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By Pedro Porto Silva Cavalcanti

A suscetibilidade à degradação mecânica de pelotas de minério de ferro é diretamente influenciada tanto pela composição quanto pela sua estrutura. O trabalho analisou criticamente essas relações para pelotas queimadas para a redução direta, por meio de análises detalhadas com quatro tipos distintos de pelotas, que incluíram análises químicas e mineralógicas, medidas de porosidade e distribuição de tamanhos de poros por tomografias de raios X, distribuição de poros por região da pelota por meio de microscopia, da dureza, bem como de resistência à compressão, abrasão, bem como um novo método de avaliação da resistência à fragmentação por abrasão. O trabalho mostra que há, de fato, forte correlação entre a suscetibilidade à degradação e várias dessas características analisadas. Forte correlação foi observada entre a porosidade e o tamanho máximo de poros. Boa correspondência qualitativa foi observada entre o acabamento superficial e a resistência à compressão. Resultados de um novo teste proposto de suscetibilidade à fragmentação superficial sugerem que a porosidade total e a mineralogia exercem pouca influência nesse comportamento, enquanto as características superficiais, como o acabamento e a microdureza exercem uma influência direta nesse mecanismo.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Vitorino da Silva

Ligas a base de zircônio utilizadas na indústria nuclear estão sujeitas à formação de hidretos que são causadores de efeito deletério no material. Para aumentar o tempo de operação desses componentes, é necessário o desenvolvimento de novas ligas que retardem ou diminuam esse efeito. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da adição de elementos de liga em uma liga inédita a base de Zr-Nb na absorção de hidrogênio, através de testes que avaliam a absorção de hidrogênio e a formação de hidretos no material após processamento termomecânico e comparar seu desempenho com duas ligas comerciais. Para tal, foram realizados ensaios de microdureza, cinética de absorção de hidrogênio e micrografias. Os resultados de microdureza Vickers das três ligas estudadas, após o processamento termomecânico, são muito próximos. As curvas de cinética de absorção de hidrogênio mostram que a liga Zr-Nb-Sn-Fe apresenta melhor comportamento que as demais uma vez que o tempo para o início de absorção foi maior. As micrografias indicam que a liga proposta apresenta um desempenho superior em relação à morfologia dos hidretos visto que os mesmos são mais curtos e alinhados.

Aug 17, 2017

By Leandro de Almeida

Tiras e chapas de cobre e suas ligas possuem excelentes propriedades térmicas, elétricas e mecânicas simultaneamente e por isso podem ser utilizadas na fabricação de inúmeros produtos através de processos de conformação. Determinadas características devem ser analisadas na chapa antes mesmo do processo de manufatura, visando eliminar possíveis falhas durante as etapas de produção. Especificamente para o processo de repuxo profundo, faz-se necessário avaliar a possível formação de orelha e o possível afinamento da espessura da chapa durante a conformação. Sendo assim, o levantamento dos coeficientes de anisotropia planar ?r e o de anisotropia normal r são essenciais para se obter bons resultados nos processos de conformação. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência da deformação (e) na obtenção dos coeficientes ?r e r na liga UNS C22000, utilizada especificamente para a produção de projéteis A norma ASTM E 517 que apresenta a metodologia para se determinar esses coeficientes não especifica claramente qual e a ser utilizada. Os resultados alcançados não demonstram diferenças significativas com relação a e utilizada nos ensaios, ou seja, os coeficientes obtidos utilizando 0,10, 0,15 e 0,20 de deformação são os mesmos.

Aug 17, 2017

By Camila Oliveira Colares

Após serem usadas como isolante térmico, as lãs de vidro descartadas pelas indústrias apresentam características constitucionais propícias para a utilização como matéria-prima para a obtenção de materiais cerâmicos. A constituição deste resíduo é baseada em uma mistura de óxidos sendo SiO2 e Na2O majoritários e vários outros em menores teores que podem agir como fundentes. Dentro deste contexto, neste projeto, buscou-se caracterizar física e quimicamente o resíduo de lã de vidro através de fluorescência de raios-X, análise térmica diferencial e difração de raios-X. A partir da composição química definiu-se a formulação mais adequada a ser utilizada para obtenção de materiais vitrocerâmicos com predominância da fase neflina. Al2O3 e Na2CO3 foram utilizados para corrigir a formulação e TiO2 foi utilizado como agente nucleante. Depois de formuladas as amostras foram fundidas para obtenção dos vidros base e submetidas a tratamentos térmicos de nucleação e cristalização, os quais serão definidos por ensaios de análise térmica a serem realizadas em cada formulação para obtenção dos vitrocerâmicos propriamente ditos. Espera-se que as formulações desenvolvidas apresentem nefelina como fase cristalina majoritária.

Aug 8, 2018

By Dagoberto Brandão Santos, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Jéssica Caetano Fortes Monteiro, Raphael França Assumpção

O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do tempo de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32205 laminado a frio. Quando o aço duplex é submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, elevando a resistência mecânica do aço. Já quando é feito o recozimento essa transformação é revertida, ou seja, a martensita se transforma em austenita. Porém, esses aços apresentam forte tendência à formação de fases secundárias quando expostos a determinadas temperaturas por certo intervalo de tempo, que levam à deterioração das propriedades mecânicas e corrosivas dos mesmos. O aço estudado foi submetido à laminação a frio até 60% de redução da espessura, e posteriormente recozido a 850°C, temperatura na qual a cinética de precipitação de fases é máxima, nos tempos de 300, 600, 1800 e 86400 segundos. Para a análise microestrutural foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios-X. A resistência à corrosão foi estudada por meio da técnica de impedância eletroquímica (EIE), utilizando solução de NaCl 3,5% à temperatura ambiente. O aumento do tempo de recozimento aumentou a precipitação das fases secundárias, o que leva ao aumento de regiões empobrecidas em Cr e Mo. Com o aumento do tempo de recozimento, essas regiões são parcialmente recuperadas pela difusão desses elementos, melhorando a resistência à corrosão.

Mar 1, 2019

By Bruna Goulart Bartosiaki

A fabricação de aços com elevada qualidade interna esta correlacionada diretamente ao entendimento de como inclusões não-metálicas se comportam ao longo de cada etapa do processo. Neste estudo, amostras de aço foram coletadas em uma planta industrial, logo após o vazamento e ao final do tratamento em forno-panela, e submetidas à análise via MEV/EDS automatizado. A evolução da composição química das inclusões nas amostras foi representada sob a forma de diagramas ternários e remetida as suas morfologias. A análise automatizada permite a obtenção de dados estatísticos das inclusões varridas, que compreendem faixas de tamanho, número de inclusões e composição química média. Verificou-se que, dependendo dos desoxidantes utilizados e da oferta de oxigênio no banho, ocorrem diferentes morfologias de inclusões. Inicialmente, as inclusões formadas encontram-se na faixa de composição rica em alumina e, à medida que o banho é submetido à agitação, há a modificação da sua composição química para faixas ricas em CaO e SiO2. Durante esta etapa ocorre a redução na população de inclusões, já que inclusões aluminosas são ricas em fase sólida, o que facilita sua remoção, além disso, a agitação do banho favorece a interação entre as próprias inclusões. O comparativo entre a caracterização das inclusões e os parâmetros do processo, durante o refino secundário, permitiu verificar como cada variável contribui para o controle inclusionário.

Jul 30, 2018

By Alaelson Vieira Gomes

A blindagem adicional de veículos militares usualmente possui uma camada de placas cerâmicas justapostas e coladas sobre um material dúctil, por exemplo, de aramida ou alumínio. Elas devem propiciar proteção balística em toda sua superfície, complementando a blindagem estrutural dos veículos. Suas placas cerâmicas são relativamente leves e muito eficazes na destruição da ponta de um projétil, no impacto balístico. Contudo, há limitações nesta solução, porque a linha de interface entre as placas é uma região vulnerável, pela ausência de continuidade material ao longo desta linha, onde a eficácia das placas fica mais comprometida, quanto mais próximo da borda uma placa for atingida por um projétil, como mostrado por simulação computacional. Foi desenvolvido um dispositivo cerâmico, à base de alumina com nióbia, com o objetivo de aumentar a proteção ao longo destas regiões vulneráveis. Resultados de ensaios balísticos comprovaram a fragilidade das interfaces e a eficácia do dispositivo desenvolvido.

Oct 30, 2017

By Larissa Gomes Simão

Compósitos à base de diboreto de titânio (TiB2) e nitreto de alumínio (AlN) vêm demonstrando propriedades interessantes quando comparados aos seus materiais de origem. Um exemplo é a melhor relação entre resistência mecânica e tenacidade. Propriedades como dureza a quente e tenacidade à fratura são de extrema relevância para a análise de compósitos cerâmicos destinados a aplicações termomecânicas. No entanto, para determiná-las com confiabilidade há a necessidade de uma superfície rigorosamente preparada. Tal preparação torna-se extremamente dispendiosa pelas técnicas metalográficas convencionais. O presente trabalho tem como objetivo registrar uma rota de preparação que viabilize uma superfície livre de irregularidades e resquícios oriundos do processo de sinterização. Possibilitando, desta forma, a realização de ensaios de dureza Vickers e tenacidade à fratura com maior confiabilidade, e ainda, uma análise microestrutural que revele características da matriz e fase dispersa presentes no compósito.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Ligia Mara Gonzaga

A separação magnética ocupa uma posição importante na concentração de minérios de ferro e há grande interesse em avaliar a sua aplicabilidade na etapa de projeto.Isso pode ser realizado por meio de uma caracterização adequada do minério e do uso de ensaios em bancada. O presente trabalho aplicou uma metodologia baseada na caracterização para avaliação do potencial de aplicação da separação magnética de baixa intensidade no WDRE, bem como o separador magnético de alto gradiente (HGMS) Rapid para dois minérios de ferro itabiríticos. Estudos detalhados de caracterização granulométrica, química e mineralógica das amostras, britadas abaixo de 1,18 mm, foram realizados. As análises demonstraram as diferentes composições mineralógicas dos minérios, sobretudo no tocante aos teores de magnetita e hematita. A fim de caracterizar a distribuição dos componentes magnéticos das diferentes amostras preparadas foi realizado o seu fracionamento utilizando o separador magnético Isodinâmico Frantz, que permitiu estabelecer os intervalos de intensidade de corrente preferencial de ocorrência das principais fases presentes nas amostras, sendoos resultados aplicados com sucesso na previsão da separação magnética.

Aug 16, 2017

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Entre os anos de 2012 e 2014 a CSN adotou uma série de ações para ajustar o balanço hídrico da Usina Presidente Vargas (UPV), localizada na cidade de Volta Redonda no estado do Rio de Janeiro. Tais ações possuíam o objetivo de alcançar um fluxo hídrico mais ajustado e equilibrado em relação aos seus processos produtivos, consequentemente favorecendo na identificação de novas oportunidades de redução de captação de água do rio Paraíba do Sul e principalmente na melhor quantificação no consumo de água nos processos produtivos da companhia. A quantificação detalhada, atualizada e mais precisa do balanço hídrico da empresa favoreceu uma série de ganhos operacionais, possibilitando uma comparação mais assertiva com outras empresas do ramo siderúrgico, além de alavancar diversos indicadores ambientais da CSN.

Aug 17, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

O sucesso do transporte ferroviário depende, entre outras coisas, da integridade física dos componentes metálicos empregados na via permanente. Um dos mais importantes é o trilho, pois falhas catastróficas deste componente podem gerar graves acidentes. No intuito de desenvolver aços com bom desempenho para esta aplicação, estudos têm sido desenvolvidos para se entender os efeitos de composição química e histórico de processamento termomecânico sobre a microestrutura e propriedades mecânicas dos aços. Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente dois aços de aplicação ferroviária, sendo um Standard e um Premium. Amostras representativas destes aços foram submetidas a ensaios dilatométricos e a cinética de transformação de fases austenita-perlita foi investigada. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço Premium estudado possui microestrutura mais refinada e que este efeito é devido, principalmente, à menor concentração de Mn em sua composição química. O menor teor de Mn facilita a nucleação de cementita eutetóide, possibilitando a formação de perlita em tempos mais curtos e temperaturas mais baixas do que no aço Standard. Isto possibilita que o aço Premium, em seu processo de fabricação, possa ser resfriado a taxas mais elevadas do que o Standard sem formação de martensita, justificando sua estrutura mais refinada.

Aug 17, 2017

By Yan Samuel Ferreira Junqueira

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery ocorre pela queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. Uma segunda queima não desejada ocorre pela combustão do coque. Essa queima indesejada é denominada Burn Loss. A quantidade de ar succionada para dentro dos fornos era controlada por um sistema automático que abria ou fechava as válvulas utilizando como principal variável o Tempo. Durante o controle por tempo varias influências e distúrbios que ocorriam no processo não eram levadas em consideração e consequentemente não era utilizado todo o potencial do processo para a produção de coque. O controle desenvolvido pela equipe da Coqueria da thyssenkrupp CSA (tkCSA) chamado de PID Combustão é focado em um sistema de autoaprendizagem, capaz de reconhecer as características do processo e admitir somente a quantidade de ar necessária para cada forno. Cálculos matemáticos, estatísticos e o histórico da temperatura do forno são levados em consideração pelo PID Combustão que otimiza a mistura de gás com ar no forno. Os principais benefícios após a instalação do PID Combustão foram: redução nas temperaturas dos coletores (preservação do ativo), aumento da capacidade de produção do forno (aumento da velocidade de coqueificação) e otimização da sucção ao longo dos fornos no mesmo coletor.

Aug 17, 2017

By Lucas Teixeira Costa

A crescente demanda por aços ultrabaixo enxofre em usinas integradas a carvão mineral tem levado a esforços para reduzir o teor de enxofre no gusa e no aço. Todavia, a falta de uma visão integrada dos processos acarreta em otimizações isolados que nem sempre contribuem para uma efetiva redução de custos e aumento de produtividade final. No presente trabalho, foi construído e validado um balanço de massa capaz de realizar uma previsão do teor de enxofre de final de sopro a partir das entradas iniciais de enxofre na carga metálica e nas adições de fundentes. Para isso, considera-se que ocorre transferência de enxofre entre as fases, segundo seus teores e o coeficiente de partição de enxofre. A raspagem de escória de tratamento de gusa deve ser feita com muito cuidado para promover a melhor remoção da camada sobrenadante e ao mesmo tempo evitar perdas no rendimento metálico no processamento do aço. Utiliza-se o teor de enxofre do gusa carregado no LD como o principal parâmetro de controle, e recomenda-se que seu teor seja superior a 20ppm, uma vez que o esforço necessário para reduzir para teores abaixo desse limite será totalmente perdido no LD, devido à reversão durante o sopro.

Aug 17, 2017

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Tiago Evangelista Gomes

O presente trabalho teve por objetivo verificar a influência do Nióbio na trabalhabilidade a quente de um aço inoxidável duplex do tipo UNS S32304 em condições similares às do processamento industrial, utilizando ensaios de torção a quente. Foram fundidas, em forno de indução a vácuo, 4 corridas experimentais: uma com a composição química padrão e as outras objetivando-se teores de Nióbio de 0,2%, 0,4% e 0,8%. Ensaios de torção a quente foram realizados em resfriamento contínuo a partir de 1.200ºC, e ensaios isotérmicos no intervalo de temperaturas de 1.200 a 900ºC. O aumento da fração volumétrica de ferrita em função do aumento da concentração de Nióbio melhorou a trabalhabilidade a quente destas ligas.

Jul 30, 2018

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo modifica a heurística de sequenciamento ATCS (Apparent Tardiness Cost with Setups) com vistas à sua aplicação na retomada de pilhas de minério (entendidas como tarefas a serem sequenciadas) em pátios de recuperação. Para tanto, inclui-se na formulação critérios relevantes para as operações de pátios de estocagem, como tempo disponível para o empilhamento de um produto, demanda relativa, tempo de recuperação da pilha e data de entrega, tempo de deslocamento das recuperadoras entre pilhas (setup) e índice de qualidade. O método proposto foi aplicado em um sistema de recuperação de minério composto por dois pátios, duas máquinas recuperadoras e doze pilhas. A sequência de recuperação gerada pela heurística proposta foi considerada coerente por especialistas de uma empresa mineradora.

Aug 16, 2017