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By Masakazu Iida

In this article, technologies of unburned Al2O3-MgO (UAM) refractories are demonstrated in terms of microstructure evolution. During operation, Mg2+ diffuses from MgO to Al2O3 through the liquid phase to form spinel (MgAl2O4) network. Molten slag tends to penetrate along the voids in the spinel network structure and spinel dissolves in the penetrated slag. Therefore, maintaining a high degree of spinel saturation in the penetrated molten slag is important. In order to achieve the condition described above, suppression of overall mass transfer through penetrated slag is effective. This is achievable by evolution of complicated spinel network structure with small pore diameter, which increases the flow resistance of molten slag. Thus, optimization of refractory composition and fabricating conditions, with the aim of creating on improved spinel network, is essential. The effectiveness of spinel network improvement was validated by commercial applications. According to the investigation of UAM brick after use, further densification due to heating under restrained conditions was recognized. Hence, it was concluded that the evolution of the spinel network structure in UAM refractories is essential technology needed to improve durability.

Oct 30, 2017

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Hugo M. Checo

Friction-reducing textures for lubricated mechanisms have received much attention since the advent of microtexturing techniques. In this work we consider the piston ring/liner contact, numerically simulating the rings as they slide against a textured liner. This situation has not been sufficiently analyzed because its numerical complexity is much greater than that of texturing the rings. Further, we consider the actual typical geometries of oil-control, wiper and compression rings, under realistic loads and velocities. The results show the possibility of friction reduction when the texture on the liner is properly designed, identifying starvation alleviation as a crucial intervening mechanism.

Jul 31, 2018

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Leonardo Camilo dos Reis, Edmilson Fernandes Dadomi, Claudio Silva de Paulo

In the hot strip mill production, one of the factors that may affect the productivity is the occurrence of failure due to the geometry of the strip at the exit of the rolling mill, because the tip of the strip can turn-down or turn-up. This study had the objective of evaluating the behavior of the strip when leaving the working rolls, through numerical simulation, aiming to know the influences of the main variables that govern the formation of the turn-down. The methodology consisted in performing the computational simulation of the strip mill and to vary the operational and geometric parameters that could influence the process. The results showed that the rolling of hot strips of HSLA material with final thickness varying between of 3 to 6 mm and a reduction of 6.6% to 11.0% in the last stand of a hot strip mill, tends to bend towards the roll with larger diameter, higher friction coefficient , higher temperature and lower limit of material flow. It was observed that the variation in diameter is the main factor that contributes to the formation of the curvature of the front-end of strip. Based on these results, several measures were implemented in the industrial line, with a significant reduction in the occurrence of turn-down.

Oct 2, 2019

By Leandro de Almeida

As curvas limite de conformação (CLC) são utilizadas há mais de 50 anos. Propostas inicialmente para o desenvolvimento de produtos provenientes da indústria automobilística, em função das necessidades apresentadas pela indústria de estampagem elas são aplicadas atualmente de maneira geral na produção de inúmeros tipos de peças, oferecendo previsões de possíveis falhas e/ou defeitos durante as etapas do processo de estampagem. As CLC´s permitem prever o afinamento excessivo, enrugamento, estiramento e é claro, a fratura da peça. A raiz da curva limite de conformação (CLC0) é considerada como a mínima deformação obtida pela curva, ou seja, a obtenção de deformações superiores pode levar a peça a falha. As ligas de latão compostas por cobre e zinco, são utilizadas em inúmeras aplicações que necessitam de excelente estampabilidade, como o repuxo profundo, objetivado na fabricação de projéteis. Desta forma, torna-se interessante o entendimento da CLC ou CLC0 para liga de latão em estudo. A obtenção da CLC0 através de ensaios de tração uniaxial no plano da chapa pode ser realizada de acordo com corpos de prova de formatos específicos, como os propostos por Björklund e Nilsson (2014), IRSID (1975) e Wagoner (1980 e 1981). Concluiu-se que o corpo de prova proposto pelo IRSID (1975) é o que melhor se apresentou na determinação das deformações e1 x e2 e com rompimentos dos corpos de prova na região central.

Oct 30, 2017

By Pedro Boson Gambogi

Aços com microestrutura completamente perlítica são utilizados para fabricação de componentes submetidos a condições severas de carregamento mecânico frequentemente combinado com atrito. Estes aços têm desempenho mecânico afetado principalmente pelo espaçamento interlamelar da perlita. O objetivo deste trabalho foi demonstrar os benefícios do uso da Microscopia de Força Atômica para determinar o espaçamento interlamelar da perlita de um aço eutetóide laminado a quente. Para tal, imagens da microestrutura de amostras retiradas na direção longitudinal e transversal à laminação foram obtidas e processadas com auxílio de um Microscópio de Força Atômica. Como resultado, destaca-se o fato da técnica utilizada ter se mostrado uma ferramenta versátil para caracterização quantitativa do espaçamento interlamelar da perlita. Foi observado espalhamento dos valores medidos do espaçamento interlamelar principalmente influenciado pelas condições de resfriamento do aço durante a transformação austenita-perlita.

Aug 16, 2017

By Élida Gonçalves das Neves

Nos últimos anos as siderúrgicas têm investido na melhoria de seus processos e produtos buscando à produção de clean steels, onde menor nível inclusionário é almejado. Neste contexto foi objetivado neste trabalho, em um primeiro momento, realizar uma revisão bibliográfica afim de buscar um modelo que pudesse relacionar a composição química da escória com a capacidade da escória de remover de forma eficiente as inclusões, garantindo assim a limpidez de aços. A partir destes dados, buscou-se, como segundo objetivo, avaliar alguns resultados de escórias industriais e compará-los com o proposto pelo modelo. A viscosidade e molhabilidade foram os parâmetros de maior impacto neste estudo, sendo a viscosidade obtida através da termodinâmica computacional com o FactSage e a molhabilidade estimada a partir do modelo de Nakajima.

Jul 30, 2018

By Maria José Santos Lima

Neste trabalho a estrutura cristalina do carbeto de tântalo (TaC), que é um material extremamente duro, com elevado ponto de fusão e elevada estabilidade química, foi analisada por difração de raios- X e pelo método Rietiveld.Para isto, o carbeto de tântalo foi obtido a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido e sólido-sólido a baixa temperatura (1000°C) e curto tempo de reação, e foi caracterizado através de Difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld e Micróscopia Eletronica de Varredura (MEV). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S= 1,1584, observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,9 nanômetros.

Aug 16, 2017

By Bruna Helena Malovini Loiola

O presente trabalho apresenta os resultados de têmpera a partir da temperatura de transformação da austenita para ferrita em um aço microligado seguido de revenido de 200 a 550°C. Foram avaliadas as fases presentes no equilíbrio termodinâmico em função da temperatura de formação para verificar quais fases foram solubilizadas nas condições de tratamento térmico. Após os tratamentos de têmpera e revenido, foram realizadas caracterizações microestruturais e de microdureza. Os resultados indicaram presença de ferrita poligonal em conjunto com constituintes displacivos como ferrita acicular, bainita e martensita em baixa fração volumétrica. Ambos os constituintes apresentaram variação de microdureza com o revenido e apresentaram envelhecimento na temperatura de 550°C. Este envelhecimento foi atribuído à precipitação de carbonetos tipos M7C3 e MC com base nas simulações termodinâmicas.

Oct 30, 2017

By Niander Aguiar Cerqueira

A construção civil é um setor de extremo impacto na economia brasileira, tanto em termos de empregos quanto no consumo de matérias-primas e geração de resíduos. Resíduos de Construção Civil (RCC) representam uma grande parte da massa total de rejeitos sólidos em médias e grandes cidades. Neste trabalho, um estudo foi realizado para produzir concreto com substituição de areia por RCC, em diferentes porcentagens, a fim de reduzir, reciclar e reutilizar esta grande quantidade de rejeitos da indústria da construção civil. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas de concreto estrutural com substituição total e parcial (25%, 50%, 75% e 100% de substituição de areia). Os resultados do teste de compressão indicaram boa qualidade para os concretos com substituição em massa de até 75% de RCC.

Oct 30, 2017

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Daniel Angelo Zattera Milesi

Em determinadas rotas de manufatura de componentes automotivos, principalmente de produtos do segmento rodoviário pesado, são muito comuns processos de desempeno a quente, assim como outros procedimentos como arqueamento e alinhamento de longarinas. O presente trabalho tem por objetivo traçar os principais impactos destes processos sobre o material de alta resistência e baixa liga norma DIN EN 10149 S700MC em uma rota de fabricação de produtos automotivos com interferência de um procedimento a quente. Esse material, quando submetido ao ciclo térmico para alinhamento a quente, através do aquecimento de algumas regiões pontuais e do posterior resfriamento ao ar calmo têm suas propriedades mecânicas alteradas. Para comprovar isso, foram reproduzidas as condições do processo atual para mapeamento de dados de temperatura para os subsequentes ensaios de laboratório. Comparando as amostras submetidas ao ciclo térmico, com as produzidas com a mesma matéria prima sem aquecimento, pode-se verificar o impacto causado pelo processo de alinhamento a quente utilizado sobre as propriedades mecânicas do material. Os resultados mostram que o aço DIN EN 10149 S700MC apresenta alterações expressivas em todos os ciclos realizados. Com isso, ocorrem modificações na microestrutura pelo ciclo térmico ocasionando a diminuição de algumas propriedades mecânicas importantes, como tensão de escoamento, dureza e a tensão limite de fadiga.

Aug 16, 2017

By Fernando Andrade Amorim

O processo de micro soldagem se mostra eficiente para a união de Ligas com Memória de Forma (LMF) do sistema NiTi devido a alta precisão e localização do calor, diminuindo os tamanhos da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA), promovendo melhorias nas propriedades mecânicas destes tipos de juntas. Este estudo teve como objetivo geral determinar as variações das propriedades termomecânicas em juntas soldadas de fios de NiTi. Para o trabalho, fios superelásticos de uma LMF NiTi (ASTM F2063) com 0,9 mm de diâmetro, foram divididos em dois grupos: (a) fios sem tratamento térmico (NiTiA) e (b) fios com tratamento térmico a 400°C durante 20 minutos (NiTi400). Em seguida estes fios foram soldados pelo processo TIG, utilizando a microsoldadora Micromelt (EDG Equipamentos e Controles). A caracterização termomecânica dos fios íntegros e microsoldados foi realizada utilizando ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaios de tração uniaxial, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microindentação Vickers. Os resultados mostraram a eficiência do processo TIG ao soldar os fios NiTi de ambos os grupos. As juntas soldadas apresentaram propriedades de superelasticidade semelhante aos fios íntegros e a análise da fratura dos fios com solda mostra características dúcteis.

Aug 7, 2018

By Victor Velho de Castro

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a resistência ao desgaste de dois diferentes materiais (três amostras de aço SAE 52100 e três amostras de SAE 1045) em diferentes condições microestruturais, sem lubrificação e com lubrificação (utilizando biodiesel B100, óleo diesel/biodiesel B50 e óleo diesel comercial B7). Quatro amostras foram submetidas a tratamento térmico de têmpera (830°C resfriado em óleo nas amostras de aço SAE 52100 e 850°C resfriado em água nas amostras de SAE 1045) seguida de revenimento (100°C e 200°C nas amostras de aço SAE 52100 e 100°C e 300°C nas amostras de SAE 1045). Os ensaios foram realizados em um tribômetro do tipo pinosobre- disco, com rotação de 300 RPM, 1,5kg de carga e 4400m de distância percorrida, seguindo as recomendações da norma ASTM G99–95, medição da microdureza superficial da pista de desgaste e avaliação da superfície desgastada das amostras com um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Ao final dos ensaios, observou-se a variação da resistência ao desgaste entre os diferentes materiais, diferentes microestruturas e diferentes lubrificantes aplicados no ensaio. Os resultados indicaram uma tendência de diminuição de desgaste nos ensaios realizados com lubrificação de biodiesel B100.

Aug 16, 2017

By Lucas Xavier Soares de Souza

No contexto de eficiência energética nos setores automobilístico e aeronáutico, a redução de peso em estruturas assume um papel importante. Como alternativa para isso, as espumas metálicas, mais especificamente, as espumas de magnésio e de ligas de magnésio, surgem com grande potencial. Isso se deve, primeiramente, às propriedades desse elemento químico, que é o mais leve entre os metais estruturais. Já a estrutura em forma de espuma aparece como fator capaz de potencializar as propriedades desse elemento. Um dos processos para produção de espumas de magnésio é a metalurgia do pó e uma das etapas desse processo é a compactação dos pós. Busca-se com este trabalho, avaliar a densidade relativa de amostras que foram compactadas a partir da prensagem uniaxial a frio de pós da liga de magnésio AZ91 com hidreto de titânio. Foi verificado que para uma mesma pressão, variando a granulometria da liga AZ91 e a quantidade de hidreto, a variação nas densidades relativas é desprezível. A partir das curvas obtidas nos ensaios de compactação foi possível verificar que na faixa de 130 a 230 MPa ocorreu deformação plástica dos pós de forma gradual e foi possível constatar que a partir de 300MPa não ocorre variação significativa da densidade relativa com o aumento da pressão.

Oct 30, 2017

By Bi Zongyue, ZhangYongqing, NiuTao, Guo Aimin

Over the past twenty years, significant advances have been made in the field of microalloying steels and associated applications, among which one of the most successful application cases is development and application of heavy-gauge X80 coil with high temperature processing HTP practice used for China's Second West-East pipeline, the longest X80 pipe in the world. During this process, HTP design concept has been sucessfully applied to develop 18.4mm X80 coil with demanding low-temperature fracture toughness requirements. In the meanwhile, China's metallurgical workers have further optimized HTP design concept with the aid of powerful rolling mill and coiling equipment, and made it possible to develop 21.4mm X80 coil used for Russia-China East line. In the paper, we would simply review the development history of high-strength pipeline steels, and then give more priority to the fundamental points for sucessful development of 18.4mm X80 coil and SSAW pipe, which paved the way for subsequent development of 21.4mm X80 coil and SSAW pipe. Finally, we would present the test results of mass production and burst tests, and dispel the suspicion that SSAW pipes made of X80 coil are more qualified to resist ductile fracture.

Oct 1, 2019

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 Fábio Yamada, Ruano Araujo, Marcelo Fugihara, Matheus Sousa Reis

A evolução internacional do mercado de alumínio requer capacidade das empresas de atender uma demanda crescente e para isso se faz necessária uma gestão logística eficiente. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fluxo de veículos em uma fábrica de processamento de alumínio através da simulação dinâmica de processos e tecnologia de modelagem. Com isto, propõe-se avaliar a gestão de recursos (equipamentos e operadores), capacidade de estoques, fluxos internos e movimentações de carga na fábrica; assim, pode-se avaliar a necessidade de novos investimentos nestes quesitos. A análise envolve o cenário atual bem como a demanda futura projetada com o acréscimo de um modal logístico anexo à fábrica, que aumentará o fluxo de produtos na empresa. Em síntese, este artigo relaciona-se com os temas: logística, modelagem matemática de processos e melhorias em produtividade.

Oct 1, 2019