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By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

By Barbara Mazzini Loureiro

As placas de circuito impresso (PCI) são materiais heterogêneos e sua composição pode variar em função do ano de fabricação, tecnologia empregada, propósito de utilização, legislações vigentes e país de origem, entre outros. Essas características interferem diretamente no valor econômico agregado a estes resíduos, pois dependem da composição dos mesmos, de tal maneira que as empresas recicladoras tomam como base essas informações no momento da aquisição da sucata. Assim, a classificação e caracterização de PCIs é de suma importância para o mercado de reciclagem de resíduos eletroeletrônicos. A fim de alcançar este objetivo foi realizada cominuição em moinho de facas utilizando grelhas com abertura de 9, 6 e 3mm. A etapa de caracterização incluiu ensaios de digestão em água régia, perda ao fogo, análises química quantitativa por ICP-OES e MEV/EDS. Verificou-se que o lote de PCI estudado possui 39,5% de material cerâmico, 34,5% polimérico e 26 % metálico. A porcentagem em massa de cobre na placa é de 14,28%, de ferro 3,73%, de ouro 0,012% e de estanho 1,29%. O lote não é lead free e é multilayer com quatro camadas de cobre.

Aug 8, 2018

By Akira Yoshida

Este trabalho apresenta o sistema de Nível 2 recentemente implementado nos Altos Fornos da TKCSA cujos principais objetivos foram: substituir o sistema antigo com problemas de instabilidade e falta de flexibilidade; auxiliar Operação e especialistas da Unidade Técnica fornecendo informações elaboradas a partir de dados obtidos nos demais sistemas (Nível 1 e Laboratório); enviar set-point ao Nível 1; enviar dados de consumo e produção ao sistema MES; etc. Com a implementação foi possível reduzir o tempo gasto pelos especialistas nas atividades de compilação de dados em planilhas, padronizar a forma de tratamento dos dados, bem como, elevar a confiabilidade das informações pela eliminação de erro de digitação. O sistema tem operado com elevada estabilidade e disponibilidade, atendendo perfeitamente o que foi proposto, de modo que a TKCSA planeja estender para demais plantas da área de Redução.

Aug 16, 2017

By Iara Patricia Vieira de Oliveira

O coque desempenha três principais funções no Alto-Forno sendo elas: física, térmica e química, em se tratando do papel físico, a função estrutural é de primordial importância, pois não pode ser assumida por outro combustível, com isto as indústrias avaliam a resistência mecânica a frio para garantir uma marcha estável no reator, porém os ensaios padronizados não são suficientes para avaliar a resistência do coque. Neste contexto este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar de forma individual a resistência mecânica a compressão do coque nas granulometrias típicas do coque metalúrgico e como os principais defeitos, poros e trincas governam a resistência do material. Foram realizados testes de compressão, análise de microestrutura, microtextura, inspeção visual de trincas, MEV. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram que a tensão média de ruptura aumenta com o aumento da granulometria.

Oct 30, 2017

By Cristiana dos Santos Nunes

A soldagem de uniões dissimilares é muito comum em sistemas usados na exploração de petróleo e produção em águas profundas no mar. Comumente envolve soldagem de tubos de aço de baixo carbono com aços forjados baixa liga, muitas vezes, com revestimento interno de Inconel com o objetivo de reduzir o nível de tensões residuais seguidos de tratamentos térmicos de pós-soldagem. Uma técnica alternativa para reduzir as tensões residuais é utilizar um eletrodo que, durante o processo de resfriamento passa por uma transformação martensítica em uma temperatura relativamente baixa, de modo que a deformação resultante da transformação compense a contração durante o processo de resfriamento. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o emprego do maraging como metal de solda em união dissimilar de materiais aplicadas na indústria do petróleo. Foram usados amostras de aços estruturais chanfradas em meio-v e soldadas utilizando varetas. Os níveis de tensões residuais e microestruturas da zona afetada pelo calor (ZAC) foram investigados. Uma verificação importante foi que a junta soldada apresentou tensões compressivas no metal de solda.

Aug 16, 2017

By Solange Kazue Utimura

As placas de circuito impresso (PCIs) dos resíduos eletroeletrônicos (REEEs) possuem diversos metais na composição. A recuperação desses metais tem incentivado as pesquisas inovadoras no seu processo de extração. Como alternativa de recuperação de metais das PCIs de forma sustentável optou-se pela biohidrometalurgia envolvendo a fase extração. O presente trabalho avalia a biolixiviação do cobre na presença de duas cepas bacterianas distintas em PCIs de REEEs provenientes de impressoras obsoletas. As PCIs foram caracterizadas mediante as técnicas analíticas de espectrometria ICP-OES e de fluorescência de Raios X (FRX) para determinar os elementos químicos presentes na amostra inicial. As cepas utilizadas na lixiviação bacteriana foram Acidithiobacillus ferrooxidans (AF) e Leptospirillum ferrooxidans (LF), cultivadas em meio de cultura T&K. Os ensaios de biolixiviação foram realizados em incubadora orbital, com velocidade de rotação de 170 rpm, temperatura de 30 oC, volume de inoculo de 10% (v/v) e densidade de polpa de 30g/L. A técnica empregada na concentração de cobre da solução após a biolixiviação foi a FRX. Foi possível determinar que a cepa AF apresentou uma extração de 100% de cobre em 8 dias em comparação com a LF na qual foi observado que a extração de cobre foi de 100% em 5 dias.

Oct 30, 2017

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Fábio Luiz dos Santos

As ligas de alumínio, em particular, apresentam certas restrições quando submetidas ao processo de união por soldagem. Isto se deve, principalmente, por apresentarem elevada condutividade térmica, elevada contração na solidificação e elevada solubilidade de hidrogênio. Levando em conta estes aspectos, o processo de soldagem FSW apresenta grande potencial para esta aplicação, visto que, é autógena, realizada sem fusão do material e sem utilização de escórias ou gases de proteção. A partir deste conceito, o objetivo do presente trabalho é avaliar a união de chapas finas de alumínio da liga 3105 H26, com espessura de 0,7mm. Para realização dos testes, foram analisados fatores como: penetração da ferramenta nas chapas processadas, ângulo de ataque, tipo de ferramenta e modo de controle de penetração (posição ou força). Os resultados indicaram que o modo de controle por força se mostrou o mais indicado para chapas finas, e que o regime transiente no início de soldagem foi a parte mais crítica para controle da qualidade da junta soldada.

Aug 16, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Bruno Deves Flores

O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da adição de carvão vegetal e do seu tamanho de partícula na reatividade do coque. Para isso, um carvão vegetal de eucalipto foi adicionado a um carvão médio volátil americano em três teores (3%, 5% e 8%) e em duas faixas granulométricas distintas (abaixo de 1 mm e entre 3 mm e 4 mm). O carvão individual e as misturas de carvão/carvão vegetal foram carbonizados em um forno de escala laboratorial (1 kg). A reatividade dos coques produzidos e do coque de referência foi avaliada e comparada usando análise termogravimétrica. Também foram realizadas análises morfológicas através de microscópio óptico e eletrônico, usando amostras antes e após os ensaios termogravimétricos. Baseado nos resultados, a influência da introdução de carvão vegetal na reatividade do coque foi analisada e discutida neste trabalho.

Aug 1, 2018

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano

A proposta desta pesquisa foi desenvolver uma metodologia que empregasse radiação gamae a técnica de “Cross-Correlation” para medir a velocidade das pelotas de minério no duto. Uma unidade experimental foi projetada e construída para realizar simulações de fluxos de duas fases, usando um medidor de fluxo, instalado externamente ao tubo, consistindo em dois sistemas independentes, cada um composto por uma fonte 241Am de radiação gama (59,62 keV de energia) e um detector cintilador NaI (1 x 1 "). Estes sistemas estavam localizados no mesmo plano vertical e separados por uma distância de cerca de 18,0 cm. Como Pelotas, foram produzidos corpos de prova de composição distinta a fim de obter um espectro de densidades para verificar a validade da metodologia. Os resultados mostraram que o uso da densitometria gama associado com a medição do coeficiente de "Cross- Correlation” permitiu calcular o tempo transiente entre dois sinais e assim, calcular a velocidade da pelota.

Aug 16, 2017

By Yago Rodrigues de Moraes, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Matheus Campolina Mendes, Laudemiro Nogueira Junior, Iane de Araújo Soares, Luiz Henrique de Almeida

Os aços austeníticos HP são empregados na fabricação dos tubos de fornos de reforma a vapor, sobretudo pela manutenção de sua elevada resistência mecânica e à corrosão, a temperaturas superiores à 700°C. Contudo, intercorrências durante a operação podem causar o bloqueio do fluxo interno de matéria-prima, gerando um aumento rápido de temperatura na parede do tubo, muito superiores àquelas de projeto. Este tipo de falha é conhecido como surto de temperatura, e pode levar à formação de grandes trincas longitudinais no equipamento. As caracterizações das transformações ocorridas no surto são importantes para determinar os parâmetros de detecção dessa condição através de ensaios não destrutivos. Por isso, com a finalidade de analisar a resposta magnética de amostras que sofreram surto, foram avaliados dois casos. O primeiro corresponde a análise de uma amostra proveniente de um tubo de reforma a vapor que sofreu surto de temperatura durante operação. O segundo caso, corresponde a amostras com estado V de evolução microestrutural, que foram submetidas a um ciclo térmico para simular o surto. A análise foi realizada via microscopia de força magnética. Os resultados obtidos mostraram resposta magnética no contorno dos carbetos da amostra surtada em serviço e na amostra com simulação a 1050°C.

Oct 23, 2019

By Letícia dos Reis Gonçales

A liga AZ91D apresenta 9%pAl e 1%pZn e pode ser submetida a tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento para melhoria de propriedades mecânicas por meio de precipitação da fase beta-Mg17Al12. Esta fase, porém, pode ter efeitos distintos sobre o comportamento de corrosão da liga. Buscando estudar a influência do tamanho de grão da matriz alfa e a presença de precipitados beta sobre a resistência à corrosão da liga AZ91D, este trabalho utilizou lingotes com estrutura bruta de fusão na obtenção de amostras solubilizadas, laminadas a frio e então envelhecidas, para subsequente análise microestrutural e do comportamento de corrosão. A solubilização ocorreu a 445ºC por 24h e foi efetiva em dissolver quase completamente a fase beta. A laminação levou a uma redução de 20% da espessura das amostras e de 400 para 130 µm o tamanho de grão médio, após envelhecimento. O envelhecimento feito a 200ºC em 2 e 24h permitiu a precipitação de fase beta em maior quantidade e melhor distribuição por contornos de grão em relação às amostras fundidas ou solubilizadas. Ensaios de imersão foram realizados, apontando uma leve queda na taxa média de corrosão quando se lamina a amostra, enquanto as amostras solubilizadas (sem fase beta) mostraram maior susceptibilidade à corrosão. Assim, é possível indicar que o refinamento de grãos é benéfico ao formar uma rede de proteção em ligas de magnésio AZ91D, apesar de introduzir defeitos gerados pela laminação.

Aug 17, 2017

By Gabriel Gonçalves Pessoa de Castro

O trabalho teve por objetivo produzir uma liga Al AA1070 com granulometria fina a partir de um material com granulometria grosseira, por meio de deformação plástica severa (DPS) aplicada por prensagem por canais equiangulares (ECAP) via rota C, bem como esclarecer e avaliar os mecanismos responsáveis pela evolução microestrutural durante este processo de prensagem. O processo empregou a rota C com 5 passes consecutivos a frio e acumulou uma deformação ?5 = 5,95. O material de partida é proveniente de um processo de laminação a quente, com uma microestrutura de grãos grosseiros com tamanho de grão de 16 ± 18 µm. Foi realizada a caracterização microestrutural com o auxílio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de difração de elétrons retroespalhados. O refinamento microestrutural foi realizado eficientemente alcançando uma microestrutura fina, observou-se uma redução de 80% alcançando um tamanho de grão de 3,38 µm, e um aumento da fração de contornos de alto ângulo passando de 23% a 46%. A partir dos resultados obtidos nas análises conclui-se que os mecanismos responsáveis pela evolução microestrutural foram os processos de subdivisão por meio de fragmentação e rotação de grãos, recuperação e recristalização dinâmica.

Aug 16, 2017

By Juan Garcia de Blas

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de liga titânio-nióbio obtida por metalurgia do pó no qual foi introduzida uma operação de extrusão angular em canal (Equal Channel Angular Pressing - ECAP) com o propósito de promover uma consolidação que favorecesse a homogeneização na etapa posterior de sinterização. Após o processamento o material foi caracterizado por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). Os resultados preliminares indicaram a importância da redução do tamanho das partículas de nióbio.

Aug 17, 2017

By Tiago Nunes Lima

Novas ligas de Ti estão sendo desenvolvidas como uma alternativa para aplicação em implantes cirúrgicos e em componentes estruturais por possuírem propriedades atraentes em comparação à liga Ti6Al4V, com destaque ao menor módulo de elasticidade, menor citotoxicidade, maior resistência à corrosão e propriedades mecânicas similares, alta resiliência e elevada formabilidade. Este estudo tem como objetivo observar as características mecânicas de ligas Ti35Nb2Sn deformadas a frio e seguidas de envelhecimento. A liga foi laminada a frio com 80% de redução e envelhecida a 400 ºC por 48 horas. Foram realizados ensaios de tração, dureza, metalografia e análise das superfícies de fratura. A liga laminada apresentou uma maior relação de resistência à tração pelo módulo de elasticidade e maior ductilidade do que a liga envelhecida.

Aug 16, 2017

By Renier Pereira Oliveira

Compostos orgânicos adicionados em soluções eletrolíticas podem influenciar na eficiência do eletrodepósito, no aspecto visual do material, nas fases formadas, na topografia e na dureza do revestimento. Para analisar esses parâmetros, um aço baixo carbono foi revestido com ligas Zn-Ni, a partir de três banhos distintos contendo os seguintes compostos orgânicos, além de outros reagentes: sacarina, trietilamina e ácido p-toluenossulfônico, a fim de compará-los entre si e com o banho sem composto orgânico. Para isso, utilizou-se microscópio eletrônico de varredura, espectroscopia de dispersão de raios-x e microscópio óptico confocal para análise da superfície, além de ultra-microdurômetro para determinação da dureza dinâmica do revestimento. Os resultados mostraram que os compostos orgânicos alteraram as características do depósito. Conclui-se que ocorreram alterações na eficiência catódica, na porcentagem dos elementos de Zn e Ni no revestimento, nas características de rugosidade, porosidade e dureza.

Aug 16, 2017

By Greisson Peixoto Rangel

A variação da resistência à compressão de argamassas geopoliméricas foi estudada em função da razão ativador/precursor e da molaridade da solução ativadora. As argamassas estudadas foram confeccionadas com metacaulim (precursor) ativado com solução composta por hidróxido de potássio e água destilada, e areia normal brasileira. De acordo com os resultados, a resistência aumenta com a diminuição da razão ativador/precursor e com o aumento da molaridade da solução ativadora. Além disso, os valores encontrados condizem com os presentes da literatura e com possíveis aplicações para argamassas de múltiplo uso.

Oct 30, 2017

By Mauro Andrés Cerra Flórez

O presente estudo visa avaliar a resistência à corrosão de dois aços alto manganês com relação ao aço 9% Níquel em solução eletrólito 0,001M de H2SO4. Para esta pesquisa foram utilizados dois aços com teores de manganês de 22% e 26%, e a liga de aço 9% Níquel que é amplamente utilizada na indústria petroquímica. Os ensaios realizados para comparação da resistência à corrosão foram o monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e polarização linear anódica. Foi escolhida a solução de H2SO4 pela presença do enxofre, oriundo dos campos de produção como impureza no gás natural. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) para a caracterização dos produtos de corrosão. Os resultados obtidos mostraram que os aços alto Manganês apresentaram valores similares de resistência à corrosão, mas ainda inferiores em relação ao aço 9% Níquel.

Oct 30, 2017