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By Jorge Luiz Ribeiro de Oliveira

A indústria siderúrgica na América do Sul tem sido desafiada desde a crise econômica mundial do final de 2008, como as demais siderúrgicas ao redor do mundo. O cenário de continua degradação das matérias primas, em especial o minério de ferro e a necessidade de reduzir custos, considerando que cerca de 70% do mesmo está relacionado à produção de gusa, atuando em direção oposta, torna este desafio maior ainda. Operar um Alto Forno com elevadas taxas de injeção de carvão (mais que 180 kg/t de gusa) e baixo taxa de combustíveis (menor que 490 kg/t de gusa), considerando a elevação da taxa de geração de escória devido a matéria prima em degradação (~300 kg/t de gusa) torna-se obrigatório ter estabilidade operacional por meio de boas práticas operacionais suportado por adequado sistema de manutenção centrado em confiabilidade (RCM). Este trabalho objetiva mostrar como a ArcelorMittal planta de Tubarão está enfrentando esta situação, visando atingir os objetivos citados anteriormente.

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 Mario González Ramírez

The safe transport of sour gas requires steels with enhanced hydrogen induced cracking (HIC) resistance. Centerline segregation bands of high hardness microconstituents and non-metallic inclusions are the heterogeneities usually linked to HIC failures in pipeline steels. Full-scale production heats of a new low Mn, Nb microalloyed steel were produced by different steel mills aiming at the application in sour gas environments. The new alloy design provides both effective strengthening and control of sulphide inclusions. Coil microstructure consisted of fine grained ferrite with a small volume fraction of uniformly dispersed eutectoid aggregates. Most importantly the microstructure was uniform in both the longitudinal and transverse directions and exhibited exceptional consistency. Samples from this steel were submitted to HIC testing according to NACE standards TM0284-2003 without any sign of cracking. The results, so far, confirm that this new alloy design provides the unique opportunity to economically produce a high strength pipe steel grade with improved sour service resistance for the linepipe industry.

Aug 8, 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 Leonardo de Carvalho Vidal

O Alto-Forno 3 da CSN, Companhia Siderúrgica Nacional, iniciou-se sua 3ª campanha no dia 07/08/2001. Chama-se cadinho à região localizada na base do alto-forno cuja finalidade é armazenar, por um período de tempo controlado, o ferro-gusa e a escória. Esta região é altamente crítica para a operação do equipamento, pois o contato permanente do fluxo de ferro-gusa líquido torna esta área altamente suscetível a desgastes. A construção do cadinho é realizada de modo a minimizar este efeito, utilizando-se blocos de carbono de alta resistência em suas paredes internas. Assim, o cadinho determina a vida útil de um alto-forno. A preservação do desgaste dos blocos do cadinho com titânio é de vital importância, visto que, existem diversos riscos da não monitoração, tais como: identificação de possíveis pontos quentes, desgaste acentuado dos blocos de carbono, por temperatura elevada, rompimento do cadinho com vazamento de gusa líquido com conseqüente risco de atingir pessoas e grandes danos ao equipamento e parada operacional do Alto-forno 3 por longo período. O sistema de injeção de titânio possibilita a mitigação dos pontos quente preservando o cadinho e estendendo a campanha do Alto-forno. O sistema de injeção de titânio mostrou sua funcionalidade e aplicação na injeção de llmenita, pó de coletor, plástico e outros sólidos granulados injetados nas ventaneiras do Alto-Forno 3, através de um novo sistema de automação, incluindo: PLC, balança de pesagem, novas malhas de controle inéditas. Trata-se de um processo inédito nas Américas. Com este desenvolvimento, a vida útil do cadinho do Alto-Forno 3 poderá ser expandida elevando sua atual campanha para mais que 20 anos.

Aug 1, 2018

By Luís Carlos da Silva

Vários motivos levaram a priorizarem o uso de fibras naturais em detrimento do uso de fibras sintéticas, sobretudo as razões sociais e ambientais. A fibra deste trabalho é extraída da folha da planta - Furcraea Andina (da Colômbia, onde usam esta fibra para a produção de artesanatos e sacos) e demonstra um grande potencial como reforço de compósitos poliméricos. Este trabalho avaliará o teste de impacto de Izod e Charpy de compósitos com matriz epóxi reforçada com diferentes porcentagens de fibras. Para os testes, as fibras de fique foram misturadas com à resina epóxi em um molde metálico retangular, o conjunto foi submetido a uma pressão e sofreram um processo de cura à temperatura ambiente durante 24 horas. As amostras produzidas foram submetidas aos ensaios seguindo a norma ASTM D256 (Método de Ensaio Padrão para à Determinação da Resistência ao Impacto do Pêndulo Izod para Plásticos) e a norma ASTM D6110 (Método de Ensaio Padrão para Determinar a Resistência ao Impacto Charpy para Plásticos). Os compósitos continham até 30% em volume de fibras de fique, que foram alinhadas ao longo de todo o comprimento da matriz. As amostras submetidas à ambos os ensaios (Izod e Charpy) tiveram suas fraturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Houve um aumento significativo da resistência ao impacto de acordo com o aumento da porcentagem volumétrica das fibras de fique. Esse desempenho pode estar associado ao mecanismo de fratura gerado a partir da adesão entre as fibra de fique e a matriz colaborando na absorção da energia de impacto, além do fato de que a fibra é capaz de dificultar a ruptura das amostras.

Oct 30, 2017

By Guilherme Vitor de Araujo, Igor Cuzzuol dos Santos, Loyslene Rabelo Fernandes, Gustavo Henrique Sousa, Athos Fernandes Araujo

O desenvolvimento de nanopartículas magnéticas vem recebendo bastante atenção de pesquisadores devido a sua potencial aplicação em diferentes campos tecnológicos, principalmente em microeletrônica e medicina. A magnetita nanoparticulada é particularmente atraente para estas finalidades, pois apresenta comportamento superparamagnético, biocompatibilidade e resistencia à oxidação. Neste estudo foi avaliado a síntese das nanopartículas pela coprecipitação. Para isso foi observado a influência da razão molar de Fe+2/Fe+3 e da variação de concentração de NaOH na nucleação e precipitação das partículas. Sendo possível, determinar os melhores parâmetros para obtenção das mesmas e garantindo as suas propriedades. Para a constatação estrutural, a caracterização das amostras foi realizada por difração de raios X (DRX). A razão molar de Fe+2/Fe+3 se mostrou uma variável importante, em razões muito pequenas o resultado obtido foi goetita, enquanto a síntese a partir da razão 0,5 observou-se apenas a magnetita. E a variação da concentração de OH- teve influência no tamanho das partículas nucleadas, no qual menores partículas foram obtidas em meios mais básicos.

Oct 6, 2019

By Everaldo Afonso Fernandes

O cenário tecnológico brasileiro passa por transformações profundas, a indústria em geral faz parte desse panorama, dentro dos segmentos indústrias temos a automobilística, onde novas tecnologias são apresentadas e as demais aprimoradas, nesse segmento temos as ligas não ferrosas de alumínio, que com adição de elementos de liga se transformam em ligas de alta performance, assim como as ligas de aços. Elementos de maquinas de ligas de alumínio sofrem modificações em suas propriedades mecânicas com a variação de temperaturas, deformação, composição química entre outras. O presente trabalho objetiva a comparação das propriedades mecânicas dos resultados experimentais da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45] %Fe-0,22%Zr e de simulações computacionais de chapas para aplicação na indústria automotiva. A liga foi obtida a partir do Al-EC modificado por inserções de ferro na faixa de [0,35 - 0,45] % e 0,22%Zr. Posteriormente, após a solidificação da liga em molde unidirecional horizontal, os lingotes foram transformados em perfis de 3,0mm e submetidos a ensaios mecânico de tração. Na parte de simulação computacional as propriedades mecânicas foram medidas usando chapas finas de aço e chapas mas espessas de alumínio, as propriedades obtidas nos ensaios reais, foram utilizadas como paramentos das simulações das chapas de alumínio, objetivamente a comparação das propriedades mecânicas com os resultados experimentais da liga estuda. Os resultados dessas análises permitem avaliar que a liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45] %Fe-0,22%Zr pode ser aplicada em componentes estruturais na indústria automotiva que trabalharem estaticamente na forma de fuselagem de automóveis de passeio ou veículos de trabalho com boas propriedades mecânicas.

Oct 30, 2017

By Roberto Balarini Junior

Tribological behavior of Si3N4 balls sliding against Al2O3 discs in water was investigated by studying the influence of parameters such as initial surface roughness and circular axial run-out of the discs. The objective was to relate these parameters with the occurrence of the phenomenon known as ultra-low friction coefficient (ULFC), which is characterized by µ < 0.01, including the correlation with running-in duration. As a general trend, greater initial surface roughness and circular axial run-out resulted in greater running-in duration. In addition, it was verified that a mixed lubrication regime (hydrodynamic and boundary) is required to guarantee the occurrence of ULFC by comparing the calculated minimum film thickness with the composite roughness of the worn surfaces. Also, ICQ-OES analysis of the water after the tests indicated that a silicon concentration greater than 1.3 mg/l should be fundamental for the occurrence of µ < 0.01.

Jul 31, 2018

By Camila Mendonça Romero Sales

Este trabalho teve como objetivo observar o percentual de transformação das fases (romboédrica e hexagonal), após tratamento termobárico do hidrocarboneto aromático Antraceno. As amostras foram tratadas sob pressão fixada em 4,5GPa e temperatura variando entre 900 e 1300°C, com o intuito de obter estruturas grafíticas. O percentual de fases foi obtido a partir de dados de difração de Raios X e através de refinamento pelo método de Rietveld, sendo que na temperatura de 1300°C foi possível observar um aumento na fase romboédrica e melhores parâmetros de refinamento. Pode-se concluir que o Antraceno ao ser submetido a altas temperaturas e alta pressão torna possível o aumento da fase romboédrica do material grafítico, o que resulta em melhores condições de síntese do diamante.

Aug 16, 2017

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utiliz&aacute;veis em processos de soldagem branda, tais como as ligas &agrave; base de Sn, v&ecirc;m sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a an&aacute;lise das caracter&iacute;sticas microestruturais formadas durante a solidifica&ccedil;&atilde;o transit&oacute;ria das ligas eut&eacute;tica Sn-0,2%Ni e hipereut&eacute;tica Sn-0,5%Ni, quanto a determina&ccedil;&atilde;o das suas respectivas correla&ccedil;&otilde;es com os par&acirc;metros t&eacute;rmicos de solidifica&ccedil;&atilde;o: velocidade da isoterma eut&eacute;tica (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por t&eacute;cnicas de microscopias &oacute;tica e eletr&ocirc;nica de varredura. Na liga hipereut&eacute;tica Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento t&eacute;rmico quanto o espa&ccedil;amento celular (&lambda;C), proporcionando maiores valores de ?E, por&eacute;m, &lambda;C mais grosseiros.O intermet&aacute;lico NiSn4 formou-se na regi&atilde;o eut&eacute;tica de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases prim&aacute;rias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transi&ccedil;&atilde;o morfol&oacute;gica celular/dendr&iacute;tica(?E&gt; 1,2&ordm;C/s) ocorreu apenas para a liga eut&eacute;tica, enquanto que as c&eacute;lulas regulares da liga hipereut&eacute;tica deram origem as c&eacute;lulas do tipo placas(?E&gt; 1,4&ordm;C/s).

Oct 30, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Júnio Augusto Rodrigues Pasqual

No processo de produção de gusa são frequentes as pesquisas em busca de meios de redução dos custos do produto final, além de adequações do processo à escassez de matéria-prima e tudo isso com o intuito final de garantir a lucratividade do setor. A preocupação com os impactos ambientais do processo também é assunto frequentemente levantado por profissionais da área devido à sua igualmente grande importância. Através da injeção de materiais pulverizados e gás pelas ventaneiras de um reator é possível conseguir economia de gastos com adição de carvão de topo. Por esse motivo e também visando à redução dos malefícios causados pela liberação de gases diretamente na atmosfera que surgiu a ideia da injeção de biogás pelas ventaneiras. Assim é possível evitar a liberação de CH4 que é altamente prejudicial à vida no planeta, além de reduzir o consumo de carvão de topo no Alto-Forno.Este trabalho discute a variação da Temperatura de Chama frente o efeito da utilização de biogás em Altos-Fornos, bem como o potencial energético desse gás tendo em vista a abundância de fontes de metano provenientes do setor bovino e suíno no Brasil.

Aug 16, 2017

By Flávia Vieira Braga

O efeito da temperatura de deformação a quente na textura cristalográfica de um aço inoxidável ferrítico AISI 430 estabilizado ao Nióbio foi estudado por ensaios de torção a quente. A laminação de acabamento em laminador Steckel foi simulada utilizando diferentes faixas de temperatura, buscando promover o amaciamento por recristalização. Após cada ensaio, as amostras foram temperadas até a temperatura ambiente objetivando a análise das microestruturas geradas. Foram também realizados ensaios de torção interrompidos visando avaliar a ocorrência da recristalização entre passes. A técnica de EBSD foi utilizada para analisar a microestrutura das amostras ensaiadas, a textura formada e o tamanho de grão. Foi observado que a de temperatura de simulação que mais favorece a ocorrência da recristalização estática está entre 900 e 840 ºC e o tamanho de grão resultante é menor em tais condições. A textura de torção obtida está em concordância com a literatura.

Aug 16, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Um material que vem sendo muito estudado quando imerso na matriz de outros materiais, são os nanotubos de carbono, uma forma alotrópica do carbono, que são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo, mas que apesar disso, possuem uma extraordinária resistência mecânica. O alumínio por apresentar um baixo peso específico e ter a facilidade de se unir a outros materiais pode nos fornecer excelentes propriedades e muitas aplicações tecnológicas. Através de ensaios metalográficos e mecânico, esse trabalho avaliou o comportamento microestrutural e de microdureza do alumínio depois da adição nanotubo de carbono e nanotubo mais níquel em sua estrutura. Foi usado um processo de fabricação por fusão com agitação mecânica por um pequeno motor elétrico e resfriamento brusco por água. Depois das análises nesses diversos materiais, com composição diferenciada, o que melhor apresentou propriedade mecânica foi o Al-3%Ni+nanotubo de carbono.

Aug 7, 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 Steven George Jansto

The hot ductility behavior of different microalloyed steel chemical compositions was examined simulating the thermal and strain conditions through the straightening or unbending section of the continuous casting machine. All samples were obtained from industrial slab casters ranging from 200 to 300 mm in slab thickness from steel mills throughout the world including China, Brazil, North America and Europe. The slabs were crack-free and hot rolled into prime quality products. No laboratory heats were tested. Although these microalloyed steels exhibit inherently lower hot ductility behavior, as measured by percent reduction in area at elevated temperature, these steels still exhibit sufficient ductility to satisfactorily meet the unbending stress and strain gradients existing in the straightening section of most casters. The majority of the published hot ductility data, as measured by % reduction in area (%RA), were based on laboratory heats and hence, are inaccurate in accessing the propensity for slab cracking on an industrial caster. This situation then results in invalid conclusions for different chemistries. This research has determined the minimum required %RA for crack-free casting is significantly lower than results based upon previously published laboratory generated data. For example, the literature quotes 40% RA minimum for Nb-bearing steels when in fact as low as 10% minimum RA is more than sufficient to assure crack-free casting based upon the extensive testing and analysis performed in this study. Instead of %RA, the measurement of strain energy has been introduced to evaluate hot ductility behavior. It is concluded that strain energy is a better measure of hot ductility behaviour than %RA. There is considerable value in the evaluation of the hot stress and strain curves, process metallurgy parameters and their relationship to slab quality instead of just basing hot ductility decisions on simple %RA measurements.

Aug 16, 2017

By Flávia Vieira Braga

Este trabalho teve como objetivo verificar a melhor condição para promoção de recristalização de um aço inoxidável ferrítico 430, estabilizado ao Nb, no processo de laminação à quente de acabamento. Ensaios de torção foram realizados para simular o processo de laminação em laminador Steckel, utilizando diferentes temperaturas de laminação. Ensaios interrompidos foram realizados para avaliar a recristalização entre os passes. As amostras ensaiadas foram analisadas por microscopia ótica e EBSD. Como resultado do trabalho, foram levantados os esquemas de laminação mais favoráveis para promover a recristalização. Estes esquemas poderão fornecer subsídios para estabelecimento de prática padrão industrial de laminação deste aço adequada para promover a recristalização.

Aug 8, 2018

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019