como plano de ação um sistema automatizado de agendamento de descarga de Cal que, após 15 dias de implantação resultou na redução de 66% no custo de pagamento de diária, além de previsão de ganho futuro em frete.

Aug 16, 2017

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Bruno Wartchow Laidens

Massas de reparo à quente de sede de válvula e de plugue em panela de aço são utilizadas a fim de se aumentar a vida útil dessas peças, as quais necessitam longo tempo para a troca. Isto propicia um ganho considerável na campanha da panela. O objetivo do presente trabalho foi a caracterização técnica das massas refratárias, bem como a seleção da massa mais adequada para utilização na panela de aço na Usina Rio-grandense. Uma massa magnesiana e duas aluminosas (concretos) foram analisadas por meio de diversas técnicas, como análise de imagens (lupa eletrônica e MEV), distribuição granulométrica, porosidade, composição química, análise mineralógica, resistência à compressão e teste de tração de aderência entre o substrato e a massa. Os resultados demonstraram que a massa de reparo magnesiana com resina de cura à quente apresentou os melhores resultados de adesão junto às sedes, além de apresentar uma significativa resistência à compressão.

Aug 17, 2017