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By Pablo Altoé Amorim, Bruno Sellitti Borges, Otávio Lube dos Santos, Arthur Pizetta David, Matheus Diogo Penido da Silva

Automation is in everywhere nowadays, including within companies and industries, and is therefore fundamental and essential for production, quality and process control of them. There are many ways to automate a production line or a machine can be through relay logic, Programmable Logic Controllers (PLCs), and even more modern microcontrollers with native Internet of Things (IoT) support can be used. What are the advantages and disadvantages of each approach? A PCB was created using more modern microcontrollers programmed in C, C ++ and Whiting language to simulate a replacement of a PLC in an actual machine. Having a very positive result, being able to handle the machine manually via Wi fi besides being able to also perform a real-time monitoring of the machine's motors through the mobile phone, thus entering the IoT and fitting into the Industry 4.0.

Oct 1, 2019

By Charles Hudson Martins de Vasconcelos, Isaque Alan de Brito Moura, Mônica Aline Magalhães Gurgel, Tatiane Santos Ferreira, Andersan dos Santos Paula

Aços bifásicos ou Dual Phase são caracterizados por uma microestrutura ferrítico- martensítica, a qual consiste em uma matriz de ferrita equiaxial com 10 a 20% de martensita dispersa na forma de ilhas. Neste trabalho, utilizaram-se amostras de aço baixo C, micro adição de Nb e Mo, na condição laminada a frio (BFH). As simulações físicas nesse material, em escala laboratorial, foram conduzidas com o objetivo de avaliar a evolução microestrutural após redução de espessura através de laminação a frio e recozimento intercrítico com temperatura de encharque de 800 °C e permanência por 180 segundos na temperatura máxima, seguido de resfriamento sob duas proposições: em água (criticar a fração de austenita formado no encharque em função do potencial para recristalização da ferrita) e ao ar (inferir na formação de ferrita epitaxial e subsequentes transformações bainítica e/ou martensítica no decurso do resfriamento). Utilizando o auxílio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), observaram-se que para obtenção da microestrutura característica de um aço DP seria necessário o ajuste dos parâmetros de recozimento em função do percentual de redução na laminação a frio, ou seja, aumentando o percentual de redução do material é necessária a diminuição da temperatura ou do tempo de encharque para que sejam obtidos resultados adequados as características de um aço DP.

Oct 26, 2019

By Amélia de Santana Cartaxo

Nos dias atuais, a concorrência comercial estimulada pelas grandes empresas multinacionais tem direcionado o rumo das pesquisas cientificas para o aperfeiçoamento ou busca de materiais que ofereçam atrativas propriedades físicas ou químicas. O objetivo desse trabalho é analisar a influência dos métodos de síntese nas características estruturais do pó de titanato de bismuto. Foram sintetizadas amostras de titanato de bismuto pelos métodos Pechini e reação de combustão. As amostras sintetizadas foram submetidas as análises de difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, área superficial pelo método BET, tamanho de partícula por espalhamento dinâmico de luz, análise térmica pelas técnicas TGA, DTA e DSC. Todos os pós estudados apresentaram morfologia semelhante. As perdas de massas ocorreram em maior escala para as amostras produzidas pelo método de reação de combustão. A fase de titanato de bismuto formou-se em ambos os métodos, entretanto a fase teórica (estequiometria 1:1:3) desejada não foi formada.

Oct 30, 2017

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 Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Geraldo Lúcio de Faria

Amostras de aço baixo carbono (aço ABNT 1015) foram submetidas a tratamentos termoquímicos de cementação sólida fazendo-se uso de duas fontes distintas de carbono. Amostras do aço foram empacotadas em uma mistura de pós constituída pela fonte de carbono e cal hidratada e tratadas a 1000oC por 8 horas. As fontes avaliadas foram um tipo de carvão vegetal e uma remessa de coque de baixa qualidade metalúrgica. Realizados os tratamentos termoquímicos, as amostras cementadas foram devidamente caracterizadas por microscopia óptica e pela aplicação de ensaios de microdureza Vicker. Duas amostras cementadas foram, na sequência, submetidas a tratamentos térmicos de têmpera em água fazendo-se uso de duas temperaturas de austenitização (860ºC e 920ºC) e também foram caracterizadas. Observou-se que no processo de cementação sólida, a peça cementada com carvão vegetal apresentou melhores resultados do que a cementada com coque de baixa qualidade. Com carvão vegetal, a camada cementada se mostrou mais espessa e homogênea em todo o perímetro das amostras. A amostra cementada com o coque de baixa qualidade apresentou, além da menor espessura de camada cementada, heterogeneidades grosseiras no perímetro da peça.

Oct 30, 2017

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 Matheus Teixeira Fraga

Esse trabalho teve como objetivo avaliar os fenômenos termoplásticos de carvões coqueificáveis e sua relação com o tamanho de partícula. Para isso, dois carvões americanos e um de origem nacional foram amostrados, caracterizados e separados em três tamanhos de partículas. Após a preparação das matérias-primas, ensaios termogravimétricos, de dilatometria e plastometria foram realizados a partir dos diferentes tamanhos de partícula. Os ensaios termoplásticos mostraram que o carvão nacional apresentou propriedades plásticas extremamente desenvolvidas e que a granulometria não afeta essas propriedades. No entanto, para os carvões americanos de alto e médio volátil diferenças importantes foram observadas, que indicam uma redução das propriedades termoplásticas com a diminuição do tamanho de partícula.

Oct 30, 2017

By Eduardo Gimenes Jabes, Thiago Pires Nagasima, João Ricardo Filipini da Silveira, João Batista Ferreira Neto, Marcelo de Aquino Martorano

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

Oct 1, 2019

By Patrícia de Fátima Rodrigues

Neste trabalho, a técnica de ensaios de torção a quente foi utilizada na simulação física do processo de laminação a quente do produto fio-máquina. Foram realizados ensaios em dois tipos de aços, a saber, um aço baixo carbono (BC) e outro aço ultrabaixo carbono (UBC). A realização dos ensaios de torção a quente, sob condições próximas ao processamento industrial, ou seja, utilizando parâmetros de processo como taxa de deformação, temperatura e tempo entre passes, fornecidos pelo fabricante do laminador, possibilitou evidenciar os mecanismos de amaciamento destes aços. Foram obtidas as curvas de escoamento para as condições propostas e realizadas análises metalográficas para avaliar as microestruturas resultantes. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que ambos os aços apresentaram bom desempenho na laminação do fio-máquina. Em particular, o aço ultrabaixo carbono mostrou-se capaz de suportar as condições de processamento impostas nas simulações, o que torna viável sua possível aplicação no mercado de produtos de aços longos.

Aug 16, 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 Julio Cesar Correa de Oliveira

O processo de lingotamento contínuo em uma aciaria elétrica é responsável pela solidificação do aço líquido proveniente das ações de fusão e refino no forno elétrico a arco, e ajuste de composição química no forno panela. Tal processo é crítico, pois, há eclosão de defeitos que estão associados às etapas anteriores como também da própria solidificação. Alguns destes defeitos são: trincas, romboidade, segregações, porosidade, dentre outros. Tais defeitos podem vir a desclassificar o tarugo quanto a sua qualidade, o que prejudica o volume e custos da produção, afeta consideravelmente a distribuição de material para a laminação e diminuindo a produtividade. Dentre os defeitos expostos no texto, porosidade foi classificada como uma das principais causas, na desclassificação do tarugo. O artigo a seguir analisou o fenômeno de nucleação do defeito, de forma a desenvolver ações corretivas, por meio de ferramentas de gerenciamento. O resultado alcançado através das medidas tomadas permitiu a redução de defeitos, na ordem de 50%.

Aug 15, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Karollyne Gomes de Castro Monsores

Os materiais poliméricos são sensíveis a radiação ultravioleta, acarretando mudanças em suas propriedades. Sob esta perspectiva, o presente estudo expôs o polietileno de baixa densidade (PEBD) a radiação ultravioleta por 150 e 300 horas. A avaliação físico-química e a caracterização mecânica foram realizadas para verificar as mudanças macromoleculares produzidas por tal radiação e confirmadas por exame visual. Diante dos resultados, confirmou-se a ocorrência de degradação, através da presença de ruptura de cadeias, além da produção de reticulação, e um sutil decréscimo da cristalinidade. O ensaio de tração confirmou a fragilização produzida pela radiação. O desempenho balístico das placas fixadas por adesivo a base de etilcianoacrilato produziram delaminação, ao contrário do observado nas placas fixadas por silicone.

Oct 30, 2017

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Mariana Boger Netto

Na fabricação de aços, uma das funções do refino secundário é a remoção das inclusões não metálicas geradas durante o processo. A viscosidade da escória influencia sobremaneira nas trocas de massa entre banho metálico e escória, sendo, portanto, uma de duas propriedades mais importantes. Em vista disso, este trabalho tem como objetivo estudar escórias de refino secundário quanto à sua viscosidade, analisando os principais fatores que influenciam esta propriedade. A partir de dados de composição química de amostras de escória de uma qualidade de aço comercial, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Foram obtidas informações sobre as fases presentes no processo, frações sólida e líquida, ponto de saturação de MgO e viscosidade efetiva da escória. Com base nesses resultados, concluiu-se que o aumento da basicidade tende a aumentar a fração sólida e a viscosidade, mas ao chegar à sua saturação de sólidos, o aumento da basicidade age na parte líquida da escória, quebrando as cadeias de silicato nela presentes e diminuindo a sua viscosidade. Além disso, percebeu-se que a viscosidade efetiva dessas escórias é bastante elevada devido à presença de altas frações sólidas, podendo resultar em problemas para o aço estudado.

Aug 16, 2017

By Felipe Gianiselle

A liga de alumínio AA 7108 é uma liga endurecível por precipitação do sistema Al-Zn-Mg. Componentes da liga 7108 obtidos por extrusão têm sido crescentemente utilizados na fabricação de veículos de transporte terrestre. No presente trabalho foram estudadas as modificações microestruturais que ocorrem durante o tratamento térmico industrial de homogeneização, que precede a extrusão a quente desta liga. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural, tais como microscopia óptica de luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura eletrônica (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), e medidas de dureza e de condutividade elétrica. Durante a homogeneização ocorreu dissolução parcial de compostos intermetálicos contendo Al, Fe, Zn, Mg e Si, enquanto as partículas de Al3(Zr,Ti) permaneceram inalteradas.

Oct 30, 2017

By Alan Alves Vieira

Uma das maneiras mais eficientes de aumentar a campanha dos refratários de conversores é o uso de técnicas de slag splashing e slag coating. Nestes processos, antes de sua execução, a escória de fim de sopro é modificada pela adição de materiais contendo, principalmente, MgO. Escórias de conversor contendo alto teor de FeO tem, como fase de equilíbrio mais provável a magnesiowustita (MW). Este estudo visa determinar se, nos curtos tempos de processo em conversor, e sempre a temperaturas bastante inferiores ao ponto de fusão do MgO, ocorre a dissolução do MgO e a saturação da escória em MW ou se a escória se mantém fora de equilíbrio. Os resultados indicam que a MW é formada e, em muitos casos, sua composição pode ser prevista com razoável precisão através de cálculos de equilíbrio por termodinâmica computacional.

Oct 30, 2017

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

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