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By Michael Brandner

In the past the research and development of new materials for hot mill rolls was mostly done by trials. Such trials are expensive and difficult to transform from small size to the big size of a solid roll. Computation is the cheaper way to get ideas processed and can be varied in different directions. The main part before simulation is the generation of the needed basic data of the specific materials. Some data is already well known and can be bought from databases; others have to be done specifically for our materials. The evaluation of such results has to be done still with solid trials, but the number of trials can be reduced. The advanced techniques of finite element calculation offer a wide range of possibilities to get answers about alloys, solidification, casting parameters and their influence. The possibility to calculate a heat treatment cycle and to get an answer about the internal stress modification during the cycle is a great help to understand the principle of transformation. Examples of different calculations in various fields will be given. The close cooperation with universities and other research institutes as well as the in-house possibilities will be presented.

Jul 30, 2018

By Beatriz Pereda, Ana Clara Fonseca da Silva, Tiago Seixas Bittencourt

Reinforcing steel bars are usually specified based on mechanical properties with flexibility in chemical composition and processing. Most developments, in these steels, are normally focused on alloy and process design to reach minimum cost and conformity to specification. Processing routes using quenching and self-tempering (QST) and accelerated cooling are the most common. Microalloying with V and Nb have been used in rebar. When acicular constituents must be avoided, a combination of Nb microalloying with judicious control of cooling is one of the preferred options. Niobium can contribute to improvement in tensile properties through austenitic grain size control during hot working, precipitation hardening due to carbonitrides or clusters, and hardenability increase. In the present work the alloy design and development processes of a Nb microalloyed steel for rebars are presented. The designed steel has fulfilled the required specification and is under regular production. Austenitic grain size refining – when comparing with the “basic composition” normally used was observed, even without any change in the thermomechanical processing cycle. There are indications that precipitation hardening may also occur. Results indicate that Nb is a good alternative as a microalloying element in rebars.

Oct 1, 2019

By Daniel Antonio Kapper Fabricio

A avaliação das propriedades de mecânica da fratura dos materiais é uma necessidade crescente, sobretudo no setor de óleo e gás. Esse cenário exige a garantia da qualidade na execução de ensaios de tenacidade à fratura. Esse trabalho tem como objetivo realizar uma comparação intralaboratorial para o ensaio de tenacidade à fratura KIC variando o executante do ensaio, visando atender ao requisito de garantia da qualidade da norma NBR ISO/IEC 17025. Os resultados foram comparados através de análise de variância. As diferenças entre os operadores não foram significativas frente ao erro residual a um nível de confiança de 95%, sendo tal resultado considerado satisfatório.

Aug 16, 2017

By Clebson Joel Mendes de Oliveira

Sulfur control in steel have been challenging process experts since the discovering of it deleterious effect on most of steel product properties. To separate this slag from hot metal is mandatory to complete desulfurization process. The preferred method is to skim hot metal surface physically removing the contaminated slag, attributing to the operator the evaluation of skimming efficiency. Thus, we present a new lower cost system using image processing methods foreseeing a future full automation skimming process.

Aug 16, 2017

By Iara Janaína Fernandes

A casca de arroz é um resíduo amplamente gerado no mundo, é o principal subproduto do beneficiamento do arroz, e tem sido utilizada como biomassa para geração de energia, o que reduz o impacto ambiental causado pela destinação. No entanto, gera outro resíduo, a cinza de casca de arroz (CCA). A CCA é composta basicamente por sílica e carbono. Sendo os elementos traço mais comumente encontrados o sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês e zinco. Pelo elevado teor de sílica, é um resíduo com potencial para ser transformado em coproduto para diversas indústrias, porém, dependendo da aplicação pode ser necessária maior pureza. Assim, diversos estudos utilizaram a lixiviação ácida para reduzir o teor de contaminantes ou melhorar propriedades da CCA. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar o beneficiamento de uma CCA residual através do processo de lixiviação ácida. Para isso, foram utilizados diferentes ácidos/concentrações, relações CCA/ácido e tempos de contato. Após estes testes utilizou-se análise elementar por FRX para caracterização química. Os resultados mostraram que o ataque ácido foi efetivo na redução ou eliminação de Fe2O3, K2O, CaO, P2O5 e ZnO para todos os ácidos e concentrações testadas. Sendo que as diferentes concentrações não afetaram a eficiência de remoção.

Aug 16, 2017

By Tainan Ferreira Muniz

O presente trabalho estudou a influência de alguns tratamentos térmicos sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço microligado visando à adequação de parâmetros que o classifiquem como um ao do tipo API X65 paraaplicação na prospecção e condução de óleo e gás. Diferentes ciclos de tratamentos térmicos envolvendo normalização, têmpera e revenimento foram aplicados a amostras deste aço. Estas foram submetidas a ensaios de tração, dureza Vickers e impacto Charpy, além de terem sido microestruturalmente caracterizadas com o auxílio de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Observou-se que as microestruturas e propriedades mecânicas foram fortemente influenciadas pelos tratamentos estudados. Entretanto, apenas a amostra temperada e revenida atendeu integralmente aosrequisitos para o grau API X65no que diz respeito às propriedades mecânicas.Estaamostratambémapresentou maior a tenacidade ao impacto, o que está associado ao alívio de tensões e à decomposição da martensitae da bainita em carbonetos de ferro e ferrita. A amostra normalizada apresentou microestrutura constituída por perlita e ferrita, possuindo assim os menores limites de resistência mecânica e a maior ductilidade. Já nas espécies normalizada-temperada, assim como na simplesmente temperada, observou-semartensita e bainitacomo principais constituintes, supondo-se a presença de uma pequena fração de constituinte MA.

Aug 16, 2017

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Francis Welington Moraes da Cruz

O sistema de despoeiramento primário da Aciaria da thyssenkrupp CSA é um equipamento complexo utilizado durante o sopro no conversor para captação, limpeza e resfriamento dos gases. Estes gases são indiretamente resfriados em uma caldeira de recuperação de calor quase vertical de grande altura. Em seguida passa por resfriamento direto (resfriador evaporativo) com injeção de água e vapor, onde há uma decantação das partículas maiores. Em seguida os gases penetram no precipitador eletrostático, onde é retirada quase a totalidade do pó restante. Um ventilador de grande potência faz a exaustão destes gases, através da caldeira, resfriador evaporativo e precipitador eletrostático, para em seguida comprimi-los para a chaminé ou para o último resfriamento dos gases antes do envio para o gasômetro. A chaminé possui um queimador piloto que queima o monóxido de carbono (CO) transformando-o em dióxido de carbono (CO2). Do gasômetro, os gases podem ser fornecidos para outras unidades da usina onde é consumido como combustível. O objetivo deste trabalho foi aumentar a energia do gás BOF (Basic Oxygen Furnace), através de um conjunto de ações, visando à redução de emissão de gás CO2, redução de consumos de gás natural e aumento da geração de energia.

Jan 16, 2018

By Luciano Pessanha Moreira, Gabrielle Cristine Lemos Duarte Freitas, Duílio Norberto Ferronatto Leite, Gláucio Soares da Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex são conhecidos por sua alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão, propriedades que fundamentam sua crescente aplicação em setores químicos e petroquímicos. Tais propriedades estão associadas à microestrutura, que possui frações volumétricas semelhantes de ferrita e austenita, por meio de adições de elementos de liga como Cr, Mo e Ni. Entretanto em processos térmicos a altas temperaturas, este aço pode sofrer alterações microestruturais importantes, onde elementos de liga antes dispostos em solução sólida na matriz dão origem a precipitados intermetálicos, que geralmente são nocivos às propriedades de tenacidade e resistência à corrosão. Este trabalho tem por objetivo o estudo de transformações de fases decorrentes em ciclos não isotérmicos de resfriamento em um aço inoxidável duplex SAF 2205. O experimento contempla uma sequência de quatro ciclos térmicos simulados na Gleeble 3500®. Com o propósito de investigar o processo de precipitação de fases, fez-se o uso da técnica dilatométrica, onde foi possível determinar as temperaturas de transformação de fase nas amostras. Esta informação é validada através dos resultados obtidos no estudo microestrutural via microscopia óptica. Através da correlação entre a fração volumétrica da fase transformada e ensaio de dureza realizado também foi possível garantir a influência das fases encontradas nas propriedades do material.

Oct 14, 2019

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Daniel Horta Fernandes, Walter Gomes de Albuquerque, Adriano Cesar Carvalhido, Victor Dias Martins

O trabalho apresenta a experiência recente da troca de 38 staves contribuindo no prolongamento da campanha operacional do Alto-Forno 3. Durante 13 dias ocorreu a substituição dos Staves originais de FoFo instalados em 1999 por novos Staves de cobre fundido. Além da recuperação do sistema de refrigeração, a mudança no material dos Staves contribui para maior troca térmica favorecendo a formação carga inativa (cascão) que protege os Staves e o corpo do Alto-Forno. Esta substituição foi fundamental para recuperar a estabilidade da temperatura da carcaça e prolongar a vida útil do equipamento até o final de sua campanha. Diversos aspectos do projeto serão apresentados: engenharia, metodologia, planejamento, segurança, qualidade técnica, cronograma e outros.

Oct 1, 2019

By Daniela Mota Paschoal Veloso da Silva, Gabriel Filinkoski, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A previsão da fragmentação da rocha é essencial para otimizar a operação de desmonte de rochas. A fragmentação depende de muitos parâmetros, como propriedades estruturais e geomecânicas do maciço rochoso, geometria do plano de fogo das detonações e propriedades dos explosivos. Neste contexto, este trabalho objetivou realizar a previsão da fragmentação por simulação do desmonte de rochas da Mineração Megaípe considerando as características estruturais e geomecânicas inerentes à formação do maciço rochoso através da metodologia de Kuz-Ram. A metodologia consistiu no levantamento das propriedades geométricas das descontinuidades visíveis na face da bancada existente, realização da classificação geomecânica através dos sistemas Rock Mass Rating (RMR) e Q e aplicação dos resultados para predição da distribuição granulométrica da fragmentação. Obteve-se como resultado da simulação que cerca de 90% do material fragmentado deve passar na abertura do britador primário disponível na pedreira, além de resultados favoráveis quanto às análises de condições de estabilidade do talude operacional.

Oct 3, 2019

By Horacio Destaillat

Desde hace aproximadamente 15 años se encontró por experiencia empírica que se puede “neutralizar” el efecto del plomo sobre la maleabilidad en caliente de cobre proveniente de la refinación térmica de chatarras mediante control de la composición química. Este hallazgo ha resultado de aplicación industrial. Si bien el contenido porcentual de plomo se reduce por refinación convencional y con cierta facilidad hasta 0,02 – 0,03 %, este valor es elevado [1] para laminar en caliente. Bajar el nivel de plomo hasta los valores exigibles por normas, requiere procedimientos especiales y costosos. La técnica cuyo mecanismo aquí se investiga, consiste en ajustar el contenido de plomo y estaño dentro de ciertas proporciones, ya que el balance de estos elementos, permite proceder sin problemas de fisuraciones a la colada y laminación en línea del cobre. Con el control de la composición química del sistema se logra que el plomo y el estaño se adhieran [2] sobre las partículas de eutéctico Cu-Cu2O. Esta disposición micro estructural en borde de grano explica la acción favorable del estaño en la maleabilidad. El procedimiento que aquí se describe no es aplicable a cualquier caso pues no funciona en materiales con contenido elevado de oxígeno (“Tough pitch”) ni en cobres desoxidados. Solamente lo hace en formas de baja sección que hayan sufrido enfriamiento rápido.

Aug 7, 2018

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utilizáveis em processos de soldagem branda, tais como as ligas à base de Sn, vêm sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a análise das características microestruturais formadas durante a solidificação transitória das ligas eutética Sn-0,2%Ni e hipereutética Sn-0,5%Ni, quanto a determinação das suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade da isoterma eutética (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Na liga hipereutética Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento térmico quanto o espaçamento celular (λC), proporcionando maiores valores de ?E, porém, λC mais grosseiros.O intermetálico NiSn4 formou-se na região eutética de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases primárias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transição morfológica celular/dendrítica(?E> 1,2ºC/s) ocorreu apenas para a liga eutética, enquanto que as células regulares da liga hipereutética deram origem as células do tipo placas(?E> 1,4ºC/s).

Oct 30, 2017

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Tiago Ribeiro Costa

A Praxair é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A Praxair possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. Diversas tecnologias desenvolvidas pela Empresa, como o CoJet® (sistema para injeção de jato coerente de oxigênio em fornos elétricos e conversores), Slag Splashing (espalhamento de escória nas paredes de conversores, aumentando a vida útil dos refratários), AOD (processo para produção de aços especiais) e outros, encontram-se em operação comercial atualmente em diferentes partes do mundo. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. Seu portfólio inclui gases atmosféricos, produção de gás carbônico, acetileno, hidrogênio, gases especiais e medicinais, misturas para soldagem, cilindros de aço sem costura, equipamentos para aplicação, transporte e armazenamento de gases. A empresa também opera uma unidade para liquefação de gás natural. Além de tecnologias e processos, a White Martins também pode fornecer soluções e equipamentos para medição, controle e injeção de gases, atendendo às rígidas normas de segurança e padrões de qualidade. O Objetivo deste trabalho é apresentar e discutir sobre a solução para o fornecimento de mistura para atmosfera de fornos de tratamento térmico através de um painel misturador de gases hidrogênio e nitrogênio. Será discutida a operação do equipamento e abordadas às características construtivas.

Jul 31, 2018

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

A eficiência na redução dos minérios de ferro no alto-forno é governada pela estrutura e permeabilidade das camadas de carga. A zona granular do alto-forno é a região onde a carga mantém a sua estrutura estratificada, decorrente do carregamento, sob a forma de grãos sólidos. Nessa região, as condições de permeabilidade determinam o perfil de distribuição do gás e, consequentemente, a eficiência térmica e química do reator. Na Usiminas, foi desenvolvido um ensaio de permeabilidade que permite avaliar a perda de carga em leitos formados pelas matérias-primas utilizadas nos altos-fornos, buscando as condições mais favoráveis ao fluxo gasoso. A partir deste ensaio, foi possível avaliar cargas compostas exclusivamente por sínter, pelota ou minério granulado, ou ainda combinações binárias entre estes. O sínter apresentou a maior perda de carga, seguido da pelota e do minério granulado. Apesar disso, o sínter foi o material que permitiu maior acréscimo de vazão do gás. Os ensaios realizados indicaram que 5% de material com granulometria menor que 5 mm é o limite para a concentração de finos do sínter, situação em que foi observado acréscimo de aproximadamente 50% na resistência à passagem dos gases para as velocidades correspondentes àquelas dos altos-fornos. O leito de melhor permeabilidade foi formado por 95% de sínter e 5% de pelota, seguido pelo de 100% de sínter, sem diferença significativa entre essas condições. Em geral, a combinação de sínter e pelota é mais benéfica para a permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Edgard de Macedo Silva

Aços inoxidáveis duplex apresentam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, mas quando são colocados para trabalhar em altas temperaturas como no processo de soldagem e de tratamento térmico ocorre o surgimento de fases que comprometem as suas propriedades. Dentre elas, a fase sigma (s) é a que apresenta um maior efeito de fragilização por ser rica em cromo e empobrecer a matriz desse elemento, bem como por apresentar dureza em torno de 1000HV. No presente trabalho, uma metodologia não destrutiva, baseada na interação entre densidade de linhas de campo e um aço inoxidável duplex, é apresentada para o acompanhamento da formação da fase s na temperatura de 800°C em um aço envelhecido por até 2 horas. Diferentes intensidades de campo foram geradas por um eletroímã e o fluxo de linhas de campo foi aplicado no material de estudo. A densidade de linhas de campo resultante foi medida por um sensor de efeito Hall. Os resultados foram correlacionados com resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios-X (DRX) e mostraram que os valores de tensão hall reduziram à medida que a fração volumétrica da fase s aumentou. A formação dessa fase não magnética influenciou no sinal obtido pelo sensor Hall. Existiu uma correlação entre a densidade de linhas de campo resultante e a presença da fase fragilizante, apontando para uma metodologia capaz de acompanhar a formação dessa fase.

Aug 8, 2018

By Péricles Bosquetti

Estudou-se o comportamento dos aços inoxidáveis AISI 304 e 316, quanto à corrosão causada pelo caldo da cana-de-açúcar nos processos que simulam a sua extração. Devido a inviabilidade de realização dos ensaios de imersão utilizando o próprio caldo da cana-deaçúcar de pH médio de 5,5, pela deterioração do caldo e da variedade da concentração devido a variedade da cana, do tempo de maturação e das condições ambientais expostas, foi utilizado o ácido cítrico, que é o precursor do ácido transaconítico, sendo este o ácido encontrado em maior concentração no caldo da cana, utilizando-se uma solução de 10% em massa, apresentando pH em torno de 5,0 [1]. As amostras permaneceram imersas por vários períodos de tempo, sendo que para tornar o ensaio acelerado, a solução foi submetida à ebulição durante todo período que as amostras ficaram imersas. Ao final de cada um dos períodos, os corpos de prova foram limpos, pesados e avaliados na relação de perda de massa por área, tendo-se medido a massa inicial bem como a área superficial inicial das mesmas. Foram obtidos resultados interessantes que mostram o ataque diferenciado da solução ácida a estes dois aços inoxidáveis, onde se observou a presença de “pites”, cujo tamanho e quantidade dos mesmos foram diferentes, sendo que o AISI 304 foi o que sofreu maior ataque.

Aug 16, 2017