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By Julián Andrés Ortiz González

This work presents a series of experiments of Fatigue Crack Growth (FCG), which are intended to provide evidence about the main parameter controlling this phenomenon, whereas still no agreement about this, since the Paris´ theory is based on the principle that FCG is controlled by the ?K and the Elber´s theory says that the driving force is ?Keff. For the development of the experiments, some DC(T) specimens were machined with two different thicknesses: 2 and 30 mm to perform FCG tests in plane stress and plane strain state, respectively. Besides this, all FCG tests were carried out with a constant ?K e Kmax, measuring the strain with a Strain-Gage bonded on the back face of the specimen and seven Strain-Gages located on the crack growth path. The data needed to measure the crack opening load, and the ?Keff, were collected through a program developed in Labview. Finally, the data post-processing was carried out based on the ASTM standards and several articles of recognized authors in this field, in order to compare the two positions with the experimental data, and this way conclude which is the most consistent theory with the observed behavior.

Aug 16, 2017

By Daniel Rodrigo Leiva, Rogério Felito da Silva, Bráulio Salumão de Oliveira

Os aços de baixa densidade e os de alto módulo elástico visam a manufatura de automóveis com menor peso e possuem interesse crescente por parte de indústrias e centros de pesquisa. Documentos de patente são uma fonte de informação essencial para análise do desenvolvimento de um setor tecnológico, além de fundamentar tomada de decisões. Este trabalho objetivou elaborar e analisar indicadores, baseados em informações contidas em registros de patentes, em aços de baixa densidade e aços de alto módulo elástico. Diversos elementos de liga e reforços foram mapeados para o aumento da resistência específica e controle de microestrutura, principalmente para aplicações na indústria automobilística. Ambas as tecnologias apresentam interesse recente e se encontram em um estágio emergente de desenvolvimento. As propriedades de ductilidade, resistência a tração e ao impacto figuram entre seus principais desafios tecnológicos, assim como a redução de custos.

Mar 1, 2019

By Leticia Costa Macêdo

Esse trabalho tem como objetivo analisar por meio da termodinâmica computacional a influência do K2O na dissolução das fases sólidas formadas durante o processo de dessulfuração de ferro gusa. Para isso, foi utilizada a cal como agente dessulfurante e a Sodalita (Fonólio) como fundente, realizando uma adição de K2O no fluxante de 1% a 10%, com uma temperatura de trabalho de 1400ºC. Por meio do uso de software de termodinâmica computacional FactSage, foi possível simular e avaliar as fases sólidas e líquidas formadas na temperatura determinada e comparar com os resultados obtidos com outras análises. Os resultados obtidos mostraram que o aumento gradativo de K2O levam a um aumento do potencial termodinâmico de dessulfuração e melhores condições cinéticas, sendo a mistura que apresentou os melhores resultados a que continha 10% de sodalita com adição de 10% de K2O na fonte.

Oct 30, 2017

By Joelma Krugel Brites

Com a perspectiva do uso de aços API em ambientes sour service, o controle de inclusões e precipitados é essencial para bom desempenho. A precipitação de carbonetos e nitretos de Nb e Ti, assim como a formação do MnS foram analisados criticamente em aços de alta resistência e baixa liga – HSLA- com Mn entre 0,3 e 1,6%, Nb 0,02-0,1%, S 0,001-0,005% e Ti 0-0,02% em peso. Os valores da temperatura de precipitação do MnS, Nb(C,N) e Ti(C,N) foram obtidos por meio do software ThermoCalc™. A partir desses resultados, possíveis tendências da precipitação foram discutidas e relacionadas com a temperatura de não-recristalização, traçando um comparativo entre temperaturas de processo e precipitação. Três aços produzidos com a composição estudada atenderam os requisitos mecânicos de tração da norma API 5L X65M.

Oct 30, 2017

By Gabriel Prosofsky de Araujo

O compósito carbono-epóxi é um material altamente resistente à tração. Porém, as fibras comprimidas durante a flexão não resistem à flambagem. Dessa forma, faz-se necessário um estudo mais detalhado. Este trabalho consiste em verificar quais propriedades mecânicas dependem exclusivamente da orientação das malhas das fibras. Corpos de prova de orientação 0°/90° e 0°/90°/±45° foram processados e ensaiados em flexão de três pontos, de acordo com as normas ASTM E855 e D790, em uma máquina universal de ensaio MTS – Material Test System com capacidade de 250 kN. Inicialmente, os tecidos sofreram o tratamento superficial da silanização, promovendo a futura adesão das fibras na resina. Após a silanização, as lâminas foram montadas e impregnadas com a resina epóxi. A cura da resina do compósito foi obtida em uma estufa Fanem modelo 320°C a 120°C por uma hora, subsequentemente os corpos de prova foram obtidos utilizando-se o corte à jato d’água. Concluiu-se que as falhas de todos os corpos de prova foram devido à tração. Corpos de prova com volumes de vazios internos apresentaram menores valores de rigidez e aqueles com mecanismos de fratura como flambagem e delaminação apresentaram valores de resistência menores.

Aug 7, 2018

By Matheus de Aragão Togni

O processo de fabricação de gases do ar (oxigênio, nitrogênio e argônio) utiliza água como componente de resfriamento, para manter a temperatura do gás e dos equipamentos dentro dos limites operacionais. A qualidade de água está diretamente relacionada com a eficiência dos equipamentos rotativos, sendo assim quanto mais eficiente o sistema de resfriamento, menor será o impacto operacional, refletindo também no resultado financeiro da planta. Com o objetivo de melhorar o resultado operacional da unidade foi avaliada a troca do sistema de resfriamento convencional por um sistema com evaporative cooler.

Oct 30, 2017

By João Carmo Vendramim

A oxidação da superfície de peças, ferramentas, moldes ou matrizes construídas em ligas ferrosas tem larga utilização na indústria. As aplicações podem ser as mais diversas, tais como simplesmente atender às questões estéticas, proteção da superfície contra a corrosão, ou proteção contra a interação química com outros metais. Dentre as técnicas industriais utilizadas há o processo conhecido como “Oxidação Negra” que é realizado em baixas temperaturas, com imersão do aço da peça em óleo quente, ou banho de sal especial, ou mesmo a frio (soluções especiais). Outros processos utilizam fornos industriais com atmosfera de ar para aquecer a liga ferrosa até temperaturas da ordem de 500ºC e acrescentar (“pingar”) água como fonte de oxigênio. E em outros, aplicação ceras hidrocarbonetadas e ácidos inorgânicos e posterior oxidação [1] com aquecimento a temperaturas da ordem de 500ºC. Nesses processos, o objetivo é formar uma camada de óxidos tipos Magnetita e Hematita cujas características de menor coeficiente de atrito e determinadas propriedades físicas e químicas serviriam de barreira à interação química com outros metais em contato. A camada de óxido obtida nas condições descritas acima é bastante útil para determinadas aplicações industriais, tais como moldes de injeção de alumínio. Esse texto descreve o processo de oxidação desenvolvido utilizando a tecnologia de plasma.

Jul 30, 2018

By Lara de Assis Moreira, Vinicius Thiago Lecco Rampinelli

The energy efficiency of reheating furnaces is a continuous challenge, as these equipment consume a representative portion of the total fuel of an integrated steel plant. Therefore, any investigation and implementation which brings improvement in this figure become an important issue for the mill competitiveness. In the case of production delays due to external factors (the condition addressed in this work), whether predicted or unforeseen, the slabs remain inside the furnace with high temperatures in order to avoid production delay during the production restart, elevating the specific consumption and scale formation. This work increased the energy efficiency of the two ArcelorMittal Tubarão’s walking beam reheating furnaces, by reducing the consumption of mixed gas during production delays (either scheduled or not) lasting less than 3 hours. The objectives were achieved through improvements, among them, tuning of Level 2 automation system parameters, automatization of procedures and operational training. The work resulted in a 34.4% fuel gas consumption reduction during the delays.

Oct 1, 2019

By Rodrigo Cruz Oliveira

Nos últimos anos, a indústria automotiva tem evoluído de forma significativa em relação à preservação ambiental e com respeito à segurança veicular. A Usiminas, alinhada a esses avanços, tem realizado estudos visando obter novos produtos de alta resistência mecânica que possibilitem a redução do peso dos veículos e diminuição do consumo de combustível, além do aumento da segurança. Para novos projetos de veículos, como fator de melhoria do desempenho dos materiais de alta resistência, têm assumido destaque especial nos aços Dual Phase, principalmente naqueles do grau 1000MPa, as características de expansão de furo, em função da correlação com a vida em fadiga e o comportamento à fratura. Esse trabalho teve por objetivo avaliar uma das etapas do ciclo de desenvolvimento de um aço Dual Phase do grau 1000MPa com características de expansão de furo maior que 20%. O trabalho avaliou três conceitos diferentes de liga submetidos a tratamentos térmicos específicos. Os resultados obtidos permitiram retroalimentar o ciclo posterior do desenvolvimento, no qual resultados positivos foram alcançados.

Aug 16, 2017

By Felipe Amélio de Lucena

Ligas amorfas e nanocristalinas à base de ferro apresentam propriedades excepcionais, como alta dureza e resistência ao desgaste com taxa de resfriamento entre 103 e 105 K/s. Assim, este trabalho objetiva a solidificação rápida (SR) da liga à base de ferro fundido (FoFo) com adições de Boro e Nióbio, resultando na composição química (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.). A liga foi processada através de melt-spinning, no forno Discovery® Plasma e Conformação por Spray (CS) e caracterizada por: DSC, DRX, MEV e microdureza Vickers. Foram obtidos: fitas amorfas (40 µm) através de melt-spinning, chapas (1,0 e 2,0 mm) por (SR) e CS da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, com depósito (1,0 e 2,0 mm) e pós overspray (20 até 180 µm). A caracterização mostrou fitas amorfas, pós overspray nanocristalinos e chapas (SR) e depósito (CS) cristalinos com as fases: Fe-a, Fe-?, Cr7C3, FeNbB e Fe2B, com respectivas microdureza Vickers de 1044 ± 102 (HV1) para o depósito CS e 1480 HV para a chapa de 2,0 mm, mostrando alta dureza.

Aug 16, 2017

By Wenting Zhu, Liqing Chen, Junjun Cui, Zhenye Chen

In this presentation, a low carbon high strength steel microalloyed with Nb and Ti was processed by thermo-mechanical controlled process (TMCP) containing two stages of controlled rolling. The austenite with various grain sizes was obtained by austenitizing this hot-rolled steel at different temperatures. And the effect of austenite grain size on bainitic transformation was investigated in a dilatometer to reveal microstructural change. The results showed that the microstructure of the hot-rolled steel was mainly composed of granular bainite, lath-like bainite, and martenite/austenite constituents (M-A constituents). With increasing the austenitizing temperature, or increasing the austenite grain size, the microstructure was changed from granular bainite to lath bainite. When the steel was reheated to a lower temperature of 860 ºC, a relatively higher start temperature (Bs) was measured for bainitic transformation. This was mainly caused by the formation of solute-depleted region in the austenite and the promotion of the granular bainitic nucleation. The highest reaction rate occurred at austenitizing temperature of 1000 ºC with fine grain size, while the coarse austenite grain can lead to a sharp increase in the amount of bainite. An analysis was made on the kinetics of bainite transformation which was controlled by the volume diffusion of C atom.

Oct 1, 2019

By Juliana Mesquita de Andrade

Em sistemas cerâmicos policristalinos as homojunções e heterojunções podem apresentar comportamento elétrico desde completamente ôhmico até com elevada característica retificadora, que no limite é a base do comportamento varistor, o qual é o dispositivo de proteção de sistemas e equipamentos eletro-eletrônicos contra sobretensões mais utilizado. Os óxidos de zinco (ZnO) e de estanho (SnO2) são, individualmente, base dos varistores com melhores comportamentos elétricos. Este trabalho, com base nas caracterizações estruturais por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e análises termodilatométricas, e na caracterização elétrica e dielétrica, avalia as propriedades varistoras de cerâmicas à base do sistema misto ZnO-SnO2. Verifica-se a formação de um sistema polifásico apresentando homojunções e heterojunções com diferentes características morfológicas e graus de densificação, exibindo ainda comportamento eletrotérmico com predomínio de características varistoras em função da dopagem da matriz mista ZnO-SnO2. Os resultados obtidos evidenciam a tendência da formação de espinélio (Zn2SnO4) em presença de grãos de SnO2 e do estabelecimento de comportamento varistor (coeficiente de não-linearidade > 10), que pode ser aperfeiçoado por dopagem adicional e por tratamentos térmicos, principalmente quanto à redução da corrente de fuga e da ampliação e estabilização da região não-linear da curva tensão x corrente elétrica.

Aug 7, 2018

By Verônica Scarpini Candido

A utilização de fibras de naturais como agente de reforço tem sido amplamente estudada, pois é uma alternativa para o desenvolvimento de materiais sustentáveis. Assim esse trabalho tem por objetivo estudar o comportamento em flexão de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana de açúcar. Foram produzidos compósitos com adição de 0, 10, 20 e 30% em volume de fibra e, depois, testados em flexão em 3 pontos. Os resultados mostraram que adição das fibras reduziu a resistência à flexão, porém, mesmo com uma queda dessa propriedade, os resultados são similares aos encontrados na literatura.

Oct 30, 2017

By Artur Camposo Pereira

A crescente preocupação com a qualidade da cerâmica vermelha e com o uso racional dos recursos naturais utilizados por ela, tem motivado a diversas pesquisas em busca de uma otimização de seu uso. Atualmente o setor produtivo, localizado no Norte do Estado do Rio de Janeiro, no município de Campos, conta com mais de 100 cerâmicas que fazem uso de um método empírico para formulação de massa cerâmica, tendo como principal consequência à perda da qualidade de seus produtos, isso e fruto da insuficiência de estudos dos solos em diferentes pontos das jazidas utilizadas. Este trabalho tem como objetivo a caracterização, através de ensaios de granulometria, Limites de Atterberg e análise química para um conhecimento dos solos a serem utilizados na composição da mistura. Este conhecimento traz maior percepção quanto a algumas dificuldades a serem enfrentadas pelos processos produtivos. Com os resultados encontrados pode-se dar algumas diretrizes iniciais para uma melhor adequação na formulação das misturas, diminuindo o empirismo e aumentando a qualidade dos produtos.

Oct 30, 2017

By Paulo Henrique da Silva Gomes

O tráfego rodoviário de cargas está em franco crescimento, se diversificando nas rodovias e também nos grandes centros urbanos. O uso de novos implementos (carretas maiores e com maior capacidade de carga) resulta no travamento das vias urbanas, causando grandes transtornos à população. Em muitas cidades, o tráfego exige um novo planejamento urbano e construção de vias alternativas. Em Volta Redonda, RJ, estão sendo desenvolvidos projetos com alternativas de fluxos rodoviários, que buscam soluções para o transporte coletivo, bem como, para fluxo de veículos pequenos, médios e de cargas da cidade. O fluxo de caminhões que abastecem e escoam os produtos da CSN - Usina Presidente Vargas, tendem a crescer com o aumento de produtividade da planta de Cimentos e startup da planta de Aços Longos, com início de suas operações em Janeiro/14. Alternativas como a intensificação do uso de ferrovia são foco do trabalho da área de logística da CSN, porém não eliminam o uso do modal rodoviário.

Jul 29, 2018

By Brunno Spinelli Pimentel

Ambientes contendo H2S e CO2 impõem condições severas a componentes fabricados em aços, já que estes podem sofrer corrosão com perda de propriedades mecânicas e falha das instalações. Uma preocupação é a quantificação dos fenômenos envolvendo difusão do hidrogênio atômico, o qual (seja pelo gás H2 em interfaces ou pela interação com ligações atômicas ou discordâncias) pode causar redução nas energias superficiais de fraturamento prejudicando ductilidade e tenacidade. Neste cenário, este trabalho investiga a fragilização por hidrogênio em um aço microligado API 5L X65 sour obtido de um tubo de diâmetro externo 32” e espessura de parede 20,6 mm fabricado pelo processo UOE. Amostras longitudinais e transversais de tração (ASTM E8/E8M) foram extraídas e imersas em solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os tempos de imersão foram de 0, 96 e 360 horas, sendo os ensaios de tração realizados após doze dias do término da imersão. Os resultados não revelaram efeito estatisticamente relevante na resistência mecânica, na evolução tensão-deformação e tampouco no módulo de tenacidade. Entretanto, foi observado maior espalhamento dos resultados advindos de amostras submetidas a H2S. Esse comportamento sugere que o hidrogênio influenciou no micromecanismo local de fraturamento, mas com inexpressivo comprometimento das propriedades monotônicas macroscópicas. Tal desempenho pode ser fruto da microestrutura com grãos refinados e do baixo nível de inclusões encontrado, indicando poucos e uniformes sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível.

Aug 8, 2018

By Breno Totti Maia

A constante busca por aumento de produtividade aliada à redução de custos com paradas para manutenção nos altos-fornos tem exigido incessantes evoluções tecnológicas em seus equipamentos. As ventaneiras são equipamentos de vital importância para o processo de redução do minério de ferro, e um importante parâmetro para um bom desempenho em processo é seu projeto de refrigeração. Tendo em vista que a otimização da refrigeração pode aumentar a vida do equipamento e reduzir custos com manutenções, o presente trabalho apresentará um estudo de evolução no projeto de refrigeração de ventaneiras com câmaras de refrigeração independente no mesmo corpo (câmaras interna e externa). Esta evolução tem como objetivo principal permitir a utilização da câmara interna mesmo após a falha da câmara externa, devido a sua refrigeração independente e otimizada, com aumento na vida útil do equipamento. A comparação destes projetos será feita utilizando ferramentas de simulação computacional CFD e os resultados serão apresentados na conclusão do trabalho.

Aug 2, 2018

By Walter Luiz Corrêa Junior

O fósforo é um dos elementos mais importantes do processo de produção de aço em convertedores a oxigénio, devido à dificuldade de remoção durante o processo de sopro de oxigénio e depois do vazamento para panela de aço. Este trabalho mostra resultados obtidos através da alteração em variáveis de processo como o consumo de cales, teor de FeO na escória e uso de fluorita, durante o sopro e a avaliação da partição de fósforo com base em modelos de autores como Healy, Turkdogan, Basu e Suito, foi realizada utilizando os dados industriais da aciaria da ArcelorMittal Tubarão, com objetivo de comparar estes dados com as abordagens citadas. Um software termodinâmico foi usada para cálculo das atividades, da fração de líquido e do fósforo em equilíbrio, com a finalidade de auxiliar a identificação das principais diferenças termodinâmicas entre os dados experimentais e correntes. O resultado final mostra que as alterações realizadas no processo foram significativos para melhorar a taxa de partição de fósforo.

Jul 30, 2018

By Eric Fortunato Soares Lima

Sabendo da necessidade do homem de desenvolver trabalhos com novos materiais, o uso de compósitos das mais variadas fontes cresce de forma proporcional aos avanços tecnológicos. Com isso, materiais como fibras naturais têm-se destacado, sendo utilizadas como reforço em compósitos estruturais, a fim de incrementar suas propriedades mecânicas. Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho é analisar as mudanças superficiais das fibras de bambu após terem passado por tratamentos químicos de mercerização e de acetilação. Estes foram realizados com o intuito de retirar ceras, hemicelulose e parte da lignina, que se encontram na superfície de fibras lignocelulósicas, a fim de incrementar a adesão das fibras com as matrizes poliméricas. Para analisar se os tratamentos propostos foram bem sucedidos na retirada desses compostos, as fibras foram avaliadas através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) antes e após os tratamentos. Os resultados apresentaram que os tratamentos, quando realizados de forma adequada, mostraram-se eficazes sem proporcionar prejuízos estruturais às fibras.

Oct 30, 2017

By Marília Silva Cavalcante, Filipe Brito Marinho de Barros, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A seleção adequada da taxa de produção de um empreendimento mineiro tem influência direta na possibilidade de sucesso do projeto, assim como a definição do porte e quantidade de equipamentos empregados em sua operação influenciam a maximização do Valor Presente Líquido (VPL). Nesse processo, a análise de risco na variável de saída aliada à análise de sensibilidade fornece resultados mais consistentes, visto que considera os riscos e incertezas de um projeto ao longo de sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar a operação em uma mina de agregados a partir da consideração de quatro diferentes conjuntos escavadeira-caminhões através do método do Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), comparando-o com o método do VPL. Foram revistas as avaliações econômicas efetuadas em estudo anterior, no qual foi obtido o VPL e efetuadas as Análises de Risco e Sensibilidade em cada um dos cenários, e foi acrescida à análise a metodologia do VAUE, sendo esta também submetida à análise probabilística. Foi verificado o desempenho de cada escavadeira e seus correspondentes caminhões para diferentes taxas de produção em ambas as metodologias, permitindo concluir que, para um mesmo número de unidades de transporte e contanto que a taxa de produção requerida seja possível, quanto menor o porte do equipamento, mais econômico é o cenário. Por outro lado, quanto maior a taxa de produção do empreendimento, mais rentável este será.

Oct 3, 2019