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By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

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 Gabriel Mendes de Almeida Carvalho

O processo de soldagem de pontos por resistência elétrica é uma técnica econômica e adequada para a união de chapas, pela alta velocidade e adaptabilidade, torna-se um método amplamente difundido para a produção em massa. É utilizado principalmente em carrocerias de automóveis por apresentar elevada eficiência e qualidade. Este artigo analisa as diferenças apresentadas nas microestruturas de pontos de solda produzidos através do controle da refrigeração do eletrodo. Para garantir a qualidade de uma junta soldada e aumentar a vida útil do eletrodo é importante que os parâmetros empregados na soldagem sejam bem ajustados, para que o ponto de solda também apresente características que irão garantir uma boa performance do produto final. O objetivo deste trabalho é fazer a comparação da qualidade dos pontos de solda produzidos, além de avaliar a estrutura formada em diferentes temperaturas do eletrodo no momento da soldagem.

Aug 17, 2017

By Nicolangelo Del Busso

A soldagem é um processo industrial empregado na indústria do petróleo e em minerodutos devido ao sua excelente resistência mecânica. Os seus parâmetros provocam alterações metalúrgicas significativas no metal de solda. Neste trabalho foi estudado o aço microligado da classe API-5L-X70 em termos de microestrutura (metalografia e fratografia por microscopia óptica e eletrônica) e propriedades mecânicas (ensaio de tração a temperatura ambiente, dureza, dobramento e ensaio de impacto Charpy a – 20o C e a 0o C) após soldagem em arco submerso, nas regiões da zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e metal de base (MB). O exame metalográfico apresentou microestrutura bandeada consistindo de ferrita poligonal, perlita e bainita, com pequeno tamanho de grão. Os resultados mostram o aumento da resistência mecânica influenciada pela presença de ferrita acicular. Análise fratografica apos ensaios mecânicos revelam comportamento dúctilfrágil.

Aug 16, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

A complexidade do formato do molde de beam blank aumenta a importância de se compreender o comportamento do fluxo no interior do mesmo. Neste estudo verificou-se a influência da profundidade de imersão e da velocidade de lingotamento sobre as características de fluxo em um molde de beam blank alimentado por duas válvulas tubulares. Os resultados das simulações matemáticas foram coerentes com os resultados do modelamento físico. A velocidade de espalhamento do jato na região do flange é maior que na alma e este fator pode acarretar na solidificação irregular da pele ao longo da seção transversal. A profundidade de penetração do jato variou entre 66cm e 77cm. A intensidade média de flutuação do menisco foi de 0,22mm, sendo a flutuação máxima encontrada de 0,85mm. Com base nos resultados obtidos, os parâmetros de operação sugeridos são: profundidade de imersão igual a 75mm e velocidade de lingotamento máxima de 1m/min.

Aug 17, 2017

By Lucas Ribeiro Ramos

Este trabalho investigou as alterações microestruturais e de dureza em amostras da liga eutética Al-11%Si-5%Ni submetidas ao tratamento por refusão superficial a laser (RSL). Nos tratamentos, foram realizadas seis combinações de parâmetros de velocidade de varredura (V) e potência (P) do laser. As seis trilhas resultantes do processo de refusão a laser foram examinadas por microscopia óptica para verificação da mudança das dimensões das trilhas, por microscopia eletrônica de varredura para averiguação do refino microestrutural e por ensaios de microdureza Vickers para verificação do aumento de dureza. Foi estabelecida uma correlação entre espaçamento dendrítico primário (?1) e microdureza envolvendo resultados do presente experimento RSL e outro envolvendo fundição convencional. A RSL foi eficaz no refinamento da microestrutura, formando dendritas de a-Al e região eutética interdendrítica, obtendo ?1 mínimo de 0,86 µm e elevação da microdureza em até 88% se comparada a microestrutura bruta de fundição.

Oct 30, 2017

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 2017

By Bianca Vieira Stragliotto

O controle térmico do aço dentro da panela de aciaria depende do conhecimento das perdas térmicas e da estabilidade do processo, durante a etapa de refino secundário. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo que prevê a temperatura de chegada do aço líquido no forno-panela. Foram calculadas as perdas térmicas do aço durante o vazamento do forno elétrico a arco e transporte para o forno-panela. As perdas por adição de ligas e escorificantes, pelos refratários, por convecção e radiação da escória e tempos de processo foram consideradas. Os cálculos foram aplicados em dados históricos de 469 corridas de uma aciaria elétrica, distribuídas em 14 qualidades de aço produzidas. As perdas por adição de ligas e escorificantes ocasionaram no sistema uma perda de temperatura média mínima de 5°C e máxima de 53°C. O modelo mostrou-se apto para testes em escala industrial, apresentando acerto médio de 72,5%.

Oct 30, 2017

By Lionel Loïc Limol

Polymeric materials, such as polyurethanes and rubbers, are widely used in the mining industry because of their moderate cost and excellent mechanical properties. Such polymers have been used mainly in transportation (conveyor belt systems and pipes coatings) and screening, for their appreciable abrasion wear resistance. Studies revealed the complex influence of test parameters, such as grit size and applied normal load, on the abrasion wear process for polymers. In this study, the abrasive wear behavior of several polyurethanes and rubbers were investigated at room temperature according to a rotary drum abrasion method (DIN 53516). Wear tests were carried out at 26 cm/s test speed and load value of 5 N and 10 N. Corundum paper grit varying from 60 to 400 mesh were used as an abrasive surface. After each test the mass loss of the pin was recorded and the wear rates were calculated from wear volume. The wear surfaces were investigated by scanning electron microscopy.

Jul 31, 2018

By Claudeir Carvalho Silveira

Para produzir os aços bifásicos galvanizados com revestimento de Zn-Fe as tecnologias de galvanização foram adaptadas visando à produção de aços com alta resistência, resistentes à corrosão e boa conformabilidade. Desta forma, e considerando as deformações obtidas na estampagem tornou importante a caracterização em laboratório da influência do nível e do caminho de deformação na geração de trincas do revestimento com Zn-Fe aplicado a um aço bifásico. O presente trabalho avaliou o efeito dos caminhos de Deformação Uniaxial, Deformação Plana e Estiramento Biaxial Simétrico na evolução das trincas do revestimento Zinco-Ferro (Galvannealed-GA) e sua conectividade considerando o aço base Dual Phase 600. Foi observado que aumento da área composta por trincas ocorre com o aumento do nível de deformação para todos os caminhos avaliados. O Estiramento Biaxial Simétrico foi o caminho de deformação que mais influenciou no aumento da área com trincas na superfície do revestimento e na conexão destas trincas com o aço base. Isso ocorreu em função do estado de tensão (tração-tração) imposta à superfície e à seção dos revestimentos. Mesmo sendo observada a conectividade das trincas com o aço base não foi verificado visualmente defeitos de desplacamento do revestimento tais como Powdering e Flaking.

Aug 16, 2017

By Roberto Silva de Andrade

O inchamento é um grande problema durante a redução de pelotas de minério de ferro. Várias mudanças podem ser feitas nas pelotas para minimizá-lo. Conforme o sínter utilizado se torna cada vez mais básico, pelotas mais ácidas são desejadas. A adição de MgO, assim como a modificação da basicidade binárias das pelotas pela adição de CaO são soluções que têm sido apontadas. Dessa forma, este trabalho estudou os efeitos do MgO a da modificação da basicidade binária nas seguintes propriedades de pelotas: compressão a frio, porosidade e índice de inchamento. Foram preparadas pelotas com até 5% de MgO e com basicidades entre 0,67 e 1,5. O aumento do teor de MgO causou aumento de porosidade e queda de resistência. A basicidade diminuiu a porosidade e causou aumento de resistência nas pelotas de basicidade 1,0. Tanto o aumento de basicidade quanto a adição de MgO diminuíram o inchamento.

Oct 30, 2017

By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Douglas Batista Mazzinghy

O moinho vertical normalmente é dimensionado através da aplicação de um fator de eficiência sobre o Índice de Trabalho de Bond (BWI) ou sobre o consumo específico de energia (kWh/t) obtido através de teste em moinho de bolas de laboratório. Para confirmar o dimensionamento do moinho vertical são realizados testes em escala piloto com grandes volumes de amostras. O presente trabalho apresenta uma metodologia para simulação de moinho vertical através de testes de moagem em escala de laboratório utilizando um moinho de bolas convencional e amostras bitoladas em diferentes faixas granulométricas. A amostra de minério de ferro estudada foi utilizada em uma campanha de testes em escala piloto com moinho vertical. As simulações realizadas utilizando a metodologia de Austin apresentaram muito boa correlação com os resultados dos testes em escala piloto.

Aug 1, 2018

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 Carlos André Ruy Carneiro

Em virtude da necessidade de produção de aços cada vez mais restritivos com relação às faixas de composição química, torna-se necessário o desenvolvimento contínuo de novas ferramentas para o controle do processo de fabricação do aço via aciaria à oxigênio. Neste cenário, propôs-se o desenvolvimento de um modelo de controle dinâmico para os Convertedores LD da Aciaria 1 da Usiminas - Usina de Ipatinga, utilizando o resultado da análise dos gases de exaustão, em conjunto com ferramentas matemáticas de ajuste e análise de dados. Neste trabalho é apresentado o modelo de previsão de carbono construído a partir das curvas das análises dos gases, das quais foram obtidos matematicamente os pontos de interesse: análises instantâneas, a interseção das curvas do CO e do CO2 e o ponto máximo da curva do CO2. O modelo foi desenvolvido utilizando redes neurais e validado utilizando dados históricos do processo.

Jul 29, 2018

By Josué Claudio Metz

A concepção de desenvolvimento sustentável tem resultado no aumento de pressões ambientais para a melhoria da eficiência na utilização de recursos, e para a significativa redução das emissões e da geração de resíduos. No processo de fabricação de aço nas siderúrgicas com fornos elétricos a arco ocorre a geração do resíduo sólido denominado pó de aciaria elétrica (PAE). O PAE é constituído por diferentes óxidos metálicos. Contém cromo, chumbo e cádmio e, por isso, é classificado como resíduo classe I – Perigoso pela NBR 10004 [1]. Gerado em grandes quantidades diariamente em todo o país, o PAE é disposto principalmente em aterros industriais. A indústria da construção civil, devido a quantidade de matérias-primas consumida e variedade de produtos disponíveis – cimento, concreto, agregado, cerâmica, entre outros, apresenta-se como alternativa para a reciclagem de resíduos gerados em outros setores da econômica. Estudos indicam o potencial uso do PAE na produção de materiais da construção civil, tais como cimento e concreto. O objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão da literatura sobre a viabilidade técnica da adição do PAE ao cimento como alternativa de valorização desse resíduo. Os estudos sugerem que em quantidades próximas a 1%, a adição de PAE não afeta de forma significativa as propriedades do cimento.

Aug 16, 2017

By Raphaella Hermont Fonseca Murta

O ensaio não destrutivo por ultrassom é amplamente utilizado para detectar e dimensionar descontinuidades no interior do material. A técnica TOFD (Time Of Flight Diffraction [do inglês]) foi a técnica ultrassônica utilizada. Entretanto, a classificação do tipo de descontinuidade, a partir dos sinais ultrassônicos obtidos durante uma inspeção requer um profissional altamente capacitado. Esta tarefa pode ser realizada por algoritmos de reconhecimento de padrões, capazes de processar rapidamente uma grande quantidade de dados. Nesse trabalho, foram simulados três tipos de descontinuidades em juntas soldadas: falta de penetração, poro e trinca, utilizando-se o Método dos Volumes Finitos (MVF). Em seguida, foi aplicado o método de reconhecimento de padrões K-vizinhos mais próximos (K-NN – K-nearest neighbors [do inglês]), para verificar como esses dados são separados. Esse trabalho é um passo inicial para o emprego de simulação numérica do ensaio ultrassônico para produzir sinais simulados e utilizá-los no treinamento de ferramentas de reconhecimento de padrão, a serem futuramente testados com sinais ultrassônicos experimentais. O K-NN classificou bem os sinais simulados. Conseguindo uma taxa média de acerto de aproximadamente 84%.

Oct 30, 2017

By Paulo Rodrigues dos Santos Junior, Alexander de Oliveira Botelho, Gustavo Maia de Almeida, Vinícius Antonio Ramos Pin, Daniel Cruz Cavalieri

A preocupação com a análise adequada dos resultados de retificação dos diferentes tipos de cilindros realizada na oficina é de grande importância para o processo de laminação. Sua classificação correta e de forma eficiente representa uma redução de custo e contribui para a estabilidade/continuidade do processo de produção de bobinas. Atualmente, na ArcelorMittal Tubarão, a interpretação destes resultados, assim como sua classificação, é realizada manualmente por retificadores que trabalham em regime de turno no púlpito de operação, a partir de dados gerados no final do processo de retificação pelos equipamentos denominados “retíficas”. Esse trabalho mostra o desenvolvimento e a aplicação de um sistema inteligente baseado em Lógica Fuzzy. Esse sistema objetiva a criação de um classificador automático da avaliação dos resultados de retificação como um guia operacional.

Oct 1, 2019

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018