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By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Marina Fiore

As otimizações termodinâmicas de sistema ternários ou de maior ordem contendo titânio necessitam que os sistemas binários Ti-X estejam consistentemente definidos e otimizados. O sistema Ti-Si já foi amplamente estudado e otimizado termodinamicamente. Um dos seus compostos intermediários, a fase Ti5Si3, foi inicialmente considerada estequiométrica nas primeiras otimizações termodinâmicas para facilitar os cálculos, embora os resultados experimentais confirmassem a sua não estequiométrica. A otimização mais recente modelou esta fase como sendo não-estequiométrica com 3 sub-redes. A solubilidade foi considerada em duas das três sub-redes, uma na sub-rede do Si e outra na sub-rede do Ti. O problema dessa abordagem é que ela pode aumentar significativamente o número de variáveis a serem otimizadas no cálculo de sistemas ternários Ti-Si-X, dificultando assim a sua convergência durante processamento computacional. O presente trabalho simplifica a otimização do sistema Ti-Si, considerando que o Ti5Si3 é sempre hiper-estequiométrico somente em relação ao Ti. Deste modo, mantêm três sub-redes, mas elimina-se a ocupação do Si na sub-rede do Ti. Os resultados mostram que esta simplificação não afetou significativamente o valor das propriedades termodinâmicas do sistema.

Aug 16, 2017

By Adriana Amaro Diacenco

Neste trabalho, os procedimentos para modelagem de estruturas de compósitos do tipo sanduíche que incorporam materiais viscoelásticos são apresentados. A análise numérica foi desenvolvida utilizando a Teoria de Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT), que é implementada em um elemento Serendipity retangular contendo oito nós e cinco graus de liberdade. A incorporação do amortecimento para os modelos de elementos finitos em compósitos de placas laminadas é feita usando a abordagem de módulo complexo e a resolução numérica das equações resultantes do movimento são aspectos particularmente relevantes dos procedimentos de modelagem. Após as discussões de vários aspectos teóricos, as funções de resposta em frequências (FRF's) são calculadas para placas laminadas de compósitos com camada viscoelástica.

Aug 17, 2017

By Gabriela Lemos Lages

Os parâmetros influenciadores do processamento mineral para a concentração magnética, como granulometria das partículas, fluxo de alimentação da polpa, susceptibilidade magnética, atuam de forma conjunta em uma planta de beneficiamento. Foram analisadas amostras de polpa contendo sulfetos de níquel, cobre e metais preciosos em seis amostragens objetivando medir a eficiência de um separador magnético de tambor de 750 Gauss em um circuito primário de britagem. O rendimento do equipamento na planta industrial foi comparado com os parâmetros medidos em laboratório. Os resultados obtidos da granulometria médias das partículas da polpa para 80% e material passante (P80) foram: 150 µm, 300 µm, 163,6 µm, 146,1 µm, 287,5 µm e 164,8 µm, e a taxa de alimentação do circuito variou entre 30,2 tph e 55,2 tph, com pressão de lavagem média de 1,0 kg/cm3. As amostras foram submetidas ao balanceamento metalúrgico utilizando o software Bilmat 9.5, após os resultados dos ensaios de caracterização: ICP-metais básicos, Satmagan e LECO-S. O percentual médio de recuperação magnética do laboratório foi de 80,1%, enquanto na planta a média foi de 96,38%, com a eficiência da planta em torno de 20,8% superior à recuperação magnética em laboratório.

Oct 30, 2017

By Bruno Rodrigues Henriques

Este trabalho apresenta a tecnologia de produção de aços com ultra baixos teores de hidrogênio (2 ppm máx) que foi desenvolvida na ArcelorMittal Tubarão. Esta tecnologia foi implementada em duas etapas: a primeira etapa consistiu no controle das principais fontes de incorporação de hidrogênio no aço líquido e a segunda etapa contemplou a adoção de práticas especiais de aciaria, visando-se obter o mais baixo teor de hidrogênio possível no aço líquido, no fim do tratamento no RH. As principais fontes de incorporação de hidrogênio foram identificadas e quantificadas. Foram desenvolvidos modelos matemáticos para prever os teores de hidrogênio no início e no fim do tratamento no RH. As práticas especiais de aciaria e o restrito controle de qualidade em cada fase do processo proporcionaram um teor médio de hidrogênio de apenas 1,09 ppm no fim do tratamento no RH. A incorporação de hidrogênio, durante o processo de lingotamento, foi minimizada.

Jul 30, 2018

By Enrique Roy Dionisio Calderon

O presente trabalho mostra a concepção de um modelo que permite gerar uma superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) em Altos-Fornos. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução, os balanços de massa e de energia e parâmetros operacionais. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada em banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Fração de Redução Direta), com possibilidade de serem gerados “on-line” no processo. Dentre os resultados obtidos, destaca-se a identificação de inviabilidades termodinâmicas importantes do forno. Dentre elas o modelo permitiu, através de seus “outputs” gráficos, prever e acompanhar o fenômeno de “gelada de forno”, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

Aug 17, 2017

By Victor Freire de Oliveira

A exaustão das reservas mundiais de minérios de ferro de qualidade, bem como o progressivo avanço das legislações ambientais, são tendências que têm motivado pesquisas acerca do uso de resíduos ricos em ferro e carbono para a fabricação de sínter metalúrgico para uso em alto-forno. Para tal, é necessário que se verifique o comportamento desses materiais nas condições termodinâmicas e cinéticas do processo de sinterização, bem como o seu efeito sobre a qualidade do sínter e sobre os parâmetros de processo da sinterização. Com esse objetivo, em uma primeira etapa do presente projeto de pesquisa, misturas representativas da prática operacional das usinas brasileiras, bem como misturas visando à maximização da reciclagem de resíduos foram testadas em laboratório em condições próximas às da sinterização. Os resultados de análises químicas e mineralógicas obtidos experimentalmente foram comparados com predições termodinâmicas de um modelo de equilíbrio multicomponente, havendo concordância satisfatória.

Oct 30, 2017

By Eduardo de Paula Silveira, Carlos Vinícius Domingos de Carvalho, Roberto Parreiras Tavares, André Afonso Nascimento, Honicássio de Souza Ferreira, Afrânio Márcio Costa

Modelos de transferência de calor possibilitam o conhecimento de espessura da camada solidificada e temperatura da placa, essenciais para alterações no processo visando melhoria de qualidade. Neste estudo foi desenvolvido um modelo pelo método 2½ D, que consiste em acompanhar em toda extensão da máquina uma secção transversal da placa, ajustando as condições de contorno para cada região. Medições de temperaturas superficiais e de espessura da camada de aço solidificada da placa foram utilizadas para validação do modelo. O modelo foi adequado para as condições de contorno e parâmetros da máquina de lingotamento contínuo de placas da Gerdau Ouro Branco visando fornecer subsídios para a melhoria da qualidade superficial e interna das placas.

Oct 1, 2019

By Darlene Souza da Silva Almeida

Superduplex são aços inoxidáveis bifásicos de alta liga que, para alcançar suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão necessitam de um rígido controle sobre sua microestrutura, em especial sobre dois aspectos: relação ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias. As transformações metalúrgicas que ocorrem durante o ciclo térmico de soldagem podem modificar tais aspectos e, consequentemente, causar grave degradação das propriedades destes materiais. Buscando contribuir na investigação de parâmetros adequados para a soldagem destes aços, o presente estudo tem como objetivo avaliar a influência do aporte térmico e do gás de proteção sobre tais transformações por meio da avaliação da microestrutural final de juntas soldadas. Para isto seis chapas do SAF2507 foram soldadas via processo GMAW utilizando três aportes diferentes (0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm) e dois gases de proteção distintos. Após a soldagem, a microestrutura das juntas foi caracterizada via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e os resultados mostraram que o aumento do aporte térmico elevou significativamente a quantidade de austenita tanto na ZTA quanto na ZF e que a utilização de gás de proteção contendo 2% de N causou aumento de até 17,9 pontos percentuais na quantidade média de austenita na ZF. Adicionalmente, observou-se que os dois menores aportes provocaram a precipitação de fases secundárias na ZTA, com morfologia semelhante à nitreto de cromo.

Jan 16, 2018

By Danilo Mendes Amorim

No setor de trocadores de calor para refrigeração industrial e câmaras frias o maior desafio é a corrosão do equipamento quando exposto a intempéries. Esta situação em regiões litorâneas é agravada devido ao ataque de sal e ácidos provenientes da atmosfera. Diante disto este mercado sempre procura um aumento na resistência dos componentes das unidades evaporadoras. Neste contexto as aletas, que são feitas utilizando folha de alumínio com revestimento epóxi orgânico dourado, tem papel de grande importância. O presente trabalho visa entender os mecanismos de corrosão da folha nos principais fatores, tais quais, liga, têmpera e revestimento em relação a resistência a corrosão em áreas litorâneas. Os materiais escolhidos foram as ligas 8006 e 8079, na tempera O e com revestimentos base Epóxi e Poliéster. As amostras foram ensaiadas no laboratório utilizando ensaios de corrosão salina e acida que simulam as condições encontradas.

Aug 17, 2017

By Márcio de Morais Tavares

A espectrometria de fluorescência de raios X (FRX ou XRF) é uma das técnicas analíticas mais utilizadas em geoquímica. Na indústria mineral também se utiliza a espectrometria de absorção atômica (AA). A comparação de concentrações de sílica e alumina de oito amostras padronizadas de minério de ferro obtidas a partir das técnicas FRX e absorção atômica, constitui o objetivo deste trabalho. Foram realizadas análises dos mesmos padrões em outros dois laboratórios para reprodutibilidade dos resultados. Foram utilizados um espectrômetro FRX e um espectrômetro de absorção atômica para realização dos ensaios. As análises produziram resultados satisfatórios, com desvios médios de 0,502 para a sílica e 0,096 para a alumina.

Aug 16, 2017

By Ramiro da Conceição do Nascimento Júnior

O uso de minérios lateríticos na metalurgia extrativa do níquel tem demandado investimentos em pesquisa e acordos de cooperação técnica para o desenvolvimento de tecnologias mais econômicas e produtivas. Devido às características de difícil processamento do minério e pelo decréscimo da sua quantidade e qualidade, ressalta-se a necessidade de se determinar técnicas efetivas de concentração, que possibilitem o aproveitamento de minérios marginais finos. Estabelece-se então, dentro de uma rota de processamento proposta, a estratégia de se produzir aglomerados (pelotas e/ou briquetes) a partir de concentrado de níquel. Além da fabricação dos aglomerados, faz-se necessária a sua caracterização em uma série de ensaios, para servir de base para a certificação desse produto e sua aplicação em processos de obtenção de ferro níquel ou gusa enriquecido com níquel. Um dos ensaios realizados envolve a caracterização física desses aglomerados. O ensaio foi realizado em máquina universal de ensaios, observando-se a resistência à compressão de amostras de aglomerados que passaram por diferentes tipos de rotas de processamento, e de diferentes etapas do processo de pelotização. Os resultados mostram que os aglomerados submetidos ao ensaio possuem resistência à compressão de pelotas verdes e secas de minério de ferro, conforme o esperado.

Aug 17, 2017

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

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

Oct 1, 2019

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz, Thiago Soares Lima, Rafael Kakitani

Materiais de interface térmica (Thermal Interface Materials - TIMs) são responsáveis pela troca térmica entre a fonte geradora de calor do processador integrado e o dissipador de calor. Devido ao seu baixo ponto de fusão, boa fluidez e cumprimento com as exigências de regulamentação (Restriction of Hazardous Substances - RoHS), ligas à base de bismuto têm sido investigadas para aplicação como TIMs de alta performance. Neste contexto, a análise das propriedades dessas ligas em função de parâmetros microestruturais torna-se, portanto, de elevado interesse científico e tecnológico para o setor eletrônico. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver correlações entre propriedades de resistência à tração e a microestrutura da liga Bi-0,28%Ni solidificada sob um intervalo de taxas de resfriamento usualmente obtido em processos industriais. Por meio de microscopias óptica e eletrônica de varredura foi observada uma morfologia tipicamente eutética lamelar, composta por lamelas ricas em bismuto com o intermetálico Bi3Ni nos contornos. Os espaçamentos lamelares (λL) foram, então, correlacionados com os parâmetros térmicos de solidificação, sendo propostas leis experimentais de crescimento microestrutural. Ao fim, observou-se que, para λL < 101 μm, equações do tipo Hall-Petch caracterizam a variação do limite de resistência à tração e do limite de escoamento.

Oct 1, 2019

By Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins, Karen Espina Gomes, Amilton Barbosa Botelho Junior

The present work aims at the synthesis of nanoparticles of copper by chemical reduction in microwave oven. The solution used comes from the selective copper precipitation of the lateritic nickel leachate. The copper solution (20mL) was placed in a beaker, and 2mL of 100g/L ascorbic acid and 20mL of 20g/L sodium citrate were added in that order and at room temperature. The pH of the mixture was corrected with 1M sulfuric acid or 2M sodium hydroxide. Then the mixture was placed in a microwave oven. The effect of pH, time and microwave power were evaluated. The morphology, composition and size of the particles were verified in Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersion Spectroscopy (SEM/EDS). Results showed that the particles formed had no nanometric size. This may have occurred because the reducing action of ascorbic acid together with sodium citrate generates a very rapid reduction rate, which makes it impossible to form particles on a gauge scale. Particles synthesized at pH 4, after 4 minutes of reaction with 1000W of power presented particles with spherical morphology and only copper in the composition.

Oct 3, 2019

By Fernanda de Melo Fernandes

A deposição de filmes finos por plasma melhora várias propriedades físicas, químicas e biológicas de superfícies que contribuem para o enobrecimento dos materiais. O objetivo desse trabalho é estudar a cinética de deposição de filmes finos de cobre, utilizando a técnica da gaiola catódica, alterando a espessura da tampa da gaiola, e sua relação com a variação da potência do tratamento. Filmes de cobre caracteriza-se como bom condutor elétrico e térmico, o que justifica seu uso em microeletrônica, segundo a U.S. Environmental Agency (EPA) existem 282 tipos de ligas de cobre bactericidas, habilitando sua utilização em ambientes estéril. Assim, realizou-se deposições de filmes finos de cobre sobre substrato de vidro, variando a corrente do processo e a espessura da tampa da gaiola. Avaliou-se a variação de peso da amostra depositada, definindo o peso resultante das deposições. Realizou-se também a caracterização por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e análise tribológica (calotest). Os resultados mostraram que, o tratamento com espessura de tampa de 12 mm promoveu o filme mais espesso e mais contínuo dentre todos os tratamentos, com uma grande quantidade de cobre depositado, o que induz que a razão ideal diâmetro de furo/espessura da tampa é 0,67.

Oct 30, 2017

By Andrea Pedroza da Rocha Santos

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

Aug 16, 2017

By Marcus Vinicius Dias Garcia

O presente trabalho tem por objetivo contribuir para a preservação refratária de baterias de coque, apresentando uma metodologia de planejamento e controle. A condição dos refratários de baterias de coque é crucial para sua produtividade e para o cumprimento de diretrizes ambientais. São desafios (i) a identificação precoce de danos e previsão de seu efeito no desgaste global da bateria, para hierarquia de reparos; (ii) a seleção da técnica apropriada a cada reparo. No presente trabalho, os autores compilam o estudo da progressão de danos sob diferentes tipos de reparo ao longo de mais de 30 anos em baterias heat-recovery e convencionais, de diversos modelos construtivos, e o combinam a tecnologias de inspeção para consolidar uma metodologia de gestão da preservação refratária. A metodologia foi aplicada em baterias localizadas no Brasil, avaliando a condição de mais de 400 fornos em 90 dias. Para a bateria mais crítica, foi identificado um potencial de prorrogação de vida útil em torno de 10 anos.

Aug 17, 2017

By Marcelo Braga dos Santos

Visando o estudo da sinergia entre abrasão e corrosão concebeu-se um novo instrumento, permitindo a medição das forças que atuam sobre o contacto. O dispositivo consiste de um equipamento de micro-abrasão por esfera fixa dotada de uma célula de carga de três eixos, e uma célula eletroquímica. Uma membrana protetora flexível foi desenvolvida para isolar a célula de carga, situado no exterior da célula eletroquímica, da amostra no interior da célula. Uma solução corrosiva com partículas abrasivas é continuamente alimentada no contacto entre a amostra e a esfera. Os ensaios de abrasão-corrosão foram realizados simultaneamente em aços inoxidáveis e ferríticos. Também foram executados ensaios de micro-abrasão e corrosão separadamente para avaliar a capacidade do equipamento nos estudos da sinergia entre a micro-abrasão e a corrosão. Para as três condições de ensaios (micro-abrasão, corrosão e abrasãocorrosão) o equipamento se mostrou eficiente em evidenciar a variação nas propriedades do material com excelente repetibilidade. Para os aços austeníticos, as mudanças nas condições de carregamento nos ensaios de abrasão-corrosão induziram variações significativas nas curvas de polarização. A capacidade única de acompanhar as forças que atuam sobre o contato dos processos de abrasão-corrosão pode abrir caminho para novas descobertas sobre o estudo da sinergia na abrasão-corrosão, em especial, a dissipação de energia na interface quantificada através do coeficiente de atrito.

Aug 16, 2017