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By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Tiago Ribeiro Costa

A Praxair é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A Praxair possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. Diversas tecnologias desenvolvidas pela Empresa, como o CoJet® (sistema para injeção de jato coerente de oxigênio em fornos elétricos e conversores), Slag Splashing (espalhamento de escória nas paredes de conversores, aumentando a vida útil dos refratários), AOD (processo para produção de aços especiais) e outros, encontram-se em operação comercial atualmente em diferentes partes do mundo. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. Seu portfólio inclui gases atmosféricos, produção de gás carbônico, acetileno, hidrogênio, gases especiais e medicinais, misturas para soldagem, cilindros de aço sem costura, equipamentos para aplicação, transporte e armazenamento de gases. A empresa também opera uma unidade para liquefação de gás natural. Além de tecnologias e processos, a White Martins também pode fornecer soluções e equipamentos para medição, controle e injeção de gases, atendendo às rígidas normas de segurança e padrões de qualidade. O Objetivo deste trabalho é apresentar e discutir sobre a solução para o fornecimento de mistura para atmosfera de fornos de tratamento térmico através de um painel misturador de gases hidrogênio e nitrogênio. Será discutida a operação do equipamento e abordadas às características construtivas.

Jul 31, 2018

By Salete Martins Alves

The future lubricants must be more environmentally adapted, with a higher level of performance lower total life cycle, cost than currently used lubricants. Environmental friendly, the biodegradable alternatives are available for a large variety of mineral oil based lubricants. Vegetable oils are the major source of these base fluids, although they have lower thermal and oxidation stability and even worse low-temperature behavior than mineral oil. These physical and chemical properties can be improved by chemical modification. The aim of this study was to evaluate physicochemical properties and film formation from modified vegetable oils. The vegetable oil was chemically modified by epoxidation reaction with acetic and formic acid using sunflower oils. Viscosity, iodine value, density, acidity value and thermal stability were determined for epoxidized oils. The film formation was analyzed using a HFRR tribometer. The results showed that epoxidized vegetable oils had excellent properties to be used as lubricant, and their tribological performance is higher than mineral oil.

Jul 31, 2018

By Giuseppe Pintaude

The use of two-dimensional shape parameters to characterize abrasive particles is a possible approach to express their angularity. Nonetheless, in sliding abrasion, especially in pin abrasion testing, coated papers structure plays an important role and even its damage during the wear process should not be neglected. This manuscript discuss the limitations of two-dimensional shape descriptors in distinguishing wear caused by relatively hard particles, indicating that the wear data obtained in sliding abrasion tests are unable to distinguish different types of coated papers used when only the two-dimensional particle projection is considered for shape characterization.

Jul 31, 2018

By Cristiano Pedro de Souza

A Vallourec Tubos do Brasil (VBR) possui em sua instalação uma usina Termelétrica (UTE), que utiliza os gases gerados nos altos fornos como combustível principal e gás natural como back-up. A UTE contribui para eficiência energética com a utilização dos gases excedentes dos altos fornos, além de exercer a função de "No-Break" suprindo a energia elétrica para as cargas críticas, como altos fornos e Lingotamento Contínuo, em caso de falha da concessionária local de energia elétrica, a Cemig. A distribuição de energia para as cargas críticas opera com a UTE sincronizada com a rede da concessionária complementando a demanda de energia das cargas excedentes a geração. Para evitar o desequilíbrio entre geração e a demanda das cargas críticas, foi implantado um sistema automático de rejeição de cargas, que seleciona as cargas prioritárias e as mantêm em funcionamento, em caso de falha na distribuição da concessionária.

Jul 31, 2018

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

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 Eduardo Dominguez Trindade

Lubricant oils are subjected to reciprocating movement in the piston ring/cylinder tribocouple of automotive engines. In this kind of movement, the relative speed oscillates between zero and a maximum, and therefore the lubrication regime goes from boundary to hydrodynamic. Tribotests are widely used in laboratories to hint at the friction developed in these systems. In the present work, a SRV tribometer was used to evaluate the friction behaviour of lubricant oils under reciprocating movement up to 60 Hz. A high acquisition rate allowed the analysis of data inside each reciprocating cycle. Both a pure base oil and a fully formulated lubricant were used. Changes in the contact pressure, viscosity and speed were seen to influence friction, which was correlated to the relative thickness predicted by Hamrock-Dowson equation. While some observed characteristics were typical consequences of the Stribeck curve, other effects were also observed, such as the occurrence of seizure at high reciprocating frequency. A lower boundary coefficient of friction due to additive package in the formulated oil was also observed. The results allow a better understanding of friction in reciprocating cycles and can be used to evaluate the performance of oils and surfaces in laboratory prior to engine testing.

Jul 31, 2018

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Valdicleide Silva Mello

Nowadays the biodiesel use is obligate in Brazil, in order to reduce the emissions of fuel burn. However, it is important to analyze which percentage of biodiesel is necessary to keep or improve the lubricant action of fuel for diesel engine, as well which kind of biodiesel give better performance. Therefore, this work aims to analyze the parameters that keep the lubricant action of biofuels, by using the Box-Behnken design type to optimize them. In this design was evaluated the input parameters: the type of the biodiesel (soybean, sunflower and palm), the concentration (5%, 20% and 100%) and the temperature of contact (25°C, 40°C and 60°C). The analyzed output parameters were the percentage of film formation, coefficient of friction, wear scar diameter (WSD) of ball, these output parameters were obtained by HFRR tribometer and they were analyzed applying response surface methodology. With this methodology was possible to determine the simultaneous influence and the interactions between two or more independent variables investigated. The response surfaces generated for the coefficients of friction, WSD, film formation showed a higher lubricant action for higher levels of concentration of biodiesel. An increase in lubricant action was found to high and intermediate temperature.

Jul 31, 2018

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Lis Nunes Soares

A qualidade de fabricação de tubos de aço sem costura está relacionada ao processo de tratamento térmico. O controle do comportamento dos fornos industriais de tratamento térmico é de grande importância de modo a garantir a qualidade do produto. É necessário conhecer os parâmetros de operação dos fornos, assim como suas influências nas variáveis de processo. Este estudo avaliou as extensões do efeito do tipo de alinhamento dos tubos no interior do forno nas temperaturas dos canais de fumaça, temperatura do forno, temperatura do tubo, pressão interna do forno, demanda dos queimadores e consumo de gás natural. Diferentes alinhamentos podem impactar no escoamento da massa de gás queimado dentro do forno e consequentemente ter um efeito nas variáveis de processo avaliadas. Para determinar o tipo de alinhamento mais adequado do ponto de vista da qualidade do material final e da melhor eficiência energética, testes foram realizados durante uma corrida em um forno de austenização, na qual se alternou entre os diferentes tipos de alinhamento, medindo-se as variáveis de processo estudadas. Os resultados foram analisados utilizando-se técnicas estatísticas, como ANOVA. Ao final observou-se que certos parâmetros são impactados pelo tipo de alinhamento do tubo, sobretudo a temperatura de fumos e pressão interna no forno. As variações foram relativamente pequenas, principalmente pelo fato da principal variável controladora do processo, a temperatura do forno, possuir uma dinâmica de resposta lenta.

Jul 31, 2018

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Yuechang Wang

A new method of manufacturing the wavy-tilt-dam(WTD) mechanical seal has been mentioned. In this method, the special equipment is designed to provide a predetermined force to external and inner circular surface of the ring. After milling the end face of the seal by grinding miller and releasing the preload, the wavy-tilt-dam can be done on the seal surface. In this paper, a prediction model is built up to investigate the relationship between the predetermined force and the deformation on the surface of the ring by using ANSYS software. A WTD ring is manufactured by this method which approves that the prediction model is in accord with the real process and this manufacturing method of the WTD mechanical seal is a proper choice.

Jul 31, 2018

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Redução no consumo específico (KW/t) de energia elétrica em um dos moinhos de bauxita na refinaria da Alumina na CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais) através do uso da Metodologia Six Sigma e ações de substituição do óleo mineral por óleo sintético de alta performance, implantação do sistema de blindagem e de resfriamento no redutor deste moinho, onde foi alcançado um resultado de 5,45% de redução neste consumo específico e de 25% na temperatura de trabalho deste redutor, superando as expectativas inicias previstas.

Jul 31, 2018

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Claudio José Martins da Silva

A planta siderúrgica da TKCSA possui em seu sistema de distribuição de gás dois flares (bleeders) que possuem funções distintas durante o regime normal de operação. O flare 2 é responsável por queimar o gás de alto forno de baixo poder calorífico, gerado no início do processo de partida do alto-forno até que o gás atinja as características adequadas para o aproveitamento e ser direcionado para o gasômetro. Já o flare 1 trabalha em conjunto com o gasômetro no processo de controle de pressão e vazão excedente de gás, quando da redução intempestiva de consumo de gás de alto forno. O presente trabalho apresenta a solução implantada pela TKCSA para garantir, sob quaisquer condições de fornecimento de energia elétrica, a operação dos equipamentos elétricos e de todo o sistema de automação e controle operacional dos flares. Podemos dizer que a operação do flares torna-se autônoma e relação ao sistema elétrico e sistema de automação e controle da distribuição de gás de alto forno. O sistema implantado promoveu uma elevação na segurança operacional dos flares, já que, a autonomia operacional impede o apagamento da chama eliminado a possibilidade de lançamento de gás cru na atmosfera.

Jul 31, 2018

By Cermets

Ti(C,N)-based cermets offer good high temperature strength, perfect chemical stability, excellent wear resistance, and relativly better machinability. In the present work, the tribological behaviors of Ti(C,N)/SiC sliding pairs lubricated in water and seawater were evaluated using a ball-on-disk tribometer. The experimental results show that a relatively low friction coefficient (about 0.025) can be obtained when lubricated with artificial seawater at the sliding speed of 200 mm/s, while the date is about 0.2 in purified water. The wear surface profiles and the lubricants collected after running-in process for the high/low friction conditions were compared. In addition, the effect of salt molar concentration of the lubricant on the Ti(C,N)/SiC friction properties was investigated. It was found that the smooth and flat surface is the premise to gain the low friction. At the same time, the proper concentration of silica colloid, which is affected by the salt ions, is also an essential one. Moreover, the high sliding speed (200 mm/s) is beneficial to achieve low friction.

Jul 31, 2018

By Magda Moreira Pinto

Durante a fabricação do aço as grandes siderúrgicas possuem usinas térmicas integradas aos seus processos industriais. Uma operação bastante comum na indústria siderúrgica é a geração de vapor, normalmente utilizado para a produção de trabalho mecânico em turbinas (vapor superaquecido) ou em processos de aquecimento, nos quais se emprega o vapor saturado. Estes vapores de processos também podem ser utilizados na geração de energia elétrica. Para isto, foi importante assegurar a qualidade da água e do vapor de baixa pressão (VBP) enviado para Termelétrica. Foi com este intuito que a TKCSA se preocupou em padronizar o (VBP) gerado na Caldeira Auxiliar da área de Utilidades e Caldeiras da Aciaria. O desafio era transformar o (VBP) na mesma qualidade do vapor produzido nas caldeiras recuperadoras de calor (HRSG). O procedimento adotado foi á modificação no tratamento químico, a instalação de uma monitoração química contínua e eficiente para assegurar os parâmetros químicos dentro da especificação técnica recomendada pelo EPRI - Electric Power Research Institute, Inc. Com este tratamento foi controlada as dosagens químicas, a operação da caldeira e a geração dos efluentes líquidos para o tratamento químico ambiental. Contudo foi possível tornar um mecanismo dinâmico e econômico para a empresa viabilizando a utilização do vapor na termelétrica.

Jul 31, 2018

By Jesús A. Carlos Cornelio

Since their discovery in 1991 Carbon nanotubes (CNTs) have attracted much interest due to their remarkable mechanical, thermal, electrical, chemical and optical properties. In connection with their mechanical properties, CNTs have been studied in various forms for tribological applications including their use as lubricant additives for oil and water. In this paper the tribological properties of CNTs (SWCNTs and MWCNTs) when used as lubricant additives are studied under rolling-sliding conditions in a twin-disc testing machine. The tests were performed using 5% of creepage and pressures of 0.8 GPa and 1.1 GPa. Used functionalized nanotubes were modified with carboxylic acid ultrasonically dispersed at different concentrations (0.01, 0.05%). The results indicated that the presence of carbon nanotubes leads to a decrease in both friction coefficient and wear rate for both systems studied (oil and water).

Jul 31, 2018