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By Cinara Piazzarolo Lana Madeira

Foi desenvolvida uma metodologia de análise, classificação quanto a condição de conservação e priorização das atividades de inspeção, conservação e manutenção das estruturas metálicas e redes de distribuição de fluídos gasosos na ArcelorMittal Tubarão a fim de realizar a correta gestão destes ativos, com foco na minimização dos riscos e redução dos custos no longo prazo, além de contribuir para tomada de decisão estratégica nos orçamentos plurianuais. A Metodologia desenvolvida envolve uma análise em função da condição atual dos seus ativos, da degradação destes ao longo do tempo e dos recursos empregados ao longo dos anos para recuperação estrutural ou pintura preventiva, sendo a base fundamental para a geração de um ciclo de manutenção preventiva com visão centralizada, especializada e sistêmica.

Oct 30, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

O desempenho balístico de compósitos de matriz de poliéster reforçados com tecido de juta foi avaliado como segunda camada em um sistema de blindagem multicamadas (MAS – Multilayered Armor Systems). Diferentes frações volumétricas de tecido de juta, até 30% vol., foram misturadas com poliéster ortoftálica para se fabricar as placas compósitas. Estes compósitos foram ligados a uma camada cerâmica de alumina dianteira e seguidos por uma placa metálica de liga de alumínio como terceira camada do MAS, os testes balísticos foram conduzidos usando munição comercial de alta velocidade de 7,62 mm. A profundidade de penetração causada pela bala em um bloco de plastilina, que simula o corpo humano, foi usada para avaliar o desempenho balístico do MAS de acordo com o padrão internacional. Os materiais fraturados após testes foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que os compósitos de tecido de juta apresentam um desempenho semelhante ao do tecido de aramida comercialmente utilizado como segunda camada para MAS com mesma espessura, o Kevlar™. O mecanismo que explica este comportamento balístico semelhante, bem como as vantagens econômicas comparativas dos compósitos de tecido de juta foram discutidos.

Oct 30, 2017

By Ana Carolina Ribeiro Duarte

Este trabalho teve por objetivo avaliar sistematicamente as etapas do processamento termomecânico de um aço SAE 1070 comercial. O aço foi trefilado a seco por 12 passes consecutivos com reduções médias entre 15% e 21%. A deformação verdadeira acumulada ao final do 12º passe foi de 2,52. Em seguida o material foi recozido a 1000ºC por 10, 20, 30, 60 e 120 min. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio da técnica de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. A rugosidade do material foi medida via microscopia confocal. O material teve ainda seu comportamento mecânico avaliado por meio de ensaio de dureza Vickers. Os fios de aço apresentaram a estrutura “curling” após o processo de trefilação. Essa estrutura foi substituída por uma estrutura perlítica refinada quando o material foi submetido ao recozimento. O ensaio de microdureza mostrou que, para restaurar as propriedades mecânicas do material, um recozimento entre 20 e 30 min seria suficiente. A análise da topografia revelou que o processo de trefilação altera consideravelmente a rugosidade do material.

Aug 8, 2018

By Daniele Perondi

Diferentes resíduos são gerados pelas indústrias siderúrgicas, dentre eles o resíduo dos trituradores de sucatas (RTS). O RTS gerado pelas siderúrgicas brasileiras se difere dos demais países devido aos materiais que são alimentados no triturador. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as características do RTS gerado por uma siderúrgica brasileira. As seguintes técnicas foram utilizadas: identificação e quantificação dos principais constituintes, análise termogravimétrica, imediata, elementar, poder calorífico superior e teor de cloro e metais. Os principais polímeros presentes no RTS foram o poliestireno e o polietileno. A partir dos resultados de análise imediata, elementar e de poder calorífico superior do RTS, verificou-se uma elevada quantidade de matéria volátil (76,22% ± 6,90). Os altos teores de carbono (72,92%) e hidrogênio (9,86%), foram atribuídos à elevada quantidade de polímeros e borrachas presentes no resíduo. O teor de enxofre (0,21%) pode ser atribuído a presença de borracha no resíduo, enquanto o teor de cloro (1,33% ± 0,13) pode ser atribuído a presença do PVC no resíduo. O poder calorífico superior do RTS foi de 30,01 ± 1,22 MJ/kg, de forma que uma avaliação termoquímica mostra-se como uma técnica atrativa para a sua destinação final.

Oct 30, 2017

By Bryane Prando Brandão

Aços microligados expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, causando fragilização por hidrogênio, podendo gerar falhas graves no material. O objetivo deste trabalho é estudar o grau de fragilização, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os corpos de prova padronizados foram imersos durante 96 e 360 horas, sendo que após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy. Foram levantadas as curvas da energia absorvida em função da temperatura, para corpos de prova com e sem imersão. Os resultados mostraram que mesmo após imersão, não houve modificação significativa na temperatura de transição do material, apenas uma pequena diminuição da energia absorvida. Esse comportamento sugere que o teor de hidrogênio em solução sólida aumentou em função do tempo de imersão, levando a tais resultados. O refinamento da microestrutura e o baixo nível de inclusões estão relacionados a baixa quantidade e uniformidade da distribuição dos sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível, o que pode explicar o desempenho obtido.

Aug 7, 2018

By Rubens Lincoln Santana Blazutti Marçal

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do niobato de alumínio (AlNbO4) como aditivo na sinterização de alumina (Al2O3). O composto AlNbO4 foi sintetizado através de reação no estado sólido dos compostos Al2O3 (0,5 Mol) e Nb2O5 (0,5 Mol). A técnica de difração de raios X foi utilizada para comprovar o sucesso da síntese. Para o estudo da sinterização, o composto sintetizado (AlNbO4) foi adicionado à alumina nas concentrações de 0, 1, 2 e 3 % em peso e prensados unixialmente à 60MPa. A sinterização foi conduzida à 1400 ºC. Os corpos sinterizados foram caracterizados quanto a densificação, pelo método de Arquimedes, e microdureza superficial Vickers. Os resultados demonstraram clara influência do composto AlNbO4 na sinterização da alumina elevando os valores de densificação e microdureza quando comparados à alumina sem adição.

Oct 30, 2017

By Cintia Braga

O processo de retificação é empregado na fabricação de componentes que requerem excelente qualidade dimensional com elevado acabamento superficial. O desempenho deste processo depende muito das condições de lubri-refrigeração produzidas pelos fluidos de corte, que são utilizados para amenizar os problemas que afetam a integridade superficial das peças, como queima e danos microestruturais, e também proporcionar melhor desempenho do processo e aumento da vida útil do rebolo. Entretanto, os fluidos de corte são uma das fontes mais problemáticas na manufatura, pois são produtos nocivos ao meio ambiente e a saúde humana, e aparecem como elemento determinante para a otimização do processo de fabricação. Desta maneira, este projeto visa analisar o comportamento do fluido de corte integral comercial em comparação com formulações biodegradáveis (óleos de soja e milho) no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho no aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. A avaliação do desempenho dos fluidos consistiu na análise da integridade superficial (rugosidade, microestrutura e microdureza) e no desgaste do rebolo. Os resultados comprovaram a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo de retificação, proporcionando melhoria na eficiência do processo e contribuindo para uma manufatura ecologicamente correta.

Aug 7, 2018

By M. Z. Emad, A. Khan, N. Abbas, K. G. Li

Probability-based empirical methods were employed as an alternative approach to predicting uncertainties associated with rock mass properties. The focus was on developing probabilistic spreadsheets to forecast rock mass classification indexes. Histograms were constructed to describe the best distribution in predicting rock mass properties. The developed models also offer utility in predicting the impact of discontinuities within the rock mass on rock strength and rock mass classification systems. Statistical analyses identified volumetric joint count, joint spacing, joint frequency, and rock strength as the most influential parameters. Moreover, the statistical analysis revealed varying degrees of correlation among different rock mass properties. While some properties demonstrated significant correlations suitable for modelling, others did not align well with any correlation model. The results highlight the need for a comprehensive approach to rock mass characterization, considering multiple factors beyond volumetric joint count. Geological complexities, including tectonic activity and weathering processes, may obscure direct correlations. These results emphasize the importance of empirical modelling and detailed site investigations for accurate assessment of rock mass quality and stability in the Himalaya.

Jun 10, 2024

By J. van Zyl, K. B. Le Bron, L. J. Gardner

Pillar design is a crucial aspect of underground mining engineering, as it directly impacts the safety, stability, and overall effectiveness of mining operations. In this paper we present a method to calculate pillar stability based on the strain criterion and pillar load inversion concept, which complements the empirical pillar strength formulae. Those formulae do not account for certain parameters that can affect the stability of the pillars, e.g. weak layers, changes in stress orientations due to mining, orebody dip, mining layout complexity, and the influence of regional stabilizing pillars. The approach presented here is not intended to replace the empirical method; rather, we suggest using it as the initial step in the pillar design process. This should be followed by iterative numerical modelling to study pillar behaviour, define pillar stability, and optimize the pillar design by considering site-specific and representative rock mass properties and criteria.

Jun 10, 2024

By W. W. de Graaf, M. J. Ntsekhe

Klipspruit Colliery is experiencing coal losses, which leads to a negative impact on coal production and subsequently loss in revenue. This study aimed to identify the possible causes of coal losses in the No. 4 upper and lower seams. The objectives were to identify potential sources of coal losses through a literature survey, to identify areas where the coal losses occurred, to determine factors affecting coal losses, and to identify the most cost-effective methods to reduce coal losses. Highwall losses, top-of-coal losses, and coal edge losses were identified as the major areas of coal loss at Klipspruit. These losses were mostly attributed to the drilling and blasting practises of the pre-split, interburden waste, and the coal seams. Recommendations include re-visiting the current pre-split design and the tolerances adopted for the interburden and coal seam drilling and blasting design. It is furthermore recommended that Klipspruit implement a continuous improvement plan for the drilling and blasting and refresher training for the blasting crew and operators.

Jun 10, 2024

By R. G. Diale, H. R. Chauke, T. M. Ledwaba, P. E. Ngoepe

FeCo alloys play an important role in soft magnetic materials with a wide range of technological applications due to their high saturation magnetization and Curie temperature. However, these alloys have low ductility at room temperature. The ductility can be improved by the ternary addition of elements such as V. A density functional theory supercell approach was used to generate B2 Fe50Co50-xVx (0 ≤ x ≤ 50) structures and the properties were evaluated at different atomic percentage compositions to determine the ductility at room temperature. The structures were fully optimized to obtain better equilibrium ground-state properties such as lattice parameters and thermodynamic properties for both binary and ternary systems. The stability of Fe50Co50- xVx was evaluated from the heats of formation, elastic properties, and phonon dispersion curves. Furthermore, magnetic strength was evaluated from magnetic moments. It was found that all structures are thermodynamically stable due to the negative heats of formation. The calculated Pugh’s ratio and Poisson’s ratio confirm that alloying with V effectively improved the ductility. It was also found that Fe50Co50-xVx showed a positive shear modulus for the entire concentration range investigated, in agreement with phonon dispersion curves. The ternary addition of V to the FeCo system resulted in reduced magnetic strength due to a decrease in magnetic moments. These findings reveal that B2 FeCo-V alloys can be used as components and actuators for the automotive industry.

Jun 10, 2024

By B. A. Obadele, R. Machaka, M. L. Raganya, M. E. Makhatha, N. A. Moshokoa

The influence of solution treatment on the phase evolution and tensile properties of Ti-Mo alloys was investigated to assess their potential use in biomedical applications. Phase formation and microstructural evolution were studied using X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and electron backscatter diffraction (EBSD). The mechanical properties were characterized by means of tensile tests and bending strength. XRD analysis showed that solution treatment increased the volume fraction of β phase and supressed the α" phase. The microstructures of the as-cast alloys consisted of β equiaxed grains with sub-grain structures of different sizes, while the solution treated alloys comprised β equiaxed grains only except for Ti- 10.02Mo, which comprised needle-like α" structures. EBSD showed an increase in the volume fraction of the ω and α" phases in all the alloys after solution treatment. The elastic modulus and UTS of all the alloy significantly decreased after solution treatment, except for Ti-15.05Mo,whereas the elongation significantly increased. The fracture surfaces of all the alloys after solution treatment indicated more ductile behaviour than brittle

Jun 10, 2024

By L. Zhou, J. Qiu, M. Tang, J. Wang, G. Dai

Coal spontaneous combustion in longwall gobs is a major concern in coal mines. In comparison to other hazards, this phenomenon is difficult to detect. Fifteen factors influencing coal spontaneous combustion in longwall gobs were identified from the literature. The logical relationships between these factors were evaluated and quantified by decision-making trial and evaluation laboratory (DEMATEL) and interpretive structural modelling (ISM) methods. A four-level hierarchical structure model was established. The research shows that combining DEMATEL and ISM can reveal the key factors that influence coal spontaneous combustion in longwall gobs and establishthe interactions and relationships among these factors. The results can provide the basis for preventing and controlling coal spontaneous combustion in longwall gobs.

Jun 10, 2024

By Y. Fan, D. H. Zhang, J. Y. Xu

The hydrogeological conditions in the Chambishi mine area in Zambia. were investigated. Chambishi is a very wet mine and groundwater discharge costs are high. The research goal was to identify methods to reduce the discharge costs without greatly affecting the mining process. Hydrogeological data was obtained from measurements in drill-holes and from drill cores. The differences in structural deformation in different areas determine whether a layer of rock is an aquifer. In the mine region, the Lower Roan Group ore shale and quartz-sandstone unconformably lie on the basal schist and granite aquifuge. The Upper Roan Group dolomite is continuously distributed over a large area around the orebody. This dolomite is the main target of groundwater control efforts, and its water yield is also influenced by the deformation intensity. Based on the observations, backfilling was gradually adopted to appropriately safeguard the integrity of the aquifuge above the orebody. The overlapping relationship between the aquifer and aquifuge has been utilized to increase mine drainage efficiency. This measure has not only greatly reduced the costs of mine drainage, but also improced protection of the groundwater environment. The old drill-holes that were not sealed after exploration drilling were grouted. Further, possible water-conducting fracture zones were investigated. Cover drilling towards the suspected zone was conducted to prevent the high-pressure groundwater from shallower aquifers from entering stopes in deep areas of the mine.

Jun 10, 2024

By M. Grozdanovic, D. Marjanovic, M. Ilic

We present a framework for solving the problem of functional compatibility between process control equipment in control centres at underground mines and operator capabilities. The equipment incorporates displays of current ventilation, gas, and fire hazard data, status of alarm and early warning systems, a voice communication subsystem, and facilities for recording and printing ofdata and reports. The layout of the existing control panel is compared with a recommended design. The basic principles of ergonomic design and arrangement of the controls and indicators, as well as ease of use, type of operations carried out with these controls, and operators’ viewing angles are discussed. The objective is to improve the usability of control panels, display boards, and graphic screens so as to enhance the functioning of control centres and optimize control of technological processes in coal mines.

Jun 10, 2024

By S. Moolla, R. Lynch, S. Brijraj

A reliable method to locate microseismic evets is an important objective for routine mine seismic monitoring. We developed an algorithm that can automatically and reliably locate an event from a single uniaxial trace. Signals created by microseismic events are recorded as seismograms that consist of direct P- and S-waves as well as the waves reflected off the underground excavations. We take advantage of the extra complexity these reflections introduce as they make the signal more unique. In our investigation we cross-correlated unaltered synthetic seismograms against trial waveforms created from a linear combination of appropriate waveforms from a library of numerically calculated strain Green’s tensors. We use a single uniaxial synthetic seismogram to invert for the source location, six moment tensor components, and frequency. The resulting cost functions are constructed as maximal correlations at each node in the mine grid through the true source x-planes. This function is maximized by differential evolution to simultaneously yield the source parameters. Sensitivity tests such as shifting the mine plans and altering the background velocities of the media are investigated to test the robustness of the method. We contaminate the data with 40% white noise to test the resolution against simulated real recorded seismograms. The method is demonstrated using synthetic data calculated with a realistic underground 3D velocity model.

Jun 10, 2024

By Weslei Viana Gabriel

Por meio do uso de técnicas de modelamento físico e matemático, caracterizou-se o fluxo de líquido, no interior de um molde de beam blank, quando alimentado por apenas uma válvula submersa constituída por três portas de saída cilíndricas e espaçadas de 120°. Verificou-se que o fluxo do jato de líquido que atravessa a alma se espalha ao longo de toda a superfície do flange antes de se recircular na região central do molde. Através da técnica de injeção de traçador e análise do perfil de velocidade, percebe-se que os jatos direcionados para as quinas do flange recirculam rapidamente e, por isto, se espalham numa pequena região. Este tipo de válvula se caracteriza também por ter uma maior intensidade de oscilação da superfície do que a válvula do tipo tubular. Foram realizados testes para simular a taxa de remoção de inclusões. Os dados obtidos mostram que esta válvula é mais eficiente na limpidez do aço do que uma válvula tubular simples.

Oct 30, 2017

By Paula Cristina Petriz Monteiro

O Aço Inoxidável Duplex (AID) possui duas fases com propriedades magnéticas distintas, ferrita e austenita. Quando submetido a elevadas temperaturas, o AID pode apresentar em sua estrutura a fase intermetálica sigma que degrada suas propriedades e limitam a sua utilização. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica de Ruído Magnético Barkhausen (RMB), para caracterizar amostras de AID SAF2205 com precipitados de fase sigma. Foram realizadas análises metalográficas, detecção do teor de ferrita através do ferritoscópio e difração de raios-x para validação dos resultados. Pode-se verificar que o ensaio de RMB é adequado para avaliar teores elevados de fase sigma neste aço.

Aug 7, 2018

By Matheus de Lima Vieira

Os vergalhões são produzidos por meio do processo de laminação a quente. No processo em estudo há duas rotas distintas de produção. Previamente ao processo de laminação a quente, uma rota utiliza a etapa de reaquecimento via forno, e a outra utiliza o produto semi-acabado de aço vindo diretamente do processo de solidificação. Ao estabelecer um comparativo entre as rotas, as microestruturas obtidas apresentam algumas diferenças. O objetivo desse trabalho é avaliar como as diferenças entre as microestruturas influenciam na resistência à corrosão por cloretos. Para isso foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica anódica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl, simulando os efeitos do íon Cl- presente na atmosfera marinha. A partir das curvas obtidas nos ensaios eletroquímicos, foi possível observar que as propriedades de corrosão são semelhantes para ambos os processos.

Oct 30, 2017

By Maycon Athayde

A Samarco Mineração utiliza combustível gasoso para geração de energia térmica para o endurecimento pelotas de minério de ferro. O balanceamento térmico do forno ocorre através do controle das malhas de instrumentação que são compostas por válvulas de controle, sensores de temperatura, queimadores e sistema de suprimento de Gás Natural Industrial (GNI) para a combustão. A combustão é realizada por meio de queimadores, que são alimentados por uma mistura gasosa de GNI e Ar Atmosférico, ambos a temperatura ambiente. A função do GNI é fornecer a sua máxima capacidade energética para a produção de calor. Já o Ar atmosférico é resfriar o queimador, e estabilizar a chama dentro da câmara e ar primário de combustão. No entanto excesso de ar é fator determinante para eficiência de combustão, pois controla os produtos da queima, entre eles a temperatura. Um grande excesso de ar é indesejável, pois reduz a temperatura da chama, e aumenta as perdas de calor devido à entalpia dos gases.

Aug 1, 2018