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By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Julio Cezar de Sousa Zorzi

Aços com teor de Mn entre 15% e 30% apresentam ductilidade excepcionalmente alta para sua elevada resistência mecânica, devido à ocorrência de transformação de fases (efeito TRIP) e/ou à formação de maclas de deformação (efeito TWIP) na microestrutura predominantemente austenítica. A adição de Mn ajuda a manter a austenita até a temperatura ambiente, evitando a sua decomposição após o recozimento aplicado depois da laminação a frio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na microestrutura e nos valores de propriedades mecânicas de um aço com 17% de Mn, por meio de simulações piloto das etapas de processamento industrial utilizando dilatômetro e simulador termomecânico do Centro de Pesquisa da Usiminas. Observou-se que o aumento na temperatura de encharque durante o ciclo térmico de recozimento contínuo promoveu a reversão completa da martensita a’ para austenita. Além disso, a alteração desse parâmetro praticamente não afetou o limite de resistência e o alongamento total do aço, embora tenha reduzido significativamente o limite de escoamento.

Jul 30, 2018

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

O objetivo da presente contribuição é discutir o aparecimento das trincas a quente em três ligas de alumínio, AA2024, AA6063 e AA6013, soldadas a laser. Para tanto um laser do tipo Yb:fibra foi usado em condições de aportes térmicos diferentes. Os resultados indicam uma tendência ao trincamento em várias condições experimentais. No entanto, para os parâmetros de processo utilizados e para as ligas estudadas, observa-se que quando a liga possui entre 0,6% e 1% de silício a sensibilidade ao trincamento diminui.

Oct 30, 2017

By Bruno Henrique Reis

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de Zn. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. Sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões, que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações no modo adiabático e comparar os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande sensibilidade do modelo com relação à quantidade de ar de entrada considerada no sistema, mas, também, boa aproximação dos resultados com relação à composição química dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais

Historicamente a execução de fundações profundas com perfis metálicos eram prejudicadas pela falta de sincronia entre as atividades de cravação das vigas e suas emendas. O grande problema é a demora na execução das emendas, tipicamente pelo uso de soldagem com talas, que normalmente leva 1 hora para ser completada. Neste trabalho analisou-se o Caminho Critico (MCC) da operação para incrementar a produtividade na execução de fundações profundas pela adoção de dispositivos, equipamentos e processos de alta produtividade, encabeçados por soldadores qualificados e certificados. Com isso, criou-se o processo INO///FAST®, aqui apresentado, que permite obter uma emenda, atendendo plenamente aos preceitos da norma ABNT NBR 6122:1996 (“Projeto e execução de fundações”), em apenas 10 minutos. O processo desenvolvido foi analisado, verificado e comprovado em uso prático por pesquisadores, engenheiros e técnicos.

Oct 30, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Claudemir Ribeiro

A lança de injeção de carvão pulverizado (PCI) é um método consolidado na indústria siderúrgica, que possibilita a redução do consumo de carvão vegetal ou de coque de carvão metalúrgico enfornado, além do ganho de produtividade. A seleção de materiais adequados para a lança de injeção é de suma importância para agregar ainda mais valor ao método. A finalidade deste trabalho é nortear a seleção das ligas aplicadas em alta temperatura, visando o melhor custo benefício, por meio das análises da resistência à corrosão, fluência e estabilidade estrutural. Foram realizados testes em uma usina siderúrgica chinesa com as ligas Sandvik 253 MA™ (UNS S30815) e UNS S32109. A experiência demonstrou como as siderúrgicas podem obter ganhos com a seleção adequada da liga. O custo-benefício do 253MA que é ligado ao Cério, Silício e Nitrogênio, mostra-se como uma ótima alternativa para o processo de injeção de carvão, devido a sua alta resistência à oxidação, à fluência e à erosão. Outras ligas como UNS S30403, UNS S31009 e UNS N08810, que são muito utilizadas em alta temperatura nas indústrias em geral, também foram analisadas como comparativo.

Aug 17, 2017

By Denir Paganini Nascimento

O efeito da convecção forçada foi estudado na micro e macroestrutura de lingotes de silício grau metalúrgico obtidos pela solidificação unidirecional a partir da extração de calor por uma base refrigerada em contato com o fundo do cadinho com o banho líquido. Um disco sob rotação foi imerso no silício líquido para promover a convecção forçada. Em lingotes de 100 mm, esta convecção aumenta de 8 para 80 mm o comprimento de uma região de grãos colunares claramente alinhados e livre de intermetálicos, indicando um aumento da macrossegregação. Um modelo de transferência de calor e massa indica que o aumento de transporte de soluto causado pela convecção forçada diminui o super-resfriamento constitucional e, consequentemente, aumenta a estabilidade da interface sólido-líquido plana, sem células ou dendritas. A ausência de células e dendritas pode ter contribuído para a maior macrossegregação de impurezas observada sob efeito de convecção forçada.

Oct 30, 2017

By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017

By Josiane Fernandes de Souza

O desenvolvimento deste trabalho refere-se ao estudo da resistência à adesão de camadas aspergidas termicamente e a quantificação, análise e a influência da presença de poros na microdureza, rugosidade e resistência ao desgaste das camadas produzidas. O método de aplicação das camadas produzidas por aspersão térmica foi o HVOF (High Velocity Oxi-Fuel) em substrato de aço SAE 1020. Observou-se que a composição química da camada produzida por aspersão térmica influenciou significativamente na dureza e resistência ao desgaste dos materiais estudados. Percebeu-se que a rugosidade variou de acordo com a preparação superficial do substrato e que a resistência à adesão foi maior para os materiais que possuem maior dureza. A porosidade não influenciou a resistência à adesão das camadas aspergidas.

Aug 7, 2018

By Gabriela Olsson Schneider

O acúmulo de poliestireno expandido (EPS) em sua forma pós-consumo é atualmente um motivo de preocupação em termos de impacto ambiental. Desenvolve-se, portanto, diferentes formulações de uma resina veículo para tinta que aproveitam este material como matéria-prima, através da dissolução do mesmo em solventes de origem natural extraídos da casca de laranja, quais sejam o próprio óleo essencial e seu componente majoritário D-limoneno, e em C9 aromático, junto aos copolímeros termoplásticos ESBR, SIS, SBS e SEBS e óleo de soja epoxidado (ESBO) como plastificantes. Obtém-se, em diferentes formulações, um desempenho favorável à futura adição de pigmento e demais aditivos, em termos de compatibilidade, elasticidade e aderência avaliados conforme normatização nacional e internacional. Observa-se especial sucesso com o uso do copolímero SEBS e do ESBO como plastificantes, concomitantemente à eficiência semelhante dos três solventes utilizados, o que permite a substituição do C9 aromático por componentes de origem natural e residual.

Aug 16, 2017

By Jéssica Dornelas Silva

Diferentes mecanismos podem atuar e governar a deformação plástica de uma liga metálica. Estes mecanismos são fortemente dependentes de características como composição química, estrutura cristalina e energia de falha de empilhamento. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do aço inoxidável duplex UNS S32304 quando submetido a esforços trativos e considerando a importância desta informação durante a conformação mecânica, este trabalho estudou a influência da taxa de deformação sobre as principais propriedades mecânicas medidas no ensaio de tração. Para a realização deste estudo, corpos de prova de tração foram usinados a partir de chapas do referido aço laminado a frio com espessura final de 2,5mm. Cada conjunto de 3 corpos de prova foi submetido às taxas de deformação de 7x10-4 s-1, 7x10-3 s-1 e 4x10-2 s-1. Por meio da análise dos resultados, observou-se uma diminuição na ductilidade e um aumento no limite de escoamento com o aumento da taxa de deformação. Entretanto, o limite de resistência não variou de forma significativa nas diferentes taxas estudadas.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Costa dos Santos

O objetivo deste artigo é apresentar uma proposta de metodologia para auxílio na fase de planejamento de um projeto de manutenção, objetivando a redução de falhas no mesmo. Tal estudo possui relevância, pois quando se trata de manutenção preventiva o custo é sempre considerável para qualquer empresa, uma vez que para realização as máquinas devem ser paradas e recursos humanos e materiais devem ser disponibilizados, desta forma o planejamento deve ser feito de maneira que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade dos equipamentos. A metodologia se embasa na teoria geral de projetos e utiliza de maneira sequenciada e estratégica ferramentas já aplicadas no mundo da manutenção para determinar as oito fases personalizadas para um evento de manutenção. A aplicação da metodologia facilita o trabalho do planejador o que consequentemente viabiliza a sua entrada no meio industrial, posto que a metodologia é altamente simples e sequenciada, o planejador não precisa conhecer com detalhes a teoria de projetos para utiliza-la. Portanto, com objetivo de facilitar e sequenciar o planejamento da manutenção afim de reduzir falhas, a metodologia trabalha de maneira forte a análise e gestão de riscos e definição de cronogramas em projetos.

Oct 30, 2017

By Duberney Hincapié-Ladino

O presente trabalho estuda os parâmetros de permeabilidade de hidrogênio de um tubo API 5L X80, e uma chapa de aço grau X80, onde a principal diferença está na composição química, o primeiro contém 0,07%C e 0,04%Nb e o segundo 0,04%C e 0,102%Nb. As amostras foram cortadas com espessura de aproximadamente 1 mm, lixadas e recobertas com um filme de níquel, em uma das faces. Nos ensaios de permeabilidade foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A da norma NACE TM0284, com injeção de H2S no lado de geração e 0,2M NaOH no lado de detecção. As curvas de corrente em função do tempo obtidas passaram por tratamentos matemáticos (método tlag), permitindo a obtenção dos parâmetros de difusividade aparente, concentração máxima de hidrogênio e número de traps (sítios de ancoramento). Tais parâmetros mostraram-se iguais para os dois materiais. As curvas foram normalizadas e modificadas de maneira a eliminar o efeito da espessura das amostras. Estas novas curvas foram comparadas com o modelo teórico da segunda lei de Fick. A comparação evidenciou que o procedimento inicial para a obtenção dos parâmetros de permeabilidade mostra-se eficiente e vantajoso por apresentar maior praticidade. Pôde-se concluir que a semelhança no comportamento dos parâmetros de permeabilidade foi devida às similaridades nas suas microestruturas. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o tipo e quantidade de traps nestes materiais são determinados pela microestrutura.

Aug 17, 2017

By Amanda Coutinho Campanatti

O objetivo desse trabalho é caracterizar o processo de delaminação, tanto em Modo I como em Modo II, de abertura de trinca. A densidade e porcentagem de fibra do compósito carbono-epóxi foram calculadas para caracterizar o compósito. O inserto, para simular o início da trinca, foi feito no processo de fabricação dos compósitos a fim de manter sua integridade. Pelo mesmo motivo o corte foi feito a jato d’água. Para caracterização da delaminação foram feitos ensaios de DCB (Double-cantilever Beam) e ENF (End-notched Flexure), segundo as normas ASTM D5528 e ASTM D790-10, sendo ambos realizados na máquina universal de ensaio MTS, capacidade de 250 kN. A fractografia em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi feita a fim de identificar os mecanismos de dano durante a propagação da trinca. Foi possível concluir a fabricação do compósito, bem como do inserto, é viável. Porém, houve aparecimento de bolhas, por causa da baixa pressão da bomba a vácuo. O corte a jato d’água manteve a integridade do compósito. A rigidez alta do compósito pode ser comprovada por meio das propriedades mecânicas obtidas pelo ensaio de tração. Os valores de GIC e GIIC estão dentro do esperado pela literatura, sendo GIIC maior que GIC por causa da presença de um capo de compressão no ensaio em modo II, enquanto que em modo I é abertura pura por tração.

Aug 7, 2018

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Rafael Rocha Maia

No presente trabalho, analisaram-se três amostras metálicas ferrosas provenientes da Real Fábrica de Ferro de Ipanema (RFFI) outras três do sitio arqueológico de Sardinha (SAS) em busca de uma assinatura química dos processos produtivos destes objetos com base num modelo de regressão linear dos resultados de análise química de inclusões não metálicas proposto por Dillmann et al. [1]. Foram usadas técnicas de caracterização microestrutural associadas com microanálise EDS (Energy dispersive X-ray spectroscopy) destas inclusões. Com os resultados de microanálise, foram construídos gráficos de relações entre os principais constituintes destas inclusões (%FeO versus %SiO2, %SiO2 versus %Al2O3, %Al2O3 versus %MgO e %CaO versus % K2O). Utilizou-se, então, a técnica de regressão linear (com reta passando e sem passar pela origem) para cada uma destas relações de modo a obter e avaliar o valor do coeficiente de determinação linear R2. Aplicou-se, ainda, o teste de t de Student para avaliar a hipótese de “reta passando forçosamente pela origem”, como proposto por Dillmann et al. [1]. Não foi possível obter a assinatura química dos processos produtivos, visto que a análise estatística dos dados mostrou uma incoerência no modelo utilizado por Dillmann et al. [1], que assumia que a regressão linear passava pela origem dos eixos.

Aug 8, 2018

By Matheus Machado de Souza

A utilização de revestimentos a base de cromo eletrolítico traz prejuízos ao meio ambiente, uma vez que durante o processo são liberados íons de cromo hexavalente e estes são extremamente tóxicos à natureza e ao homem. No entanto, existem outras tecnologias que vem sendo estudadas como alternativas ao processo tradicional de cromagem. A aspersão térmica por oxi-combustível de alta velocidade (HVOF) é a técnica que tem apresentado os melhores resultados sob as óticas de qualidade de revestimento, porosidade, resistência ao desgaste, propriedades mecânicas e adesivas. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo da eficácia da técnica de HVOF em termos de adesão, resistência ao desgaste e coeficiente de atrito. Como substrato foi utilizado o aço SAE 4140; o revestimento utilizado na aspersão por HVOF foi o WC-Co-Cr em comparação como o cromo eletroliticamente depositado, todos com a mesma espessura de camada. A avaliação tribológica foi realizada através de ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre disco e a resistência adesiva por meio de ensaio de adesão.

Aug 7, 2018

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Um dos problemas enfrentados pela maior parte das aciarias relaciona-se à redução do percentual de fósforo do aço. Reduzir o fósforo contido no aço tornou-se um requisito fundamental nas siderúrgicas que utilizam convertedores LD, devido à crescente demanda do mercado por aços especiais, como por exemplo, aços para a indústria automobilística. Durante o processo de desfosforação, as principais fases sólidas que podem se formar na escória de convertedor são CaO, MgO, silicato dicálcico (2CaO.SiO2), fosfato tricálcico (3CaO.P2O5), formado pela oxidação do fósforo, e o 3CaOSiO2.3CaOP2O5. O objetivo deste trabalho é estudar a formação destes compostos e avaliar a influência das fases sólidas formadas durante o processo de desfosforação do aço. Para isto foram analisadas quatro composições químicas de escórias com diferentes teores de CaO e FeO, sendo duas composições médias das escórias estudadas pela Usiminas, uma escória da literatura e uma escória desfosforante elaborada para pesquisa. Os resultados mostraram em quais composições ocorrem a formação das fases sólidas citadas e sua influência no processo.

Jul 30, 2018

By Samuel Filgueiras Rodrigues, Sebastião Raimundo de Jesus Belém leitão Filho, Gedeon Silva Reis, Eden Santos Silva

Nesse trabalho estudou-se o retardo na cinética de amaciamento estático do aço inoxidável austenitico ASTM F-1586 (ISO 5832-9) usado na confecção de implantes ortopédicos, por meio de ensaios de torção a quente isotérmico em duplo passe. Inicialmente as amostras foram aquecidas por indução até a temperatura de 1250 oC e mantidas por 300 s para solubilização, em seguida resfriadas até a temperatura de deformação (Tdef), que variou de 1000 a 1200 oC, com passes de deformações de ε1 = ε2 = 0,30, taxa de deformação de 1,0 s-1 e tempo entre passes (tp) variando entre 0,1 – 1800 s, simulando um processo de forjamento a quente industrial de um dispositivo ortopédico. Os resultados da simulação física do processamento termomecânico indicaram que 60 % do amaciamento dá-se por recuperação estática (SRV), com moderado valor de energia de falha de empilhamento (γEFE ~ 69 mJ/m2) do aço e tempo de encubação pra iniciar a recristalização estática (SRX) maior que 10 s abaixo de 1100 oC com formação de patamares nas curvas de amaciamento Xs vs tp, indicando atraso na cinética de recristalização estática (SRX) resultante do efeito dos precipitados da fase Z (NbCrN) induzidos por deformação nos contornos dos grãos austeniticos.

Nov 18, 2019