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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 Catharina Rebucci Ribeiro Orsoli

Com o crescimento do mercado tecnológico, os modelos de aparelhos eletrônicos sofreram adaptações, principalmente em relação aos tamanhos os quais se tornaram: menores, mais leves e com mais rapidez operacional. Alguns resíduos de equipamentos eletroeletrônicos contem terras raras (TRs) em sua composição. Os elementos que compõem as terras raras de REEEs são compostas por 17 elementos (grupo lantanídios, escândio e ítrio) que conseguem suprir estas novas necessidades do mercado. Este trabalho tem como finalidade a reciclagem destas TRs entendendo primeiramente a individualidade de cada tipo de bateria, já que suas destinações pós-uso não possuem rotas definidas de tratamento. Para a caracterização foram coletadas cerca de 4,5 kg de pilhas e baterias obtidas de uma entidade recicladora da USP. Os materiais foram divididos em 12 grupos com semelhanças especificas como: marca e local de produção. Em seguida as pilhas e baterias passaram pelo britador de mandíbulas, e após 3 dias de secagem à temperatura ambiente, os materiais passaram por um moinho de facas utilizando grelhas de 3 mm. O material moído e dividido em frações de 100 g, sendo uma fração para digestão ácida, uma para perda ao fogo e o restante direcionado para a rota hidrometalúrgica para extração, identificação e quantificação das TRs presentes em pilhas e baterias de Níquel Metal Hidreto, visando à obtenção seletiva das TRs.

Aug 8, 2018

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Elizaveta Cheremisina

In steelmaking process lime serves as flux. Rapid lime assimilation and slag formation of the desired composition have a significant effect on the refining reactions. It is important to know the rate limiting step of lime dissolution to control and improve the converter process. Kinetics of pure CaO and industrial lime dissolution in model slag has been studied in the range of temperatures 1300 –1600°C. Lime samples were prepared in cylinder form and immersed in the melt for predetermined time. Considering the total mass balance of CaO in the slag and linear dimensions of lime samples, mass transfer coefficients were derived. Diffusion coefficients were calculated under conditions of non-stationary diffusion. The derived activation energy of less than 200 kJ/mol indicates that diffusion is the limiting step in the process of lime-dissolution in slag.

Oct 30, 2017

By Guilherme Corrêa Soares

Deeper understanding about the strain hardening behavior of steels has become necessary due to its importance in industrial processes such as mechanical cold forming, rolling and drawing. In this work, the strain hardening behavior of AISI 304, non-grain oriented electrical (NGO) and dual phase steels was investigated. Tensile tests were performed and the strain hardening behavior of each steel was studied by the Hollomon’s equation. X-ray diffraction measurements and hardness tests were also carried out in order to characterize the specimens. Different work hardening stages were observed in each steel during the deformation process. The results obtained are discussed in terms of the relationship among the instantaneous strain hardening coefficient, hardness and eventual phase transformations. The instantaneous strain hardening coefficient of dual phase and NGO increases after the yield point, rapidly reaching its maximum and then steadily decreases until tensile strength is reached. In AISI 304’s case, the strain hardening coefficient keeps raising to high values in response to a large strain and then rapidly decreases before reaching the tensile strength. In comparison to the other steels, AISI 304 shows higher instantaneous strain hardening coefficient value, which persists even in large strains. This is a consequence of its strain hardening mechanism based on stress-induced martensite transformation.

Aug 16, 2017

By Sunil Katharia

In February 2016, the upgraded Blast Furnace 1 of JSW Steel Limited (JSW) at its Vijayanagar Steel Plant was blown in after a 6 months shutdown in which the whole furnace was rebuilt on the existing foundation and within the existing tower structure. Despite several plant constraints it was possible to increase the furnace inner volume by 85% - reaching 2307 m3 from existing 1250m3. The upgradation project covered the stockhouse and its dedusting system, top charging system, furnace profile, furnace cooling system, casthouse and its dedusting system, slag granulation plant, pulverized coal injection plant, hot blast system and gas cleaning plant – with major interventions in order to cope up with the changed operating conditions. The total scope of the project was split by JSW into several packages, all based on design data provided by Paul Wurth. JSW was responsible for coordinating the local subcontractors along with Paul Wurth which has been appointed as main technology supplier in charge of complete basic and selected detail engineering in the key areas and of the supply of core equipment such as the Bell-less Top®, copper staves, GCP key items and TMT casthouse machines. The main design concept and the key points of the project such as optimization of project ROI, advanced erection concepts as well as a summary of the operating results are presented confirming JSW “BF1” upgradation as one latest examples of the current state of the art in the revamping projects.

Aug 17, 2017

By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Anderson José Beber

O trabalho apresenta os resultados da aplicação de um novo oxidante moderado em uma grande torre de resfriamento utilizada em sistema de geração de energia de uma grande usina no sul do Brasil. Esta torre de refrigeração utiliza água de efluente tratado (tratamento terciário Esgoto doméstico) como fonte de reposição. Com aplicação desta nova tecnologia, houve uma melhoria tanto no controle microbiológico como na taxa de corrosão. Além disso, a planta foi capaz de aumentar o ciclo de concentração, resultando em economia de água, produtos químicos e menor geração de efluente, possibilitando economia superior a R$ 500.000/Ano, aplicando conceito de reuso.

Oct 30, 2017

By M. A. Mekicha, M. B. de Rooij, C. Pelletier, D. T. A. Matthews

One of the main factors that reduce strip cleanliness are iron fines, which are formed due to the abrasive interactions of the roll surface and the strip in the roll bite during cold rolling. They can cause a problem in fouling of the cold rolling mill as well as downstream processes. It has been repeatedly observed that chrome plating the work roll improves strip cleanliness. In the present work, scratch tests and reciprocating sliding tests were carried out under lubricated conditions to explore the influence of chrome plating on iron fines formation. Scratch tests were conducted to study the influence of chrome plating on iron fines formation at single asperity scale due to its intrinsic property. Reciprocating sliding tests were performed to study the influence of chrome plating a rough surface on iron fines formation, taking into account the initial roughness. The scratches made using chrome plated pins showed lower friction, generated less iron fines and exhibited lower material transfer. Reciprocating sliding tests done using the uncoated pins showed galling at different sliding distances depending on the roughness of the pin. On the contrary, reciprocating sliding tests with the chrome plated pins exhibited no galling irrespective of the roughness.

Oct 1, 2019

By Thomas Höfler, Michael Auinger, Bernhard Linder

Gas-fired pusher furnaces are commonly used to heat steel slabs before hot rolling. Temperatures well above 1000 °C combined with an oxidizing atmosphere containing H2O, CO2 and O2 result in rapid oxidation of most steel grades. The resulting oxide scale and the chemistry of the metal-scale-interface are major determining factors for the occurrence of hot rolling defects. To better understand these phenomena, lab-scale trials were performed with two different steel grades in an electric tube furnace in the temperature range 1000-1250 °C, using an atmosphere of about 20 % H2O, 7 % CO2 and 3 % O2. Humidification of the gas was achieved by evaporation, using a custom thermostat with standard laboratory glassware. The resulting samples were prepared metallographically, using cold mounting under vacuum with taper section angles, and analyzed using light microscopy and SEM/EDS. The scale structure of the Si alloyed steel was highly dependent on the oxidation temperature due to the formation of eutectic liquid phases of FeO, Fe2SiO4 and FeAl2O4. Below the eutectic temperature, the scale of the Si steel appeared to be made up of three distinct areas: The external scale consisting solely of Fe oxides, the internal scale containing Fe2SiO4 and FeAl2O4, and an internal oxidation zone with SiO2 and Al2O3 in a mostly plain Fe matrix. Comparisons of the experimental results with simulations of the internal oxidation showed good qualitative agreement.

Oct 1, 2019

By Carlos Gonzalo Alvarez Rosario

O presente trabalho avaliou a capacidade de degradação bacteriana de cianeto da cepa Bacillus pumilus em efluentes contaminados. Para isso foram realizados estudos de degradação bacteriana de cianeto em frascos agitados e incubados em agitador orbital durante 120 horas. Os ensaios aconteceram em três etapas; a primeira etapa consistiu na ativação e crescimento da bactéria em meio Luria Bertani, seguida da adaptação a ambientes alcalinos e por ultimo a etapa de degradação de cianeto. A proporção de inoculo foi de 1:500. Utilizou-se tampão CAPS para manter o pH alcalino. Para avaliação da degradação de cianeto foi preparada uma solução sintética contendo 500mgL-1 de cianeto de potássio pH 10. Foi avaliada a influencia da temperatura na degradação bacteriana (27, 32 e 37oC). O controle do crescimento celular foi realizado por medidas de densidade óptica com comprimento de onda ?=600nm. A quantificação do cianeto livre foi realziada por polarografia utilizando-se o analisador voltamétrico (computrace control 797 Metrohm). Dos resultados obtidos foi possível determinar que a cepa B. pumilus obteve melhor desempenho na degradação de cianeto a temperatura de 27oC conseguindo degradar 100% do cianeto livre presente na solução. O tempo empregado para a degradação total do cianeto foi de 3 dias.

Oct 30, 2017

By Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou os recentes desenvolvimentos em tecnologias para recobrimento de tubos metálicos utilizados na indústria petroquímica a partir de informações contidas em documentos de patentes depositadas entre os anos de 1996 e 2015. Destacaram-se novas composições para tintas e vernizes e processos de endurecimento e proteção à corrosão nos materiais metálicos. EUA, Japão e China figuram como os países que sediam o maior número de desenvolvimentos enquanto América do Norte, Europa e Ásia apontam como os principais mercados de interesse. No entanto, o estágio de desenvolvimento tecnológico sugere incerteza futura frente a novas soluções, sendo necessários estudos adicionais para confirmar as tendências observadas.

Oct 30, 2017

By Bráulio Salumão de Oliveira

A participação do petróleo e gás natural na matriz energética mundial aumenta gradativamente a cada ano. Em estimativas para as próximas duas décadas, tais fontes continuarão a figurar entre as principais na participação em suprir a demanda por energia mundial. Para que seja tecnicamente e economicamente viável a exploração destes recursos, são necessários utilizar produtos e processos inovadores que, por sua vez, exigem evolução da pesquisa e desenvolvimento de novos materiais e processos. Este estudo objetivou analisar o desenvolvimento tecnológico de ligas ferrosas para os produtos tubulares utilizados nesse mercado, através da elaboração de indicadores a partir de documentos de patentes indexados na base Derwent Innovations Index entre 1995 e 2014. Foram elaborados indicadores de evolução temporal, de identificação dos elementos de liga, das tecnologias em processamento dos produtos e das propriedades requeridas além de comparativos entre principais desenvolvedores e seus mercados de interesse. O número de documentos de patentes sobre o tema aumentou significativamente durante o período estudado. Foram notados países com destaque no número de depósitos de patentes, porém com pouca expressão de pedidos fora de seu território. Os principais titulares são empresas japonesas embora a China tenha apresentado a maior tendência de crescimento de depósitos no tema.

Aug 16, 2017

By Gabriela Grespan Câmara

O processo de galvanização a zinco utiliza como principal passivante o metal cromo na sua forma hexavalente. O presente trabalho estuda a remoção por zeólitas do íon cromo (VI) do efluente de uma indústria metalúrgica. Devido a grande concentração de Cr (VI) na amostra, primeiramente foi realizada uma redução deste metal utilizando metabissulfito de sódio, que é o agente redutor e de precipitação ideal para efluentes contendo concentrações de Cr(VI) acima de 100 mg L-1. Em concentrações menores o precipitado apresenta baixa cinética de sedimentação, necessitando de um polimento com um tratamento terciário. Este estudo foi realizado em coluna de leito fixo contendo zeólitas, onde foram filtradas soluções com concentrações de Cr(VI) variando de 0,5 a 10 mg L-1. O efluente tratado foi aplicado no topo da coluna e retirado pelo fundo. A partir dos dados de adsorção foram calculados as isotermas de adsorção (Langmuir e Freundlich). O modelo de Langmuir obtido mostrou-se significativo e preditivo com 97,93% de confiabilidade. A capacidade máxima da zeólita em remover cromo (VI) foi estimada em 0,02 mg de Cr(VI) g-1 de zeólita.

Aug 16, 2017

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By Bruno Deves Flores, Alessandro Gums, Eduardo Osório, Matheus Teixeira Fraga, Anderson Azevedo Agra, Janaína Machado, Antônio Cezar Faria Vilela, Anderson Nicolodi

A utilização de carvão vegetal em substituição a outros materiais de origem fóssil na produção de coque é uma das alternativas para mitigar as emissões de CO2 na siderurgia. Contudo, a inserção de carvão vegetal na coqueificação apresenta fortes limitações, as quais estão principalmente associadas à sua elevada reatividade ao CO2. Assim, o presente estudo visou investigar alternativas para diminuir a reatividade do carvão vegetal. Para isso foram investigados os efeitos da temperatura de pirólise, desmineralização e impregnação por alcatrão. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de pirólise diminui a reatividade do carvão vegetal. Essa mesma tendência foi também observada ao se remover os componentes inorgânicos do carvão vegetal e ao se impregnar a sua estrutura com alcatrão. A associação dos tratamentos térmico, de desmineralização e impregnação com alcatrão resultou em reduções de reatividade na ordem de até 6 vezes a do material inicial.

Oct 1, 2019

By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Tobias Krull

The characterisation of iron ore from a materials handling point of view is paramount in order to provide the best possible design for the desired application and maximise equipment uptime at the lowest possible capital and operational expenditure. Problematic issues in materials handling applications often arise in the iron ore industry due to the high density of the ore as well as the abrasive nature of the product. One of the key issues encountered during the handling of iron ore is excessive wear due to either impact or sliding abrasion. The applications and equipment typically affected by accelerated wear issues are mass flow hoppers, transfer chutes and conveyor belts. These wear issues often result in unplanned down times and loss in production which can lead to a considerable loss in revenue. This paper provides an overview of the best practises in the materials handling characterisation of iron ore and discusses available techniques for the modelling of iron ore in applications where accelerated wear is experienced. The application is illustrated through a number of industry relevant case studies for which engineering design work was undertaken to successfully reduce the wear rates of different materials handling equipment.

Aug 1, 2018

By Rudi César Comiotto Modena, Gabriel de Castro Moreira, Diego Machado Marques

The definition of geological/geostatistical domains is the first step in building a mineral resource model. A suitable division for these domains requires some prior knowledge about the deposit geology and can be supported by a careful statistical analysis. It is crucial that data with similar characteristics are grouped together, to avoid the mixing of statistical populations, defining the so-called stationary domains. In order to assist in this definition, two unsupervised clustering algorithms were applied: Otsu and K-means. The first one is widely used in image segmentation and it is based on the exhaustive search of the data to determine the best threshold for separating them. K-means is one of the most used techniques in machine learning, and it is based on the iterative analysis of the statistical distribution. Clustering algorithms may present some shortcomings when applied to geological data, since they are based on pure statistical analysis, not considering spatial distribution or data location. Choosing the most appropriate number of domains can also be challenging. Some methods for defining the best number of groups are presented, based on the analysis of variances between/inside groups, supported by indicators variography in order to verify this definition.

Oct 3, 2019

By Detlef Ehlert

Flexibility in terms of producing high sophisticated products with an exceptional wide range of properties and dimensions requires physical based process models for the generation of optimal set points. Therefore SMS applies since many years an integrated PSC® (pass schedule model), PCFC® (profile, contour and flatness model) and CSC (cooling section control) for the use in hot strip mills, CSP® plants and plate mills offering best possible product tolerances. Focus during the development of the model was made on the best possible physical description of the rolling process to minimize the need of complex adaptation algorithms. As an addition SMS has also developed a microstructure model to ensure the quality control with respect to mechanical properties and to save up the needs of taking samples. Beside of this the modular design of the Microstructure and Material Property Model (MPM) offers additional benefits to improve the accuracy of the other models, e. g. the recrystallization model in the finishing mill. Using the results of that model strain hardening or softening effects during rolling can be predicted and an optimum pass schedule can be calculated to avoid rolling stability problems related to phase transformation.

Aug 16, 2017