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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Izabela Silva Bicalho

A utilização de fluidos de corte no processo de retificação tem como principais objetivos lubrificar e refrigerar a zona de corte, limpar a superfície do rebolo e minimizar a corrosão. Observa-se que a maioria dos óleos de corte aplicados na zona de retificação apresentam vantagens quanto às propriedades lubrificantes e corrosivas, porém perdem seu poder de refrigeração, quando comparados aos fluidos emulsionáveis. O presente estudo tem como objetivo avaliar o ganho da propriedade refrigerante dos óleos vegetais com e sem aditivos, e compará-la com a dos fluidos de corte integral. Para isso foi realizada análise da curva de resfriamento, termogravimetria (TG), ponto de fulgor e teste de corrosão em amostras com e sem aditivos de óleo vegetais (soja e milho) e de um fluido de corte mineral parafínico. As curvas de resfriamento foram obtidas conforme a ASTM D6200 e as curvas TG foram determinadas em uma termobalança. O ponto de fulgor foi determinado conforme a ASTM D92-25. O teste de corrosão foi realizado conforme a NBR 10505. O ponto de fulgor e a termogravimetria indicaram uma maior estabilidade ao aumento da temperatura dos óleos vegetais em relação ao mineral. Os óleos vegetais analisados apresentaram melhor capacidade de resfriamento quando comparados com o fluido de corte mineral sendo sua ordem apresentada da seguinte maneira: milho > soja > mineral. A amostra aditivada de óleo de soja também promoveu aumento da capacidade de resfriamento e diminuição da estabilidade térmica.

Aug 7, 2018

By Catia Casagrande

O processo de pelotização foi desenvolvido com a finalidade de aproveitar as partículas finas e ultrafinas geradas nas operações de exploração e tratamento do minério de ferro. Os principais minérios que alimentam as usinas de Pelotização de Tubarão/Vitória/ES são provenientes das minas Brucutu, Fábrica Nova, Alegria, Conceição e Cauê. Os estudos de caracterização mineralógica e testes tecnológicos são realizados para auxiliar o processamento de minérios. Entretanto, alguns minérios possuem grande variabilidade de participação de minerais em sua composição, gerando necessidade de ajustes no processamento dos mesmos. Ter a previsibilidade mineralógica dos minérios é muito importante para atuar no processo com antecedência, realizando ajustes operacionais caso necessário, a fim de ganhar qualidade e reduzir custos. O método de cálculo normativo mineralógico é uma técnica nova que utiliza os resultados de análise química como base para quantificar minerais presentes no minério de ferro. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade da metodologia de cálculo mineralógico normativo por meio de correlação com a microscopia ótica. As amostras analisadas foram pellet feed das minas de Fábrica Nova, Alegria e Brucutu. O estudo mostrou que existem diferenças entre as técnicas, entretanto os resultados foram promissores e satisfatórios.

Aug 17, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

A produção siderúrgica em usinas semi-integradas gera vários tipos de resíduos dentre os quais as carepas. No presente trabalho estuda-se o comportamento físicoquímico em altas temperaturas de briquetes autorredutores elaborados com carepa e finos de carvão vegetal produzidos no Rio Grande do Sul, objetivando sua introdução no processo produtivo de aciaria elétrica. Ensaios realizados em laboratório com briquetes industriais confeccionados com estes resíduos demonstraram a potencialidade de utilização destes briquetes autorredutores em processos siderúrgicos via forno elétrico a arco (FEA).

Aug 16, 2017

By Franz Ramstorfer

Impressões de Baumann são utilizadas amplamente nas aciarias para a avaliação e monitoramento da qualidade interna de placas: em particular a segregação central. A análise e monitoramento da segregação central é uma base importante do monitoramento da condição da máquina de lingotamento contínuo, da otimização dos parâmetros do processo de lingotamento contínuo e da qualidade das placas. Em geral, o tipo e a intensidade da segregação central são determinados através da comparação da imagem real com imagens de referência do padrão aplicado. O presente trabalho foi focado no desenvolvimento de uma ferramenta de análise computacional, precisa e fácil de usar pelos operadores do laboratório de Baumann. O objetivo foi estabelecer uma base padronizada e confiável para o processo de monitoramento da segregação central. A metodologia desenvolvida é baseada em processamento de imagem computacional de uma impressão de Baumann em tons de cinza. Observou-se que a classificação de segregação pode ser realizada com uma precisão excelente através da análise computacional dos dados de imagem da segregação central. O procedimento de classificação foi implementado com a utilização de uma rede neural feed forward.

Jul 29, 2018

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

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

Oct 1, 2019

By Gerson Evaristo de Paula Júnior, Bruno Santos Malaquias, Henriquison Magela Bottrel Reis

O desafio no processo de coqueificação está relacionado à elaboração de misturas de carvões que produzam coque com a qualidade para utilização nos altos-fornos. Foi avaliada, em escala piloto, a influência de materiais inertes (coque verde de petróleo [CVP], antracito e carvão com alto teor de inerte [CATI]) às misturas de coqueificação sobre a formação de microtexturas e a qualidade do coque. Os resultados indicaram que, para a mistura avaliada, a adição do CVP até 30% produziu coque com qualidade (DI15-150) adequada para os altos-fornos da Usiminas. As principais microtexturas foram do tipo mosaico, fragmentária, fusita, inerte anisotrópico e o próprio CVP. O antracito provocou redução significativa de DI15-150 e CSR. A análise de microscopia óptica revelou partículas livres na matriz de coque, contribuindo para a queda de qualidade. A adição de CATI às misturas de coqueificação resultou em forte queda na qualidade do coque e a microtextura do tipo mosaico foi predominante. De forma geral, o carvão com alto teor de inertes foi o que apresentou menos benefícios, diferentemente do CVP, que apresentou melhor resultado para ser utilizado nas misturas de coqueificação da Usiminas.

Oct 1, 2019

By Luíza Freire Arold

Placas de Circuito Interno (PCI’s) são partes fundamentais de um computador, uma vez que são responsáveis pelo bom funcionamento deste. Porém, seu descartadas em áreas clandestinas, podem causar danos ao meio ambiente e a saúde pública, pois estas placas podem ter na sua composição elementos tóxicos que as tornam perigosas. O presente estudo visa qualificar e quantificar os metais presentes na fração não magnética das PCI’s, a fim de que subsequentes processos de recuperação de metais possam ser aplicados. Para que as análises pudessem ser feitas, as PCIs foram submetidas a etapas de moagem, quarteamento, separação magnética e digestão em água régia. As placas foram moídas em um moinho de martelos, utilizando grelhas de 2 mm. O resíduo cominuído seguiu para a etapa de separação magnética, obtendo-se duas frações, uma fração magnética e uma fração não magnética. Em seguida, a fração não magnética foi quarteada em amostras de 20 ± 5 g. Para realizar ensaio de digestão em água régia, foi escolhida aleatoriamente uma amostra. A digestão foi realizada durante 24 h a temperatura ambiente usando-se uma proporção sólido: líquido de 20:1. O licor obtido nos ensaio de digestão em água régia foi levado para análise química por espectrometria de emissão óptica por indução de plasma (ICP-OES). Os resultados mostraram que as placas de circuito impresso de computadores contêm na sua fração não magnética aproximadamente 60% dos metais da placa de vídeo.

Aug 7, 2018

By Douglas Batista Mazzinghy

O projeto Minas-Rio iniciou as suas operações no final de 2014 e se encontra na fase de ramp-up buscando a capacidade nominal. O circuito de cominuição inclui três prensas de rolos em circuito aberto com o objetivo de criar micro fissuras no minério e assim reduzir o consumo energético da etapa seguinte, o circuito de moagem de bolas. Este tipo de fluxograma, com prensa de rolos (circuito aberto) seguido de moagem de bolas (circuito fechado), é conhecido como circuito híbrido. A literatura apresenta este circuito híbrido como o de maior eficiência energética. A maior preocupação com relação as prensas de rolos aplicada aos minérios de ferro é a geração excessiva de finos que poderiam elevar o perda de material na etapa de deslamagem, anterior a etapa de concentração por flotação. Os resultados obtidos através de amostragem das prensas mostraram que não houve geração excessiva de finos. Neste trabalho são apresentados os resultados iniciais da operação das prensas de rolos.

Aug 16, 2017

By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos

O enxofre no aço é, normalmente, um residual indesejável, afetando negativamente propriedades como ductilidade tenacidade, conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Desde os anos 1970 a prática mais comum é dessulfurar o gusa fora dos altos-fornos, evitando, sempre que possível, a dessulfuração do aço em forno panela. Isto permite vazamento de gusa com teores de enxofre mais elevados do alto-forno, reduzindo os custos de produção desde reator. Termodinamicamente, a dessulfuração do gusa é favorável, devido as condições redutoras e a interação do enxofre com o carbono. Operacionalmente, o gusa pode ser dessulfurado em carros torpedos ou em panelas de transferência, através da adição de diversos reagentes. Para controlar o processo de dessulfuração é necessário conhecer a cinética do processo. Este trabalho descreve estudos iniciais para a melhoria do modelo de controle da dessulfuração em carro torpedo na CSN através da injeção de carbureto de cálcio em pó.

Aug 16, 2017

By Maurício Guimarães Bergerman, Eduardo Henrique Marsola Niño de Guzmán

A abrasividade de um mineral ou rocha é um tema de extrema importância na indústria mineral e é medido geralmente pelo índice de abrasividade de Bond (AI). Entretanto o ensaio de Bond restringe as amostras tanto pela granulometria utilizada no ensaio, entre ½” e ¾”, como quanto pela massa, sendo necessários 1600 g, além do tempo de realização de aproximadamente 60 minutos. Visando o estudo de abrasividade de materiais mais finos, foi pensado no desenvolvimento de um ensaio LCPC modificado, utilizando granulometrias extremamente finas, da ordem de 1,0 mm ou menores, para previsão de desgaste em circuitos de beneficiamento mineral, antecipando assim possíveis falhas em função da mudança das características de abrasividade do material que está sendo processado, podendo ser utilizado para caracterizar materiais finos da etapa de prospecção, perfuração, pré-concentração, e fluxos da flotação..

Mar 1, 2019

By Mónica P. Arenas

Aços austeníticos resistentes ao calor apresentam propriedades mecânicas que permitem seu uso em altas temperaturas e pressão, sendo frequentemente utilizados em fornos de reforma e pirolise. Devido às severas condições de operação danos de carburização podem ser induzidos. No presente trabalho foram analisados corpos de prova provenientes de fornos de reforma que apresentaram baixos níveis carburização. Com a finalidade de desenvolver uma metodologia que permita detectar e separar diferentes níveis de carburização, foi projetado, simulado e construído um sensor magnético constituído por um yoke e um sensor Hall. De acordo aos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor permitiu determinar confiavelmente o nível de carburização em ligas austeníticas que estiveram expostas a diferentes temperaturas de operação.

Oct 30, 2017

By Jader Pitangueira Badaró

Mordentes são componentes que operam em severas condições de contato sob carga. Muitas vezes os mordentes são cementados a fim de melhorar o desempenho ao desgaste. Contudo, a cementação pode provocar a retenção de austenita, o que, dependendo da sua concentração, pode ser prejudicial nas condições de desgaste. Nesse estudo foram analisados mordentes usados na área de mineração, os quais sofreram severo desgaste em uso, diminuindo drasticamente a sua vida útil. O objetivo desse estudo é identificar o material e processos de fabricação do mordente além de propor alternativas para aumentar a vida útil. Foi feita a caracterização do material através de análise química, metalografias e ensaio de microdureza. Os resultados indicaram alta concentração de austenita retida, a qual foi a principal causa da perda de resistência ao desgaste do material. Com os resultados foi possível refazer o mordente com a aplicação do tratamento térmico sub zero, que garantiu aumento da vida útil em mais de dez vezes.

Aug 16, 2017

By Sandro Griza

Este estudo trata da simulação numérica por elementos finitos de um conjunto de trilhos, talas e parafusos de fixação, com o objetivo de verificar as tensões que ocorrem no conjunto, devido às cargas solicitadas e aplicadas nas condições de apoios estabelecidas pela norma NBR MB 3076/1989, além de duas condições de aperto dos parafusos: pré-carga de 50% da tensão de escoamento e 90% da tensão de escoamento do parafuso. Os resultados mostraram que o efeito de aperto do parafuso é mais significativo na distribuição de tensões do conjunto do que o efeito da carga externa. O aperto do parafuso a 50 e 90% do escoamento provocou maiores valores de tensões de Von Mises distribuídas tanto no parafuso quanto na tala, ultrapassando o escoamento dos materiais. É recomendável considerar que os menores valores de torque podem facilitar o desaperto da porca na prática, devido às passagens da roda sobre o conjunto.

Aug 16, 2017

By MARCELO TADEU TOMAZELA LIMA

Os aços inoxidáveis são largamente utilizados nos mais diversos segmentos da sociedade, tendo como principal característica a resistência à corrosão. Existem muitos estudos sobre o comportamento destes aços, que se apresentam com diferentes composições, estruturas e propriedades, mas algumas características ainda precisam de muito estudo, como exemplo a interação do metal com o hidrogênio. O hidrogênio nos metais é estudado há muitas décadas pela sua alta capacidade de mobilidade intersticial, todavia seus mecanismos de fragilização são pouco compreendidos e propostos em algumas teorias. O presente trabalho busca caracterizar os efeitos do hidrogênio em um aço inoxidável ferrítico tipo AISI 409 quando tensionado em ensaios de achatamento comparativamente entre amostras hidrogenadas e não hidrogenadas. Os testes no material de base evidenciaram que o hidrogênio age na perda de ductilidade deste aço inoxidável, apresentando facetas de clivagem ao ser tensionado. Os resultados obtidos sugerem que a fragilização por hidrogênio representa um risco e um desafio à Indústria, reforçando a necessidade de desenvolvimento de pesquisas e estudos para minimização dos efeitos do hidrogênio nos metais.

Oct 30, 2017

By Vitor Falcão Artacho

As ligas de alta entropia são sistemas de ligas multicomponentes onde os elementos constituintes estão em proporções atômicas equivalentes ou quase equivalentes. As ligas de alta entropia são materiais avançados com propriedades únicas e promissores como materiais estruturais. Contrário as fases intermetálicas ordenadas esperadas pela metalurgia clássica, fase simples em solução sólida com estruturas CCC e CFC têm sido encontradas nos sistemas de ligas de alta entropia. O objetivo do presente trabalho foi preparar e caracterizar as ligas selecionadas FeCrNiCoAlCu e FeCrNiCo(AlCu)0,5. A preparação da liga foi realizada em forno a arco voltaico em atmosfera protegida. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios-X. A caracterização mecânica foi realizada por medidas de dureza Vickers e por ensaio de compressão a frio. Os resultados mostram que ambas as ligas são constituídas por soluções solidas de estrutura dendrítica. A microdureza e o limite de escoamento compressivo da liga FeCrNiCo(AlCu)0,5 foi superior à liga FeCrNiCoAlCu.

Aug 8, 2018

By Maycon Athayde

O processo de pelotização consiste na aglomeração e posterior tratamento térmico das pelotas, ajustando as propriedades químicas e mecânicas para o transporte ao reator siderúrgico. A otimização e aperfeiçoamento do processo no forno pode ser realizado experimentalmente utilizando um pot grate. Trata-se de um equipamento no qual uma carga de pelotas cruas é submetida a condições similares às encontradas no processo industrial. Contudo, um projeto de experimentos em um pot grate pode levar semanas. Além disso, alguns parâmetros como: taxas das reações e balanço de energia são difíceis de serem monitorados. Tendo em vista isso, o presente trabalho buscou desenvolver um software de simulação para avaliar o comportamento das pelotas em um pot grate de maneira rápida e prática. Os resultados mostram uma interface amigável para a avaliação da temperatura de pelota, umidade da água, queima do carbono e balanço de energia. Os modelos implementados foram comparados e validados com trabalhos publicados na literatura. O modelo também serve como uma ferramenta de Projetos e Experimentos no Pot, uma vez que permite testes mais rápidos e de custo mais baixo.

Aug 16, 2017

By Cristiana dos Santos Nunes

A soldagem de uniões dissimilares é muito comum em sistemas usados na exploração de petróleo e produção em águas profundas no mar. Comumente envolve soldagem de tubos de aço de baixo carbono com aços forjados baixa liga, muitas vezes, com revestimento interno de Inconel com o objetivo de reduzir o nível de tensões residuais seguidos de tratamentos térmicos de pós-soldagem. Uma técnica alternativa para reduzir as tensões residuais é utilizar um eletrodo que, durante o processo de resfriamento passa por uma transformação martensítica em uma temperatura relativamente baixa, de modo que a deformação resultante da transformação compense a contração durante o processo de resfriamento. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o emprego do maraging como metal de solda em união dissimilar de materiais aplicadas na indústria do petróleo. Foram usados amostras de aços estruturais chanfradas em meio-v e soldadas utilizando varetas. Os níveis de tensões residuais e microestruturas da zona afetada pelo calor (ZAC) foram investigados. Uma verificação importante foi que a junta soldada apresentou tensões compressivas no metal de solda.

Aug 16, 2017

By Alessandra Savazzini dos Reis

A indústria de cerâmica vermelha brasileira consome 10,3 bilhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. Uma alternativa para tornar o setor mais sustentável ambientalmente é a incorporação de resíduos na massa argilosa. Na própria olaria são gerados resíduos, tal como, o resíduo de massa cerâmica crua originado na etapa de conformação das peças. Este trabalho visa caracterizar o resíduo de massa cerâmica crua para incorporação na massa argilosa usada em cerâmica vermelha. O resíduo de massa cerâmica crua foi caracterizado através de ensaios de FRX, DRX, calorimetria exploratória diferencial e termogravimetria, limites de Atterberg e distribuição de tamanho de partículas. Corpos de prova foram conformados, secos à 110ºC e queimados à 900ºC em forno industrial e foram submetidos a ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e resistência à flexão. Os resultados evidenciam que as propriedades cerâmicas avaliadas nos corpos de prova atendem aos valores das argilas-padrão brasileiras para uso em cerâmica vermelha.

Aug 16, 2017

By Vicente de Paulo Ferreira Marques Sobrinho

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a incorporação da massa da poeira de aciaria elétrica (PAE), mediante adição em ferro-gusa (1,78% Si) à temperatura de 1.400 graus Celsius. A PAE é proveniente de uma usina siderúrgica produtora de aços longos. A adição da PAE ao ferro-gusa líquido será sob a forma como recebido, sob a forma de briquetes sem agitação do ferro-gusa líquido e sob a forma de briquetes com agitação do ferro-gusa líquido. Previamente, a PAE foi caracterizada utilizando-se as seguintes técnicas: análise química, análise granulométrica, área de superfície específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de micro-regiões por EDS. A realização dos experimentos de fusão, em escala de laboratório, ocorreu em um forno vertical tubular com controlador de temperatura. Os experimentos de fusão para avaliar a incorporação da massa de PAE utilizaram cadinhos de grafite. Após o resfriamento, ferro gusa e escória remanescentes no cadinho foram pesados objetivando efetuar um balanço de massa. Um fluxo de gás inerte (argônio) foi mantido no interior do forno durante a realização dos experimentos.

Jul 30, 2018