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By Carlos Bruno Eckstein, Cayo Vinicius da Silva Lima, Gabriela Ribeiro Pereira, Thiago Tôrres Matta Neves, Clara Johanna Pacheco, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

Aços austeníticos HP atualmente são os materiais utilizados em tubos de fornos de reforma a vapor devido as suas propriedades superiores a altas temperaturas de operação. Por causa da exposição a ambientes oxidantes durante o serviço, na parede externa dos tubos é formada uma complexa camada de diferentes óxidos e, adjacente a esta, se forma região empobrecida de cromo. A presença de uma resposta magnética nesta região influencia diretamente o desenvolvimento de fermentas de inspeção não destrutiva para avaliação magnética da evolução microestrutural em fornos de reforma a vapor. Para caracterizar a resposta magnética desta camada transformada, foi utilizada uma amostra com estado de envelhecimento V utilizando-se a técnica de microscopia Kerr. Foram realizadas análises qualitativas por meio de imagens e análises quantitativas através do levantamento da curva de histerese. Os resultados permitiram identificar regiões com domínios magnéticos e correlacionar o seu comportamento com o valor do campo magnético aplicado.

Oct 29, 2019

By Anderson de Farias Pereira

Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da energia de moagem na integridade das nanopartículas e seu desdobramento nas cinéticas de sorção do material. Para tal, amostras de MgH2 com 5%p. de nanobastões de TiO2 (NR-550) foram produzidas em moinho de bolas planetário a 100, 200 e 300 rpm, respectivamente. Difração de Raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a estrutura cristalina e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) associada com EDS para analisar o tamanho e morfologia dos catalisadores em meio ao hidreto. Os resultados até o momento indicam que o processo de moagem a 100 rpm não ocasionou variação significativa na distribuição de tamanho e razão de aspecto comparado ao aditivo puro (com valor médio de 35 nm e 2,70 respectivamente). Ensaios de cinética de sorção de hidrogênio ainda estão em andamento.

Oct 30, 2017

By Luis Bernardo Varela Jiménez

Amostras de aço inoxidável UNSS31803 duplex foram nitretadas sob plasma em atmosfera gasosa de 75% de nitrogênio e 25% de hidrogênio em temperatura de 400°C durante 20 horas. A microestrutura do material como recebido apresentava cordões de ferrita e austenita, alinhados no sentido da laminação, com aproximadamente 50% de cada uma das fases. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, difração de raios X, MEV e EBSD. As propriedades mecânicas e tribológicas das superfícies tratadas foram avaliadas utilizando ensaios de microdureza e esclerometria linear instrumentada. As camadas obtidas na nitretação a plasma em baixa temperatura (LTPN) eram constituídas por ferrita expandida (aN) e austenita expandida (?N), com durezas de 1509 HV e de 1362 HV, respectivamente. Os ensaios de esclerometria linear mostraram que, num primeiro estágio, o indentador se movimenta sobre a camada nitretada, promovendo deformação plástica nas bordas do sulco, denotando a possibilidade de movimentação de discordância nas fases expandidas da camada nitretada. O coeficiente de atrito medido durante esse estágio ficou estável em torno de 0,05. Ao final do primeiro estágio houve início de formação de microtrincas, aumentando o coeficiente de atrito aparente. A transição para o 2º estágio ocorre com formação de microtrincas cuja densidade aumenta com o aumento da profundidade de risco. Nesse estágio o coeficiente de atrito cresce linearmente com o tempo e profundidade de risco, o número de microtrincas cresce e as microtrincas observadas são predominantemente transgranulares, típicas de falha coesiva da camada. Foram observadas, também, microtrincas intergranulares que causam o destacamento individual de pequenos grãos de ferrita e/ou austenita expandida. No terceiro estágio de riscamento o coeficiente de atrito aparente tende a se estabilizar em torno de 0,16. O ensaio de esclerometria linear realizado no aço como recebido apresenta coeficiente de atrito sempre crescente até atingir um valor em torno de 0,21.

Aug 8, 2018

By Enrico Tosolini

O controle da massa linear dos arames CA60 vem sendo tratado com máxima prioridade, devido ao constante esforço da indústria nacional de reduzir os custos e melhorar a eficiência de produção. O trabalho é um estudo teórico dos fatores físicos que influenciam na variação da massa linear. Para desenvolver a análise, o problema foi simplificado para reconduzi-lo a um problema linear de fácil análise e com parâmetros intuitivos para fácil aplicação dos conceitos nos problemas diários da produção.

Aug 16, 2017

By Emilio Acciarito Filho

O presente dispositivo, tem como objetivo promover de modo contínuo e automatizado a remoção do cascão incandescente aderido nas superfícies das lanças de injeção de oxigênio e gases inertes utilizadas nos processos dos convertedores LD. Constituído de um conjunto mecânico de ferramentas de remoção, posicionadas em um suporte articulado bi partido e simétrico, acionados por cilindros pneumáticos e interligados ao sistema computorizado (PLC) do carro de movimentação vertical das lanças via sensores indutivos de posição; Resultando na maximização das utilizações dessas lanças e consequente aumento da produtividade, com redução de custo e maior segurança operacional nos processos LD.

Aug 16, 2017

By Renata Cristina Teixeira

The lubricant oil is a complex mixture of different basestocks and additives. Engine oils evolved from the use of pure mineral basestocks back in the early years of automotive industry to the advent of synthetic, fully formulated, low ash lubricants. This evolution was driven by a number of factors, such as new engine designs, extended durability needs, increased fuel economy needs, environmental concerns, feedstock prices and availability and legal issues. This paper uses technology prospecting on literature and patents databases to allow an investigation on the historical evolution of engine oils. Main basestocks (mineral, hydrotreated, polyalphaolefins, esters) and additives (antioxidants, antiwear, friction modifiers, detergents and dispersants) are characterized according to their research effort. Technology prospecting data is crosschecked against the evolution of engine oil classes, allowing an analysis of how the main drivers push the development of lubricant oil quality. A research effort was identified in late 1990’s until mid-2000’s and related to the adoption of chemical limits for lubricants. Different patterns for the articles and patents publication account for the high value technological knowledge has in this industry. Technology prospecting is seen as a useful methodology for the understanding and forecast of lubricant technology movements.

Jul 31, 2018

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Gabriel Filipe Barrelas Marques Gamito Cardos

O aço em estudo (SAE8620MOD) é um material utilizado na aplicação de estruturas de óleo e gás. Essa liga modificada é utilizada em estruturas off-shore para produção de amarras. Para garantir a qualidade do produto são realizadas uma série de ensaios, dentre eles propriedades mecânicas (RT, LE, Alongamento e redução de área) bem como resultados de dureza e impacto. O ensaio de impacto está relacionado diretamente com a microestrutura obtida durante o processo de solidificação do aço e com o tratamento térmico realizado. Microestruturas com alto grau de bandeamento podem comprometer a variabilidade dos resultados de impacto. A redução ou até mesmo a eliminação do bandeamento é um caso de amplo estudo, principalmente em aços com processo de lingotamento contínuo. Muitas soluções já foram propostas para a redução do bandeamento, o de agitação eletromagnética tem se mostrado bastante efetivo na redução dos níveis de bandeamento e segregação dos produtos lingotados. O ensaio consiste em avaliar a intensidade do campo eletromagnético (FEMS) para o comportamento do nível de bandeamento do material. Foi utilizada uma corrida para teste via lingotamento contínuo, onde a velocidade de lingotamento permaneceu constante e variou-se a corrente dos agitadores em três condições: tarugos com baixa agitação (FEMs com corrente baixa), tarugos com alta agitação (FEMS com corrente alta) e tarugos sem agitação (FEMS desligado). Com baixa agitação no FEMS conseguimos obter um nível de bandeamento menor se comparado com os outros resultados. Como consequência a variação dos valores de impacto apresentaram-se menores que as demais condições, devido a homogeneidade do material. Dessa forma podemos dizer que a redução do nível de bandeamento no material reduziu também a variação dos resultados de impacto, tornando o processo mais estável.

Oct 30, 2017

By Wagner Viana Bielefeldt, Felipe Buboltz Ferreira, Antônio Cezar Faria Vilela

The continuous casting machine is one of the most important steel production steps in a melt shop. The tundish, a reservoir between the steelmaking ladle and the mold, has great influence over the steel cleanliness, along with the productivity bid. It must takes into account the quality of the metal and operational safety. Several different variables are related to the tundish process, of inclusionary cleanliness. Some of them are discussed in this paper: the free opening of ladle, tundish inertization, steel temperature in the reservoir and clogging formation, besides a brief topic about castability. Therefore, a critical analysis, with a review from some papers available in literature, is proposed in this study, with its focus on tundish.

Oct 1, 2019

By L. Martins Demuner, D. Burzic, V. Cunha Aranda, F. L. Lourenço, G. Romeu Trindade dos Santos, F. Ramstorfer

For many years, Dynamic Soft Reduction has been regarded as a proper method in improving internal quality of slabs. Even though processes models improved significantly over the past years, the efficiency of Soft Reduction was always limited by the discretization error, which inherently exists if segment rollers cannot be positioned individually. The recently developed SRD segment type allows for an individual roller positioning within the mushy zone by avoiding any discretization deviation from the optimal gap. This paper provides a detailed technological overview of the SRD segments as well as operational results at their very first implementation at Ternium Brazil.

Oct 1, 2019

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Michael McDonald

The cold-rolled steel output of cold-rolling mill (CRM) complexes are sometimes constrained by their batch annealing facilities (BAF). This paper examines a cost-effective solution to increasing capacity and quality of the BAF thereby making additional capacity available for CRM output. The solution involves applying a structured system of scheduling and operation to the BAF, using a proven level-2 software model. The system presented has been applied to a wide variety of BAF with all the leading furnace brands. Whether using traditional HN atmosphere or 100% hydrogen, peak performance can be achieved when using a properly configured, on-line, physical thermodynamic model. Given that it is not practical to place a thermocouple in each coil that is being annealed, various methods have historically been used to estimate the time required to properly anneal all the coils in the charge. This paper examines how the latest technology, in wide use throughout the USA, uses a physical thermodynamic model to shorten average cycle times, thereby increasing productivity and reducing energy consumption. The paper also examines the benefit of building thermodynamically balanced charges to further optimize the BAF operation and improve quality consistency by decreasing mechanical property variations.

Jul 30, 2018

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Roberto Seno Júnior

O Processo Bayer para a produção de Óxido de Alumínio consiste em dissolver o alumínio presente na minério de alumínio (Bauxita) com soda cáustica à quente. Os resíduos insolúveis são separados por decantação e filtração. Após lavagem deste resíduo para a recuperação da alumina e soda cáustica ele é transferido para áreas de disposição. A Companhia Brasileira de Alumínio produz 420 mil toneladas de alumínio por ano gerando cerca de 2.400 toneladas de resíduo de bauxita por dia. Este resíduo é transferido para uma área de disposição, denominada Palmital, com capacidade de estocagem para mais 9 anos. Atualmente, o Palmital contém cerca de 2 milhões de metros cúbicos de água sobrenadante. Esta água contém alumínio e soda cáustica dissolvidos que podem ser reutilizados na Refinaria de Alumina. Este trabalho estuda formas de reutilização desta água sobrenadante visando aumentar a vida útil do Palmital, ou seja, aumentar o volume disponível para disposição de resíduo de bauxita.

Jul 31, 2018

By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Verônica Silva Costa Medeiros

O chamote é um resíduo proveniente da indústria cerâmica, classificado como material não-plástico. Tal rejeito pode ser retornado ao processo de produção de cerâmicas, substituindo parte da matéria-prima convencional. O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporação de chamote nas propriedades físicas e mecânicas de peças cerâmicas sob três temperaturas de queima distintas: 850°C, 950°C e 1050°C. As matérias-primas utilizadas na pesquisa foram caracterizadas quanto à granulometria, limites de consistência e composição química por meio de EDX. Foram propostas três misturas, contendo 0%, 13,33% e 40% do resíduo. Corpos de prova prismáticos foram produzidos por prensagem e, após, realizou-se os ensaios de determinação da retração na queima, índice de absorção de água e resistência à flexão. Os resultados revelam que, quanto maior a temperatura, maior a retração linear na queima e a resistência à flexão em todas as misturas. Em relação à absorção, foram observados menores valores a 1050°C, devido ao processo de vitrificação. Verificou-se que a adição de chamote reduz a retração; no entanto, reduz também a resistência mecânica. Dentre as misturas com resíduo, a composição com 13,33% apresentou melhores resultados, sobretudo sob a temperatura de 1050°C.

Oct 30, 2017

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Davi Alves Marques

Este trabalho visa analisar a temperabilidade dos aços ABNT 1045 e ABNT 4140 através do ensaio Jominy e correlacionar suas propriedades com a variação microestrutural devido ao gradiente de transferência de calor através dos corpos de prova, também como analisar o efeito dos elementos de liga presentes. O ensaio Jominy foi realizado segundo a norma ABNT A255-10. Foi observado que o aço ABNT 4140 apresenta maior temperabilidade que o ABNT 1045 devido à maior profundidade de têmpera e, por conseguinte, apresentou produtos de transformação martensítica em profundidades maiores do corpo de prova. Visto que o teor de carbono em ambos os aços é aproximadamente igual, a maior temperabilidade do ABNT 4140 se dá devido aos elementos de liga presentes. Os elementos de liga do ABNT 4140 contribuem para uma maior percentagem de carbono equivalente, quando comparado ao ABNT 1045, deslocando assim o diagrama de transformação isotérmica para a direita, reduzindo então a taxa de resfriamento crítico.

Oct 30, 2017

By Leiliane Alves de Oliveira

O aço EUROFER (9Cr – 1W), pode ser utilizado em turbinas para geração de energia, vasos de pressão, reatores nuclear ou aplicações, onde o material é submetido a temperaturas de serviço entre 250°C e 450°C. Uma forma de melhorar as propriedades do aço, para que ele trabalhe a temperaturas mais altas ou que se torne mais estável é adicionar partículas de segunda fase na sua matriz. Estas partículas podem estar na forma de óxidos, carbetos, nitretos ou até mesmo em solução sólida quando alguns elementos químicos são adicionados ao material. Neste contexto, este trabalho objetiva estudar o efeito da adição de 3% de carbeto de tântalo na matriz metálica do aço ferrítico/martensítico. Para isto a metalurgia do pó foi a rota empregada para a produção deste compósito de matriz metálica (CMM). Duas moagens distintas foram realizadas. A primeira com o aço EUROFER e a segunda com o aço EUROFER com adição de 3% de carbeto de tântalo (TaC). A moagem de alta energia foi realizada durante 5 horas. Em seguida, os dois pós produzidos foram sinterizados em um forno a vácuo (10-4torr) a temperatura de 1.250°C durante 60 minutos. O produto final foi caracterizado por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (EDS) e ensaio de microdureza. Os estudos iniciais dos sinterizados obteve uma resposta positiva nas propriedades mecânicas independente do processamento. Com valores de microdureza maior que 100% do valor de 333,2 HV obtidos para o aço puro como recebido(barra).

Aug 8, 2018

By Jackson de Brito Simões

As Ligas com efeito de Memória de Forma (LMF) são metais funcionais que podem recuperar grandes deformações, superiores a 5%, quando submetidos a carregamento mecânico e/ou aquecidos. Este fenômeno ainda surpreende pesquisadores e engenheiros de projetos, materiais e processos. Esses metais possibilitam o desenvolvimento de atuadores termomecânicos capazes de gerar esforço mecânico com o bloqueio da recuperação de forma. Inúmeros são os processos para obtenção dessas LMF, cada um com sua particularidade e limitação específica. Nesse contexto, este trabalho avalia o efeito do reprocessamento pela técnica Plasma Skul Push-Pull (PSPP) e do tratamento térmico de solubilização nas propriedades térmicas de transformação de fase de uma LMF 55,1Ni-44,9Ti (% em peso) obtida originalmente pelo processo de fusão por indução a vácuo (VIM). Para isso, a LMF foi refundida com uma tocha de plasma e vazada sob pressão em quatro moldes metálicos distintos (aço, bronze, alumínio e cobre). As técnicas de caracterização térmica Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Resistência Elétrica em função da Temperatura (RET) foram utilizadas para avaliar o efeito desse reprocessamento e do subsequente tratamento térmico de solubilização a 850°C em diferentes tempos. Verificou-se que a injeção em molde metálico proporciona uma significativa redução nas temperaturas de transformação de fase, da ordem de 30°C em relação ao material bruto obtido por VIM. Por fim, foi possível concluir que a LMF NiTi reprocessada mantém a transformação de fase mesmo após tratamentos de solubilização a 850°C em tempos mais longos (8 h), contrariamente ao material originalmente obtido por VIM.

Aug 16, 2017