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By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Josué Mesquita de Souza Junior

A concentração gravítica corresponde a uma das mais antigas e importantes formas de processamento mineral, sendo utilizada para beneficiar uma grande variedade de minérios. Neste contexto, a melhor maneira de investigar e prever resultados de processos gravíticos é a chamada “curva de lavabilidade”. Estas curvas apresentam a distribuição das partículas de um dado um material segundo as suas densidades e são construídas a partir de dados experimentais obtidos nos denominados testes de flutua-afunda. Para a realização destes testes são utilizados líquidos com diferentes densidades, os quais correspondem a substâncias muito tóxicas, voláteis, de difícil manuseio e, na maioria dos casos, muito caras. Além disto, por não existirem líquidos com densidades muito elevadas, os mesmos não podem ser usados no fracionamento de sulfetos ou óxidos metálicos, o que restringe o uso das curvas de lavabilidade a materiais leves. Pensando nisto, procedeu-se ao desenvolvimento do presente trabalho, cujo objetivo é apresentar uma nova metodologia para a construção das curvas de lavabilidade a partir da análise de imagens digitais. Com esta metodologia será possível construir curvas de lavabilidade de uma maneira mais rápida e segura, além de tornar possível a aplicação desta ferramenta para minérios que possuam partículas com densidades mais elevadas.

Aug 17, 2017

By Victor Caso Moreira

Neste trabalho é estudado o efeito do ferro no tamanho de grão e nas propriedades mecânicas do latão UNS C26000, também comercialmente conhecido como latão 70/30. Foram avaliados dois teores residuais: 0,0069% e 0,0592%. As amostras foram inicialmente laminadas até a espessura de 2,30 mm, submetidas a tratamento térmico de recozimento objetivando tamanho de grão de 0,030 mm. Posteriormente as amostras foram laminadas para outras três espessuras e submetidas a um novo recozimento. As amostras recozidas passaram por análise de tamanho de grão e foram submetidas a ensaios de tração, sendo obtidos resultados de limite de resistência à tração. Os comportamentos apresentados pelos materiais foram distintos entre si, sendo que o material com maior teor de ferro apresentou aumento das propriedades mecânicas em função do aumento da redução de espessura e o material com menor teor ferro apresentou redução do limite de resistência à tração. Quanto ao tamanho de grão, o material com menor teor de ferro apresentou pequena variação de tamanho de grão após o recozimento, enquanto o material com maior teor de ferro apresentou redução do tamanho de grão em função do aumento da redução de espessura, demonstrando inibição do crescimento de grão e estrutura heterogênea.

Aug 17, 2017

By Paula Rodrigues Caumo

A tecnologia da fabricação de aços, nas últimas décadas, apresentou grandes avanços, os quais resultaram em melhorias da qualidade, principalmente no que se refere à remoção de inclusões. As inclusões podem ser responsáveis por prejudicar as propriedades mecânicas por meio da geração de trincas ou fraturas entre outros defeitos. O distribuidor do lingotamento contínuo também pode atuar na remoção destas partículas. A eficácia desta função do distribuidor demanda o conhecimento das características do escoamento do aço líquido de modo que se possa propor modificações na configuração do distribuidor. Esse conhecimento pode ser obtido mediante a utilização de modelos físicos para simular os fenômenos envolvidos. O objetivo deste trabalho é, a partir de um distribuidor com jato aberto, construído em acrílico e em escala 1:1, verificar o percentual de inclusões passantes pelo veio com ou sem a presença de bolhas. O trabalho foi executado com e sem tubo longo, sendo o tubo longo empregado para prevenir o arraste de ar para o interior do modelo. Os resultados foram obtidos por meio do ensaio de remoção de inclusões com o auxílio do ensaio de distribuição de tempos de residência. As variáveis utilizadas neste estudo são: presença bolhas e velocidade de lingotamento.

Aug 16, 2017

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017

By Enrique Roy Dionisio Calderon

Neste trabalho é apresentada a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução e os balanços de massa e de energia. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos “on-line” com o processo. Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise de casos reais, algumas inviabilidades termodinâmicas importantes do forno, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

Aug 1, 2018

By Carline Fabiane Stalter

O presente trabalho tem por objetivo buscar e aplicar ações de P+L no processo de colagem. Este é realizado em uma cabine de formato cúbico, cujo material colante é o adesivo de poliuretano. Como a aplicação sobre o substrato é feita com uma pistola específica, ocorre a formação de névoas e consequentemente sua deposição nas paredes da cabine, formando camadas de adesivo que devem ser removidas e descartadas como resíduo. A fim de facilitar sua remoção, as paredes eram revestidas com graxa, que acabava contaminando o resíduo. Com as ações de P+L, buscou-se eliminar a graxa do processo. A partir daí, foi realizada a avaliação econômica e ambiental. A melhor opção para eliminar a graxa seria utilizar um produto que agisse como desmoldante, por isso foi testado o tecido de fibra de vidro com Teflon®. Como os testes realizados apresentaram resultados satisfatórios, houve a substituição da graxa. Dessa forma houve a redução de custos e no tempo de limpeza da cabine, não geração de graxa como resíduo, possibilidade de reaproveitamento do resíduo, eliminação do contato entre o operador e a graxa, transformação de um resíduo classe I em classe II e retorno financeiro do valor investido em 1,1 meses.

Aug 16, 2017

By Markssuel Teixeira Marvila

Este trabalho tem por objetivo avaliar a possibilidade de obtenção de revestimento cerâmico prensado semiporoso utilizando misturas, por via seca, de argila caolinítica com fonolíto. Foram utilizados traços contendo 20% e 40% de incorporação de fonolíto em peso em relação a massa cerâmica em duas granulometrias distintas (fonolíto passado na peneira #50 e #200). Para efeito comparativo, avaliou-se uma massa cerâmica industrial proveniente do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes e uma massa cerâmica sem incorporação de fonolíto. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial calcinados em temperaturas variando entre 1050 a 1200º C. Nas amostras queimadas, foram realizados ensaios tecnológicos para determinação da retração linear, resistência mecânica (compressão diametral) e absorção de água. Os resultados mostraram que a adição de fonolíto reduziu a absorção de água da argila. Além disso, o incremento do teor de fonolíto e a redução de sua granulometria somente foram eficientes em temperaturas elevadas. Com isso, a incorporação de fonolíto a uma argila caolinítica pode possibilitar a obtenção de revestimentos semiporosos com parâmetros melhorados. Entretanto uma ressalva dever ser feita: há necessidade de incremento da temperatura final de queima em comparação com patamares utilizados por indústrias do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes.

Oct 30, 2017

By Vinicius de Oliveira Fidelis Sales

O presente trabalho tem como por objetivo a busca por uma solução eletrolítica capaz de eletropolir, eficientemente, amostras de ferro puro (>99,8% Fe). A finalidade de se utilizar o ferro é devido o interesse em suas propriedades biocompativeis e a sua possível aplicação biomédica, sendo utilizado em dispositivos biodegradáveis. Ligas à base de Fe, Mg e Zn estão ganhando importância devido às vantagens que elas oferecem, em comparação com as tradicionais (AISI316L, L605), sendo a capacidade, de se degradarem a principal caracteristica. A escolha do eletropolimento, como técnica de modificação de superfície, deve-se a sua capacidade em polir o material tornando o seu relevo mais homogêneo, garantindo um pré-tratamento adequado ao material em diversas aplicações, como por exemplo o tratamento com o plasma. Um dos grandes diferenciais desta técnica é que pode ser utilizada em materiais com geometria complexa. Foram realizados testes utilizando um grupo de 4 soluções presentes na literatura e analisados os seus efeitos em amostras de ferro puro. Com os resultados obtidos pelas análises de Microscopia Óptica, Microscópio de Força Atômica e Ângulo de Contato foi possível verificar que a solução 2C obteve o eletropolimento mais efetivo, apresentando assim as características desejadas.

Oct 30, 2017

By Luara da Costa Morais

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da temperatura de recozimento intercritíco na microestrutura e nas propriedades de um aço dual-phase. Para isto, amostras do aço em estudo foram recozidas intercriticamente a temperaturas entre 720 e 740°C. A quantificação da martensita foi realizada por estereologia quantitativa sobre imagens obtidas por sinal de elétrons secundários. Ensaios de tração e de estampabilidade foram realizados no material tratado e na condição de partida. Os resultados da quantificação mostraram aumento na fração de martensita com o aumento da temperatura de tratamento. Para o estudo da influência da microestrutura no comportamento mecânico, foi relacionada a fração de martensita com as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios de tração e estampabilidade. As amostras recozidas intercriticamente apresentaram aumento nos limites de resistência e escoamento e diminuição dos alongamentos, total e uniforme, com o aumento da fração de martensita. A amostra de partida apresentou frações de martensita similares às observadas para a tratada a 740°C, entretanto com valores de resistência e escoamento inferiores e alongamento superior, sugerindo influência da morfologia nas respostas mecânicas do material. O material como recebido apresentou a melhor combinação entre resistência, alongamento e estampabilidade indicando que esta condição é mais indicada para o setor automotivo.

Aug 8, 2018

By Ana Clara Petrucelli

O reator EOF foi desenvolvido no Brasil nos anos 1980 com características únicas. O pré aquecedor de sucata e a distribuição dos pontos de injeção de gases oxidantes e combustíveis conferem estas características. O objetivo deste trabalho é reproduzir o comportamento do banho metálico de um EOF de 45 t comparando seus três pontos de injeção: lanças supersônicas, lanças atmosféricas e ventaneiras. A lanças supersônicas e ventaneiras promoveram uma grande agitação do banho quando comparado com os injetores atmosféricos uma grande oportunidade de melhoria.

Jul 29, 2018

By Verônica Scarpini Candido

Diante a atual preocupação com a disposição de resíduos industriais, diferentes alternativas vêm sendo desenvolvidas a fim de que hajam aplicações referentes a utilização desses resíduos. A lama vermelha, rejeito da lavagem da bauxita, cujo a disposição final estabelece-se dentro de grandes barragens, vem sendo alvo de inúmeras prospecções para uso. Deste modo, o presente trabalho visa estabelecer uma análise comparativa da granulometria da lama vermelha a partir da sedimentação hidráulica, valendo-se da Lei de Stokes e de ensaios em granulômetro visando conhecimento para a futura aplicação em polímeros. Sendo assim, foram desenvolvidos testes experimentais em proveta para gerar dados de processo para testes em maior escala. As amostras pós-sedimentação foram analisadas em um granulômetro Mastersizer 2000-HYDROG. Verificou-se que existe uma variação significativa no tamanho das partículas de lama vermelha, e que é possível proporcionar futuramente a formulação de compósitos a partir de cada faixa granulométrica.

Oct 30, 2017

By Kenneth Williams

Cargas a granel, incluindo finos de minério de ferro, devem ser embarcadas de acordo com as diretrizes acordadas entre os membros da Organização Marítima Internacional (IMO). Uma medida de segurança crítica é o Limite de Umidade Transportável (TML), exigido para cargas do Grupo A (cargas que têm tendência à liquefação). Diversos acidentes com navios envolvendo finos de minério de ferro da India, cuja causa suspeita-se ser a liquefação da carga, trouxeram à atenção o tema do TML de finos de minério de ferro. Um trabalho extenso de pesquisa foi desenvolvido pelos principais produtores de minério de ferro da Austrália e do Brasil para dar suporte à IMO no desenvolvimento de normas para o embarque desse tipo de material. Com essa finalidade, mineradoras patrocinaram o projeto AMIRA P1097, que foi conduzido pela TUNRA Bulk Solids (TBS) e o Centre for Bulk Solids and Particulate Technology (CBSPT), CSIRO e a Universidade de Auckland, com a gestão do projeto sendo feita pela Creative Process Innovation, a fim de estabelecer uma abordagem modificada de testes de TML específica para finos de minério de ferro. Esse estudo deu suporte aos resultados dos testes e conclusões do Technical Working Group do IMO, que publicou suas conclusões e descobertas em Setembro de 2013.

Aug 16, 2017

By Bruna Helena Malovini Loiola

O presente trabalho apresenta os resultados de têmpera a partir da temperatura de transformação da austenita para ferrita em um aço microligado seguido de revenido de 200 a 550°C. Foram avaliadas as fases presentes no equilíbrio termodinâmico em função da temperatura de formação para verificar quais fases foram solubilizadas nas condições de tratamento térmico. Após os tratamentos de têmpera e revenido, foram realizadas caracterizações microestruturais e de microdureza. Os resultados indicaram presença de ferrita poligonal em conjunto com constituintes displacivos como ferrita acicular, bainita e martensita em baixa fração volumétrica. Ambos os constituintes apresentaram variação de microdureza com o revenido e apresentaram envelhecimento na temperatura de 550°C. Este envelhecimento foi atribuído à precipitação de carbonetos tipos M7C3 e MC com base nas simulações termodinâmicas.

Oct 30, 2017

By Élida Gonçalves das Neves

Nos últimos anos as siderúrgicas têm investido na melhoria de seus processos e produtos buscando à produção de clean steels, onde menor nível inclusionário é almejado. Neste contexto foi objetivado neste trabalho, em um primeiro momento, realizar uma revisão bibliográfica afim de buscar um modelo que pudesse relacionar a composição química da escória com a capacidade da escória de remover de forma eficiente as inclusões, garantindo assim a limpidez de aços. A partir destes dados, buscou-se, como segundo objetivo, avaliar alguns resultados de escórias industriais e compará-los com o proposto pelo modelo. A viscosidade e molhabilidade foram os parâmetros de maior impacto neste estudo, sendo a viscosidade obtida através da termodinâmica computacional com o FactSage e a molhabilidade estimada a partir do modelo de Nakajima.

Jul 30, 2018

By Antônio Donizetti Giuliano, Fernando Codelo Nascimento, Viviane Tavares de Moraes, Cilene Cláudia Diógenes, Erivan Cardoso Rocha

Nos lagos ornamentais geralmente tem-se a dificuldade em controlar o crescimento de algas, pois existe a incidência de luz e a disponibilidade de nutrientes provenientes da ração fornecida aos peixes, os quais propiciam o crescimento e o desenvolvimento das algas. Uma alternativa de tratamento é o processo oxidativo avançado (POA) existente, a ozonização, com o objetivo de propor um processo de tratamento de água para controlar a proliferação de algas em um lago ornamental sem prejuízos à comunidade aquática, vivente no lago. A metodologia utilizada foi o estudo de caso do lago que envolveu as seguintes etapas: construção do lago ornamental; definição do sistema de tratamento; monitoramento de parâmetros como: a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), a cor, o pH, a temperatura, a amônia (NH3) e o oxigênio dissolvido (OD) do lago durante três meses; aplicação do ozônio para controlar a proliferação de algas e monitoramento dos mesmos parâmetros durante o processo de ozonização. Dentre os principais resultados encontrados citam-se: a redução de 170 unidades de Cobalto platina (PCU) da cor esverdeada da água do lago; descimento de 60% da DBO; aumento de 16% da concentração de OD e a redução de 80 a 100% da concentração de NH3, eliminando assim odores desagradáveis e melhorando a qualidade da água. Por meio dos resultados obtidos conclui-se a aplicação de ozônio em lagos ornamentais é uma alternativa para a manutenção aquática e melhoria da qualidade da água..

Oct 2, 2019

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By André Nogueira

A etapa de flotação convencional do Concentrador 2 ocorre em um circuito com 13 tanques de flotação que recebem o produto dos ciclones limpadores (-0,15mm +0,030mm). O concentrado desta etapa contribui com aproximadamente 80% do volume de produção do concentrador. A necessidade da implantação do sistema de controle avançado de processos (SCAP) advém da alta heterogeneidade na alimentação do concentrador, uma vez que a Samarco não conta com pilha de homogeneização. O objetivo principal do projeto foi maximizar a recuperação metálica da flotação convencional e reduzir a variabilidade do teor de sílica no concentrado final. Aliado ao sistema de análise de imagem de espuma e ao analisador de sílica online, a ferramenta demostrou que, além de atingir os objetivos esperados, trouxe estabilização ao processo e padronização da operação.

Aug 16, 2017