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By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Vinícius Carvalho Teles

Durante a estampagem, ocorre o desgaste na superfície da ferramenta devido ao deslizamento entre a ferramenta e a peça. A manutenção das ferramentas de conformação envolve o polimento das bordas ou, em casos mais severos, a substituição da mesma é necessário. Ensaios de deslizamento alternado em revestimentos CrAlSiN depositados sobre aço ferramenta evidenciaram mecanismos de desgaste abrasivo devido a partículas de desgaste anteriores. O objetivo deste trabalho foi investigar a resistência a abrasão destes revestimentos, onde variou-se a topografia do substrato e arquitetura do revestimento, a composição química e a espessura. As propriedades mecânicas destes revestimentos foram avaliadas utilizando ensaios de esclerometria com carga progressiva e microdureza Knoop. A resistência à abrasão foi avaliada utilizado testes de microabrasão com partículas abrasivas de SiC. Os resultados mostraram que não houve diferença nas taxas de desgaste entre as duas arquiteturas. Maiores taxas de desgaste foram obtidas ao diminuir o teor de AlSiN na superfície e ao diminuir a espessura. Também foi observado uma relação entre as taxas de desgaste e o produto da carga crítica e a microdureza.

Aug 16, 2017

By Wemerson Junio Gandra

Para a redução do minério de ferro no alto-forno é necessária a utilização de uma fonte de carbono, que pode ser encontrada no carvão mineral e/ou carvão vegetal. Diante do cenário atual, a busca constante por maior competitividade, associada ao atendimento da qualidade e aos requisitos ambientais, exige a implementação de várias ações alternativas no processo de fabricação de gusa. Dentre elas, destaca-se a utilização de combustíveis alternativos no sistema de injeção dos altos-fornos, como por exemplo, a substituição parcial do carvão mineral pelo carvão vegetal. Do ponto de vista ambiental, é altamente favorável a utilização de uma fonte renovável de carbono. O objetivo desse trabalho é apresentar a adequação do processo, desde o recebimento do material até sua injeção nos altos-fornos, bem como os resultados já alcançados e os desafios futuros. A utilização do carvão vegetal na mistura de carvão pulverizado resulta em flexibilidade na utilização de matérias primas e contribui para preservação do meio ambiente.

Oct 30, 2017

By Géssica Seara Faria

Foram fabricados compósitos de matriz de cobre, reforçados com grafeno a partir da mistura de uma dispersão de óxido de grafeno com pó de cobre eletrolítico. A dispersão foi produzida pelo método de Hummers modificado e caracterizada por espectroscopia Raman e difração de raios X. Os compósitos foram fabricados pelo processo de metalurgia do pó convencional. Os pós de compósitos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, os corpos de prova consolidados foram avaliados quanto a densificação a verde e do corpo sinterizado, e os corpos sinterizados foram submetidos a ensaio de compressão a fim de verificar a resistência dos compósitos.

Oct 30, 2017

By Janaina da Silva Vieira

Nos últimos anos, especialmente fibras naturais extraídas de plantas lignocelulósico, ganharam atenção devido ao seu desempenho como engenharia de reforço. Uma de suas aplicações mais importantes é como reforço de compósitos poliméricos na substituição de fibras sintéticas, que não são ambientalmente corretas. Todavia, as fibras ligoncelulósicas com Malva, Juta dentre outras possuem algumas características negativas para sua incorporação em matrizes poliméricas, como por exemplo, o fato dessas não possuírem boa aderência aos polímeros, pelo seu caráter hidrofílico e do caráter hidrofóbico das resinas. Esse trabalho estudou a incorporação de manta hibrida de fibras de malva e juta em compósitos epoxy DGEBA/TETA para testes de impacto Izod. Os corpos de prova foram feitos sob pressão para que houvesse uma melhora na aderência. O aumento do volume da manta incorporado gerou um aumento da resistência apresentado que pode ser justificado pelo fato da manta atuar como um bloqueador de trincas.

Oct 30, 2017

By Eduardo Rocha Costa

Barras trefiladas podem não apresentar o perfil desejado pelos seus fabricantes após o processo de produção, por isso, este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes geometrias de ferramentas, mais precisamente, o ângulo de entrada e região de calibração (Hc) da mesma. Para modelamento numérico do processo, foi utilizado o software DeformTM, que possibilitou este estudo, com simulações da influência da ferramenta no perfil de tensões residuais dos produtos (barras de aço AISI1045). Foram analisados os diferentes comportamentos do material para processos com fieiras de ângulos de 15° e 20°, com foco nas variações de tensões residuais visando investigar o produto final da trefilação. Em uma das principais comparações entre as fieiras anteriormente mencionadas, observou-se uma diferença de tensões residuais de aproximadamente 206MPa no centro das barras trefiladas, resultado que somado a distribuições assimétricas de tensões em relação ao ponto central de determinado corte da barra, podem ocasionar o seu empenamento.

Aug 8, 2018

By Anderson Rosa Pereira

A constante busca pela excelência na qualidade do material produzido tem gerado demanda para métodos precisos e de determinação on-line das características do material. Os métodos hoje utilizados para coleta de dados de rugosidade superficial geram amostras randômicas ou concentradas no início ou fim da bobina, o que não necessariamente mostra com precisão a rugosidade de todo o material produzido, e impossibilitam uma intervenção mais direta, precisa e automática nos parâmetros de laminação, objetivando um melhor aproveitamento dos cilindros, redução de custos e controle sobre este importante parâmetro de qualidade. Esta publicação descreve o funcionamento e a aplicação do sistema de medição de rugosidade on-line EMGSORM 3plus no controle automático de rugosidade desenvolvido para um skin pass mill. Assim, a linha principal deste artigo mostra através de um exemplo prático a aplicação de um sistema de medição de rugosidade on-line e seus benefícios.

Aug 16, 2017

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018

By Eustaquio Vieira Junior

O Alto-Forno 2 da thyssenkrupp CSA, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificou-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido, deformação dos staves de cobre e desgaste acentuado do refratário do top cone. Na análise dos eventos adotou-se a inspeção por vídeo endoscopia e em seguida foram tomadas algumas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também do Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação dos Altos-Fornos destaca-se a projeção robotizada de material refratário, shotcrete, visando reduzir o desgaste acentuado dos staves e deterioração de suas tubulações de refrigeração. O trabalho apresenta o detalhamento das técnicas utilizadas e seleção de materiais assim como os preparativos operacionais que garantiram o bom desempenho do Alto-Forno 2 nos momentos que antecederam a parada e após seu retorno à operação, mostrando que a atividade é viável do ponto de vista técnico e financeiro.

Oct 30, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Visando elucidar o comportamento da carepa terciária durante a laminação de tiras a quente, em um aço produzido como laminado a quente e com rigorosa exigência de qualidade superficial, foi realizada uma parada forçada do laminador, impondo-se, imediatamente, um resfriamento rápido da superfície da tira. Amostras coletadas na região do arco de contato mostraram que a carepa possui espessura na faixa de 10 ?m a 14 ?m na entrada das cadeiras, sendo reduzida para 7 ?m com a deformação, sem ocorrência de ruptura. Tais características indicam que, do ponto de vista do comportamento no trem acabador, a carepa apresenta espessura e plasticidade adequadas para evitar defeitos nos produtos laminados. A carepa foi constituída predominantemente por Fe3O4, óxido plástico na temperatura de laminação. Foi desenvolvido e aplicado um modelo de crescimento da carepa, que forneceu valores de espessura muito próximos dos medidos, se tornando uma ferramenta útil para análise da influência de condições de processo na carepa.

Oct 30, 2017

By João Paulo Calixto da Silva

Os modos de desgaste de um material podem sofrer transições decorrentes de alterações nas condições do tribossistema. Para o estudo e análise dos fenômenos associados às eventuais mudanças, a técnica de micro-abrasão do tipo esfera livre é reconhecidamente uma boa escolha. No presente trabalho, para o aço inoxidável austenítico AISI 316L, fez-se um estudo do comportamento da taxa de desgaste, bem como do mecanismo de desgaste em função da carga de ensaio, tipo de abrasivo (SiO2 ou SiC), dureza do material (modificada pela sua nitretação) e concentração de abrasivo. O desgaste por deslizamento predomina quando a lama abrasiva é constituída de SiO2, enquanto o rolamento passa a prevalecer com a troca do abrasivo para o SiC. Verificou-se que em nenhum dos dois casos ocorreu transição de mecanismos após variações nas condições de ensaio. Por outro lado, o coeficiente de desgaste do material aumenta com a carga de ensaio, substituição do SiO2 pelo SiC e tende a cair com a nitretação (aumento de dureza) do aço e com a concentração de abrasivo. O aumento simultâneo da carga de ensaio e da concentração de sílica na lama diminui significativamente a taxa de desgaste, encurtando o período de "running-in".

Aug 7, 2018

By Antonio Lourenço Batista de Souza

A simulação da evolução microestrutural, durante a etapa de acabamento, na laminação de tiras a quente de aços carbono, através do software DEFORMTM3D, foi estudada para prever a carga de laminação, distribuição de temperatura, de deformação e de tamanho de grão. A boa concordância dos valores da carga e temperatura na simulação com os valores da literatura, mostra que o presente modelo é viável para representar o processo de laminação. A deformação acumulada próximo à superfície foi maior quando comparada a da região central da tira laminada, indicando uma distribuição heterogênea da deformação, que diminui com a evolução do processo. O aumento da fração de recristalização dinâmica (DRX) e a diminuição do tamanho de grão foram mais significativos nos primeiros passes. Além disso, houve uma fração de DRX maior e um tamanho de grão menor próximo a superfície da tira, esta diferença no tamanho de grão, no sentido da espessura, também diminuiu com a evolução do processo. Estes resultados sugerem que múltiplos passes podem diminuir a não homogeneidade microestrutural da tira. Assim, este estudo mostra a eficácia do modelo microestrutural em predizer o comportamento do material em um processo de laminação a quente.

Jul 30, 2018

By João Gabriel de Oliveira Marques

O atual contexto energético e ambiental exige cada vez mais que os processos industriais gerem produtos com menos impactos ambientais, consumam menos recursos naturais e energia. Dentre esses processos estão os relacionados com a produção de aço. Basicamente, existem duas possibilidades para obtenção desse metal. A primeira, rota integrada, obtém o aço utilizando o minério de ferro como matéria prima. A segunda, rota semi-integrada, obtém o mesmo metal por meio da fusão de sucatas metálicas recicladas. Nesse contexto, os objetivos deste trabalho são definir uma possível fonte de sucata metálica para o setor siderúrgico e determinar qual dessas alternativas de produção do aço é mais eficiente do ponto de vista energético e ambiental. A fonte de sucata metálica proposta para a produção de aço são veículos reciclados. A metodologia utilizada na avaliação dos processos de produção do aço é a Análise de Ciclo de Vida (ACV). Os resultados mostram uma redução global no consumo de materiais e energia bem como na geração de impactos ambientais em função da utilização de sucatas metálicas provenientes de veículos reciclados para a produção de aço.

Aug 16, 2017

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Donizete Lúcio de Campos

Vários estudos vêm sendo realizados em ligas com efeito de memória de forma, em especial as ligas a base NiTi devido a suas excelentes propriedades mecânicas e pronunciadas características como o Efeito Memória de Forma e a Pseudoelasticidade. A adição de terceiro elementos na liga NiTi permite alterar determinadas propriedades desta liga. Este trabalho avalia a influência do teor de Cu na liga base de NiTi. Através de análises térmicas e metalográficas observou-se redução significativa da histerese de transformação com o aumento no teor de Cu em substituição ao Ni em liga equiatômica de NiTi.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Egnalda Pereira da Silva Pimenta

Os aços revestidos com zinco e suas ligas são muito utilizados em automóveis, em razão de sua excelente resistência à corrosão. Dependendo da severidade da conformação durante o processo de estampagem, pode ocorrer dano à camada de revestimento. Para contornar esse problema, vários métodos de tratamento da superfície do revestimento para lubrificação têm sido desenvolvidos, como, por exemplo, o Tratamento L, que é um filme a base de P-Mn patenteado pela Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation e disponibilizado no Brasil pela Unigal Usiminas. Como, após a estampagem, o aço é submetido a vários processos até a obtenção do produto final, além de apresentar uma boa lubricidade é essencial que o Tratamento L não interfira nessas etapas seqüentes. Nesse trabalho, foi avaliada a sua influência nos pré-tratamentos, na pintura e resistência à corrosão de um aço galvanizado a quente, com as ligas Zn-Fe (GA), cujas amostras foram pintadas em uma montadora após os pré-tratamentos de fosfatização e a base de óxido de zircônio e, em seguida, avaliadas por meio de testes acelerados cíclicos e não acelerados de corrosão. Foi verificado que o Tratamento L não interfere nas etapas de pré-tratamentos, pintura e nem na resistência à corrosão do aço, o que o habilita como um possível tratamento a ser utilizado com o intuito de melhorar a estampabilidade do aço.

Aug 16, 2017

By Leandro Rocha Lemos, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Iara Patricia Vieira de Oliveira, Paulo Santos Assis, Lorena Cristina Amorim Moura

O coque fica exposto a diferentes solicitações mecânicas do tipo impacto, abrasão e compressão, desde o desenfornamento até o seu consumo no Alto-Forno. Para evitar que o coque sofra uma acentuada degradação, é exigido que o mesmo apresente uma elevada resistência mecânica a frio. Para monitorar tal parâmetro, utiliza-se principalmente o teste de tambor, porém este contempla apenas a degradação por impacto e abrasão. Neste contexto, este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar a resistência mecânica à compressão, inicialmente em partículas individuais de coque, apontando quais seriam as granulometrias mais resistentes. Os coques foram transformados em corpos de provas e testados em máquina de ensaio universal. Os resultados apontam que a tensão média de ruptura cresce com o aumento da granulometria. Posteriormente, foi avaliado a resistência mecânica à compressão em leito de coque, onde foi possível simular em uma prensa hidráulica, a pressão que a coluna das cargas exerce sobre o leito de coque no Alto-Forno e, posteriormente, correlacionou a compressão com o teste de tambor e se obteve excelentes resultados.

Oct 1, 2019

By Daniel Rossi

Em aciarias elétricas, o consumo dos insumos tem impacto importante na composição do custo final do aço, dos quais se destaca o consumo de energéticos utilizados no forno elétrico a arco, que pode representar até 30% do custo operacional de uma aciaria. Para quantificar o aporte desses diferentes tipos de energia é utilizado o indicador de consumo de energia total FEA + FP, que associa fatores de equivalência a cada tipo de energético de forma a transformar sua unidade de medida para a unidade base de kWh/t. Nesse trabalho foi realizado um teste no formato de projeto de experimentos, variando-se as vazões de gás natural e/ou oxigênio em um dos modos de queimador e em três modos de lança a fim de modificar suas proporções O2/GN e avaliar o impacto no consumo de energia total.

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