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By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017

By José Raphael Olegário França

Separação eletrostática é o termo usado para todas as tecnologias de processamento que utilizam forças elétricas que atuam sobre partículas carregadas ou polarizadas sob um campo elétrico estático. O comportamento das partículas depende das suas propriedades elétricas, geométricos e tamanho das partículas. Portanto, a separação de espécies é possível se os parâmetros do campo elétrico e as propriedades elétricas diferentes das partículas são apropriados para o processo. No separador eletrostático de rotor as forças elétricas, combinadas com as forças gravitacionais e centrífugas agem sobre as partículas e são responsáveis pela separação mineral. No presente trabalho as forças eletrostáticas que agem no processo serão substituídas por um modelo de contato de coesão Hertz-Mindlin com JKR. O resultado apresentado, embora com limitações, conseguiu-se fazer uma boa estimativa do processo e alguns dos parâmetros do separador. Com a presente simulação é possível descrever o processo de separação além de permitir a redução de despesas de testes práticos, melhorar a compreensão das relações fundamentais, simular as influências dos diferentes parâmetros e por fim, estimar eventuais aumento de desempenho.

Aug 17, 2017

By Matheus Sampaio Modesto de Paula

O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um produto, até então não comercializado pela CSN/PR, criado para o aproveitamento da capacidade ociosa de seu laminador reversível a frio. Historicamente, a produção do laminador era direcionada exclusivamente para o abastecimento de uma linha de galvanização contínua, mas trabalhos bem sucedidos para o aumento da produtividade do laminador resultaram em capacidade excedente do equipamento. Diante desse cenário, a comercialização de bobinas Full Hard se tornou uma opção viável para a abertura de mercado e aumento de competitividade, frente a atual pressão imposta por produtos importados. Visitas aos potenciais clientes foram necessárias para o levantamento das características importantes a seus processos produtivos e adequação dos parâmetros utilizados no laminador reversível. Atualmente o produto está homologado e sendo fornecido a clientes externos, e espera-se o aumento da carteira, dependendo apenas da evolução do mercado.

Jul 30, 2018

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Diógenes Albert Gomes

Neste trabalho são apresentados os impactos físicos e mecânicos da reciclagem de insumos refratários compostos por óxidos de magnésio ligado ao carbono, visando à reutilização destes como matéria prima para a confecção de novos tijolos. Os resíduos refratários substituíram, na formulação proposta, 100% massa de MgO utilizado nestes tijolos. O estudo envolveu a confecção dos novos tijolos e a realização de ensaios de caracterização dos tijolos produzidos, através de ensaios físicos. Os resultados mostraram uma porosidade final elevada na condição sem cura, resultando em valores de densidade e resistência inferiores aos dos tijolos produzidos com matérias-primas virgens.

Aug 16, 2017

By Maurício de Jesus Monteiro

O presente estudo apresenta a avaliação microestrutural de duas ligas Fe-Ni-Cr com composições químicas distintas submetidas à corrosão em altas temperaturas em tubos de pirólise em uma planta de fabricação de polímeros durante três anos. A superfície e a seção transversal das ligas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X. As condições de serviço induziram a formação de uma camada de óxido na superfície das ligas composta por uma região externa e outra interna além de uma região empobrecida em cromo abaixo da camada de óxido. Uma das ligas apresentou também uma zona de oxidação interna. O estágio de modificação microestrutural de ambas as ligas foi analisado e comparado com resultados de outros autores.

Aug 7, 2018

By Elaine Cristina de Azevedo

Materiais poliméricos sofrem danos estruturais ao serem submetidos à radiação X. Estes danos podem causar reticulação, quebra de ligações entre outros danos. Em diversos serviços de radiodiagnostico e de radioterapia é utilizado placa de etileno vinil acetato, EVA, para auxiliar o posicionamento de pacientes crianças ate 2 anos em radiografias de tórax. O objetivo deste trabalho é verificar se este material é adequado para ser utilizado nestes serviços. Para tanto, amostras do material foram submetidas a dose de 25 kGy e avaliados por espectrometria de infra vermelho com transformada de Fourier, e a superfície por medidas de rugosidade e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que o material apresenta degradação com dose de 5 kGy e aumento da rugosidade.

Aug 8, 2018

By Natália de Oliveira Roque Maciel

Atualmente uma das maiores preocupações da humanidade está relacionada as questões ambientais, o que tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de materiais provenientes de recursos renováveis e ambientalmente amigáveis. A despeito disso, este trabalho objetiva comparar a resistência de compósitos desenvolvidos com fibras naturais e, portanto, ambientalmente amigável e de compósitos desenvolvidos com fibras de vidro, que por sua vez apresentam impactos ambientais desde a fabricação até o descarte. Foram fabricados 13 corpos de provas para amostras contendo 0% de fibra, 30% de fibra de curauá e 30% de fibra de vidro na matriz epoxídica e ensaiado na máquina de tração. Os resultados obtidos apresentam valores bastante superiores para as amostras contendo fibras de vidro, contudo, ao relacionar a tensão do compósito com a respectiva densidade da fibra, foi possível constatar que os compósitos com fibras naturais chegam a apresentar resultados superiores aos compósitos fabricados com fibras de vidro. É possível concluir, portanto, que do ponto de vista da propriedade mecânica em questão é possível substituir as fibras de vidro por fibras de curauá.

Aug 17, 2017

By Nilo Nogueira da Silva

O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da temperatura de laminação na microestrutura de um aço microligado ao Nióbio através de simulação por ensaios de torção a quente. Ensaios foram realizados com deformações em resfriamento contínuo para determinar as temperaturas de não recristalização da austenita (Tnr) e de início da transformação austenita-ferrita (Ar3). Foram realizados ensaios de torção simulando diferentes esquemas de laminação a quente em laminador Steckel, variando-se as temperaturas dos passes de acabamento. Foi observado, nas curvas tensão em função da deformação dos ensaios de torção, gradual encruamento da austenita quando a temperatura da última deformação foi inferior à 870°C. Foi também observado que o tamanho de grão ferrítico cresce com temperatura de laminação de acabamento.

Aug 8, 2018

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz

Embora a resistência ao desgaste seja geralmente a principal propriedade avaliada decorrente da adição de terceiros elementos em ligas Al-Sn, não somente os fenômenos tribológicos são responsáveis pela deterioração gradual das peças, mas também os fenômenos relacionados à corrosão. Dessa forma, o presente estudo objetiva analisar o efeito de características microestruturais formadas durante a solidificação transiente da liga Al-9%Sn-5%Zn na resistência à corrosão em solução 0,06M NaCl investigada por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Foi observada uma morfologia microestrutural caracterizada por dendritas da fase α-Al com concentrações de Zn tanto na matriz dendrítica quanto em regiões ricas em Sn localizadas nos contornos interdendríticos. A evolução dos espaçamentos dendríticos primários (λ1) também foi correlacionada com parâmetros térmicos de solidificação. Finalmente, constatou-se que a amostra com microestrutura mais grosseira, ou seja, λ1 = 89,6 μm, apresentou comparativamente menor densidade de corrente de corrosão e maior resistência à polarização.

Oct 1, 2019

By Alessandra Savazzini dos Reis

A crescente preocupação em relação às áreas de proteção ambiental e ao alto consumo de argila, matéria-prima da cerâmica vermelha, ocasiona a indisponibilização progressiva de reservas de argilas no Brasil. Com isso, vê-se a necessidade de incorporar resíduos na massa argilosa para confecção de produtos de cerâmica vermelha. A indústria de cerâmica vermelha brasileira consome cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. Na própria olaria são gerados resíduos, tal como, o resíduo de massa cerâmica crua originado na etapa de conformação das peças. Este trabalho visa incorporar o resíduo de massa cerâmica crua na massa argilosa usada em cerâmica vermelha. O resíduo foi caracterizado por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e distribuição de tamanho de partículas. Corpos de prova feitos com massa argilosa e resíduo em teores variando de 10% a 90% (massa) foram conformados, secos à 110ºC, queimados à 900ºC em forno industrial e submetidos a ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e resistência à compressão. Os resultados evidenciaram que as propriedades cerâmicas avaliadas nos corpos de prova da massa argilosa incorporada com o resíduo atendem aos valores das argilas-padrão brasileiras para cerâmica vermelha.

Aug 17, 2017

By Marcela Alves Silva

Os aços inoxidáveis duplex - AID são ligas de Fe-Cr-Ni com no mínimo de 10,5% de Cr, promovendo uma película superficial aderente de Cr2O3, com proteção a corrosão e proporção microestrutural de austenita e ferrita próximas a 50%, potencializando as propriedades mecânicas e resistência à corrosão.Possuem boa soldabilidade, porém pode provocar um desbalanceamento microestrutural e a precipitação de fases deletérias, acarretando o declínio das propriedades, principalmente na zona afetada termicamente – ZTA. Desta forma o presente trabalho tem como objetivoavaliar à influência da energia de soldagem sobre a ZTA da junta soldada de AID, comparando soldas realizadas pelo processo TIG e FCAW levando em consideração o balanceamento das fases ferrita e austenita. Para tanto, foram realizadas soldas com parâmetros comumente utilizados nas indústrias em geral. As amostras apresentadas foram soldadas de acordo com o padrão da Thermon Indústria Mecânica, uma das colaboradoras deste projeto. Conclui-se que a comparação entre os dois processos distintos resultou em fatos já esperados, embasado na revisão bibliográfica, onde o corpo de prova soldado pelo processo TIG apresentou menor região propensa a fragilizações, menor ZTA. As frações de austenita e ferrita em cada corpo de prova foram similares nesta região.

Aug 17, 2017

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Pedro Forastieri de Almeida Prado

A fim de recuperar-se todos os materiais presentes em painéis fotovoltaicos, o emprego de solventes orgânicos para promover a dissolução da fração polimérica e liberação dos componentes é uma alternativa ao tratamento térmico tradicional. Com o objetivo de verificar-se o impacto dessa etapa na recuperação de prata, o metal de maior valor presente nos painéis de silício cristalino, comparou-se taxas de recuperação de prata para rotas distintas de separação de materiais e cominuição: uma rota por dissolução do encapsulante através de solventes e uma rota por tratamento térmico e destruição do encapsulante. Utilizando-se o isopropanol como solvente, ainda foi analisada a contribuição da cominuição para a liberação da prata. Os ensaios de lixiviação foram realizados com soluções de 5M HNO3, analisando-se as concentrações de prata por ICP-MS. O processo de calcinação foi realizado em forno a 480°C, a dissolução do encapsulante realizada com isopropanol e a cominuição realizada em moinho de facas. Foi concluído que a separação com isopropanol não afetou a quantidade de prata lixiviada na etapa de recuperação de metais. Além disso identificou-se que a cominuição não seria necessária sob as condições de lixiviação utilizadas, já que poderia potencialmente contribuir para perda de prata no processo.

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 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