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By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 2019

By Leandro Ramos Rodrigues, Jorge Emil João da Penha Júnior, Sérgio Valle Júnior

Esse artigo apresenta a estratégia adotada pela ArcelorMittal Tubarão referente extração de dados de pesagens realizadas pelas pás carregadeiras de forma automática. Para isto, foi desenvolvido um hardware que coleta e envia os dados por meio de uma comunicação de dados 3G/4G para o ambiente de nuvem da Microsoft por meio do produto Microsoft Azure IoT Hub, após isto os dados são enviados para o sistema de balanças rodoviárias da ArcelorMittal Tubarão. A Implantação da solução trouxe uma redução de 17% do tempo do recurso da contratada e 9% do tempo do recurso próprio, além de aumentar a confiabilidade do processo de consolidação dos dados de pesagem das pás carregadeiras.

Oct 1, 2019

By Ronaldo Adriano Alvarenga Borges

A produção de aço com baixo teor de enxofre é de extrema importância para a indústria naval e de tubos para a indústria de petróleo. Porém, a fabricação destes aços acarreta um maior desgaste do revestimento refratário das panelas de transporte/tratamento de aço das aciarias devido às condições operacionais mais severas (maiores tempos de processo, maiores temperaturas, adições de fluxantes de escória, etc.) exigidas durante o processamento destes aços. Neste trabalho é apresentado o modelamento estatístico do impacto da fabricação deste tipo de aço, via rota de tratamento metalúrgico de dessulfuração de aço, na campanha refrataria (vida) das panelas conjuntamente com a análise post-mortem de tijolos refratários da linha de escória de uma das panelas. O modelamento levou em consideração os dados de 6 meses de operação da aciaria de uma usina integrada com capacidade de 4,5 Mt/ano. A análise dos resultados revelou que os altos tempos de tratamento no refino secundário, especialmente utilizando o forno panela como equipamento de dessulfuração, a adição de compostos fluxantes de escórias contendo sódio, como nefelina, são os principais fatores que degradam a vida do refratário de tais panelas. Palavras-chave: Refratários; Dessulfuração de aço; Desgaste de panela; Nefelina.

Aug 17, 2017

By Guilherme Corrêa Soares

The effects of temperature and strain rate on the mechanical behavior of a superelastic NiTi wire were investigated by uniaxial tensile testing. A universal testing machine with an attached heating chamber was used for the tensile tests. Temperature influence was studied through straining of samples until rupture at a fixed strain rate and temperatures of 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 and 200 °C. Strain rate effects were investigated by straining samples until rupture at room temperature and strain rates of 10-2, 5 x10-3 , 10-3, 5 x 10-4 and 10-4 s-1. The effects of temperature and strain rate on NiTi mechanical behavior were discussed in terms of critical stress to induce martensite and austenite yield strength, when applicable; upper plateau stress, transformation plateau length and ultimate plateau stress. It was found that increasing test temperature and strain rate shifted the stress-strain curve upwards, albeit temperature displayed a greater influence. Plateau length increased with temperature, but no significant changes were detected as a result of different strain rates.

Aug 17, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

O cloro no processo de aciaria elétrica tem sua principal fonte nas contaminações de origem orgânica existentes nas matérias-primas usualmente empregadas, principalmente na sucata. Apesar dos atuais níveis de cloro não perturbarem a fabricação do aço nas mini-mills, a presença deste elemento e dos compostos por ele gerados tem influência deletéria nos aspectos laborais, ambientais, de manutenção das instalações e na reciclagem das poeiras de aciaria. Neste trabalho, com base na integração de dados da literatura, da indústria e de propriedades físicas, químicas e termodinâmicas das substâncias envolvidas é feita uma avaliação qualitativa da passagem do cloro na aciaria elétrica e sua distribuição nas diversas correntes de massa de saída do processo. Foi concluído que a maior parte do cloro que entra no FEA deixa o sistema concentrando-se nas emissões do processo, principalmente nas poeiras de aciaria, sob a forma de cloretos alcalinos.

Oct 30, 2017

By Douglas Henrique Milanez

A nanocelulose possui grande potencial de inovação e apelo sustentável, podendo ser obtida a partir de três vias principais: processo mecânico, hidrólise ácida e biossíntese bacteriana. Poucos estudos verificaram os avanços tecnológicos, bem como as principais organizações que dominam tecnologias envolvidas nas três vias principais de obtenção. Este estudo objetivou mapear as principais organizações e caracterizá-las conforme o processo de obtenção, mediante indicadores elaborados a partir de registros bibliográficos de documentos de patente indexados na base de dados mundial Derwent Innovations Index. Foi efetuada a mineração de dados para analisar a evolução do patenteamento, os principais titulares e os subdomínios tecnológicos no período de 2002 a 2011. Também foi realizada a mineração do texto contido nos títulos e resumos dos registros bibliográficos para mapear os processos de obtenção de nanocelulose e suas relações com os titulares. Os resultados indicaram o envolvimento de diversas instituições, sobretudo da China, dos EUA, do Japão e da Finlândia, além da característica emergente dos desenvolvimentos tecnológicos de cada processo. Não foram identificados titulares do Brasil, conforme os critérios e as fontes adotadas no estudo. A metodologia empregada mostrou-se útil para a obtenção dos resultados pretendidos e abre espaço para o seu aprimoramento mediante novas pesquisas.

Aug 8, 2018

By Luciano Gianizeli Rodrigues

Este trabalho estuda a obtenção da fase S livre de precipitados, a partir da nitretação a plasma de pós de aço inoxidável austenítico 316, e analisa a variação do parâmetro de rede (aS) em função das diferentes condições de tempo e temperatura de tratamento. Os pós com granulometria entre 38 e 54 ?m foram nitretados em reator a plasma pulsado DC, sob atmosferas de 80%N2 e 20%H2, pressões de 400 Pa, por tempos de 1 a 9 h, e temperaturas de 420, 450 e 470ºC. Os resultados mostram que para a temperatura de 420ºC o parâmetro de rede (aS) aumenta continuamente com o tempo de tratamento, atingindo a máxima expansão (8,5%). Com o aumento da temperatura e do tempo de tratamento, verificou-se um recuo em aS associado à perda de nitrogênio e conseqüente formação de nitretos. É possível obter na temperatura 420ºC após 9 h cerca de 37% de fase S livre de precipitados, o que mostra a necessidade de realização de experimentos adicionais ou do desenvolvimento de métodos de separação das partículas nitretadas das não nitretadas.

Aug 8, 2018

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By Gabriela Grespan Câmara

O processo de galvanização a zinco utiliza como principal passivante o metal cromo na sua forma hexavalente. O presente trabalho estuda a remoção por zeólitas do íon cromo (VI) do efluente de uma indústria metalúrgica. Devido a grande concentração de Cr (VI) na amostra, primeiramente foi realizada uma redução deste metal utilizando metabissulfito de sódio, que é o agente redutor e de precipitação ideal para efluentes contendo concentrações de Cr(VI) acima de 100 mg L-1. Em concentrações menores o precipitado apresenta baixa cinética de sedimentação, necessitando de um polimento com um tratamento terciário. Este estudo foi realizado em coluna de leito fixo contendo zeólitas, onde foram filtradas soluções com concentrações de Cr(VI) variando de 0,5 a 10 mg L-1. O efluente tratado foi aplicado no topo da coluna e retirado pelo fundo. A partir dos dados de adsorção foram calculados as isotermas de adsorção (Langmuir e Freundlich). O modelo de Langmuir obtido mostrou-se significativo e preditivo com 97,93% de confiabilidade. A capacidade máxima da zeólita em remover cromo (VI) foi estimada em 0,02 mg de Cr(VI) g-1 de zeólita.

Aug 16, 2017

By Thiago Viana de Oliveira Turra

Foi estudado o comportamento do resultado de dureza com o acréscimo de tempo de patamar de tratamento térmico para alívio de tensões, em juntas soldadas com processos MAG e TIG. Utilizou-se o metal base ASTM A743 CA6NM, um aço inoxidável martensítico usado na fabricação de rotores para geração de energia hidroelétrica, e o consumível de soldagem AWS A5.9 ER410NiMo. No processo MAG, foi usado o gás mistura de 96% Ar + 4% CO2, e no processo TIG o gás 100% Ar. Para cada processo, foi soldado um corpo de prova, que foi cortado em sete fatias ao longo do comprimento. Observou-se redução na dureza do estado “como soldado” para o primeiro ciclo de oito horas de patamar. Nos demais ciclos a variação encontrada não tem significância dentro da dispersão da amostragem.

Oct 30, 2017

By Mariana Boger Netto

Na fabricação de aços, uma das funções do refino secundário é a remoção das inclusões não metálicas geradas durante o processo. A viscosidade da escória influencia sobremaneira nas trocas de massa entre banho metálico e escória, sendo, portanto, uma de duas propriedades mais importantes. Em vista disso, este trabalho tem como objetivo estudar escórias de refino secundário quanto à sua viscosidade, analisando os principais fatores que influenciam esta propriedade. A partir de dados de composição química de amostras de escória de uma qualidade de aço comercial, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Foram obtidas informações sobre as fases presentes no processo, frações sólida e líquida, ponto de saturação de MgO e viscosidade efetiva da escória. Com base nesses resultados, concluiu-se que o aumento da basicidade tende a aumentar a fração sólida e a viscosidade, mas ao chegar à sua saturação de sólidos, o aumento da basicidade age na parte líquida da escória, quebrando as cadeias de silicato nela presentes e diminuindo a sua viscosidade. Além disso, percebeu-se que a viscosidade efetiva dessas escórias é bastante elevada devido à presença de altas frações sólidas, podendo resultar em problemas para o aço estudado.

Aug 16, 2017

By Rudineli Demarque

Este artigo apresenta um estudo das características metalúrgicas, geométricas e microestruturais da soldagem TIG autógena aplicada em chapas de um aço AISI 304, o processo autógeno tipo cordão sobre chapa foi utilizado com a finalidade avaliar o comportamento deste aço quando submetido a ciclos térmicos distintos. A soldagem foi automatizada, na posição plana, e realizada com controle de velocidade com a finalidade de regular a energia adicionada ao material soldado. As variáveis de entrada foram a velocidade da tocha de soldagem TIG, e a corrente setada na máquina de solda. Foram avaliados os efeitos da variação da energia de soldagem sobre as características metalúrgicas do processo, sobre as características geométricas (penetração e largura) do cordão se solda, microestrutura, espaçamento dendrítico e microdureza da seção transversal da junta soldada. Os resultados indicaram uma forte influência sobre a geometria da junta soldadas, aumento de 28,5% na largura, 59,6% na profundidade e 44,6% na área, além de alterações microestruturais, aumento de 100% na quantidade de ferrita d, 12% na microdureza e 51,69% no espaçamento das dendritas no metal de solda, Além disso observaram-se ausência de defeitos nos passes isolados sobre as chapas.

Oct 30, 2017

By Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins, Karen Espina Gomes, Amilton Barbosa Botelho Junior

The present work aims at the synthesis of nanoparticles of copper by chemical reduction in microwave oven. The solution used comes from the selective copper precipitation of the lateritic nickel leachate. The copper solution (20mL) was placed in a beaker, and 2mL of 100g/L ascorbic acid and 20mL of 20g/L sodium citrate were added in that order and at room temperature. The pH of the mixture was corrected with 1M sulfuric acid or 2M sodium hydroxide. Then the mixture was placed in a microwave oven. The effect of pH, time and microwave power were evaluated. The morphology, composition and size of the particles were verified in Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersion Spectroscopy (SEM/EDS). Results showed that the particles formed had no nanometric size. This may have occurred because the reducing action of ascorbic acid together with sodium citrate generates a very rapid reduction rate, which makes it impossible to form particles on a gauge scale. Particles synthesized at pH 4, after 4 minutes of reaction with 1000W of power presented particles with spherical morphology and only copper in the composition.

Oct 3, 2019

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Aug 1, 2018

By Franciéli Mantovani

Apesar da primeira preocupação com relação à gestão de resíduos ser a busca pela minimização da geração dos mesmos, há muitos casos de processos produtivos que geram resíduos inevitáveis. A investigação e o desenvolvimento de processos tecnológicos capazes de transformar os resíduos no sentido de reutilizá-los são plenamente justificados e passaram a ser uma realidade. Dentro deste panorama, a reciclagem de resíduos potencialmente perigosos, como o pó de aciaria elétrica - PAE, é uma importante questão ambiental. A indústria de pigmentação, na busca de matérias primas alternativas e de menor custo, vem apresentando potencial para absorver resíduos que contenham elevados teores de ferro sob a forma de óxidos. Neste sentido, esta pesquisa objetivou avaliar a viabilidade do uso de PAE para pigmentação da fração argamassa do concreto. Para tanto, foram moldados três traços diferentes, com teores de adição de PAE e de pigmento comercial de 0% e 5%, mantendo-se uma relação água/aglomerante de 0,4. Para cada traço moldaram-se corpos de prova destinados aos ensaios de resistência à compressão e de medições colorimétricas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o PAE apresenta potencial para pigmentação de argamassas. Entretanto, verificou-se retardo na pega do material, o que pode vir a prejudicar a desforma.

Jul 30, 2018

By Sheyla Santana de Carvalho

O titânio processado por metalurgia do pó tem sido cada vez mais utilizado na fabricação de implantes cirúrgicos, ortopédicos e dentários, devido às características de biocompatibilidade e propriedades mecânicas do material obtidas por esta técnica. A componente cisalhante da deformação característica do processo de extrusão angular em canal (EAC) permite a consolidação das partículas pela junção de novas superfícies e o elevado grau de deformação obtido confere considerável refino dos grãos do material. No presente trabalho o material foi processado por metalurgia do pó seguido de extrusão angular em canal, enquanto a caracterização envolveu técnicas como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de dureza. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a caracterização da microestrutura, da dureza e da porosidade de compactados de titânio submetidos ao processo de extrusão angular em canal em temperatura da ordem de 375°C, com redução do tamanho de grão médio, de 30 µm para 1,32 µm no material processado por metalurgia do pó seguida por EAC e aumento da dureza, de 161 para 264 HV, respectivamente. A fração em área de poros, que atingia cerca de 4% no material apenas compactado foi reduzida para aproximadamente 0,8% no material submetido ao processo EAC.

Aug 7, 2018

By Carlos Eduardo Pinedo

A nitretação dos aços inoxidáveis tem sido objeto de diversos estudos nas últimas décadas. O objetivo primordial é promover o endurecimento superficial e com isso elevar a resistência ao desgaste, sem comprometer a resistência à corrosão. Em vista disto, a nitretação sob plasma a baixa temperatura, abaixo de 430oC, tem se mostrado um processo eficiente para inibir a precipitação de nitretos de cromo e promover o endurecimento superficial pela formação de fases expandidas pela supersaturação de nitrogênio. Este trabalho mostra a formação de ferrita expandida em um aço inoxidável ferrítico. Para isso foi utilizada o processo de nitretação sob Plasma-DC na temperatura de 400oC por 20 horas em mistura gasosa contendo 75%N2 e 25%H2. Os resultados de Difração de Raios-X mostraram que a nitretação em baixa temperatura é capaz de formar uma camada nitretada de ferrita expandida. Em Microscopia óptica observa-se uma camada homogênea com profundidade média de 32 microns de profundidade e dureza média de 1296 HV promovendo um endurecimento superficial do aço inoxidável ferrítico em mais de 5 vezes sem que ocorra a precipitação de nitretos de cromo e, com isso, preservado a resistência à corrosão.

Oct 30, 2017

By Luiz Henrique Accorsi Gans

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

Jul 31, 2018

By Ludmila Vieira da Silva Matos

O presente artigo investigou como a condição de operação das zonas de resfriamento em máquina de lingotamento de placas contribui para o desempenho de lanças air mist. Tal investigação foi realizada no laboratório da Spraying Systems Brasil a partir das premissas de projeto de uma nova máquina de lingotamento e um novo conceito de lança air mist: menor consumo de ar comprimido, amplo turndown e qualidade de cobertura por toda a curva de operação do resfriamento. As curvas de performance foram montadas para diferentes condições de utilização de ar comprimido: de 1,5 a 4,5bar de pressão constante. Cada lança teve das vazões mínimas às máximas de água ensaiadas. A qualidade do perfil do jato produzido foi verificada para cada ponto das curvas obtidas, em mesa de distribuição no laboratório da Spraying Systems. Com as imagens em mãos, foi possível selecionar aquelas condições de vazão de água e pressão de ar comprimido com melhores perfis de jato e cobertura. Como resultado, a fabricante da máquina pode validar e/ou modificar a curva de trabalho de resfriamento da máquina e garantir as melhores condições do perfil do jato e uniformidade de resfriamento.

Oct 1, 2019

By Vitor Falcão Artacho

As ligas de alta entropia são sistemas de ligas multicomponentes onde os elementos constituintes estão em proporções atômicas equivalentes ou quase equivalentes. As ligas de alta entropia são materiais avançados com propriedades únicas e promissores como materiais estruturais. Contrário as fases intermetálicas ordenadas esperadas pela metalurgia clássica, fase simples em solução sólida com estruturas CCC e CFC têm sido encontradas nos sistemas de ligas de alta entropia. O objetivo do presente trabalho foi preparar e caracterizar as ligas selecionadas FeCrNiCoAlCu e FeCrNiCo(AlCu)0,5. A preparação da liga foi realizada em forno a arco voltaico em atmosfera protegida. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios-X. A caracterização mecânica foi realizada por medidas de dureza Vickers e por ensaio de compressão a frio. Os resultados mostram que ambas as ligas são constituídas por soluções solidas de estrutura dendrítica. A microdureza e o limite de escoamento compressivo da liga FeCrNiCo(AlCu)0,5 foi superior à liga FeCrNiCoAlCu.

Aug 8, 2018