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By Cristiane Sales Gonçalves

O processo de injeção sob pressão de ligas de alumínio é empregado para a produção de peças diversas, destinadas principalmente à indústria automobilística, com a possibilidade de produzir peças complexas, contendo seções delgadas, e a alta velocidade de produção. O reduzido tempo de ciclo e as elevadas temperaturas envolvidas promovem danos por fadiga térmica na superfície de trabalho das matrizes, que crescem com o aumento da produção até atingirem condições que inviabilizam o uso da matriz. O presente trabalho visou estudar o efeito da nitretação na superfície do material, relacionando-o aos aspectos microestruturais e tensões residuais inseridas durante nitretação. O aço AISI H13, foi tratado para dureza de 45 HRC e posteriormente nitretado sob plasma em diversas condições de temperatura, tempo e composição da atmosfera gasosa. Os resultados obtidos mostraram que as variações dos parâmetros de nitretação afetam os perfis de dureza e de tensões residuais presentes nas camadas nitretadas, bem como os microconstituintes das mesmas. O material nitretado, após ser submetido a temperaturas da ordem de 600°C, apresentou redução no nível de tensões residuais de compressão, ocorrendo processo de alívio de tensões. O mesmo efeito não foi tão fortemente verificado no perfil de dureza do material.

Aug 8, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Fernanda Lourenço Fábia de Lima

O presente trabalho estuda a corrosão seletiva em chapas de aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) imerso em solução de 1 mol. L-1 HCl a 60°C, com o intuito de extrair a fase ferrita, para se obter austenita e então criar padrões desta fase, gerando resultados mais confiáveis na sua quantificação, através das técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Este estudo foi realizado com 6 amostras, nas quais a temperatura de solubilização variou de 1.000°C até a 1.250°C, a fim de se obter diferentes frações volumétricas de ferrita, podendo assim avaliar o comportamento de extração desta fase de cada amostra pela sua perda de massa em função do tempo de imersão. Os produtos de corrosão obtidos no ataque seletivo foram analisados pelas técnicas de DRX e EDS, onde se constatou o fenômeno de corrosão seletiva. Nas amostras solubilizadas foram feitas quantificações de fases pelas técnicas de DRX, estereologia quantitativa e ferritoscópio e verificou-se que todas apresentaram resultados distintos sendo que a que mais se aproximou da condição de equilíbrio calculada por Thermo-Calc foi a técnica de estereologia quantitativa.

Aug 7, 2018

By João Guilherme Dessi

Neste trabalho estudou-se a microestrutura e a interface de um tubo bimetálico cladeado por centrifugação, constituído externamente em aço API 5L X65Q e internamente pela superliga de Ni-Cr Inconel 625, ambos vazados pela mesma posição relativa no tubo. O vazamento do Inconel 625 causou erosão no aço que diminuiu de intensidade do lado de vazamento (região mais quente) para a o lado oposto (região mais fria), onde a região de interdifusão não se apresentou mesmo uniforme. Nas regiões mais quentes (lado vazado e meio do tubo) ocorreu o cladeamento completo, com uma interface continua entre ambos os materiais constituintes, enquanto que na região mais fria a interface apresentou descontinuidades. O aço apresentou microestrutura ferrítica-perlítica com a região adjacente a interface descarbonetada, com grãos ferriticos nanométricos em uma região estreita de 3 µm. O Inconel 625 apresentou uma microestrutura de dentritas de austenita Ni-cfc com fases de Laves interdentríticas, devido a aumento do teor de Fe, com alta densidade de discordâncias na região adjacente a interface livre de precipitados.

Aug 8, 2018

By Luana De Lucca de Costa

A microestrutura resultante do processo de forjamento é influenciada por variáveis como temperatura, deformação, tamanho de grão austenítico inicial e taxa de resfriamento. A proposta deste trabalho é estudar o comportamento termomecânico do aço ABNT 4140 mantido nas temperaturas de 900, 1000, 1100 e 1200ºC por 22, 66 e 200 minutos e, posteriormente, forjado e analisar a influência da temperatura sobre os grãos austeníticos que caracterizam os fenômenos metalúrgicos ocorridos.

Aug 16, 2017

By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Jaiza Bernardo de Oliveira, Iasmim Ariane Silva, Pedro Henrique Medeiros Câmara

The process of manufacturing pig iron in the blast furnace industrial units has the consequence of the generation of slag, a waste that can be produced in high quantity and present damages to the environment, when not reused. In the composition of this tailings, it is sometimes possible to find the presence of metals harmful to nature, such as manganese, which has an important and widespread utility in the metal industries, but still, the slag ends up not being used as a potential source of this element. Knowing this, the slags were subjected to crushing and grading steps to separate the aliquots. These were applied in the tests of technological characterization of the material, from MEV, EDS, Soxhlet and analysis of liberation degree by digital microscope, finding data of several analyzes. Having said that, the objective of this paper is to demonstrate, through the characterization of the slag, that this material has in its composition metallic elements, focusing on manganese, that can be reused in order to avoid the generation of environmental liabilities harmful to the environment. The results show a manganese content with a degree of release greater than 80% in bands from 48 #, which were divided by density and thus allow the gravimetric separation of the material in question.

Oct 3, 2019

By Karl Kristian Bagger

A construção naval sofreu nos últimos 40 anos várias mudanças de acordo com os diferentes cenários econômicos. O Brasil neste setor chegou a ocupar o segundo lugar na produção mundial, foi fortemente afetado pela crise recente. Diante desta conjuntura as empresas tem que otimizar seus processos visando um aumento na produtividade para se manter competitivas. A atividade da construção naval é complexa, tem várias etapas que geram interferências que muitas vezes impossibilitam trabalhos em paralelo. As chapas de aço que constituem as partes principais da embarcação, as estruturais, devem passar por um tratamento de preparação da superfície que inclui a sua pintura e proteção anticorrosiva, este é um dos processos mais críticos. Esta etapa além de demandar serviços muito especializados há ainda um aspecto agravante o ambiente confinado, que expõe os operários executantes a condições ergonômicas desfavoráveis proporcionando um rendimento baixo afetando diretamente a produtividade do processo. Este estudo realizou uma analise do processo e propôs as alterações nas etapas de fabricação eliminando os problemas proporcionando melhores condições de trabalho dessa forma minimizando o impactos ergonômicos, proporcionando redução de custo e aumento da produtividade.

Oct 30, 2017

By Dimas Pereira Coura, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo

O território brasileiro devido a sua localização na região tropical, possui um grande potencial para aproveitamento de energia solar. O objetivo deste trabalho é dimensionar um sistema que aproveite a energia solar por tecnologia fotovoltaica no setor siderúrgico, o qual é um dos maiores consumidores de energia elétrica da indústria. O estudo é voltado as usinas siderúrgicas integradas a coque, e se baseia no aproveitamento de área instalada em telhados de galpões, para o qual foi definido uma área padrão para facilitar a análise, definição de ângulo de inclinação dos painéis, quantidade utilizada, análise de interferências e posteriormente realizado viabilidade do sistema considerando as diferentes taxas de irradiação de acordo com a localização geográfica de cada usina.

Aug 1, 2019

By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Roberto Abreu Alencar

Com o barateamento dos custos de implantação e inovações em estruturas geradoras de energias renováveis, nos dias atuais a demanda de instalação de fontes renováveis de energia tem aumentado exponencialmente. Porém como toda estrutura estas estruturas estão condicionadas a falhas de vários tipos. Neste trabalho apresenta-se uma análise de falha de uma peça, de uma estrutura de sustentação de um aerogerador de pequeno porte voltado a micro geração de energia. Para a condução da análise da falha foram realizados analises microscópicas, fractografias, análises macrograficas e modelagem em elementos finitos. Assim as causas das falhas foram identificadas, como má escolha de materiais e alguns erros no projeto da peça.

Oct 30, 2017

By Daniel Rigon Orellana

O emprego de fontes renováveis de carbono encontra nos processos de coqueificação uma forma de reuso de partículas carbonosas finas ou fora das especificações necessárias para utilização em outros processos metalúrgicos, além de reduzir as emissões de carbono. O presente trabalho avalia os principais efeitos da incorporação de um carvão vegetal de eucalipto a uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto. Para isso, o carvão vegetal foi adicionado em teores de 3%, 5% e 10%, e em duas frações granulométricas, a uma mistura de carvões. A qualidade dos coques gerados foi avaliada e discutida ao longo do trabalho por ensaios de caracterização do coque como, análise imediata, teor de enxofre, reatividade e resistência pós-reação (CRI/CSR), resistência mecânica a frio (DI 150/15) e textura óptica. Foi observado que a adição de 3% de carvão vegetal, na fração mais grosseira, à mistura de carvões resultou no coque de melhor qualidade.

Aug 16, 2017

By Afonso Garcez de Azevedo

As indústrias cerâmicas do Parque Industrial do Município de Campos dos Goytacazes-RJ utilizam como matéria-prima a argila oriunda das jazidas presentes na planície de inundação do Rio Paraíba do Sul. Os artefatos produzidos por essas indústrias, que são na sua maioria tijolos e telhas, apresentam propriedades provenientes das transformações que ocorrem na constituição mineralógica da matéria-prima após queima, bem como do processo de fabricação empregado. Com o intuito de melhor entender o processo de fabricação destes artefatos e como suas propriedades se desenvolvem, este trabalho pretende caracterizar e identificar os minerais constituintes de uma camada argilosa do Município de Campos dos Goytacazes-RJ, usando, para isso, técnica de Difração de Raios-X, e analisar as transformações térmicas ocorridas através de ADT/ATG/TG e microscopia óptica.

Oct 30, 2017

By Rafael Kogake

A termoelétrica de cogeração é responsável pela produção de 2 produtos, eles são vapor de processo e energia elétrica. O vapor de processo tem uma capacidade de produção de 90 t/h, atualmente tem uma produção em média de 65 t/h para fornecer aos consumidores da usina, a energia elétrica tem a capacidade de produzir 200 MWh, atualmente tem uma produção em média de 155 MWh, como o consumo interno do complexo siderúrgico é de 138 MWh médios, a energia elétrica excedente cerca de 17 MWh médios é fornecida para o sistema elétrica nacional, gerando uma receita para empresa com a venda de energia elétrica. A termoelétrica teve um papel importante para o início das operações do complexo siderúrgico pois para as áreas começarem a produzir era necessário o fornecimento de vapor de processo e energia elétrica.

Oct 30, 2017

By Guilherme Corrêa Soares

The effects of temperature and strain rate on the mechanical behavior of a superelastic NiTi wire were investigated by uniaxial tensile testing. A universal testing machine with an attached heating chamber was used for the tensile tests. Temperature influence was studied through straining of samples until rupture at a fixed strain rate and temperatures of 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 and 200 °C. Strain rate effects were investigated by straining samples until rupture at room temperature and strain rates of 10-2, 5 x10-3 , 10-3, 5 x 10-4 and 10-4 s-1. The effects of temperature and strain rate on NiTi mechanical behavior were discussed in terms of critical stress to induce martensite and austenite yield strength, when applicable; upper plateau stress, transformation plateau length and ultimate plateau stress. It was found that increasing test temperature and strain rate shifted the stress-strain curve upwards, albeit temperature displayed a greater influence. Plateau length increased with temperature, but no significant changes were detected as a result of different strain rates.

Aug 17, 2017

By Silvio Pereira Diniz Maranha, Evandro Costa e Silva

The disposal of coal tailings in an economically and environmentally sustainable way can be considered one of the biggest challenges for coal producers due to their physical, chemical and mineralogical characteristics and the significant annual volumes generated. The processing and utilization of coal fines is recognized as one of the great technical challenges of this industry. These challenges become even greater when it comes to the use of tailings from coking coals. This is due to the potential changes in their various properties, variability of these characteristics along the deposits, the handling and dewatering aspects of the products and the granulometric restrictions imposed by the coking plants for the coals to be handling and coking. This work presents the current stage of project development for the use of a metallurgical coal fines dam, addressing the general concept of the project, the exploratory sampling program and the characterization of the tailings for process and product development purposes after processing. It aims at the characterization and the carbonization tests for product development, the mining method considered, product alternatives, suitable to the market, to be generated and the next steps.

Oct 3, 2019

By Fernando de Oliveira Boechat

As maiores pressões e temperaturas atualmente empregadas a fim de aumentar a produtividade de fornos de DRI têm resultado em um subproduto indesejado: o aumento da geração de clusters. Estes clusters prejudicam o fluxo da carga e a permeabilidade do leito. A fim de limitar o tamanho destes aglomerados o forno MIDREX dispõe de três conjuntos de quebradores localizados em diferentes posições do forno após a redução da carga. A interação entre clusters e esses quebradores, entretanto, pode também prejudicar o fluxo da carga e aumentar a geração de finos. O trabalho utilizou o método dos elementos discretos (DEM) para avaliar as energias e forças resultantes da interação entre os clusters formados e os quebradores. A descrição dos clusters foi realizada usando o bonded-particle model, disponível no EDEM. Simulações mostraram que a presença de clusters altera as forças e velocidades no entorno dos quebradores que tenderiam a aumentar a geração de finos no reator.

Aug 16, 2017

By Bruna Brito Freitas

O lingotamento contínuo de tarugos é um processo extremamente complexo dependente de variáveis que influenciam diretamente na qualidade do aço lingotado e na produtividade. Geralmente essa influência é conflituosa. É necessário conhecer melhor os parâmetros de processo para compreender seus efeitos naquilo que é a base do lingotamento contínuo: a transferência de calor na interface metal/molde. Foram levantados dados de temperatura durante o lingotamento de diversas corridas de aços em uma planta de aços longos especiais. As medidas de temperatura das paredes do molde da máquina LC foram obtidas, utilizando-se termopares estrategicamente posicionados ao longo do comprimento do molde e nas suas faces. Através da obtenção dos valores de temperatura desses termopares e do levantamento dos dados de processo de cada corrida monitorada, foi possível correlacionar a influência da velocidade com a transferência de calor na interface metal/molde. Por fim, os resultados mostram que o aumento da velocidade de lingotamento gera um aumento na transferência de calor.

Aug 7, 2018

By Johne Jesus Mol Peixoto

No modelamento matemático do reator RH, a penetração do gás no líquido na perna de subida é o fator chave para determinar a distribuição do gás injetado e obter uma previsão confiável da taxa de circulação do líquido entre a câmara de vácuo e a panela. Neste trabalho, através de simulações numéricas via CFX, investigou-se o efeito das forças de arrasto, de sustentação, de lubrificação da parede, dispersão turbulenta e de massa virtual. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via CFX foram validados com resultados de modelo físico. A melhor predição da penetração do gás e da taxa de circulação foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual e da força de sustentação, cujos coeficientes foram iguais a 0,3 e 0,1, respectivamente. A força de lubrificação deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas possui efeito desprezível sobre a taxa de circulação. Os resultados dos modelos físico e matemático se ajustaram com a equação de Kuwabara para taxa de circulação.

Oct 30, 2017

By Gustavo Massarenti Lopes

Neste trabalho são apresentados o planejamento e preparação para o início da operação, o período de “ramp up” e estabilização da produção da Coqueria da Companhia Siderúrgica do Pecém, incluindo a elaboração dos procedimentos para operação aliado a implantação do sistema de gestão da qualidade; definição do quadro de pessoal, seleção, contratação e treinamento; a estruturação, planejamento e execução do comissionamento; curva de “heating up” das baterias; definição da mistura de carvões; “ramp up” e estabilização da planta; apresentação dos resultados dos principais indicadores de produção e qualidade.

Oct 30, 2017