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By Leonardo Carneiro Andrade

O desenvolvimento de materiais renováveis e biodegradáveis é uma vertente que almeja a diminuição dos custos e dos impactos ambientais. Nesse âmbito, o presente trabalho visa o desenvolvimento de novos materiais, fabricados com fibras vegetais e que possam substituir outros que são derivados do petróleo. Fibras vegetais foram utilizadas e devidamente modificadas por mercerização e acetilação com o intuito de produzir materiais com compatibilidade química. Foram obtidos, nesse trabalho, compósitos de polietileno reciclado reforçados com fibras de sisal[1]. Utilizamos a ferramenta estatística denominada distribuição de Weibull, para prever as falhas mecânicas dos sistemas estudados. Foi possível observarmos que o compósito resultante teve uma melhora relativa em suas propriedades mecânicas, o que pôde ser comprovado por meio dos ensaios de tração. A distribuição de Weibull foi uma ferramenta que produziu resultados de acordo com os esperados, comprovando a melhoria de propriedades mecânicas do material.

Oct 30, 2017

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By "Andreas Steinwandter

The demand for increasing energy efficiency and CO2 reduction is one of the global megatrends of our time. Although the steel industry suffers from a volatile economic environment, the steel plants are interested to find opportunities for sustainable cost reduction and put efforts into healthy solutions for the environmental. Integrated steel plants are trying to cut electrical power and energy costs as these are among the biggest cost factors that can be influenced and taking all the advantages they can. For the integrated iron and steel making route the interaction of waste energy utilization along with process energy demand, natural and metallurgical gases, steam and heating systems as well as power generation has to be considered. Potential energy sources, such as sinter plant, basic oxygen furnace (BOF) cooling stack or reheating furnaces are considered in order to elaborate an integrated energy concept. Especially electric power generation is an attractive option for steel plant operators since it can easily be connected to the existing power grid of the steel plant. When direct local use of waste heat is limited, the best option is to convert it to mechanical/electrical power with a Rankine Cycle. A stand-alone system, compact design with minimum operational costs in order to fit into the existing steel plant layout, are the main requirements of such units. The objective of this paper is to demonstrate economic feasible opportunities for energy recovery for sinter cooler and basic oxygen furnace with focus on electric power generation via ORC modules taking at the same time advantages of CO2 reduction by utilizing waste heat from the process. Furthermore typical arrangements and layouts of such solutions as well as basic economic calculations will be presented in the paper.

Oct 30, 2017

By Artur Augusto Martins

Este trabalho tem como objetivo apresentar o projeto de uma plataforma de cloud computing onde profissionais de diversos segmentos da metrologia, calibração, instrumentação e controle poderão cooperar entre si no desenvolvimento de metodologias de medição, análise numérica e automação. A plataforma permite o modelamento matemático e o estudo analítico e/ou numérico de processos utilizando recursos disponíveis de cloud computing e a apresentação dos resultados e geração de relatórios através de uma interface web. Através do desenvolvimento cooperativo de novos procedimentos para análise de dados, modelos de instrumentos e melhorias operacionais do sistema pretende-se que o mesmo aproxime-se cada vez mais de um LIMS totalmente funcional e que tenha maior aderência à norma ISO/IEC 17025.

Jul 30, 2018

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

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 Jean Igor Margem

Materiais sustentáveis estão sendo investigados para substituir os materiais sintéticos, os compósitos com matriz polimérica têm sido aplicados em componentes, tais como capacetes e blindagem para os quais a resistência em um requisito importante. O presente trabalho avalia a classificação energética de impacto Charpy e Izod da matriz de epóxi compósitos DGEBA / TETA, reforçado com até 30% em volume de fibras de malva contínuas e alinhadas (Urena Lobata, L). Os testes de impacto foram realizados em amostras padronizadas em matriz de epoxi obtidas por aplicação de pressão em molde com cura a temperatura ambiente por 24 horas. Os resultados mostraram aumento significativo da energia de impacto com a fracção de fibras incorporadas de malva. A superfície de fratura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, SEM. O desempenho das amostras incorporados com 30% de fibras, sofreu apenas ruptura parcial devido a dificuldades impostas ao quebrar-se as fibras, e, consequentemente, a natureza dos quais fendas tendem a propagar na interface entre a matriz de fibra / resina epóxi, o que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O aumento das exigências para reduzir o consumo de combustível e aumentar a segurança dos passageiros tem estimulado o desenvolvimento da nova geração de aços de alta resistência. Esses objetivos tornam-se atingíveis com a redução do peso dos componentes de aço do veiculo, pelo uso de chapas mais finas e resistentes, mas não menos dúcteis. Com esse propósito, no presente trabalho pretendeu-se analisar os efeitos de diferentes rotas de processamento: estampagem a quente, têmpera e partição e o inovador processo que combina a deformação a quente com a têmpera e partição. Os ciclos térmicos foram projetados para obter a maior fração de austenita retida, além de ferrita e martensita. Para cada amostra tratada, amostras de tração de tamanho reduzido foram extraídas de amostras previamente tratadas em simulador termomecânico avançado Gleeble 3S50. A microestrutura foi analisada por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Com o novo processo combinado acredita-se que seja possível atingir uma boa associação de propriedades para a nova geração de aços de alta resistência pela transformação da austenita retida metaestável em martensita induzida por deformação, contribuindo para a absorção de energia durante impacto.

Aug 16, 2017

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Foluke Salgado de Assis

A fibra de juta é uma das fibras com grande potencial para ser aplicada como tecido reforçando compósitos poliméricos Este trabalho avaliou a resistência ao impacto para compósitos de matriz poliéster reforçado tecido de juta. Os corpos de prova foram fabricados com diferentes percentuais de tecido de juta: 0, 10, 20 e 30% em fração volumétrica. O tecido sido de juta foi embebedado com resina poliéster (estado líquido) e curado em temperatura ambiente durante 24 horas. As amostras foram ensaiadas utilizando o pêndulo impacto Izod and a superfície de fratura foi examinada utilizando o microscópio eletrônico de varredura. A resistência ao impacto Izod dos compósitos poliéster-juta cresceu de maneira linear com o aumento da quantidade de tecido de juta. Utilizando 30% de tecido de juta, foi possível obter 83,1 J/m enquanto o poliéster puro (0% de tecido) obteve 21,8 J/m. O bom desempenho do compósito poliéster-juta pode ser associado com a dificuldade de romper o compósito em virtude do tecido de juta, assim como, as trincas produzidas através da interface poliéster/tecido de juta que colaborou com o aumento na absorção de energia durante o ensaio de impacto Izod.

Oct 30, 2017

By George Schipper, Peter Gelten, Pepijn Adriaen, Hugo Uijtdebroeks

Tata Steel IJmuiden Hot Strip Mill 2 (HSM2, 5.5 Mtonnes/yr) is currently being upgraded, resulting in an increased rolling force and motor power capacity. With the current conventional work roll spray cooling, a deterioration in work roll & strip surface quality performance is expected as a result of the increased mill capacities. In order to improve strip surface quality, HSM2 decided to do a full-scale production trial with High Turbulence Roll Cooling (HTRC) at stand FM2. HTRC is a novel way of roll cooling using a high turbulent flow regime. HTRC is positioned very close to the roll surface and gap exit, which is beneficial for the roll surface quality. It is operated at a high flow rate but at a low pressure. HTRC not only significantly improves the roll surface quality, in addition, it makes high pressure pumps, needed for the conventional spray cooling, redundant, leading to substantial savings on electricity costs and thus CO2 emissions. HTRC is in trial operation since 7 August 2018. Results show no operational issues, an excellent roll surface quality and an increased cooling efficiency. In summer 2020 stands FM1-FM2-FM3-FM4 of HSM2 will be equipped with HTRC.

Oct 1, 2019

By Júlia Mont’Alverne Martins

A Votorantim Metais processa pós de aciaria elétrica (PAE) e outros resíduos contendo zinco em sua unidade de Juiz de Fora, por meio do processo Waelz. Devido ao alto teor de óxido de cálcio (CaO) nos resíduos processados, a etapa de desalogenação apresenta baixo rendimento de remoção de fluoretos -aproximadamente 20%. O processo de lixiviação sob pressão foi testado para o tratamento de amostras de óxido Waelz (O.W.) da Votorantim Metais com o objetivo de lixiviar os cloretos e fluoretos contidos nesse material. Os parâmetros avaliados foram: temperatura de lixiviação (120°C a 180°C) e razão de carbonato de sódio (Na2CO3) adicionado (100kg/t a 200kg/t óxido Waelz), em um reator piloto com capacidade de 10L. A técnica mostrou-se eficiente para lixiviação de cloretos, com remoção acima de 94,2%. Os resultados para fluoretos obtidos apresentaram variação entre 63,0% e 96,2% de rendimento de lixiviação e uma forte correlação dos resultados com a temperatura. Esse processo mostrou-se eficiente em escala de bancada, apresentando rendimento de extração superior a 90% para a remoção de halogênios em temperaturas acima de 150°C e adição de Na2CO3 de 140 kg/t O.W.

Aug 17, 2017

By Diego Cota Marinho

O processo de dissolução da alumina em condições industriais em cubas de Tecnologia VSS Soderberg de alimentações laterais em batelada é bastante complexo, pois sofre interferência de muitas variáveis de processo como: temperatura e química de banho, propriedades físico-químicas da alumina, quantidade de alumina adicionada e massa de banho disponível. Um bom controle de adição e variáveis de processo contribuirão para garantia de uma melhor eficiência de corrente, consumo de energia e redução da quantidade lama (alumina não dissolvida) formada que se deposita no fundo das cubas e irá comprometer a passagem da corrente elétrica e consequentemente reduzirá a eficiência dos fornos. Este estudo mostra as principais variáveis que influenciam no processo de dissolução, o comportamento da concentração da alumina e temperatura do banho durante os intervalos de alimentação de 2:40 e 4:00 horas, a temperatura de entrada da alumina e as condições de cavidade devido a deposição de lama no fundo das cubas.

Oct 30, 2017

By Karla Carolina Alves da Silva

Esse trabalho tem por objetivo, propor a utilização de um dispositivo, criado na UFPE, para estudar a fadiga funcional e mecânica num atuador de Ti-Ni com memória de forma. Inicialmente, fios de Ti-Ni com efeito memória de forma, com 0,89 mm de diâmetro, foram submetidos a um tratamento térmico de homogeneização por 24 horas a temperatura de 500ºC e têmpera em água a 25ºC. Posteriormente, os mesmos foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para obtenção das temperaturas de transformação. De posse desses dados, foram confeccionados atuadores com a forma de mola helicoidal. Utilizando o dispositivo proposto, esses atuadores foram submetidos às deformações cíclicas, com expansão total de 10mm, num banho térmico programável, a temperatura constante de 85ºC, na condição supereslástica, essa etapa é denominada neste trabalho de ciclo rápido. Com o objetivo de analisar o efeito dessas deformações cíclicas sobre as temperaturas de transformação e a capacidade de recuperação de forma dos atuadores foi realizada um segunda etapa, aqui denominada de ciclo lento. Nessa etapa, os atuadores foram solicitados à esforços de tração equivalentes a tensão de cisalhamento no fio de 70 MPa, dentro do intervalo de temperatura entre 15°C e 85°C, e tiveram o deslocamento e as temperaturas de transformação monitorados por um sensor LVDT e por um termopar respectivamente. Os ciclos rápidos e lentos são intercalados periodicamente. Dessa forma, observou-se a influência da ciclagem termomecânica na degradação do efeito de memória de forma.

Aug 16, 2017

By Michael Brandner

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

Jul 30, 2018

By Felipe das Dôres Machado

No processo de fabricação de aço, o distribuidor possui grande importância na questão limpeza inclusionária, principalmente, quando se trata da produção de aços limpos (clean steel). As inclusões podem afetar negativamente as propriedades mecânicas e metalúrgicas do aço. Estudos realizados em modelos físicos e/ou matemáticos vêm sendo aplicados com intuito de propor medidas que melhorem a capacidade do distribuidor na remoção de inclusões presentes no aço. Este trabalho tem como objetivo principal qualificar o escoamento de um distribuidor e quantificar a remoção de inclusões do mesmo. Um modelo físico de um distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos construído em acrílico e que respeita a similaridade de Froude e Reynolds é utilizado para os ensaios. A quantificação das inclusões é realizada por meio de um ensaio que envolve um sistema de injeção de partículas de polietileno na entrada no distribuidor e outro sistema de coleta dessas partículas na saída do distribuidor no qual as amostras coletadas, posteriormente, são secadas e pesadas. Com os resultados obtidos pretende-se compreender o efeito dos parâmetros propostos sobre a remoção de inclusões e permitir a utilização de uma ferramenta capaz de avaliar a qualidade de aços no que se refere à passagem de inclusões na saída do distribuidor.

Jul 30, 2018

By Caroline Gomes de Oliveira

As fibras lignocelulósicas representam vantagens econômicas, técnicas e ambientais em comparação com as fibras sintéticas, como fibra de vidro por exemplo, quando se considera as alternativas de reforço aos compósitos. A fibra natural usada no presente trabalho é a fibra de eucalipto, que é largamente cultivada em território brasileiro. Este trabalho tem como objetivo avaliar uma análise estatística da correlação entre o diâmetro e a densidade da fibra de eucalipto. Para isso, foi aplicado o método de Weibull. O diâmetro foi obtido por meio de medições em projetor de perfil, enquanto a densidade utilizou determinações precisas da massa e do volume de fibras. Os resultados revelaram uma dependência inversa entre o diâmetro da fibra de eucalipto e sua densidade

Aug 17, 2017

By Vitor Manoel de Araújo Silva

Os aços inoxidáveis austeníticos são materiais utilizadas nos ramos petroquímico, nuclear e aeroespacial cujas demandas se resumem essencialmente à: boa resistência mecânica, excelente soldabilidade e elevada resistência à corrosão. Apesar destes metais atenderem a estes requisitos, não raro são submetidos a etapas de conformação para elaboração de peças, o que pode modificar as suas propriedades originais. Basicamente, a causa desta mudança são alterações metalúrgicas induzidas por deformação, como a transformação da austenita (paramagnética) em martensita-a’ (ferromagnética). Tendo em vista que tais mudanças são acompanhadas de variações nas propriedades elétricas/ magnéticas destes aços, uma maneira de monitorá-los de maneira não destrutiva é através da técnica de correntes parasitas. Para este estudo, diversas amostras de aço inoxidável AISI 321 foram solubilizadas e deformadas por laminação a fim de produzirem diferentes frações volumétricas de martensita. Em seguida, submetidas à microscopia ótica, magnetômetro de amostra vibrante e correntes parasitas. De acordo com os resultados, percebe-se que toda a transformação martensítica se passa no intervalo entre 0,10 e 0,55 de deformação verdadeira. Além disso, com os dados de magnetização de saturação, foi possível estabelecer uma curva de calibração de comportamento exponencial, permitindo a quantificação da martensita de maneira não destrutiva.

Oct 30, 2017

By Kelen Juliane Mucelin

In order to better understand the tribological behavior of self-lubricating materials, Fe-Si-C matrix composites containing solid lubricants added during the mixing step were studied. The samples were produced by conventional powder metallurgy route, presenting total contents of 5%, 7.5% and 10% in volume of h-BN and graphite mixtures as solid lubricants. The composites were evaluated in terms of tribological properties, under reciprocating sliding conditions, and mechanical properties by using tensile tests. Additionally, the wear scars were characterized by Raman spectroscopy and scanning electronic microscopy. Higher total contents of solid lubricants greatly increased scuffing resistance however decreased mechanical properties. Furthermore, increasing h-BN contents reduces both properties. These results confirmed the applicability of such sintered composites as self-lubricating parts, reaching values up to 7000 N.m for scuffing resistance combined with ultimate tensile strength of 220 MPa.

Jul 31, 2018

By Heidy de Oliveira Simões

Visando entender os impactos causados pela formação de trincas e deformação das pelotas na qualidade física do material, foi desenvolvido um algoritmo que, através de análise automática de imagens, é capaz de medir o tamanho da trinca, sua largura e comprimento, bem como efetuar as medições de tamanho e morfologia da pelota queimada. Foram analisadas pelotas produzidas com minério hidratado (elevado teor de goethita) com 2 perfis térmicos distintos. Os dados obtidos na análise de imagem foram correlacionados com a resistência à compressão das pelotas e evidenciaram o tamanho das trincas denota notória correlação com a sua resistência física. A medição das trincas formadas pela deformação da pelota no leito (denominadas resiliência) permite evidenciar o quanto a pressão no leito de pelotas impacta na qualidade após a queima, bem como indica o ponto ótimo para que não acarretem em perda da resistência. A medição do tamanho das trincas térmicas mostra-se essencial, pois mesmo em perfis mais suaves de queima pode haver a formação de tais trincas, sendo que o tamanho e a abertura da trinca é que definem a melhor ou pior resistência. O conhecimento, e possível aplicação prática, da avaliação das trincas poderá auxiliar na otimização de perfis térmicos de fornos de pelotização.

Aug 16, 2017