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By Willy Ank de Morais

Para se determinar as propriedades mecânicas de uma junta soldada torna-se necessário conhecer as propriedades mecânicas do metal de adição decorrente de um processo de soldagem. O objetivo desse trabalho foi verificar as propriedades mecânicas de uma solda MAG elaborando e qualificando um procedimento de soldagem. Para isso foi utilizado quatro ensaios mecânicos: tração, macrográfia, micrografia e dureza. Foi estipulado o limite de escoamento, de ruptura, o alongamento e a estricção; macrográfico, determinou-se, a olho nu, a zona fundida, a zona de ligação, a zona termicamente afetada e o metal de base; micrográfico, tração, definiu-se os componentes microestruturais da solda e do metal de base; dureza e foi estabelecida a tenacidade da solda e do metal de base.

Aug 16, 2017

By Bruno Vidal de Almeida

A campanha dos refratários à base de carbono aplicados como revestimento de trabalho de diversos equipamentos siderúrgicos depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. Durante a etapa de aquecimento inicial de revestimentos refratários novos ocorre a oxidação prematura do carbono presente no revestimento refratário, reduzindo a vida útil do revestimento precocemente. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um novo coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. O coating desenvolvido possui uma fase ligante com pega química ativada termicamente e possui como carga refratária um composto sílico-aluminoso com elevada estabilidade térmica. Os resultados laboratoriais de avaliação de desempenho revelaram que com a aplicação do novo coating desenvolvido reduz-se a oxidação prematura do carbono em até 77% e elevase a vida útil do revestimento em alguns casos em até 15%. O coating desenvolvido revelou possuir excelente desempenho quanto a proteção do refratário MgO-C contra a oxidação do carbono que ocorre durante a etapa de aquecimento de equipamentos com refratários novos, comprovando sua aplicabilidade em diversos equipamentos siderúrgicos que possuem revestimentos refratários à base de carbono.

Aug 17, 2017

By Jesse Paegle

Um grande esforço foi realizado por diversas empresas, visando à melhoria de nosso parque industrial e, nos últimos 10 anos, o nível de investimento no setor foi importante. Este cenário, fez com que novas tecnologias surgissem por aqui, facilitando ao corpo técnico avançar com soluções mais eficazes para carroçarias. A disponibilidade local de todos os estágios da cadeia produtiva, desde a matéria-prima, até a adequação das linhas de manufatura das montadoras, afasta o efeito da variação cambial. A ideia que ficou impregnada no mercado brasileiro, é que novos materiais e tecnologias são caros para nossa região. O que não é verdade. Estudos de caso realizados antes de 2005, incluíam no preço, taxas de câmbio e internação, pois consideravam o produto importado. Com a localização este custo extra reduz. Ações governamentais atuam, hora incentivando localizações, hora definindo objetivos de emissões e segurança. O programa INOVAR AUTO estabelece algumas metas importantes de emissões, percentual de localização e promove o P&D local. Todos estes ingredientes têm auxiliado no aumento da utilização de AHSS (Advanced High Strength Steel) nas estruturas veiculares. Usando os aços de alta resistência como base, temos um crescimento significativo. Em 2001 não passavam de 2% das carrocerias. Em 2008 chegaram a importantes 8%. Atualmente, estão próximo dos 15%.

Aug 17, 2017

By Verônica Scarpini Candido

Este estudo tem por objetivo caracterizar a escória de alto forno proveniente de uma siderúrgica do estado do Pará visando a sua incorporação em argilas para produção de telhas. O resíduo passou pela etapa de beneficiamento e, depois, foi realizada a difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Além disso, realizou-se também a análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que hematita, magnetita, goethite e wustita são as fases predominantes a associadas aos óxidos de ferro. A análise química por FRX mostrou que o resíduo apresenta elevados teores de sílica (SiO2) e óxidos de ferro associados a baixos teores de alumina (Al2O3). Dessa forma, a caracterização da escória de alto forno mostrou que esse resíduo apresenta-se como um potencial constituinte mássico cerâmico podendo contribuir par ao aumento da refratariedade das peças queimadas.

Oct 30, 2017

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem dos parâmetros de sopro de oxigênio. As condições ótimas desse processo envolvem diversas variáveis, como vazão de oxigênio, distancia banho lança (DBL), número de furos para a saída de oxigênio na lança, entre outros fatores. Através de uma análise visual da penetração do jato e do volume movimentado, foram analisados os comportamentos para cada configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), para uma distância banho lança (DBL) e vazão constantes. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho líquido composta pelas frações de metal e escória, representados respectivamente por água e óleo de parafina é o principal objetivo deste trabalho. Foi necessário desenvolver nova metodologia para a determinação da penetração assim como proposta de nova fórmula e ajuste da constante empírica, fator K. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos. Para a configuração de 6 furos, foram encontrados os menores valores de penetração e maior volume de zonas de baixa movimentação em relação aos parâmetros estabelecidos.

Aug 17, 2017

By Alexandre Furtado Ferreira, Fernando Paulucio Quinelato

A solidificação tem papel fundamental nas propriedades finais do material, uma vez que parâmetros como temperatura, composição química e cinética influenciam diretamente na micro e macroestrutura resultante. A solidificação dos aços no lingotamento contínuo ocorre através do crescimento dendrítico em direção ao núcleo da placa. A velocidade de crescimento interfere diretamente sobre a formação da micro e macroestrutura, bem como na formação das dendritas. Tais efeitos influenciam o perfil de microssegregação e macrossegregação finais. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dos espaçamentos dendríticos secundários em função da temperatura de lingotamento e da macroestrutura resultante, além de calcular, através do uso de equações empíricas, a taxa de resfriamento local. Os resultados mostraram que para menores superaquecimentos os espaçamentos dendríticos secundários apresentam-se menores. Foi verificada uma elevada correlação entre espaçamento dendrítico secundário e posição ao longo da espessura da placa para o intervalo de superaquecimento de 22°C e 34°C. Com a utilização de uma equação empírica, foram obtidas curvas que mostram o comportamento da taxa de resfriamento local em função dos espaçamentos dendríticos secundários. Os resultados obtidos são importantes para subsidiar estudos futuros e propostas de otimização de processo relacionadas a micro e macrossegregação em placas de aço.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

O BOF, Basic Oxygen Furnace, ou convertedor LD, é o processo mais utilizado industrialmente para o refino primário do ferro gusa atualmente. Para aumentar a produtividade do BOF deve-se diminuir o tempo de cada ciclo de operação, especialmente o tempo de sopro aumentado a taxa de descarburação. Durante o sopro do convertedor existem três etapas. A segunda etapa do sopro a taxa de descarburação é alta e constante sendo o fator limitante é a disponibilidade do oxigênio no banho e determina o tempo de sopro. Assim para aumentar a descarburação pode-se melhorar a interação do jato de oxigênio com o banho, configurando o convertedor. Estudando o sopro combinado em um modelo fisíco de um convertedor LD de 220t, foi testado diferentes bicos de lança com um sopro de 160Nm3/h de vazão e vazões de 4Nm3/h e 6Nm3/h nas ventaneiras. Através dos testes pode-se observar que aumentando o número de furos no bico o jato teve menor penetração, maior área de agitação e as projeções tiveram menor altitude, já a injeção pelas ventaneiras aumentou a penetração do jato e diminuiu as projeções. Foi calculado também valores para a constante K para cada configuração, assim é possível prever a penetração do jato industrialmente.

Aug 17, 2017

By Diego de Araujo Santana

O tamanho médio dos grãos é um parâmetro estrutural frequentemente estimado quando se está avaliando, principalmente, as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. A American Society for Testing and Materials (ASTM) estabelece, nas normas ASTM E112 e ASTM E1382, metodologias para estimar o tamanho médio dos cristais de maneira manual e semiautomática/automática, respectivamente. O presente trabalho propõe, além de uma nova metodologia semiautomática, duas metodologias automáticas para estimar o tamanhão médio de grão em materiais metálicos policristalinos monofásicos, assim como um parâmetro para avaliar a morfologia dos grãos. O tamanho de grão G ASTM encontrado utilizando os novos procedimentos testados se apresentou muito próximo aos valores obtidos pelos métodos padronizados, que também foram aplicados e usados como referência para avaliação da representatividade das medidas. Desse modo, os métodos propostos se apresentam como uma alternativa viável para estimar o referido parâmetro estrutural dos materiais metálicos.

Aug 17, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas três corridas comerciais de ferro fundido nodular. Para produção das corridas, partiu-se do mesmo metal base e utilizou-se a mesma liga nodularizante. Cada uma das corridas foi feita com inoculantes diferentes. Os percentuais em peso de inoculante e liga nodularizante foram, respectivamente, 1,0% e 1,3%. Estudou-se a nucleação e o crescimento dos nódulos de grafita. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). Observou-se a sequência de crescimento dos nódulos de grafita, evidenciando-se a formação de silicatos complexos ricos em alumínio, cálcio e bário ao redor dos núcleos, gerando uma interface favorável à solidificação heterogênea de grafita a partir destas partículas de tamanho superior ao raio crítico.

Aug 17, 2017

By Pedro Sampaio Cotta

O mercado de Siderurgia no Brasil vive um momento de pressão causado pelas quedas dos preços internacionais e agravado por fatores internos como a redução no consumo, aumento do custo de energia e tributação elevada. Tendo em vista que, ao menos no curto prazo, não há perspectiva de melhoria, as indústrias do setor se mobilizam para adequar a esta nova realidade. A sobrevivência em um cenário de alta competitividade é garantida reduzindo custos de produção e manutenção e buscando aumentar a produtividade sem, entretanto, expandir a capacidade produtiva. Para atingir estes objetivos as indústrias focam em pequenas melhorias operacionais, com investimentos em pequenas modernizações e otimizações de processos existentes, em detrimento de grandes investimentos em expansões. Neste contexto observa-se um aumento na relevância do software de automação, que surge como alternativa para realização de melhorias, pois possuem custo relativamente baixo em comparação com reformas a nível mecânico e podem proporcionar ganhos importantes de eficiência e qualidade. Este artigo apresenta um estudo da utilização de metodologias ágeis de desenvolvimento de software para realização de melhoria contínua em processos industriais. Como exemplo de aplicação é apresentado o trabalho de otimização do software de automação de um laminador de alumínio com foco no aumento de sua taxa de utilização. A meta foi buscar um ganho de produtividade garantindo os mesmos padrões de segurança originais dos equipamentos e com impacto mínimo nas atividades produtivas.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

Os convertedores BOF, em função das condições operacionais e mesmo de sua localização, sofrem variações de parâmetros cujos seus efeitos sobre o metal líquido nem sempre são considerados. O presente trabalho investigou dois aspectos: a pressão ambiente no interior do convertedor e a temperatura do oxigênio no reservatório estagnante. Os resultados mostram que a temperatura de oxigênio apesar de alterar as propriedades de saída desse gás tem pouca influência na penetração de jato. Já a pressão ambiente do BOF tem grande influência na penetração de jato, e leva um dilema nos dimensionais de bocais de lança relativo aos jatos subexpandidos e sobrexpandidos.

Aug 17, 2017

By Fernando Antônio Corrêa

O processo de soldagem híbrido LASER- GMAW, comumente designado por HLAW (Hybrid Laser Arc Welding), foi concebido há bastante tempo, mas só recentemente começou a ser aplicado industrialmente. Nesse trabalho foi feita uma avaliação do seu desempenho na soldagem de chapas de aço C-Mn com 10mm de espessura. As juntas produzidas foram avaliadas por meio de ensaios de impacto Charpy-V e mapeamento de microdureza Vickers, além da caracterização microestrutural. Também foram realizadas, medições dos níveis das tensões residuais introduzidas na junta soldada pelo processo híbrido, comparativamente com o processo GMAW robotizado. Os resultados da avaliação de desempenho do processo híbrido mostraram uma maior produtividade em relação ao GMAW robotizado. As propriedades mecânicas da junta soldada se mostraram compatíveis com os requisitos do material de base.

Oct 30, 2017

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Evelyn Dayrell Lopes Júnior

A capacidade de alimentação de sistemas de fundição é uma das características tecnológicas que está correlacionada a resultados qualitativos negativos, como porosidades e deformações geométricas dos produtos fundidos. As ligas com suas características são parte fundamental do processo de alimentação. A metodologia de caracterização da capacidade de alimentação por meio da coquilha Tatur foi utilizada nesse trabalho, para a qual foram desenvolvidos novos processos de dosagem da liga líquida, com o objetivo de prover maior repetitividade, e consequentemente, maior coerência morfológica das amostras produzidas. Para isso, foram desenvolvidos dois novos métodos de dosagem, chamados “método de dosagem dinâmica” e “método de pré-dosagem”. Esses foram testados e analisados, sendo suas amostras avaliadas comparativamente com o padrão morfológico teórico. O objetivo da obtenção de amostras coerentes foi atingido, sendo evidenciadas a grande influência das variáveis presentes na etapa de vazamento sobre os resultados das amostras obtidas.

Aug 17, 2017

By Lucas Kling e Silva

Os aços inoxidáveis são materiais utilizados em ramos da indústria que demandam além de boa resistência à corrosão, elevada resistência mecânica. As ligas inoxidáveis austeníticas geralmente são submetidas ao trabalho a frio visando seu endurecimento, uma vez que não são endurecíveis via tratamento térmico. Devido à deformação plástica, pode ocorrer a transformação da austenita em martensita para algumas classes de aços. Esta transformação, dependendo da fração de fase transformada pode levar à redução da tenacidade. O foco deste trabalho está, portanto, na identificação e quantificação da martensita em amostras deformadas. Para isto, corpos de prova de aço austenítico AISI 321 foram deformados mediante laminação a frio e caracterizados pelo magnetômetro de amostra vibrante (VSM) e pela técnica Bitter modificada ao ferrofluido. Os resultados exibiram a fácil formação de martensita no aço e uma abordagem muito eficaz para revelar esta fase nas imagens de microscopia ótica. Com os valores de saturação magnética provenientes do VSM foi possível estimar a fração volumétrica da martensita para cada condição de deformação.

Aug 17, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By Ricardo Thomé da Cruz

Na produção de aços é essencial garantir maior durabilidade do material refratário em panelas siderúrgicas. A formação de um revestimento protetor (“coating”) de silicato dicálcico (C2S) em tijolos dolomíticos em contato com escórias básicas é fundamental ao aumento da vida útil dos mesmos. As temperaturas solidus e liquidus do C2S alfa puro são de aproximadamente 1.464°C e 2.154°C. Assim sendo, é esperada uma alta fração de sólido nas temperaturas de refino do aço. No entanto, a presença de óxidos como Al2O3, FeO e a fluorita (CaF2) na escória podem acelerar a dissolução do coating pela formação de fases de menor temperatura de fusão. A fim de melhor compreender esse processo, foram preparadas amostras de diferentes composições de fluorita + C2S na temperatura de 1.600°C. Os resultados foram analisados com o auxilio do software FactSage (simulação termodinâmica). Especificamente, foi estudada a influência da formação de fases e da temperatura de formação das mesmas, as quais levam a fusão do coating. Os dados de simulação foram validados através de ensaios em forno de laboratório.

Jul 30, 2018

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017