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By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Rafael Sartim

A indústria siderúrgica possui aspectos ambientais associados ao seu processo produtivo ligados em grande parte à emissão de material particulado, efluentes líquidos e geração de resíduos. A emissão de material particulado ocorre durante diversas etapas do processo produtivo, cabendo a estes a aplicação de sistemas para o controle ambiental. Em especial, a planta de sinterização possui como característica emissões primárias ligadas à exaustão da máquina, e secundárias referentes aos sistemas de captações em linhas de peneiramento, retorno de finos e pontos de transferência de correias transportadoras. Para o tratamento das emissões secundárias, a ArcelorMittal Tubarão possui um sistema de despoeiramento. Em virtude de melhorias de processo e alterações na produção, o sistema necessita de uma maior vazão para atendimento à demanda atual. Neste contexto, este trabalho se propôs a avaliar e testar a técnica de supressão de pó em pontos de transferência entre correias transportadoras para verificar sua aplicabilidade. Como conclusão, constatou-se que esta técnica é aplicável em regiões específicas com bons resultados na redução de emissão visível. Além disso, o uso do supressor reduz a quantidade de captações necessárias ao sistema complementando o controle do atual sistema de despoeiramento.

Aug 16, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Dário Freire Arrais

Atualmente, há uma grande preocupação em criar materiais cada vez mais sustentáveis, dentro desse contexto, encontra-se, o compósito de matriz polimérica adicionado de fibra natural. Dentro dessa classe de fibras, uma das mais utilizadas é a fibra de bambu, a qual apresenta um grande desafio devido a dificuldade para a sua obtenção ultrapassando o comprimento crítico de utilização, que é em média 200 mm. Fibras com essa dimensão são consideradas longas, sendo utilizadas principalmente para a confecção de compósitos como carga de reforço dentro da matriz. Logo, é de fundamental importância determinar métodos simples de obtenção das fibras para se obter melhores resultados diante da finalidade do compósito. Esse trabalho visa apresentar de forma clara processos mecânicos e químicos para se obter fibras de bambu curtas, particuladas e longas, apresentando o seu potencial mecânico através de ensaios mecânicos. Ao realizar ensaios químicos e mecânicos, os procedimentos que apresentaram melhores resultados em relação a fibra ensaiada natural foram a mercerização a 5% de NaOH em solução aquosa e acetilação por uma hora a 100ºC.

Aug 16, 2017

By Ramon Santos Corrêa

Com a descoberta de poços de petróleo cada vez mais profundos, as tolerâncias das propriedades mecânicas dos tubos de aço utilizados para este fim estão mais restritas. Somando-se a isso, o mercado pressiona por redução de custos e agregação de valor nos produtos ofertados. Por outro lado, a maturidade de interconexão alcançada pelos sistemas industriais, permitiu a disponibilização de dados mais precisos dos processos e a utilização de ferramentas computacionais avançadas de análise e modelagem de dados. Este trabalho tem como objetivo prever as propriedades mecânicas dos tubos após o processo de revenimento, a partir da composição química do aço, parâmetros dimensionais dos tubos e parâmetros do processo. O acompanhamento on-line da tendência das propriedades mecânicas permitiu uma operação preventiva no forno de revenimento, possibilitando a redução do lead time do processo, visto o tempo médio de 2 dias para o recebimento dos resultados do laboratório. A definição pela utilização das Redes Neurais Artificiais se baseou em trabalhos relacionados ao tema e casos de sucesso aplicados na indústria. Observou-se que os resultados obtidos a partir dos modelos obtiveram índices de assertividade superiores aos de outras técnicas utilizadas para este fim. Além disso, foi possível a criação de um único modelo para cada propriedade mecânica considerando todas as famílias de aço produzidas na Vallourec, facilitando os processos de calibração e sustentabilidade dos modelos.

Aug 16, 2017

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo modifica a heurística de sequenciamento ATCS (Apparent Tardiness Cost with Setups) com vistas à sua aplicação na retomada de pilhas de minério (entendidas como tarefas a serem sequenciadas) em pátios de recuperação. Para tanto, inclui-se na formulação critérios relevantes para as operações de pátios de estocagem, como tempo disponível para o empilhamento de um produto, demanda relativa, tempo de recuperação da pilha e data de entrega, tempo de deslocamento das recuperadoras entre pilhas (setup) e índice de qualidade. O método proposto foi aplicado em um sistema de recuperação de minério composto por dois pátios, duas máquinas recuperadoras e doze pilhas. A sequência de recuperação gerada pela heurística proposta foi considerada coerente por especialistas de uma empresa mineradora.

Aug 16, 2017

By Elisiane Maria Berton

Neste trabalho propõe-se o estudo do efeito do processo de SHTPN (Tratamento térmico de solubilização após nitretação por plasma), e do tratamento térmico de têmpera e revenido sobre a microestrutura, dureza e resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409. Por meio do SHTPN obteve-se uma camada martensítica de nitrogênio na superfície do aço. Após o SHTPN as amostras foram temperadas de 950°C e revenidas nas temperaturas de 200, 400 e 600°C. A resistência à corrosão foi avaliada por meio da técnica de polarização cíclica e a dureza através de ensaios Vickers. Verificou-se que o SHTPN afetou significativamente a dureza do aço e o tratamento de têmpera refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. A camada martensítica formada apresentou espessura da ordem de 660 ?m. Os resultados indicam que é possível obter uma camada martensítica com dureza de 620 HV e aumento da região passiva, bem como do potencial de nucleação de pite quando comparado à condição não tratada (ferrítico). O melhor resultado de corrosão foi obtido para a amostra revenida na temperatura de 200°C.

Aug 8, 2018

By Géssica Seara Faria

Na produção de bobinas laminadas a quente, além da força aplicada pelos cilindros de laminação sobre a tira para promover a redução de espessura, o material é também submetido a tensões avante e a ré, durante o seu bobinamento e desbobinamento, que devem ser inferiores ao limite de escoamento do material conforme sua temperatura de trabalho. Este estudo trata da caracterização das tensões de escoamento do aço elétrico de grão orientado com 3,2 % de silício em altas temperaturas. A necessidade do estudo surgiu devido a ocorrência do defeito estiramento durante processo de laminação a quente de acabamento em laminadores reversíveis tipo Steckel, defeito este que consiste no estreitamento da largura da tira em regiões localizadas. Isto acontece em função do desconhecimento do limite de escoamento real do material nas temperaturas de trabalho. Os ensaios foram realizados em máquina de tração a quente, em temperaturas previamente determinadas. Através dos resultados dos ensaios, foram determinadas as curvas tensão x deformação do aço e valores limitantes de tensão conforme variação da temperatura, para que o processo não exceda o limite de escoamento do material.

Aug 16, 2017

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Everton Azola de Mattos

Na operação da Anglo American localizada em Barro Alto, utiliza-se 2 (dois) Fornos Rotativos no processo de fabricação de ferroníquel. Esses fornos possuem 6,2m de diâmetro e 185m de comprimento, no qual é necessário o monitoramento de temperatura (20) e vazão (4) ao longo do forno. Originalmente essas medições eram realizadas através de 2 PLC’s embarcados nos fornos, no qual recebiam as medições via cabos em bandejamentos. Esses PLC’s se comunicavam via rádio modem com os PLC’s principais dos Fornos. Durante a operação encontramos diversas dificuldades de manutenção e confiabilidade, já que os fornos operam em regime de 24h por dia e 7 dias por semana. Por várias vezes alguns cabos se danificavam devida a alta temperatura dos fornos, as bandejas que se desprendiam, falhas de cartões dos PLC’s, etc. Com isso as medições eram interrompidas. Para solucionar esse problema, foi desenvolvido um sistema de Instrumentação Wireless. Esse sistema basicamente é a instalação de instrumentos com a tecnologia WirelessHart no qual os instrumentos não possuem alimentação por cabos e sim por baterias e a comunicação é feita via sinal wireless. Esses instrumentos apresentam alta confiabilidade nas medições no qual foi possível retirar toda a infraestrutura antiga e garantir continuidade/confiabilidade nas medições.

Oct 30, 2017

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 Marcus Vinícius Pereira Arruda

A moderna construção automotiva vem adotando uma série de estratégias para tornar os carros cada vez mais seguros e ecológicos. Dentre elas, o uso intensivo de aços de alta resistência tem proporcionado grandes avanços nos automóveis, principalmente aqueles ligados à segurança veicular. A escolha de um determinado aço é hoje definida, não só pela resistência mecânica, mas também pelos atributos do material ligados a sua aplicação. Assim, a composição química, as variáveis de processo, e, consequentemente, a microestrutura do aço, devem ser reflexo desses atributos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um aço multifásico da classe de resistência de 1180 MPa na Usiminas, assim como suas características mecânicas que influenciam a sua aplicação. São apresentados aspectos das simulações efetuadas em escala piloto, a consolidação das informações obtidas e o trabalho de engenharia de produto realizado para o desenvolvimento industrial.

Oct 30, 2017

By Yan Samuel Ferreira Junqueira

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery ocorre pela queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. Uma segunda queima não desejada ocorre pela combustão do coque. Essa queima indesejada é denominada Burn Loss. A quantidade de ar succionada para dentro dos fornos era controlada por um sistema automático que abria ou fechava as válvulas utilizando como principal variável o Tempo. Durante o controle por tempo varias influências e distúrbios que ocorriam no processo não eram levadas em consideração e consequentemente não era utilizado todo o potencial do processo para a produção de coque. O controle desenvolvido pela equipe da Coqueria da thyssenkrupp CSA (tkCSA) chamado de PID Combustão é focado em um sistema de autoaprendizagem, capaz de reconhecer as características do processo e admitir somente a quantidade de ar necessária para cada forno. Cálculos matemáticos, estatísticos e o histórico da temperatura do forno são levados em consideração pelo PID Combustão que otimiza a mistura de gás com ar no forno. Os principais benefícios após a instalação do PID Combustão foram: redução nas temperaturas dos coletores (preservação do ativo), aumento da capacidade de produção do forno (aumento da velocidade de coqueificação) e otimização da sucção ao longo dos fornos no mesmo coletor.

Aug 17, 2017

By Rubson Mação Camporez

Estudos recentes indicam que o gasto devido à corrosão nos USA giram em torno de 276 bilhões de dólares por ano, isto significa 3,1% do PIB deste país, tendo a corrosão atmosférica uma importante parcela deste montante. Muitos estudos foram realizados a fim de determinar a agressividade da atmosfera e avaliar os efeitos da corrosão atmosférica nos metais usados para aplicações estruturais. Este artigo tem como objetivo comparar dois ambientes em termos de severidade da atmosfera, assim como sua influência na degradação do aço estrutural ASTM A-572 Grau 50. Toma-se como cenário a planta industrial da Medabil Sistemas Construtivos, localizada em Serra, região metropolitana de Vitória/ES. O estudo foi realizado por meio de monitoramento de perda de massa de amostras expostas deste material e comparação dos resultados com os obtidos através do teste padrão proposto pela American Society for Testing and Materials (ASTM G116, 1999), Wire-on-Bolt Test for Atmospheric Galvanic.

Aug 16, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho avalia a influência de um tratamento térmico de solubilização na retenção do crescimento de grão de distintas ligas de alumínio (1200 e 8011), ao submeter estas ligas, após serem processadas por uma técnica de deformação plástica severa (Laminação assimétrica), a um tratamento térmico de recozimento para recristalização com tempos distintos de encharque. As caracterizações microestruturais e mecânicas das amostras em estudo foram avaliadas por Difração de Raios-X (DRX), análise de dilatometria e ensaios de dureza Vickers. Após o estudo realizado, concluiu-se que as ligas 1200 e 8011 na condição solubilizada apresentaram indícios de “revezamento” entre as orientações (111) e (200) no que diz respeito ao crescimento do tamanho de grãos e ao aumento da fração volumétrica dos grãos associados a essas orientações.

Aug 7, 2018

By Lucas Teixeira Costa

A crescente demanda por aços ultrabaixo enxofre em usinas integradas a carvão mineral tem levado a esforços para reduzir o teor de enxofre no gusa e no aço. Todavia, a falta de uma visão integrada dos processos acarreta em otimizações isolados que nem sempre contribuem para uma efetiva redução de custos e aumento de produtividade final. No presente trabalho, foi construído e validado um balanço de massa capaz de realizar uma previsão do teor de enxofre de final de sopro a partir das entradas iniciais de enxofre na carga metálica e nas adições de fundentes. Para isso, considera-se que ocorre transferência de enxofre entre as fases, segundo seus teores e o coeficiente de partição de enxofre. A raspagem de escória de tratamento de gusa deve ser feita com muito cuidado para promover a melhor remoção da camada sobrenadante e ao mesmo tempo evitar perdas no rendimento metálico no processamento do aço. Utiliza-se o teor de enxofre do gusa carregado no LD como o principal parâmetro de controle, e recomenda-se que seu teor seja superior a 20ppm, uma vez que o esforço necessário para reduzir para teores abaixo desse limite será totalmente perdido no LD, devido à reversão durante o sopro.

Aug 17, 2017

By Nissandro Domingues

Foi avaliada a possibilidade de aumentar a produtividade do aço IF processado via recozimento contínuo. Amostras laminadas a frio desse aço foram submetidas a ciclos térmicos de recozimento em escala laboratorial, empregando-se menores temperaturas de encharque e maiores velocidades de processamento que as praticadas industrialmente. Foram, então, medidas as propriedades mecânicas em tração e caracterizada a microestrutura do aço. A partir dos resultados mais promissores, bobinas foram processadas industrialmente nas mesmas condições simuladas em escala laboratorial. Em amostras dessas bobinas, foi avaliada, além das propriedades mecânicas e da microestrutura, a conformabilidade de blanks visando à garantia de atendimento dos requisitos de aplicação no cliente. Com os resultados obtidos, verificou-se que é possível produzir o aço IF satisfatoriamente, preenchendo todos os requisitos de aplicação, com um incremento de 10% na velocidade de processamento e uma diminuição de até 30°C, na temperatura de encharque. Esses resultados representam considerável ganho em produtividade no processamento do aço IF.

Aug 17, 2017

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

At thyssenkruppCSA, a positive heat balance at BOF process is faced, mainly because of low utilization of scrap and plant design. A singular logistic concept for hot metal transport between blast furnace and steel plant was established to optimize transportation and energy balance. Up to 80 kg of iron ore pellets/t steel is necessary for 340t BOF heat balance. In order to accomplish this challenge a stable blowing process, intensive operational development have been successfully executed: slopping rate reduction of 80% achieved without changing the blowing time. This paper describes steps and results of this development.

Oct 30, 2017

By Giuseppe Pintaude, Carlos Mauricio Lepienski

The evaluation of the tribological behavior of thermochemically treated surfaces, such as carburising and nitriding, is of uppermost importance for the productive chain of tools, molds and matrices. However, the use of tribological tests for these surfaces should be well selected to avoid erroneous evaluations, in particular considering the effect of the substrate at different levels. In this context, the linear scratch test may be well suited to distinguish the roles of the surface and the substrate. For that purpose, this paper presents a review on the use of this type of test for tribological evaluation in terms of the performance of thermochemically treated surfaces. The approach used is multiscale, considering what types of results are obtained from each load range used and the applications for each one of them.

Nov 22, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

Investigou-se a extração seletiva de Ca e Mg do licor sulfúrico concentrado de Ni visando sua purificação. Observou-se que a mistura sinérgica dos extratantes D2EHPA + ácido naftênico apresenta maior afinidade na extração de Ca em pH = 5. Comportamento oposto foi verificado pelo extratante Cyanex 272, cuja preferência de extração é pelo Mg para 5 = pH = 6. A cinética de extração de Ca e Mg é rápida atingindo o equilíbrio em menos de 6 minutos. A purificação do licor de Ni requer a utilização de 2 circuitos de extração em operações estagiadas. No primeiro circuito, Ca pode ser removido do licor empregando-se o sistema orgânico D2EHPA (10% v/v) + ácido naftênico (20% v/v). O pH ótimo é 3,5, no qual foram extraídos 72% de Ca (ßCa/Ni = 40) em uma contatação. No segundo circuito, o licor deve ser submetido a uma extração de Mg pelo Cyanex 272 (20% v/v). O pH operacional propício é 5,5 com extração de 66% de Mg (ßMg/Ni = 16, uma contatação). O licor purificado de Ni pode ser encaminhado à etapa de eletrorrecuperação almejando-se a obtenção de Ni metálico.

Oct 30, 2017