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By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Fernando Nunes da Silva

Wear mechanisms of materials that constitute the equipments and operating parts in the pre-salt area during the production of petroleum and gas can include corrosion, corrosion-cavitation and corrosion-cavitation-erosion. In the laboratory, it is realizable, but at times it is inaccurate to reproduce or visualize some of these mechanisms due to the real complexities caused by hydrodynamic flows, and the physico-chemical and mechanical non-linearities. The main objective of this work was to study coupons of low carbon steel under laboratory conditions, such as corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (CO2 + SiO2), in a stirring aqueous saline solution (0 and 5.0 m/s) at two levels of temperature, with bubbling of gas (5.0 L/min) and contaminated with or without (2.5 % mass), by solids particles of SiO2. The surface of the coupons subjected to upstream flow (0° in a cylindrical generatrix of coupon), and downstream flows (180º) were analyzed by profilometry. The measurements of roughness and waviness of all coupons were statistically analysed using Statgraphics® Centurion XVI, at a confidence level of 95% and significant differences observed in some matrices were discussed.

Jul 31, 2018

By Larissa Fernandes Nunes

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar a temperabilidade de uma liga Fe-Ni-Cr. Amostras do material foram submetidas a temperaturas de encharque de 800ºC e 1100ºC e resfriadas utilizando salmoura e nitrogênio líquido. Para a caracterização do material, foram realizadas análises de EDS, MEV e DRX para se determinar, respectivamente, a composição química das fases, a microestrutura e a transformação de fases que podem ter ocorrido. Os resultados microestruturais não mostraram evidencias de transformação de fase, mas que houve o surgimento de maclas de deformação associadas à ciclagem térmica. No entanto a difração de raios-x para amostras tratadas a 800ºC, com aparentemente segregação intergranular, evidenciou alguma transformação de fase.

Oct 30, 2017

By Jeferson Preti

Este trabalho apresenta a análise, o projeto e o desenvolvimento de um manipulador robótico industrial de baixo custo para linhas de produção. O aparato proposto possui potencial para contribuir na melhoria das condições de utilização de células robóticas no cenário industrial nacional, auxiliando na superação dos desafios existentes na implantação de células robóticas por pequenas e médias empresas, nomeadamente, custos de implantação, manutenção e reprogramação/reconfiguração. O manipulador robótico industrial foi projetado considerando uma estrutura metálica leve de baixo custo, com elementos mecânicos de precisão média e não dedicados, facilmente encontrados no mercado nacional. Além disso, o manipulador robótico foi projetado para ser capaz de alcançar velocidades médias provendo tempos de ciclo de operação quase equivalentes aos apresentados por robôs polares articulados convencionais, nas mesmas aplicações. O sistema de controle foi concebido para não empregar o dispendioso sistema convencional de hardware centralizado de controle de eixos, sendo esta operação realizada por algoritmo computacional executado no mesmo PC responsável pela gestão e integração dos processos. Assim, a operação emprega dispositivos acionadores descentralizados considerando o envio dos sinais de referência diretamente aos acionadores, possibilitando a compensação das restrições dos esforços da estrutura com recursos de suavização de trajetórias. A integração com o usuário foi projetada para possuir uma interface gráfica de manipulação amigável e que permita facilmente os processos de operação, manutenção e de reconfiguração. Fornecendo ainda, recursos de supervisão, histórico de falhas e assistência remota. Por fim, um protótipo do manipulador robótico industrial proposto é apresentado demonstrando as principais características construtivas e operacionais.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Rangel Porcaro

Desenvolveu-se um dispositivo para soldagem por gravidade com eletrodos revestidos e investigou-se o comportamento do dispositivo em função de variações nas condições operacionais. Ciclos térmicos durante a deposição de cordões em tubos de aço API X65Q foram avaliados por meio de medidas experimentais, utilizando-se termopares inseridos na poça de fusão durante a soldagem por gravidade. Amostras do metal base e do cordão depositado em diferentes condições de aporte térmico passaram por análise química, microestrutural e metalográfica. Observou-se boa repetibilidade na velocidade de deposição do dispositivo e aspecto visual adequado de cordões de solda depositados. Os resultados dos ciclos térmicos mostram que as variações nos valores de ?t800/500, utilizando eletrodos AWS E7018 e correntes de soldagem de 70A e 150A, causaram redução de 21% na proporção de ferrita acicular e, consequente, redução de 22% nos valores de microdureza do metal de solda com maior aporte térmico.

Oct 30, 2017

By Leandro Augusto Justen Marzulo, Guilherme Lucio Abelha Mota, Otávio da Fonseca Martins Gomes, Gilson Alexandre Ostwald Pedro da Costa, Alexandre da Costa Sena, Felipe Schimith Batista

O presente trabalho desenvolveu uma solução, utilizando Hadoop e Map Reduce for C (MR4C), capaz de paralelizar a segmentação de fissuras em imagens de partículas minerais. Um conjunto de 221 imagens de tamanhos distintos de partículas de minério de cobre obtidas por microscopia eletrônica de varredura foi utilizado para os testes. A variação do número de nós de processamento apresentou um ganho do tempo de execução que escalou de forma quase que linear. O balanceamento de carga estática promoveu um speedup de 1,3. A solução proposta, quando comparada à implementação sequencial, considerando um cluster com 9 nós de processamento, atingiu um speedup de 19,1.

Oct 1, 2019

By Viviane de Melo Borges

O presente trabalho avaliou as influências da adição de boro nas características mecânicas e micro estruturais do fio máquina e arame trefilado. O estudo foi realizado por meio de análises no aço 10B45 com variações na adição de boro. Foi verificado que a adição de boro reduz a resistência do material. O boro reduz os efeitos do envelhecimento pois associa-se ao nitrogênio formando o nitreto de boro alocado no contorno de grão. Quanto maior a adição de boro menor resistência à trefilação, o que pôde ser comprovado pelo ensaio de torção. Através das micrografias de fio máquina foi possível evidenciar que o boro também atua como refinador de grão e inibe o crescimento do mesmo. Por fim, foi possível avaliar o modo de fratura relacionado com a quantidade de boro adicionada. Neste ponto não foi possível atribuir maior ductilidade à amostra com maior teor de boro.

Oct 30, 2017

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Thales Renó Grilo

O presente trabalho teve como objetivo analisar as diferentes microestruturas do aço inoxidável duplex UNS S32304 obtidas pelo processo de soldagem Gas Metal Arc Welding (GMAW). As regiões do metal base, zona fundida e zona afetada pelo calor foram investigadas nos corpos de prova com diferentes aportes térmicos. As microestruturas obtidas foram caracterizadas utilizando-se a microscopia óptica (MO). As imagens de Mo obtidas na zona afetada pelo calor mostram que a fração de austenita aumentou com o aumento do aporte térmico. Este aumento está relacionado ao alto teor de cromo e molibdênio presentes no metal de adição utilizado na soldagem. Na zona fundida, a fração de austenita de widmansttaten foi observada com maior frequência na microestrutura do corpo de prova soldado com o aporte térmico de 1,87KJ/mm. Essa maior fração de austenita de widmansttaten observada para o aporte térmico de 1,87KJ/mm está relacionada com o maior tempo de permanência em altas temperaturas deste corpo de prova em relação aos outros corpos de prova investigados. Vale ressaltar que a adição de nitrogênio também promove a formação desta fase. De modo geral, os resultados da metalografia quantitativa mostram que a porcentagem de ferrita foi superior a 65% nas zonas termicamente afetadas e fundidas.

Aug 17, 2017

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Edwaldo Ferreira Brandão

Os aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steels - AHSS) vêm sendo uma solução atrativa na construção de estruturas automotivas mais leves e seguras, pois combinam alta resistência e boa conformabilidade. Neste trabalho, foram realizadas simulações numéricas e experimentos em escala industrial, com aços fornecidos pela Usiminas, da estampagem de uma travessa dianteira de suspensão automotiva. O objetivo desses experimentos foi avaliar a estampabilidade deste componente, que atualmente é fabricado com o aço de alta resistência baixa liga (HSLA340, 2,0 mm), quando substituído pelos aços Dual Phase (DP600, 1,6 e 1,8 mm) e Transformation Induced Plasticity (TRIP700, 1,6 mm). As simulações numéricas reproduziram o padrão de deformação destes materiais durante os processos de conformação e o perfil geométrico do componente. A travessa de suspensão automotiva foi estampada com sucesso com os AHSS propostos.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017

By Pedro Henrique Moura Costa

Com o estudo realizado em artigos técnicos e acadêmicos e vivência no ramo industrial, ficou evidente uma deficiência no desempenho dos sistemas de controle regulatório das plantas industriais. Parte dessa deficiência é proveniente da falta de engenheiros de controle para auditar as malhas de controle regulatório. Foi realizado em um forno de tratamento térmico, um trabalho de auditoria das malhas de controle regulatório, baseando-se em uma metodologia já existente na literatura. Levantou-se informações do processo do forno como, os controladores automáticos, o sistema de aquisição de dados e a infraestrutura de rede de automação e por seguinte, as implementações dos PID's no CLP. Após essa contextualização, métricas para avaliar o desempenho inicial das malhas foram utilizadas e então, o funcionamento dos elementos de controle utilizados no forno foram diagnosticados através de ferramental estatístico e análise dos sinais na ferramenta PIMS. Adquirido o conhecimento necessário sobre o processo e o diagnosticado de maneira concisa, ações corretivas e de otimização foram realizadas e propostas com o intuito de otimizar o desempenho das malhas de controle. Por fim, os índices de desempenho do sistema são recalculados e os valores comparados com os valores pré auditoria, concluindo que pode ser possível melhorar alguns dos principais termos adotados no negócio como redução de custos, aumento de produtividade e sustentabilidade.

Jul 30, 2018

By Ana Carolina dos Reis Lima

Este artigo tem o objetivo de apresentar a capacidade de remoção de íons Pb2+ de um argilomineral oriundo da região sudoeste do Pará. A caracterização do argilomineral foi feita através das técnicas de Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A metodologia utilizada foi a do sistema de banho finito para determinação da percentagem de remoção (%Rem) do argilomineral. Foram utilizadas três concentrações sintéticas de chumbo (10, 30 e 50ppm) com diferentes pH (3, 4 e 5) para avaliação da absorção de íons pelo argilomineral. Ainda, este argilomineral foi revestido com quitosana com previsão de aumentar a adsorção dos íons Pb2+. Os resultados mostraram o potencial de adsorção acima de 95% para todas as concentrações em pH 5; e a adição de quitosana aumentou esse potencial para acima de 99%. Em pH 4, a, a quitosana proporcionou aumento na percentagem de remoção na concentração de 10ppm. Isso implica em uma potencial aplicação para remoção de metais pesados em efluentes da região sudoeste do Pará em vista da extração de minério presente nesta região.

Oct 30, 2017

By Pedro Forastieri de Almeida Prado

A fim de recuperar-se todos os materiais presentes em painéis fotovoltaicos, o emprego de solventes orgânicos para promover a dissolução da fração polimérica e liberação dos componentes é uma alternativa ao tratamento térmico tradicional. Com o objetivo de verificar-se o impacto dessa etapa na recuperação de prata, o metal de maior valor presente nos painéis de silício cristalino, comparou-se taxas de recuperação de prata para rotas distintas de separação de materiais e cominuição: uma rota por dissolução do encapsulante através de solventes e uma rota por tratamento térmico e destruição do encapsulante. Utilizando-se o isopropanol como solvente, ainda foi analisada a contribuição da cominuição para a liberação da prata. Os ensaios de lixiviação foram realizados com soluções de 5M HNO3, analisando-se as concentrações de prata por ICP-MS. O processo de calcinação foi realizado em forno a 480°C, a dissolução do encapsulante realizada com isopropanol e a cominuição realizada em moinho de facas. Foi concluído que a separação com isopropanol não afetou a quantidade de prata lixiviada na etapa de recuperação de metais. Além disso identificou-se que a cominuição não seria necessária sob as condições de lixiviação utilizadas, já que poderia potencialmente contribuir para perda de prata no processo.

Oct 30, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Fernanda Ferrante, Wagner Reis Modesto Ribeiro, Eduardo Pena Carvalho

CSN Mineração S.A. is the second largest exporter of iron ore in Brazil and is among the five most competitive in the market. Casa de Pedra currently has an approximate production capacity of 30 million tons per year. The fleets of small trucks 6x4 and 8x4 models are responsible for the ore movement, traveling an average distance of 10 km between origin and destination. 116 trucks of this size are used in CSN Mineração for the handling of products. Every month this fleet consumes an average of 550,000 liters of fuel. The objective of the work is to do a fuel consumption analysis by truck through the embedded telemetry system. The reports generated through this system provide the specific consumption of each equipment and also the specific consumption of each Driver. As reports are generated it is possible to assess which equipment had a higher specific consumption and, in this case, the respective trucks with greater consumption are directed to the Maintenance team for analysis and action in the event that a problem is identified in the equipment. At the same time, the analysis of the drivers who had the highest specific consumption and conducted a practical and theoretical training, addressing the techniques for a safer and therefore economical direction, is carried out. In 2019, the economy of fuel consumption type S10 was 204 thousand liters, which represents 9% of all consumption foreseen for the period.

Oct 3, 2019

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Andrea Pedroza da Rocha Santos

Neste trabalho, amostras de aço Lean Duplex UNS S32304 foram submetidas à temperatura de 800°C em um forno acoplado a um difratômetro de raios-x durante intervalos de tempo de 30, 60 e 90 minutos. Com o objetivo de analisar em tempo real a transformação das fases constituintes, foram realizadas várias varreduras insitu durante os diferentes tempos de permanência em 800°C deste material. Assim, observou-se a formação da fase sigma neste aço, tanto nos contornos de grão da ferrita como nas interfaces ferrita/austenita. Os valores de fase sigma obtidos para cada tempo de exposição foram calculados através do método de Rietveld sobre cada difratograma obtido e variaram de 11% a 17%. Notou-se que a fase sigma exibiu crescimento contínuo até 60 minutos e variação após este período. Todavia, observou-se que a formação de fase sigma a 800°C ocorre de forma significativa neste material após 30 minutos de aquecimento, o que pode comprometer as propriedades do mesmo.

Aug 16, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018