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By Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar a termodinâmica computacional para estudar as propriedades de escórias iniciais dessulfurantes utilizando misturas com diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, borra de alumínio, B2O3 e ilmenita. A princípio, as misturas foram definidas e em seguida foram realizadas simulações para o aquecimento dessas misturas a 1350 ºC por meio do software FactSage 7.2. Assim, foi calculado o fator de dessulfuração (FDeS) para cada mistura com base nas condições de equilíbrio. As misturas contendo 5 e 10% de fluorita e 5% de sodalita foram as que apresentaram maior FDeS. Em contrapartida, as misturas com 10,15 e 20% de B2O3 tiveram os piores resultados nessa análise. Misturas da literatura também foram simuladas a fim de se obter o FDeS e relacioná-lo com a eficiência.

Oct 1, 2019

By Roberto Carneiro da Silva, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo, Patrick Petronio de Castro Andrade

Os fornos de reaquecimento são equipamentos comumente utilizados na indústria siderúrgica para aquecimento de produtos intermediários produzidos pelo processo de lingotamento. A operação correta desses equipamentos pode ser medida através de sua produtividade, seu consumo específico e seu rendimento metálico. Isso se torna ainda mais desafiante quando se trata de fornos multicombustível, e de uma siderúrgica integrada de grande porte como é o caso da Gerdau Ouro Branco, que possui 5 fornos de reaquecimento para atender a 5 diferentes laminações onde a disponibilidade de gases combustíveis é variável para cada forno. Dessa forma, esse trabalho traz uma metodologia de otimização capaz de determinar qual a melhor mistura de combustíveis e Poder Calorífico Inferior do Gás Misto (PCIGM) para operar os fornos de reaquecimento em diferentes situações e necessidades operacionais e de produção.

Aug 1, 2019

By Verônica Scarpini Candido

A utilização de fibras de naturais como agente de reforço tem sido amplamente estudada, pois é uma alternativa para o desenvolvimento de materiais sustentáveis. Assim esse trabalho tem por objetivo estudar o comportamento em flexão de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana de açúcar. Foram produzidos compósitos com adição de 0, 10, 20 e 30% em volume de fibra e, depois, testados em flexão em 3 pontos. Os resultados mostraram que adição das fibras reduziu a resistência à flexão, porém, mesmo com uma queda dessa propriedade, os resultados são similares aos encontrados na literatura.

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 Alessandra Susanne Viana Ragone Lopes

Pastilhas de Urânio (UO2) são empregadas como combustível nos reatores de potência, onde as condições operacionais introduzem elevados gradientes térmicos nas pastilhas. Potências elevadas propiciam a fusão da parte central das pastilhas. O inchamento das pastilhas UO2, decorrente dos produtos de fissão, causa trincamento do material e o estudo do seu comportamento é importante. Esse trabalho avaliou a aplicação de método ultrassônico na obtenção de constantes elásticas. Em função das dificuldades no manuseio do material nuclear, optou-se por um estudo comparativo em pastilhas de alumina (Al2O3). Foram fabricados e usados dois conjuntos de 10 pastilhas de Al2O3 com densidades de 92% e 96%. Foi utilizada técnica ultrassônica por transmissão obtendo medidas do tempo de percurso de ondas ultrassônicas, longitudinais e transversais, usadas para a determinação das constates elásticas do material. Equações relacionando densidade do material e velocidade da onda ultrassônica ao módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson, permitiram obter essas constantes elásticas, que apresentaram excelente concordância com a literatura disponível para o Al2O3.

Aug 8, 2018

By Verônica Scarpini Candido

O estudo da composição mássica de cerâmicas vermelhas é de extrema importância para a produção de peças com propriedades tecnológicas aceitáveis. Nesse contexto esse trabalho tem por objetivo determinar as propriedades tecnológicas de cerâmica vermelha para fabricação de blocos de vedação. Dois tipos de argila foram usados, argila forte e fraca, para a confecção dos corpos de prova que foram moldados por prensagem uniaxial. Após essa etapa foram determinadas a absorção de água e a resistência em flexão. Os resultados mostraram que a massa composta por 50% de argila forte e 50% de argila fraca apresentaram os melhores resultados de resistência à flexão. Assim, o estudo mostrou que todas as massas estudadas atendem aos requisitos mínimos exigidos por norma e que a massa composta pela mistura das argilas apresentou o melhor desempenho mecânico tecnológico.

Oct 30, 2017

By Verônica Scarpini Candido

O comprimento crítico das fibras vegetais é um importante parâmetro para melhorar as propriedades dos compósitos por elas reforçados. Assim, esse trabalho tem como objetivo determinar o comprimento crítico das fibras de bucha vegetal para possíveis aplicações em compósitos poliméricos. Para a execução desse ensaio, as fibras foram embutidas em matriz polimérica e depois foi feito ensaio de pullout. Os resultados mostraram que o comprimento crítico das fibras de bucha é igual a 2,14mm

Aug 16, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By André Oliveira Galon, Elton Volkers do Espírito Santo, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Raphael Mariano de Souza

Para atender a demanda do mercado por aços com teores de fósforo cada vez menores, dominar os métodos desfosforantes mais eficientes é fundamental. Desse modo, o uso da termodinâmica computacional é extremamente importante, uma vez que as simulações vias softwares representam um caminho rápido, seguro e eficiente para se obter resultados no campo da aciaria. No presente trabalho foi proposto com uso do FactSage 7.2 a análise da eficiência de desfosforação de diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, B2O3 e barrilha; que foram adicionados a uma mistura desfosforante padrão de 70g, nas simulações a massa total foi mantida constante em 70g e a porcentagem em peso usada dos fluxantes na mistura foi de 5 e 10%. Como tem-se em literatura que é possível correlacionar o fator de desfosforação (FDeP) com a eficiência, após o cálculo do FDeP feito através das simulações do FactSage, foi feita a correlação com a eficiência para se saber qual o fluxante era o mais eficiente e qual era o efeito do aumento da porcentagem em peso dos fluxantes na mistura desfosforante. A fluorita mostrou-se o fluxante mais eficiente seguido da barrilha, e a maior eficiência era atingida quando a porcentagem em peso dos fluxantes era de 5%.

Oct 1, 2019

By Luiz Flávio Pereira Costa

O espessamento de lamas no processo de beneficiamento de minério de ferro é de fundamental importância para a recuperação de água de processo, pois 75% da água é recuperada nesta etapa. Além disso, a qualidade da mesma interfere diretamente no bom desempenho das demais etapas do processo, principalmente na etapa de flotação. Vários são os parâmetros que interferem para obtenção da clarificação ideal do overflow, como: pH, dosagem de coagulantes e floculantes, percentagem de sólidos na alimentação, etc. O pH pode ser considerado o mais importante, pois a partir dele é que se determina as dosagens de coagulante e floculante referentes ao ponto ótimo de coagulação reduzindo assim os efeitos negativos na etapa de flotação. O teste de sedimentação em proveta é uma forma simples e rápida de realizar uma análise da velocidade de sedimentação e clarificação da água frente a diferentes combinações dos parâmetros citados. A Samarco resgatou e implementou na rotina dos operadores da área de espessamento a realização de testes de sedimentação em proveta com o objetivo de reduzir o tempo decorrente de coleta de material, envio ao laboratório e espera pelos resultados. Após a implementação dos testes na rotina operacional, observou-se motivação da equipe em redução de custos, embasamento teórico e assertividade na tomada de ações, diminuição de incidência de eventos de má clarificação da água overflow e diminuição do consumo de floculante em cerca de 30%.

Aug 16, 2017

By Dimas Henrique Barros Andrade, Victor Eric de Souza Moreira, Ana Karolina Menezes de Almeida, Jorge Luiz Baeta, Henrique Guilherme Lucas Bastos, Paulo Santos Assis

O alto-forno é um reator metalúrgico cujo principal produto é o ferro gusa. Práticas operacionais bem ajustadas, como a injeção de carvão mineral e gás natural, possibilitam menor consumo de coque, melhor produtividade e redução de custo. Um parâmetro importante na injeção de tais combustíveis é o potencial de oxidação da chama, chamado de Índice de Excesso de Oxigênio (IEO). Foi desenvolvida uma fórmula capaz de determinar o IEO para um alto-forno com injeção de carvão mineral baixo volátil e gás natural. Foi observado que, em média, o IEO e seu desvio padrão, para períodos com injeção de somente carvão mineral, foi maior que em períodos com co-injeção de carvão e gás natural. A otimização do IEO mostrou-se uma alternativa para melhorar o desempenho do alto-forno.

Oct 1, 2019

By João Carlos Jânio Gigolotti

Foram estudadas experimentalmente as relações de fases do sistema Nb-Ti-Si na seção isotérmica a 1200 °C. Ligas fundidas em forno a arco em atmosfera de argônio a partir de Nb, Ti e Si de alta pureza (? 99,9 %), foram tratadas termicamente a 1200 °C durante 264 h em forno tubular, em atmosfera de argônio, encapsuladas em tubos de quartzo. As ligas tiveram sua microestrutura caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica no modo elétrons retroespalhados e por microsonda. Ficaram determinados os campos ternários Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + Ti5Si3, Ti5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + Ti5Si4 + Ti5Si3, Nb5Si3 + Ti5Si4 + NbSi2, NbSi2 + Ti5Si4 + TiSi, NbSi2 + TiSi2 + TiSi e NbSi2 + TiSi2 + SiSS. Existe boa concordância dos resultados com as propostas calculadas e experimentais existentes na literatura para essa seção isotérmica do sistema Nb-Ti-Si. Pequenas alterações composicionais são sugeridas para a locação dos campos ternários observados.

Aug 16, 2017

By Artur Fernando de Vito Júnior

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em aços é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural. Tal caracterização, normalmente se dá por meio da obtenção de curvas de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. Sendo assim, para tornar este estudo mais amplo, serão obtidas curvas J-R de um aço estrutural com o objetivo de elaborar um roteiro metodológico para obtenção de curvas J-R. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo de prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova compactos C(T) de espessura B=10,0 mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5.

Aug 8, 2018

By James G. Lyons

All machines vibrate and make noise. An increase signals impending trouble. Vibration and noise analysis allows the condition of the machine to be determined without costly interruption in service for disassembly and physical inspection.

Jan 1, 1977

By K. D. Dill, S. D. Rosenthal

"This project analyzed the efficiency of incorporating the use of directional drilling technology into coal overburden blasting. Directional drilling is currently in use in the petroleum industry and it is believed that it will be a valuable asset in the mining industry. This project has shown that directional drilling can be a viable technology for use in the coal overburden removal process resulting in increased drill utilization and potential for cost savings. Future work regarding blasting and geotechnical evaluation should be performed to solidify the concept. INTRODUCTION Determine the Potential Drill Utilization Improvements and Rock Fragmentation Requirements Using Directional Drilling in a Coal Mining Overburden Highwall Application was a project funded by Atlas Copco Drilling Solutions (Atlas Copco) based in Garland, Texas. The project was developed and researched by Montana Tech of the University of Montana. This project was intended to show how the use of directional drilling can increase drill utilization, while decreasing costs, without sacrificing overburden blasting results. This paper discusses a review of the literature, the methods performed, conclusions and future work Background Atlas Copco theorized that an alternative approach to drilling a cast blast pattern would be beneficial to coal mining operations by increasing drill utilization and therefore, decreasing overall costs. Increasing drill utilization results in an increase in the amount of time the drill is being productive, more drill bit time in ground. Atlas Copco’s theory is that by incorporating directional drilling in the design of a cast blast pattern, a drill rig could drill multiple directional holes, which are the length of the cast blast, from a single drill set up. A drill goes through a series of steps to complete a blast pattern, these steps include: tramming to the hole location, leveling the drill, drilling the hole, cleaning the hole, and retracting the drill steel. This process is repeated hundreds of times until the whole pattern is completed. The most time intensive part of this process is drilling out the blast pattern. Integrating directional drilling into this process could decrease the overall time it takes to drill out a blast pattern by minimizing the amount of time spent tramming and setting up for each subsequent hole. Tramming and drill set up are two aspects of the drilling process where the drill tool is not engaged with the ground and, therefore, not being utilized. A cast blast pattern designed to utilize directional drilling will allow the drill tool to be “in the hole” longer and will improve drill utilization. This change in drill utilization was analyzed. Drilling and blasting is an integral part of the mining process, without it mining would be a slower process and less material could be mined. Drilling provides holes for explosives to be loaded and then blasted. Blasting has been found to be the most cost effective method of fracturing rock in mining for material removal. Blasting is also used as a low-cost method to move the rock in open cast mines, commonly referred to as cast blasting. A cast blast is a large blast designed to allow for the maximum amount of overburden to be removed using explosives in a single blast thereby uncovering more coal at a lower cost. Not all the material is blasted to cast-to-final, which requires that material to be moved with large mining machinery. Material that is considered cast-to-final is material that has been thrown far enough to never be moved again in the coal extraction process, therefore it is in its final resting place. A typical cast profile and cast-to-final area is shown in Figure 1."

Jan 1, 2017

By Brian T. Burch, Paul N. Worsey

When fired, submerged Linear Shaped Charges (LSCs) lose all effectiveness in the cutting of steel. Users in underwater applications have reported having to substantially increase the charge size to the point where brute explosive force shears rather than cuts the target.

Jan 1, 2015

By A. P. N. Sutherland

Pipelines for transporting high concentration slurries are often designed using methods applicable to homogeneous non-Newtonian laminar flow. Many industrial slurries though comprise coarse particles in a non-Newtonian carrier fluid, and existing experimental evidence from tests with such slurries demonstrates that they are not homogeneous. Under laminar shear conditions the coarse particles settle, even in statically stable carrier fluids. To understand this better, the Institute of Materials Science and Technology (IMST) at Cape Peninsula University of Technology (CPUT) is conducting ongoing research into the flow of these high concentration non-Newtonian settling slurries. Since pressure gradient and flow rate measurements alone are insufficient to adequately model the flows, an electrical resistance tomography (ERT) instrument developed by the University of Cape Town (UCT)was incorporated into the pipe test loop to determine pipe cross-section concentration and velocity profiles. The software developed to do this is modular and allows different image reconstruction and cross-correlation algorithms to be implemented and tested without significantly changing the rest of the application. At a total frame capture rate of 566 frames/sec a 2.67 GHz Intel Celeron processor with 500 MB of RAM is fast enough to calculate and display velocity profiles in ?real-time? at an update rate of one profile every two seconds. Examples of experimental concentration and velocity profiles obtained using the system are shown and some proposed improvements/extensions to the system are listed.

Jan 1, 2008

By A. J. Antony Chettupuzha

During a construction project, it is important to ensure that accurate and pertinent knowledge is delivered on time to appropriate personnel. The criticality of documents exchanged or referred to by various parties, evolves over the course of the project lifecycle. Determining the criticality of documents at different stages of the project can aid companies with managing the flow of information in an organized manner, while providing for the detection of potentially disruptive, erroneous material that could result in delays and costs. Therefore, it is crucial to determine documents which have the potential to disrupt a process (by virtue of being incorrect versions etc.) so that they may be isolated or prevented from entering or interfering with the active flow of information in a project, while also ensuring standard revisions of documents are recognized and accessed accordingly. Electronic Product and Process Management [EPPM] systems provide the capability to establish and map information flow between different parties in a construction project. Analyzing an EPPM system may yield information about the criticality of certain documents within an activity, as well as isolate characteristics peculiar to documents which can assist in risk mitigation. We propose methodology that identifies such critical documents.

Aug 1, 2013

By K. K. Dehn

This study focused on determining the stability of thin shotcrete fill fences at a hard rock mine in northwestern Ontario during increased pour rates of paste backfill. Determination of the stability of the fence is needed for both personnel safety and to avoid failure of a fence. Failure of a fill fence during backfill activities would have severe impacts on production and potential hazards to nearby workers. Approved fill fences at the mine are a slender design of 10.5 centimeters of shotcrete applied to a rebar framework with burlap lined ?bedspring? backing. Approved mine standards dictate that fill rates may not exceed 1.5 meters of paste depth per 10-hour shift when pouring behind a flat fill fence. To decrease the backfill cycle time the study looked at fence stability during increased pour rates of 2.5 meters paste depth poured within a 10-hour shift. An instrumentation design was developed including pressure cells, strain gauges, and tilt-meters that were built into experimental fences to observe the effects of increased pour rates on lateral wall pressures, strain development in the rebar and shotcrete reinforcement, and physical deformation patterns along the face of the fence. The data was analyzed for overall stability.

May 1, 2007

By Azin Zangooi, Cesar Gomez, James Finch

Frother concentration is a variable which significantly affects the flotation performance by decreasing bubble size and helping froth stabilization. Variations in frother concentration, which mostly go unnoticed in industrial operations, may affect these functions. Some factors that can cause variations include the fact that frothers are normally dosed based on feed tonnage and not solution concentration, unstable frother delivery, incomplete dissolution for low solubility frothers, addition of frother-free wash water, remnant frother in recycle waters and frother partitioning to the froth. A colorimetric technique developed for determining frother concentration on site makes it possible to detect the occurrence of these problems and to establish their magnitude, allowing conditions to be adjusted to reduce frother concentration variations. By sampling and analysis, frother distribution throughout a circuit can be established, referred to as ‘frother distribution mapping’. Experiences at several concentrators processing sulphide ores are used to illustrate time restrictions for sample analysis, and to demonstrate temporal and spatial frother concentration changes as a consequence of variations in the grinding stage, recycled waters containing frother, and frother partitioning.

Jan 1, 2014