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By Daniel Antonio Kapper Fabricio

O módulo de tenacidade é um parâmetro que representa a energia absorvida por um material até a ruptura, e é uma variável importante para avaliar se o material sofrerá fratura quando em serviço. A tenacidade é determinada através da área sob a curva tensão-deformação de engenharia, a qual é difícil de ser calculada analiticamente. Assim, o presente trabalho propõe a utilização de métodos numéricos para o cálculo do módulo de tenacidade através de planilhas eletrônicas. Como resultados são apresentados o procedimento desenvolvido e os valores obtidos na estimativa da tenacidade de uma amostra, assim como a comparação do resultado com o valor calculado analiticamente e com o valor calculado através de um método simplificado. Conclui-se que o valor numérico calculado é tão próximo do verdadeiro quanto maior o número de pontos obtidos na curva tensão-deformação de engenharia, viabilizando a utilização desse método na estimativa da tenacidade de uma ampla gama de materiais. Além disso, o método numérico pode ser usado na determinação de outras propriedades calculadas através da área sob curvas.

Aug 7, 2018

By Antonio Augusto Gorni

A Temperatura de Não-Recristalização (Tnr) é um parâmetro fundamental para a definição dos limites de temperatura a serem adotados nas fases de esboçamento, espera e acabamento da laminação controlada de chapas grossas feitas com aços microligados. Sua determinação experimental normalmente requer a execução de ensaios laboratoriais de torção a quente mas, a princípio, também é possível que a Tnr seja determinada a partir da evolução dos valores de tensão de escoamento média e temperatura obtidos durante a laminação de chapas grossas. O objetivo deste trabalho consistiu em verificar a viabilidade desta abordagem sob as condições específicas da usina de Cubatão da Usiminas. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar o real potencial desta técnica, propor alterações na metodologia disponível na literatura e constatar suas limitações.

Jul 30, 2018

By Fernando de Oliveira Boechat

Dentre as etapas de pelotização de minério de ferro, a fase de mistura tem grande importância devido ser responsável por dar homogeneidade a aos insumos e minério que serão processados nas etapas seguintes. Desta forma ela ajuda a garantir a boa formação das pelotas verdes e seu posterior endurecimento na etapa de queima. No desenvolvimento de misturadores, o auxílio de ferramentas de simulação são uteis para o correto dimensionamento destes equipamentos. Nos últimos anos a utilização do método dos elementos discretos (DEM) tem sido implementada para este fim e por isto vários cuidados têm sido tomados para ter-se resultados compatíveis com o comportamento real das partículas. Entre os fatores que podem inviabilizar o uso do método dos elementos discretos, o tempo e capacidade de processamento computacional tem sido um dos mais impactantes. Assim, este trabalho foi desenvolvido de forma a avaliar a influência do tamanho das partículas no resultado de capacidade de mistura de um misturador horizontal. Para isto, foi feito o escalonamento do modelo de um misturador e testado dois tamanhos de partícula avaliando o comportamento da mistura ao longo do tempo e o seu índice de mistura Lacey. Como resultado, pode-se verificar que o tamanho da partícula tem influência direta no resultado da simulação e que cuidados devem ser tomados no escalonamento destas para que haja compatibilidade entre as simulações e o comportamento real do sistema.

Aug 17, 2017

By Akira Yoshida

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

Aug 16, 2017

By José Murilo Mourão

A pelotização de minério de ferro hematítico demanda grande quantidade de calor para a produção de pelotas de boa qualidade. Avalia-se, neste trabalho, a quantidade teórica de calor, necessária para a queima de três tipos característicos de pelotas, e destacam-se pontos importantes do processamento de queima nos fornos de pelotização, no sentido de otimizar o consumo de calor..

Oct 30, 2017

By Marcelo Braga dos Santos

Visando o estudo da sinergia entre abrasão e corrosão concebeu-se um novo instrumento, permitindo a medição das forças que atuam sobre o contacto. O dispositivo consiste de um equipamento de micro-abrasão por esfera fixa dotada de uma célula de carga de três eixos, e uma célula eletroquímica. Uma membrana protetora flexível foi desenvolvida para isolar a célula de carga, situado no exterior da célula eletroquímica, da amostra no interior da célula. Uma solução corrosiva com partículas abrasivas é continuamente alimentada no contacto entre a amostra e a esfera. Os ensaios de abrasão-corrosão foram realizados simultaneamente em aços inoxidáveis e ferríticos. Também foram executados ensaios de micro-abrasão e corrosão separadamente para avaliar a capacidade do equipamento nos estudos da sinergia entre a micro-abrasão e a corrosão. Para as três condições de ensaios (micro-abrasão, corrosão e abrasãocorrosão) o equipamento se mostrou eficiente em evidenciar a variação nas propriedades do material com excelente repetibilidade. Para os aços austeníticos, as mudanças nas condições de carregamento nos ensaios de abrasão-corrosão induziram variações significativas nas curvas de polarização. A capacidade única de acompanhar as forças que atuam sobre o contato dos processos de abrasão-corrosão pode abrir caminho para novas descobertas sobre o estudo da sinergia na abrasão-corrosão, em especial, a dissipação de energia na interface quantificada através do coeficiente de atrito.

Aug 16, 2017

By Tatiana Bendo

Amostras de ferro puro sinterizadas foram enriquecidas superficialmente com molibdênio e em seguida foram cementadas. Todos os tratamentos térmicos foram realizados utilizando descarga luminescente anormal. Durante o processo de sinterização e de enriquecimento superficial as amostras são colocadas sobre o ânodo da descarga, na configuração cátodo-ânodo confinado. O bombardeamento da superfície do cátodo por espécies energéticas produz a pulverização de átomos do cátodo que se depositam na superfície da amostra e se difundem até certa profundidade. Foi observado que a espessura da camada superficial enriquecida está relacionada à energia de bombardeamento das espécies. Durante o processo de cementação, a presença de Mo na região superficial favorece a estabilização da fase a- Fe alterando a cinética de precipitação da cementita nessa região. A cementação das amostras enriquecidas com molibdênio elevou os valores de dureza obtidos para a região superficial.

Aug 16, 2017

By Ismael Vemdrame Flores

No panorama atual da coqueificação há uma necessidade comum de aumentar o uso de carvão de menor qualidade, principalmente devido ao alto custo e decrescente disponibilidade de carvões coqueificáveis de primeira linha. Neste cenário, uma forma de melhorar a qualidade do coque é através do controle de tamanho de partículas de carvões e misturas. A granulometria dos carvões pode alterar sua petrografia e propriedades reológicas, podendo ser utilizada de forma benéfica. O presente trabalho é uma primeira parte de um estudo de longo prazo e tem como objetivo avaliar os efeitos de preparação de carvão em suas propriedades. Para esse fim, dois carvões coqueificáveis e uma mistura foram selecionadas e caracterizadas em diferentes faixas de tamanho de partícula. Os carvões e suas frações granulométricas foram caracterizadas por análise imediata, petrografia, fluidez Gieseler e índice de inchamento livre. Os resultados demonstraram que as frações granulométricas dos carvões apresentam diferentes propriedades (cinzas, matéria volátil, composição maceral, fluidez e FSI) de acordo com o tamanho de partícula estudado. Além disso, discutiu-se o motivo por trás das diferenças observadas.

Aug 1, 2018

By Wagner Luís Garcia Silveira

Nos últimos anos a thyssenkrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico – CSA tem passado por uma série de mudanças no que diz respeito ao perfil de qualidade das matérias-primas, principalmente em relação à piora de qualidade do minério de ferro extraído do quadrilátero ferrífero em Minas Gerais, o qual compõe 100% da carga metálica utilizada pela CSA. Uma das principais mudanças observadas foi o aumento do teor de fósforo na carga metálica (sinter produto, pelota e granulado), tornando-se necessários estudos para minimizar os impactos na elevação de P no gusa, tais como, desenvolvimento de novos fundentes e aditivos. O fósforo é um elemento que traz poucas alterações nos processos de Metalurgia da Redução (Sinterização, Coqueria e Alto forno) e existem métodos eficazes de redução destas alterações [1], porém é extremamente prejudicial à qualidade, produtividade e custos de uma Aciaria, principalmente em produções de aços que exigem baixo teor de fósforo em sua composição [2]. Este trabalho tem como objetivo apresentar os esforços realizados pela Sinterização em relação à redução do teor de fósforo no Sinter Produto e consequentemente no Gusa, por meio de simulações de qualidade envolvendo novos fundentes e aditivos.

Aug 17, 2017

By Sérgio de Azevedo Penchel Júnior

A Votorantim Metais possui dois Smelters de Zn situados no estado de Minas Gerais, Brasil, um na cidade de Três Marias e outro na cidade de Juiz de Fora. A unidade de Juiz de Fora tem se caracterizado ao longo dos anos pela mudança de estratégia no que diz respeito a obtenção de matérias-primas, buscando oportunidades em materiais secundários ricos em Zn, em substituição ao concentrado de Zn, tornando-se ao longo do tempo cada vez mais uma unidade recicladora. O cemento é um material gerado na Hidrometalurgia do Zn, mais precisamente na etapa de purificação, e é composto basicamente por Zn, Cu, Cd, Co, Pb e Tl. A solução purificada, produzida após esta etapa é direcionada a eletrólise para produção de zinco eletrolítico. Atualmente em Juiz de Fora, todo cemento gerado é destinado a uma área específica da hidrometalurgia para seu tratamento e recuperação de Zn e Cd. Os demais metais são perdidos e dispostos na barragem de rejeitos. Na planta de Três Marias não existe área específica para tratamento desse material, e dessa forma, todo ele é estocado em depósito especial. O objetivo desse estudo é avaliar e propor uma rota alternativa de processo que permita uma maior recuperação de metais dos cementos de TM e JF, utilizando os ativos da planta de tratamento de cementos de JF levando dessa forma a redução da geração de resíduos enviados para as barragens de uma forma economicamente viável.

Aug 17, 2017

By Flávio Túlio Busatto, João Bosco Mendes, Marcio de Souza Lana, Raphael Dias de Medeiros, Gabriel Nazareth G. Alcoforado

The sintering process begins at the ignition stage of the surface layer of the mixture to be sintered. This ignition is performed through the heat supplied by a furnace, called "Ignition Furnace", and this burn must have sufficient heat potential to start the agglomeration process. As a result of the horizontal movement and the flow of air passing through the material, this surface firing front is transported until reaching the lower zones of the bed, thus producing the sinter. The higher the calorific value of the fuel used, the more efficient (lower fuel consumption and higher temperature) is the surface burning, thus raising the mechanical strength of the product during the process. Due to variations in fuel quality, keeping the ignition temperature controlled becomes a challenge, so, in this work, a study on the combustion of coke oven gas (COG) was carried out, evaluating not only its stoichiometric but also the most adequate control strategy, in order to maintain the working temperature and still optimize the yield and quality of the sinter produced. Mathematical knowledge, automation, control and industrial combustion were used in order to achieve the expected results.

Oct 1, 2019

By Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico sob flexão de um instrumento endodôntico constituído de Ni-Ti M-Wire e comparar suas respostas com aquelas obtidas de um instrumento de Ni-Ti superelástico convencional com a mesma geometria, utilizando-se simulação por elementos finitos. Um instrumento ProTaper Universal F1 foi selecionado para este estudo. O modelo geométrico para a simulação numérica foi gerado através de micro-tomografia computadorizada e os dados para os modelos constitutivos foram obtidos por meio de ensaios de tração realizados em laboratório. A simulação numérica foi realizada em ABAQUS, com condições de contorno baseadas na especificação ISO 3630-1. Os resultados mostram que instrumentos de Ni-Ti M-Wire apresentam maior flexibilidade e menores valores de tensão quando submetidos à flexão, o que indica que estes instrumentos são mais resistentes à fadiga por flexão.

Aug 8, 2018

By Antonella Rocha Ponseggi

O desenvolvimento dos materiais dos eletrodos (anodo e catodo) e do eletrólito de células a combustível de óxido sólido (SOFC) com o intuito de que estas possam operar de forma estável com combustíveis diferentes do hidrogênio é um objetivo central da pesquisa em SOFC. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é evidenciar as características microestruturais e o desempenho de materiais para uso de combustíveis hidrocarbônicos e alcoóis em SOFC. Neste trabalho são avaliados, à luz da caracterização eletroquímica e elétrica de SOFC unitárias e estruturas em bicamadas anodo-eletrólito, sistemas materiais do tipo Ni/Cu-Céria/YSZ-LSM sob a alimentação de diferentes combustíveis. Os melhores resultados foram obtidos com o uso de hidrogênio ou etanol, mas novos desenvolvimentos em engenharia microestrutural são prementes. Também ficou evidenciado os problemas de degradação e instabilidade advindos da presença de sulfurados no biogás combustível.

Aug 16, 2017

By Gustavo Estrela da Silva

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da taxa de resfriamento durante a solidificação na formação de diferentes microestruturas de ferros fundidos. Para tal, uma liga de ferro fundido com pequena adição de Si foi fundida em forno de indução e vazada em molde de areia, gerando um corpo de prova dotado de regiões com diferentes espessuras de parede, impondo ao metal líquido vazado diferentes taxas de resfriamento. Foi possível constatar que o aumento da taxa de resfriamento aumenta a tendência de formação de ferro fundido branco, respeitando-se o equilíbrio metaestável Fe-cementita, e que menores taxas de resfriamento priorizam a formação de ferro fundido cinzento (respeitando o equilíbrio estável Fe-grafita). Estudos macrográfico e micrográfico detalham as regiões de ferro fundido branco, mesclado e cinzento, e relacionam as diferentes morfologias obtidas com as taxas de resfriamento impostas.

Aug 8, 2018

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

A combinação de propriedades apresentada pelos aços perlíticos permite sua aplicação em diversos segmentos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a microestrutura do aço SAE 1070 deformado via trefilação para a fabricação de fiomáquina. O aço foi trefilado a seco por 12 passes com reduções médias entre 15 e 21%. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers e ensaio de tração. O material deformado apresentou a estrutura “curling” na seção transversal, enquanto que na seção longitudinal a maioria das lamelas se encontrava alinhadas com a direção de trefilação. Os ensaios de tração e dureza revelaram um aumento considerável da dureza e resistência do material após o processo de trefilação.

Aug 16, 2017

By Erika Baêta e Souza

Essa frota é fundamental em função da flexibilidade de produção. No entanto, o produto da manutenção é a disponibilidade física (DF), que é o tempo disponível para o equipamento operar. Assim, desenvolveu-se um trabalho de seis sigma voltado para a disponibilidade física (DF) da frota, que não estava no patamar esperado. O trabalho foi desenvolvido através de ferramentas de análise e solução de problemas, no período de Jan/12 a Ago/12. A DF média da frota era 68,5% sendo o benchmark interno de 72%. As ocorrências de parada foram agrupadas por sistemas utilizando o critério de similaridade. Após isso foram utilizadas ferramentas de priorização dos focos mais relevantes encontrados. Para estes focos foi feita análise de comportamento no tempo e variabilidade com intuito de encontrar as causas fundamentais para ocorrência dos eventos. As causas foram classificadas e priorizadas e as ações foram então definidas e implantadas. Foram monitorados os indicadores MTBF, DF e considerado o aspecto financeiro. Estabeleceu-se uma rotina de gestão e padronização de processo como forma de alcançar o resultado. Ao fim do trabalho, foram plantadas as sementes dos bons resultados colhidos desde então, chegando a DF de 74,1%.

Aug 8, 2018

By Leiner Novaes Arêdes

Após o bobinamento com temperatura controlada, as bobinas são resfriadas até um valor próximo da temperatura ambiente para o processo de decapagem. Há uma bibliografia farta no que diz respeito à temperatura de bobinamento e seus efeitos nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço plano laminado a quente. Contudo, pouco se encontra sobre a influência das taxas de resfriamento pós bobinamento nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço, especialmente nas propriedades finais de materiais que são submetidos à laminação a frio e recozimento. O tempo médio de resfriamento com água é de dois dias. Já o tempo para resfriamento com ar é de sete dias. Estudou-se o efeito das referidas taxas na microestrutura e nas propriedades mecânicas para um determinado aço tanto após a laminação a quente como após a laminação a frio e recozimento.

Jul 30, 2018

By Guilherme Liziero Ruggio da Silva

Uma marcha estável do Alto Forno está bastante ligada à consistência das propriedades químicas, físicas e metalúrgicas das suas matérias-primas, especialmente, do coque. O desafio da produção de coque está em projetar misturas de carvões que produzam coque a custo baixo e com elevada qualidade. Neste contexto, este trabalho visa avaliar a utilização de moinha de carvão vegetal na mistura de carvões reduzindo a necessidade da importação de carvões minerais, mantendo a qualidade requerida pelo Alto Forno, além de desenvolver uma rota para minimizar a emissão de CO2 proveniente do processo de obtenção de ferro gusa em Altos Fornos a coque, reduzindo seu impacto ambiental. Foram realizados testes em escala piloto com até 20% de moinha de carvão vegetal. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram a viabilidade técnica e comercial para utilização em até 2% na carga.

Aug 17, 2017

By Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017