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By João Luiz do Vale

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

Jul 31, 2018

By Estéfano Aparecido Vieira

O presente trabalho busca desenvolver métodos de estudo de remoção de inclusões de aço em escala de laboratório relacionando propriedades como viscosidade e composição química das escórias com a capacidade de remoção de inclusões. Com esse fim, foram desenvolvidas cinco escórias usando como referência a viscosidade da fase líquida assim como o percentual da fase líquida. As escórias foram adicionadas sobre o aço fundido e comparou-se o nível de inclusões antes e depois dos experimentos. As escórias também foram analisadas após os experimentos através da difratometria de raios-x para identificação das fazes formadas. Os resultados apontam que as escórias testadas possuem a capacidade de remover inclusões. Porém escórias com elevado teor de CaO tem maior eficiência na remoção das inclusões.

Oct 30, 2017

By Thais da Silva Rocha

O objetivo deste trabalho é avaliar a reatividade de um metacaulim comercial a partir da análise de sua cristalinidade. Um tratamento térmico é proposto a fim de tornar o material mais amorfo e para isso o metacaulim comercial já calcinado foi submetido a três tempos e temperaturas de queima em forno mufla (700°C em 1h, 600°C em 2h e 500°C em 1h). Após a queima o tratamento térmico que alcançou o melhor resultado foi o de 600°C em 2 horas, apresentando quase que somente picos cristalinos de quartzo nas análises de DRX. Para avaliar a influência do amorfismo na resistência mecânica de argamassas geopoliméricas foram moldados corpos de prova cilíndricos de Ø 50x100 mm com o metacaulim comercial como referência e com os metacaulins calcinados. Todas as argamassas foram feitas com a mesma dosagem e ensaiadas com 24 horas após a moldagem. O aumento de resistência à compressão chegou a 53% com o metacaulim queimado a 600°C, mostrando que assim como acontece com argamassas de cimento Portland a calcinação completa é um fator crucial para o ganho de resistência mecânica em argamassas geopoliméricas.

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia, Luiza Siqueira de Magalhães, Vanessa Rodrigues de Medeiros Santos, Inamara Amanda Souza Santos, Brenda Caroline Gurgel, Aline Lima da Silva

O sucesso da utilização do método de reparo/prevenção de refratários de convertedores LD chamado Slag Splashing tem relação com as propriedades físico-químicas da escória, em especial a sua viscosidade. Através de uma simulação termodinâmica feita no software FactSage que tomou como base a equação de Einstein-Roscoe utilizando uma escória de composição representativa de uma escória industrial, junto de uma simulação a frio utilizando soluções representando escórias com variadas frações sólidas, foi possível correlacionar a viscosidade do modelo a frio, avaliando a possibilidade de transposição de resultados desse modelo para a prática industrial em escórias com frações sólidas de até 20%, sendo que acima desse valor um modelo mais assertivo deve ser restabelecido. Por simulação física a frio em um modelo de conversor de escala de 1/10 em relação aos conversores de 340 toneladas da Ternium Brasil, utilizando soluções representativas de escórias industriais com frações sólidas de 10 a 40%, avaliou-se a influência da viscosidade na intensidade na projeção de escória durante o processo do Slag Splashing, deixando claro o efeito da fluidez ou da alta viscosidade na altura, localização e qualidade das projeções.

Oct 1, 2019

By Dirceu da Silva Junior

Os compósitos poliméricos com fibras naturais são geralmente fabricados com a técnica de moldagem por compressão a frio ou a quente, na qual as fibras são as compactadas com resina em um molde. Em geral, a matriz deve ser feita de um aço resistente à fratura, à fadiga e dureza adequada, pois grandes esforços são utilizados na prensagem do material entre 100 a 300°C. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da temperatura na dureza dos aços SAE 8620 e SAE 8640. Amostras foram submetidas ao tratamento térmico de têmpera a 900oC e revenimento na faixa de 150 a 650ºC. Posteriormente foram lixadas e polidas conforme os métodos convencionais de preparação metalográfica. Na revelação da microestrutura utilizou-se o reagente Nital 2%. Para avaliar a influência da temperatura foram feitas medidas de dureza Rockwel C e análises microestruturais das amostras. Os resultados mostraram que os materiais apresentam uma microestrutura típica de martensita revenida após têmpera e revenido. No entanto, a dureza é superior a 45 RC somente para o aço SAE 8640 até revenimento de 350°C. Conclui-se, portanto, que apenas o aço SAE 8640 é adequado para fabricação de moldes para moldagem a quente de compósitos poliméricos.

Aug 16, 2017

By Viviam Serra Marques Pereira

Aços ARBL são utilizados na fabricação de tubos para transporte de gás natural e petróleo e, devido ao ambiente agressivo, rico em H2S, em que são aplicados, devem resistir à fragilização por hidrogênio. No presente trabalho, verificou-se qual a influência do alongamento longitudinal dos grãos de um aço API X65, com baixo Mn, sobre a permeabilidade de hidrogênio. O material foi caracterizado com a utilização dos microscópios óptico e eletrônico de varredura e os ensaios de permeabilidade foram conduzidos com base na norma ASTM G 148-97. A microestrutura do aço era composta por ferrita e perlita, com baixo teor de inclusões arredondadas de Al e Ca e sem bandeamento. Com os resultados obtidos a partir dos ensaios de permeabilidade, calcularam-se os coeficientes de difusão efetiva do hidrogênio nas seções longitudinal e transversal do aço, e o valor do primeiro se mostrou levemente superior ao do segundo. Isto indica que pode haver influência do alongamento longitudinal dos grãos sobre a permeabilidade de hidrogênio.

Aug 16, 2017

By Daniele Perondi

Diferentes resíduos são gerados pelas indústrias siderúrgicas, dentre eles o resíduo dos trituradores de sucatas (RTS). O RTS gerado pelas siderúrgicas brasileiras se difere dos demais países devido aos materiais que são alimentados no triturador. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as características do RTS gerado por uma siderúrgica brasileira. As seguintes técnicas foram utilizadas: identificação e quantificação dos principais constituintes, análise termogravimétrica, imediata, elementar, poder calorífico superior e teor de cloro e metais. Os principais polímeros presentes no RTS foram o poliestireno e o polietileno. A partir dos resultados de análise imediata, elementar e de poder calorífico superior do RTS, verificou-se uma elevada quantidade de matéria volátil (76,22% ± 6,90). Os altos teores de carbono (72,92%) e hidrogênio (9,86%), foram atribuídos à elevada quantidade de polímeros e borrachas presentes no resíduo. O teor de enxofre (0,21%) pode ser atribuído a presença de borracha no resíduo, enquanto o teor de cloro (1,33% ± 0,13) pode ser atribuído a presença do PVC no resíduo. O poder calorífico superior do RTS foi de 30,01 ± 1,22 MJ/kg, de forma que uma avaliação termoquímica mostra-se como uma técnica atrativa para a sua destinação final.

Oct 30, 2017

By Maria Cecília Junqueira Murta

A espectrometria de emissão óptica é uma metodologia de análise de amostras sólidas utilizada pelas indústrias no controle da composição química de seus materiais. Nesta técnica, uma centelha é direcionada à amostra a ser analisada provocando a excitação dos elétrons de seus elementos, seguida pela emissão de radiação que é convertida em concentração química. Um recente avanço obtido nesta área analítica foi o desenvolvimento do sistema PDA/OES (análise de discriminação de pulsos). Esta ferramenta complementa a espectrometria de emissão óptica, permitindo que ela forneça além da composição química da amostra, o seu conteúdo de inclusões não metálicas. Trata-se de um progresso na investigação de inclusões, que atualmente é desempenhada principalmente pelos métodos de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O propósito deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de inclusões através da espectrometria de emissão óptica e comparar os resultados obtidos com as técnicas clássicas de microscopia para, assim, possibilitar sua utilização no controle de inclusões durante a fabricação do aço.

Jul 30, 2018

By Lívia Lopes de Oliveira Goulart

A prática de escória espumante ganhou o mundo dos fornos elétricos a arco por apresentar muitas vantagens, dentre elas a redução das perdas térmicas do arco elétrico para o ambiente, reduzindo o consumo de energia elétrica e também permitindo uma maior recuperação do metal perdido em forma de FeO para a escória através da reversão feita com a injeção de C. No entanto, a eficiência das escórias espumantes produzidas atualmente ainda é tema de estudo para aqueles que querem melhorar a eficiência do processo, a vida do equipamento e reduzir custos de elaboração. Assim, esse trabalho tem como objetivo otimizar as propriedades da escória através do ajuste da saturação em MgO, melhorando a eficiência da escória espumante e reduzindo a perda de Fe sob a forma de FeO. O resultado das alterações realizadas foram ganho de energia elétrica medido e redução da perda de rendimento metálico do FEA, obtida comparando o peso produzido e o esperado pela carga metálica.

Oct 30, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

Foram estudadas experimentalmente as relações de fases do sistema Nb-Ti-Si na seção isotérmica a 1200 °C. Ligas fundidas em forno a arco em atmosfera de argônio a partir de Nb, Ti e Si de alta pureza (? 99,9 %), foram tratadas termicamente a 1200 °C durante 264 h em forno tubular, em atmosfera de argônio, encapsuladas em tubos de quartzo. As ligas tiveram sua microestrutura caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica no modo elétrons retroespalhados e por microsonda. Ficaram determinados os campos ternários Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + Ti5Si3, Ti5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + Ti5Si4 + Ti5Si3, Nb5Si3 + Ti5Si4 + NbSi2, NbSi2 + Ti5Si4 + TiSi, NbSi2 + TiSi2 + TiSi e NbSi2 + TiSi2 + SiSS. Existe boa concordância dos resultados com as propostas calculadas e experimentais existentes na literatura para essa seção isotérmica do sistema Nb-Ti-Si. Pequenas alterações composicionais são sugeridas para a locação dos campos ternários observados.

Aug 16, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as camadas de óxidos formadas nas superfícies de um aço inoxidável austenítico laminado do tipo 22.12, após oxidação ao ar a 800, 900, 1000 e 1100 °C, dentro de um projeto que visava uma melhor compreensão da oxidação a altas temperaturas ao ar de aços inoxidáveis resistentes a altas temperaturas. Utilizou-se o aço inoxidável austenítico microligado ao cério (253 MA®), que é um aço projetado para trabalhos a altas temperaturas. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com EDS acoplado. Observou-se a formação de uma camada não protetora de óxidos de ferro (Fe2O3, Fe3O4 e FeO) e posterior formação de uma camada protetora mais espessa de crômia (Cr2O3). Mais internamente observou-se a formação de SiO2.

Oct 30, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Bruno Deves Flores

A aplicação e viabilidade de uso de aglomerados constituídos de carvão e minério de ferro, denominado Ferro-Coque, vêm recentemente sendo proposta como alternativa inovadora para a redução das emissões de CO2 e consumo de energia no alto-forno. No presente estudo visou-se investigar o comportamento de carbonização de aglomerados produzidos a partir de 3 diferentes carvões e minério de ferro. Briquetes de carvão/minério foram produzidos em laboratório. Esses briquetes foram submetidos à carbonização em forno laboratorial e em termobalança. As amostras de Ferro-Coque produzidas foram caracterizadas via microscopia ótica e eletrônica. Realizou-se também a caracterização mecânica dos briquetes através de ensaios de compressão e tamboramento. Os experimentos termogravimétricos permitiram uma avaliação detalhada das perdas de massa devido a cada uma das etapas de carbonização. As características morfológicas revelaram diferenças importantes entre os diferentes briquetes testados. A resistência mecânica dos briquetes mostrou uma dependência importante, com a temperatura e tipo de carvão utilizado.

Aug 1, 2018

By Viviane de Melo Borges

O presente trabalho avaliou as influências da adição de boro nas características mecânicas e micro estruturais do fio máquina e arame trefilado. O estudo foi realizado por meio de análises no aço 10B45 com variações na adição de boro. Foi verificado que a adição de boro reduz a resistência do material. O boro reduz os efeitos do envelhecimento pois associa-se ao nitrogênio formando o nitreto de boro alocado no contorno de grão. Quanto maior a adição de boro menor resistência à trefilação, o que pôde ser comprovado pelo ensaio de torção. Através das micrografias de fio máquina foi possível evidenciar que o boro também atua como refinador de grão e inibe o crescimento do mesmo. Por fim, foi possível avaliar o modo de fratura relacionado com a quantidade de boro adicionada. Neste ponto não foi possível atribuir maior ductilidade à amostra com maior teor de boro.

Oct 30, 2017

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By Leonardo Neves

No presente trabalho foi feito um estudo do escoamento multifásico do desgaseificador RH através do no sistema água/óleo/ar. A modelagem matemática do escoamento fluidodinâmico foi feito utilizando a abordagem de dois fluidos Euleriana-Euleriana. No estudo foi empregado o modelamento matemático para simular as vazões empregadas na indústria para prever o comportamento da escória. Os experimentos foram feitos utilizando o modelo físico do desgaseificador RH da USIMINAS nas escalas de 1:5. Através de filmagens utilizando câmera comum e cálculos de espessura do óleo pôde-se validar os resultados obtidos no modelamento matemático. Foi determinado que na camada de óleo entre a panela e as pernas de descida e de subida do desgaseificador RH foram as regiões que possuem a menor espessura da camada de óleo. Os resultados apontaram que a espessura do óleo entre a perna de subida e a panela a espessura do óleo são as menores e decrescem à medida que a vazão de gás aumenta.

Aug 16, 2017

By Alessandra Souza Martins

O aço inoxidável super duplex vem apresentando um desempenho satisfatório em ambientes de maior agressividade. Esse tipo de aço possui boas propriedades de resistência mecânica, resistência à corrosão e tenacidade ao impacto. Entretanto, mesmo apresentando desempenho satisfatório, esses aços podem apresentar problemas de corrosão quando sofrem algum tratamento térmico, devido à precipitação de uma fase deletéria chamada de alfa linha (?’), a qual precipita em temperaturas entre 300°C e 550°C e pode ocasionar uma diminuição da resistência à corrosão e tenacidade do material. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis super duplex de grau 5A e 6A após sofrerem tratamento térmico a 475oC. A diferença entre os aços de grau 5A e 6A ocorre na presença de cobre e tungstênio na composição química do aço com grau 6A. A resistência à corrosão dos corpos de prova foi avaliada por meio das seguintes técnicas eletroquímicas: polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica e temperatura crítica de pite. A resistência mecânica dos corpos de prova foi avaliada por meio da técnica de dureza Brinell. Foi realizada também a caraterização microestrutural e a quantificação das fases do material. Os resultados mostraram um aumento da dureza do material, indicando um aumento da presença da fase ?’ com 10 horas de tratamento térmico apresentaram maior resistência à corrosão.

Aug 8, 2018

By Rômulo Mendes de Barros

Os aços API com classificação X52 são considerados aços alta resistência baixa liga (ARBL). Estes materiais possuem como principais características a elevada resistência mecânica, tenacidade e boa soldabilidade. Os aços API são muito utilizados para a produção de tubulações que realizam o transporte de água, petróleo, gás e derivados. A produção dos tubos envolve processos de soldagem, que podem provocar mudanças na microesturura do material. Dessa forma, pesquisas são realizadas com o objetivo de investigar a relação entre o processo de soldagem com a microestrutura e a resistência mecânica do material. Este trabalho tem como objetivo comparar dois processos de soldagem: GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) e o SMAW (Shielded Metal Arc Welding), a fim de verificar a relação entre os diferentes processos e a microestrutura da junta soldada. Foram realizadas observações da macro e da micro estrutura. Verificou-se que a amostra soldada pelo processo GTAW apresentou uma microestutura com maior número de fases.

Oct 30, 2017

By Shimeni Baptista Ribeiro Daer, Patrícia Freitas Rodrigues, Edir Neves Teixeira, Naiara Vieira Le Sénéchal, Andersan dos Santos Paula, Francisco Manuel Braz Fernandes

Este trabalho visou em compreender as características microestruturais de uma liga de NiTi rica em Ni deformada a quente por meio do processo de forjamento rotativo, que foram submetidas ao processo com temperaturas distintas de pré-aquecimento (800 e 950 ºC) sem e com tratamento térmico de recozimento prévio (950 ºC por 2 horas) para homogeneização do lingote. Por meio dos aspectos da evolução microestrutural verificados com auxílio das técnicas de Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e difração de Raios X pôde-se observar que a adoção do recozimento prévio para homogeneização e incremento da temperatura de pré-aquecimento as etapas de forjamento rotativo a quente, conduziu a resultados mais satisfatório ao processamento termomecânico a ser aplicado nesta liga, a fim de seguir para as etapas de deformação a frio.

Nov 14, 2019