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By Fábio de Oliveira Braga

Atualmente, tecidos de fibras sintéticas como a aramida (Kevlar®) e o polietileno (Dyneema®) têm sido os preferidos para proteção balística contra munições leves, e para integrar sistemas de proteção contra calibres superiores, como o 7,62 mm. Porém, por apelos econômicos, ambientais e da disponibilidade limitada destes produtos, materiais alternativos têm sido testados. Neste cenário, destacam-se os compósitos reforçados com fibras naturais, que têm demonstrado bom desempenho balístico. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos reforçados com fibras naturais de curauá, quando submetidos ao impacto balístico com munição 7,62 mm. Foram executados ensaios balísticos, medindo-se a energia do projétil absorvida pelos materais, e os resultados tratados estatisticamente por Anova e teste de Tukey. Mostrou-se que estes compósitos têm potencial para substituir as fibras sintéticas em sistemas de blindagem para proteção pessoal, com a vantagem de serem materiais leves, de baixo custo, nacionais, de ampla disponibilidade e ambientalmente corretos.

Aug 17, 2017

By Maycon Athayde

Samarco produces high quality iron ore pellets processed in straight grate furnaces. This process is essential in order to obtain adequate mechanical strength to the pellet transportation and operation in the reduction reactors. All mechanical properties of the agglomerates are obtained during the stage of firing where the slag and sintering bond happens, thus it is a decisive step to improve the pellet quality. Therefore, the velocity distribution of gas flow within this zone must have homogeneous and even velocity distribution. Hence, it was developed a mathematical CFD model to characterize the gas flow in the burning zone, applying the equations of conservation of momentum, mass and energy and an uneven flow distribution was identified and the gas velocity analyzed and validated through experimental data. On the other hand, on the present paper, an improved firing zone burner were developed and industrially implemented in a way to mitigate the uneven flow pattern detected aided by CFD. Different burner designs, based on CFD analysis, were experimented in order to succeed on the aggressive condition. The combustion was investigated and burner efficiency evaluated and compared with the simulation purposed.

Aug 2, 2018

By Alex I. Kociubczyk, Wilky Desrosin, Lucía Mabel Boycho, Alicia E. Ares, Carlos E. Schvezov

In the present research, commercially pure Sn and Zn, and Sn-Zn alloys (Sn-1wt.%Zn, Sn- 2wt.%Zn, Sn-4wt.%Zn, Sn-8wt.%Zn and Sn-8.9wt.%Zn, weight percent) were obtained by a horizontal directional solidification process with two opposite senses and heat extraction. The solidification process was realized using a horizontal furnace with two heat extraction systems at both ends. The temperature was measured using eight K-type thermocouples and an electronic recorder of temperature data. The resulting structures were analyzed using optical microscopy. From the solidification process the thermal and metallographic parameters were determined in all samples. The presence of defects in the solidified pieces was observed. Internal defects pretended to be dependent not only on the composition of the alloys under consideration but also on the size of the structures formed, also, on the velocities and accelerations of interphases, and on the variation of thermal gradients. A model of the phenomenon from the first principles is presented.

Jan 1, 2015

By Linfeng Zhou, Rong Sun, Guanghui Li, Zhiwei Peng, Tao Jiang

Dust, or airborne particulate matter, from metal smelting can be either mechanically or thermally generated and it negatively affects the indoor air quality as well as the fugitive emissions from the plant. The thermally generated dust is often referred to as fume and it is typically generated whenever liquid metal comes into contact with air. For practical reasons, such as vehicle access, etc. it is often difficult to collect 100% of the fume. It is therefore highly desirable to develop processes and optimize operational procedures so that fuming can be kept to a minimum. In this series of experiments, the mechanism of active oxidation and fume formation from liquid silicomanganese under an impinging air jet in the temperature range 1400-1600°C has been explored. Characteristic properties of the fume have been established; particle diameter, shape, size distribution, and elemental composition are reported. The oxidation process is described in terms of vaporization, oxidation and agglomeration. In the boundary layer, two competing mechanisms seem to be operative in parallel: a direct oxidation of Mn vapor, and a two-step oxidation of silicon. The thermodynamic and kinetic conditions governing the two mechanisms are discussed.

Jan 1, 2016

By Larry G. Twidwell, Jannette L. Chorney, Bryce D. Ruffier, Katelyn M. Lyons, Daniel W. Gaede, Ryan J. Foy, Jerome P. Downey

The Army Research Laboratory (ARL) has an interest in the recovery and processing of rare earth elements. At Montana Tech, elevated temperature chlorination of rare earth oxides is presently being investigated as a potential methods leading to the selective separation and recovery of rare earth elements from mineral ores and concentrates. After preliminary evaluation, ytterbium oxide was selected as a representative surrogate material for more extensive chlorination studies. Methods used to determine the conversion and recovery include X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma (ICP) analysis. These data have been used to establish and confirm process conditions that consistently yield high conversion efficiencies. Based on the promising results, further experimentation is underway to ascertain the metallurgical response of other rare earth oxides and carbonates to the roasting process. The end goal is to create a robust process for industrial application that has greater efficiency and reduced costs as compared to current practice.

Jan 1, 2015

By Mei-le He, Min Chen, Xiang Shen, Lei Xu, Lei Liu, Nan Wang, Xue-liang Yin

In the current study, Al2O3-MgO-CaO refractories were prepared at 1400-1600 by the addition of MnO micro-powders, and the effect of MnO addition on densification behavior of the refractory was discussed. The results showed that the doped MnO dissolved to MgAl2O4 phase, and promoted the growth of MgAl2O4 grains by the formation of MgAl2O4 solid solution. As a result, the dense microstructure was obtained, with the apparent porosity decreased from 19.2% to 5.4% and the bulk density increased from 2.78g/cm3 to 3.15g/cm3 after firing at 1600 for 2h by the addition of 4% MnO. In addition, a texture microstructure was observed, which is considered to be favorable to improve mechanical properties and the service life of Al2O3-MgO-CaO system refractories.

Jan 1, 2016

By Teruhisa HORITA

The durability of SOFCs is one of the critical issues to realize the SOFC systems. In order to improve the durability, a precise degradation mechanism should be clarified at the different functional ceramic interfaces in SOFC cells and stacks. This paper reviews the improvement of SOFC durability by the mass transport analysis especially at cathode/interlayer/electrolyte interfaces. We have made a precise analysis on the reaction of cathode with impurities. Especially at the (La,Sr)(Co,Fe)O3/CeO2/ZrO2 interfaces, a significant amount of SrCrO4 and SrSO4 were observed at the (La,Sr)(Co,Fe)O3 surface as well as inside the (La,Sr)(Co,Fe)O3 cathode, which suggested some process occurred for both poisoning. Possible degradation mechanisms were proposed based on the observation data.

Jan 1, 2016

By Qian Xu, Guangshi Li, Xionggang Lu, Xingli Zou, Hongwei Cheng, Cong Xu, Changyuan Lu

The roasting of nickel-bearing sulfides is a complex but important process which has not been adequately characterized. Combination of X-ray diffraction and scanning electron microscopy has been proved to be useful for such experiments. The leaching results of nickel, copper, iron and cobalt was analyzed by ICP methods. Process possibility of polymetallic sulfide concentrates through a three-step procedure (oxidation roasting - chlorination - water leaching) was suggested. Ammonium chloride could react with nickel/copper oxides to produce intermediate complexes. At the temperature range of 280~340 oC, these complexes further decomposed to the corresponding simple chlorides. Roasting sulfide concentrate using NH4Cl is effective for complex ores.

Jan 1, 2016

By Gavin Lind

The Minerals Council of Australia (MCA), through its Minerals Tertiary Education Council (MTEC), builds capacity in higher education in the core disciplines of mining engineering, metallurgy and minerals geoscience. Over the past fourteen years, this all-of-industry approach in securing the long-term supply of these critical skills (which remain a chronic skills shortage for the Australian minerals industry) through nationally collaborative programs across sixteen Australian universities delivers spectacular and sustainable results for the industry. These unique, world-first programs are built on a healthy platform of dedicated industry funding and in-kind support and forms part of the MCA’s broader uninterrupted, sustainable education and training pathway to increase workforce participation, workforce diversity and workforce skills, regardless of the business cycle in the industry. This paper will highlight the origins, iterations and current successful programs of MTEC, including its future vision, and presents a mechanism for industry and academia to collaborate to address future professional skills needs in the minerals industry globally.

Jan 1, 2014

By Shengqin Zhang, Yousef Mohassab, Feng Chen, Hong Yong Sohn, Mohamed Elzohiery, Amr Abdelghany

A novel ironmaking process is under development at the University of Utah aimed at producing iron directly from iron oxide concentrate in a flash reactor. This process will reduce hazardous emissions and save energy. The kinetics of magnetite reduction with hydrogen was previously investigated in our laboratory in the temperature range 1150 to 1400 oC at large temperature increments (~100 oC increments). Due to the significant melting that occurs above 1350 oC, the reduction kinetics was measured and analyzed in two distinct temperature ranges of 1150 to 1350 oC and 1350 to 1600 oC (~50 oC increments). Experiments were performed using magnetite concentrate particles of different sizes under various hydrogen partial pressures and residence times. Reduction degrees of more than 90 % were achieved in a few seconds at temperatures as low as 1250 ºC. Different rate expressions were needed to obtain reliable agreement with experimental data.

Jan 1, 2016

By Marie-Aline Van Ende, In-ho Jung

A thermodynamic database for the oxyfluoride system CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Na2O-K2O-Li2OMnO- FeO-F has been developed based on the critical evaluation and optimization of all available experimental thermodynamic and phase diagram data. The developed database can be used for phase diagram and equilibrium solidification calculations for multicomponent systems and for understanding the solidification behavior of mold fluxes. Based on this thermodynamic database, a simple kinetic model was developed to simulate the interactions between the mold flux and molten steel using effective equilibrium reaction volumes combined with the thermodynamic database.

Jan 1, 2014

By Ricardo Wilson Nastari Denigres Filho

Durante estudos de síntese hidrotérmica (realizada em presença de ácido acético e em autoclave à temperatura de 160oC) com o propósito de obter-se boemita a partir de uma gibsita comercial, observou-se uma morfologia diferenciada nos cristais de boemita obtidos: os mesmos apresentaram-se na forma de placas finas de perfil pseudohexagonal. No entanto, quando a síntese é conduzida nas mesmas condições de temperatura somente em água destilada, a morfologia da boemita formada é a de cristais cúbicos. No intuito de tentar entender o mecanismo do crescimento dos cristais de boemita na presença de íons acetato, foram realizadas novas sínteses, envolvendo o mesmo procedimento de preparação, porém variando os meios nos quais a reação ocorre. A partir de novas sínteses realizadas com acetato de potássio em meio aquoso neutro (pH=7) ou ácido (pH=2), foi observado que a presença do íon acetato no meio reacional é determinante para a obtenção da morfologia lamelar. A estrutura cristalina dos cristais obtidos foi caracterizada por DRX e a sua morfologia foi examinada por MEV.

Aug 8, 2018

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Rafael Lopes

Os aços utilizados na fabricação do vergalhão CA50 conforme norma NBR7480 são usados em todo o Brasil. A grande aplicação deste tipo de produto é na indústria de construção civil em função de sua excelente resistência mecânica e soldabilidade. Estas características permitem o avanço na construção de grandes empreendimentos. Em 2009, a Votorantim Siderurgia na sua Unidade de Resende, iniciou a produção do vergalhão CA50 em escala, procurando aumentar a sua participação no mercado de construção civil. Foi identificada uma grande variação nos resultados de limite de escoamento nos ensaios de liberação de produto realizados a partir de amostras coletadas no início das bobinas de vergalhão CA50. Em função disso, foi feita a caracterização do limite de escoamento e microestrutura ao longo da bobina onde foi identificado que esta grande variação do limite de escoamento estava presente em toda a bobina. Desta forma, foram definidos os principais parâmetros do processo de laminação que poderiam estar influenciando na variação do limite de escoamento e realizado um planejamento de experimentos (DOE) para o vergalhão CA50 16,0mm, aço 1030, onde foram identificadas que a combinação da melhor distribuição da vazão de água nas Caixas d’água utilizadas no tratamento térmico de têmpera e auto revenido, somada à maior distribuição das espiras no pelo Formador e à ventilação do Stelmor no mínimo apresentaram resultados de limite de escoamento acima do mínimo especificado pela norma NBR 7480 com menor desvio padrão quando comparado aos parâmetros de processo que eram utilizados na produção do vergalhão CA50.

Oct 30, 2017

By Waleska Campos Guaglianoni

With the growth of nanoscience and nanotechnology, the synthesis of nanostructured oxides has received a special attention. Metal oxides are widely used in the manufacture of microelectronic circuits, piezoelectric devices, fuel cells, catalysts, filters and bactericides systems. These metal oxides represent a large class of semiconductor materials suitable for photocatalytic processes. In recent years, new materials of this class such as TiO2 and ZnO have been developed due to their photo-catalytic abilities to degrade various environmental pollutants. This work aimed to evaluate the photocatalytic activity of zinc oxide previously synthesized by combustion synthesis in solution using citric acid as fuel and different reasons fuel/oxidant. After synthesis, the powders were subjected to heat treatments at different temperatures and photo-catalysis. The photocatalytic activity was evaluated by the degradation of a solution of methyl orange in a photochemical reactor of UV illumination, after which the transmittance of the samples measured with the assistance of a spectrophotometer. To analyze the results, a commercial zinc oxide was used as standard. The products of combustion synthesis in solution showed that photocatalytic activity varied according to the ratio fuel/oxidant and as a function of heat treatment. The results showed a higher photocatalytic activity for the products obtained with disabilities fuel in the reaction and heat treated.

Aug 8, 2018

By Christoph Aichinger

The optimization and improvement of a modern integral iron and steel works gets more and more difficult as each individual plant is already operated at its best efficiency and at the lowest operational expenditures. However very often the individual plants are considered as stand-alone units and there are losses and inconsistencies on interfaces and take over points, which could be avoided and by that improving the overall performance of the iron and steel works as a holistic unit. Primetals Technologies looked into this subject extensively in the recent years and is now ready to offer new tools and services in order to assist operators to find further potential for improvement in processes, which seem to be fully developed at first sight.

Aug 17, 2017

By Leonilson Toffoli Pedrini

A corrosão ocorre devido à deterioração de um material pela ação química ou eletroquímica em meio corrosivo, sujeito ou não a esforços mecânicos, causando modificações indesejáveis, tais como perda de massa, alterações estruturais e variações químicas. O aço inoxidável austenítico AISI 304L é utilizado em grande escala pelas indústrias por apresentar baixo custo e boa resistência à corrosão decorrente da camada de passivação. A passividade dos aços inoxidáveis em eletrólito com íons de cloreto é destruída em pontos ou áreas localizadas. Neste trabalho foi analisado, por meio de ensaios eletroquímicos, a resistência à corrosão do aço AISI 304L. Foi utilizada gaiola catódica em chapa de aço inoxidável 316, com dimensões de 0,8 mm de espessura, 112 mm de diâmetro, furos de diâmetro de 25 mm de altura e 8 mm uniformemente distribuída, com um distância de 9,2 mm entre furos. Os tratamentos térmicos foram realizados a 700, 800 e 900ºC, respectivamente. Os resultados indicam que a resistência à corrosão das amostras tratadas diminuiu, devido a precipitação de nitretos quando são submetidas a processos em altas temperaturas.

Aug 16, 2017

By Jonas Pedro Caumor

As válvulas parcializadoras funcionam distribuindo a vazão de vapor em uma turbina de maneira uniforme e o mais próximo possível de uma atuação linear. Esta vazão depende da área de passagem que por sua vez depende do curso. Para o controle da parcialização de vapor, da potência e rotação, o curso da válvula deve ser mantido ao longo do tempo. Os servomotores que atuam nas válvulas, em sua grande maioria, possuem atuação linear, do tipo simples ação, são compostos de molas e são acionados por pressão hidráulica de óleo. Eles sofrem perdas de linearidade ao longo do tempo e entre as principais causas está a histerese de mola, necessitando assim de ajustes ao longo do tempo. Os ajustes são feitos de forma mecânica e hidráulica, manualmente. A leitura do curso é feita visualmente através de régua graduada, feitos com a turbina parada e sem considerar a atuação do vapor nas válvulas parcializadoras. São propostas modificações feitas no conceito do servomotor, usando um de dupla ação e para que o mesmo faça uma correção eletrônica do curso, a posição da válvula é medida através de um transformador diferencial variável linear (LVDT) Um dos conceitos apresentados é o uso do servomotor de dupla ação. O controle da turbina é feito por um regulador que envia um comando a um conversor eletro-hidráulico que atua no servomotor. Os conceitos apresentados fazem com que esta transformação eletro-hidráulica seja totalmente controlável, mais precisa e constante, mantendo o curso da válvula.

Jul 31, 2018

By Henrique Silva Furtado, Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, Bruna Helena Malovini Loiola, Carlos Antônio da Silva

A projeção de escória do BOF (Basic Oxygen Furnace) ocorre a partir da formação da emulsão, a qual provoca expulsão de escória se o volume da mesma aumenta em demasia. Esse fenômeno gera algumas preocupações para uma aciaria, como diminuição da eficácia do refino, perdas financeiras, perda de material, riscos de acidentes e principalmente problemas ambientais. Arquivos de Big Data da ArcelorMittal Tubarão foram estudados para que fosse possível a identificação das causas principais das projeções a partir de estudos estatísticos de análises multivariadas, técnicas ainda pouco usuais para estudos na área de aciaria. Foram utilizados os softwares Statistica, Genes, e Rbio com novas propostas de utilização de ferramentas desta área, como a análise de componentes principais e a análise de trilha e análise de rede de correlações. Foi possível verificar, por exemplo, que o peso de briquete misto adicionado durante o sopro e o teor de silício no gusa carregado estão entre as principais causas de projeção.

Oct 1, 2019

By B Wentzinger

This paper presents the results of state parameter estimates in an active coal boiler ash storage facility using the most recent methods currently in use for cone penetrometer interpretation. State parameters estimates are also compared with the critical yield stress ratio approach, which is proposed as an additional liquefaction potential screening method. Recommendations are provided regarding additional in situ tests and laboratory tests that may be undertaken to improve the state parameter assessment and data produced for use in subsequent stability or liquefaction studies.

Jul 1, 2021