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By Lívia Lopes de Oliveira Goulart

Com o objetivo de avaliar a estabilidade do processo do FEA 1 da gerência de Aciaria Elétrica da Votorantim Siderurgia unidade Barra Mansa (VSBM) e de entender a eficiência energética e a formação de FeO no interior do forno, análises foram realizadas durante três meses envolvendo os parâmetros associados a essas variáveis. Foram avaliados consumos de energia elétrica e a energia química, considerando a composição química do mix de sucatas e o uso dos queimadores de gás natural. Notou-se que as condições da escória na etapa de refino não são ideais para a espumação, implicando em maiores perdas térmicas para as paredes do FEA. Para a formação de FeO, foi avaliada a quantidade de coque injetado adicionada e também a relação entre oxigênio e gusa equivalente da carga. Para a melhoria da eficiência energética são propostas melhoria de injeção e adição de insumos de forma que o consumo de energia elétrica possa ser reduzido e o rendimento metálico o maior possível, de forma a garantir um processo que possa manter o produto competitivo no mercado.

Aug 17, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

Após a edição da RoHS Directive 2002/95/EC, diretiva que entrou em vigor em 1º de julho 2006 proibindo a utilização de seis substâncias perigosas: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados e éteres difenil-polibromados, fabricantes de equipamentos eletroeletrônicos passaram a utilizar soldas livres de chumbo (lead free) para montagem de suas placas de circuito impresso. A SAC 305 é um tipo de solda muito utilizada pelas empresas fabricantes de placas de circuito impresso. O presente trabalho visa caracterizar este tipo de solda verificando sua composição e identificar se a mesma se encontra livre de elementos perigosos ao ambiente. Avaliou-se a extração de metais como Ag e Sn através de digestão ácida em água-régia e rota HNO3 a temperatura ambiente. A composição do licor lixiviado foi caracterizada por espectrometria de emissão óptica com acoplamento de plasma induzido (ICP-OES). Os resultados indicam que a solda SAC 305 atende a RoHS, possui 2,7% Ag, 96,4% Sn e 0,9% de outros metais e a melhor rota para extração de Ag foi a HNO3 e para Sn foi a água-régia.

Aug 7, 2018

By Markssuel Teixeira Marvila

Este trabalho tem por objetivo avaliar a possibilidade de obtenção de revestimento cerâmico prensado semiporoso utilizando misturas, por via seca, de argila caolinítica com fonolíto. Foram utilizados traços contendo 20% e 40% de incorporação de fonolíto em peso em relação a massa cerâmica em duas granulometrias distintas (fonolíto passado na peneira #50 e #200). Para efeito comparativo, avaliou-se uma massa cerâmica industrial proveniente do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes e uma massa cerâmica sem incorporação de fonolíto. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial calcinados em temperaturas variando entre 1050 a 1200º C. Nas amostras queimadas, foram realizados ensaios tecnológicos para determinação da retração linear, resistência mecânica (compressão diametral) e absorção de água. Os resultados mostraram que a adição de fonolíto reduziu a absorção de água da argila. Além disso, o incremento do teor de fonolíto e a redução de sua granulometria somente foram eficientes em temperaturas elevadas. Com isso, a incorporação de fonolíto a uma argila caolinítica pode possibilitar a obtenção de revestimentos semiporosos com parâmetros melhorados. Entretanto uma ressalva dever ser feita: há necessidade de incremento da temperatura final de queima em comparação com patamares utilizados por indústrias do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes.

Oct 30, 2017

By Ygor Amadeo Sartori Regados

Um modelo para prever a formação da macrossegregação em ligas metálicas binárias foi proposto e implantado a partir das equações macroscópicas de conservação de massa e espécies químicas, resolvidas numericamente em forma adimensionalizada através do Método dos Volumes Finitos para a realização de uma análise paramétrica, na qual se verificou o efeito de parâmetros de processo como o gradiente e a velocidade de solidificação, além de parâmetros do material como o coeficiente de partição de soluto. A análise paramétrica indicou condições nas quais a macrossegregação induzida pela macrodifusão se torna considerável, convergindo para sistemas com interface plana, enquanto altas velocidades de solidificação tornam esse efeito desprezível, aproximando o sistema do perfil de solidificação de Scheil para a fração de sólido. O efeito da reação eutética também foi avaliado, indicando sua influência na formação da segregação de soluto e na estabilidade da interface sólido-líquido planar.

Aug 16, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Gláucio Soares da Fonseca, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Com o contínuo advento dos materiais aumenta-se as chances de uma dada transformação envolver duas ou mais fases produto. Quando essa transformação de uma fase matriz em duas ou mais fases produto ocorre, ela pode ser simultânea, quando as fases produto iniciam-se no mesmo instante, ou sequencial, quando elas iniciam-se em tempos diferentes. É sabido, pela teoria clássica da nucleação, que a nucleação heterogênea tem vantagens sobre a nucleação homogênea, e que vários sítios podem se tornar preferenciais por favorecerem a nucleação heterogênea. Dois sítios preferenciais bastante presentes são a interface de precipitados e os contornos de grão. Neste contexto, um modelamento analítico e computacional, via cone causal, foi empregado para investigar transformações simultâneas e sequenciais que possuem sítios preferenciais para a nucleação. Considerou-se que uma fase matriz policristalina que possui precipitados esféricos transforma-se em duas fases produto, 1 e 2, onde a fase produto 1 nucleou na interface matriz/partículas e a fase produto 2 nos contornos de grão. Os resultados de simulação tiveram ótima concordância com o modelamento analítico e observou-se que cada sítio preferencial teve um efeito muito distinto nas microestruturas simuladas.

Oct 4, 2019

By Bruno Deves Flores

A aplicação e viabilidade de uso de aglomerados constituídos de carvão e minério de ferro, denominado Ferro-Coque, vêm recentemente sendo proposta como alternativa inovadora para a redução das emissões de CO2 e consumo de energia no alto-forno. No presente estudo visou-se investigar o comportamento de carbonização de aglomerados produzidos a partir de 3 diferentes carvões e minério de ferro. Briquetes de carvão/minério foram produzidos em laboratório. Esses briquetes foram submetidos à carbonização em forno laboratorial e em termobalança. As amostras de Ferro-Coque produzidas foram caracterizadas via microscopia ótica e eletrônica. Realizou-se também a caracterização mecânica dos briquetes através de ensaios de compressão e tamboramento. Os experimentos termogravimétricos permitiram uma avaliação detalhada das perdas de massa devido a cada uma das etapas de carbonização. As características morfológicas revelaram diferenças importantes entre os diferentes briquetes testados. A resistência mecânica dos briquetes mostrou uma dependência importante, com a temperatura e tipo de carvão utilizado.

Aug 1, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

A remoção de inclusões no distribuidor de lingotamento contínuo tem sido intensamente investigada por meio de modelamentos físicos e matemáticos. Recentemente, a injeção de gás no distribuidor tem sido considerada como uma alternativa para aprimorar a remoção de inclusões. Vários trabalhos vêm sendo desenvolvidos analisando os efeitos da injeção de gás e sua interação com as inclusões. No entanto, há espaço para mais investigações envolvendo o efeito da vazão do gás, a localização do sistema de injeção de gás e as dimensões das bolhas na eficiência de remoção de inclusões. No presente trabalho, foi usado um modelo físico construído em uma escala 1:3 de um distribuidor industrial de 40 toneladas de capacidade nominal, para analisar a injeção de gás e seu efeito no padrão do fluxo de fluído e a remoção de inclusões. Os experimentos incluíram a determinação de curvas DTR e visualizações do escoamento. Os efeitos de diferentes vazões e localizações das injeções foram analisados.

Jul 30, 2018

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Lina Maria Varón Cardona

A utilização de briquetes de misturas de carvão fóssil e biomassa em substituição ao coque como agente redutor pode contribuir para a diminuição das emissões de CO2 à atmosfera no processo de fabricação de ferro através da substituição de parte do carvão fóssil por carvão vegetal. O objetivo deste artigo é identificar quais são as principais variáveis que influenciam a produção de briquetes de alta qualidade a partir de misturas de carvão fóssil e carvão vegetal. Os briquetes foram fabricados em matriz cilíndrica, compactados em prensa hidráulica e tratados termicamente em forno vertical aquecido com resistência elétrica sob atmosfera de nitrogênio. Foi investigada a influência da composição da mistura, da taxa de aquecimento e do tamanho de partícula do carvão fóssil. Os briquetes com composição na faixa de 10% a 15% de carvão vegetal moído e peneirado em partículas menores que 325 mesh apresentaram maior resistência à compressão. Foi observado que o efeito do envelhecimento do carvão influencia na qualidade do briquete, pois diminui sua resistência à compressão; as dimensões finais dos briquetes após tratamento térmico diminuíram quando a velocidade de aquecimento é menor; ao se aplicar maior velocidade de aquecimento os briquetes apresentam inchamento.

Aug 1, 2018

By Carlos Roberto Silva Mamede

A flotação é um dos principais processos de concentração, tendo sido empregada há mais de um século, viabilizando a obtenção industrial de diversos bens minerais, como sulfetos, óxidos, fosfatos, carvão, sais, platinas e outros. Na indústria de minérios de ferro, a flotação reversa de quartzo tem sido empregada com sucesso para obtenção de concentrados (pellet feed) com elevados teores de ferro (próximos de 69%) através de células mecânicas e colunas de flotação. Amidos de milho ou mandioca como depressores, aminas como coletores e hidróxido de sódio como modulador de pH são os principais reagentes atualmente empregados nos circuitos de flotação de minérios de ferro. O esgotamento das reservas de elevados teores de ferro, levando a necessidade de concentração por flotação de minérios de baixos teores, a necessidade de otimização de custos operacionais e a maximização da recuperação metálica são os alguns dos desafios da indústria de minérios de ferro. Além disto, a variedade mineralógica e a ampla faixa granulométrica (0,300 mm a 0,010 mm) são outros desafios desta indústria. O estudo de coletores de flotação mais seletivos para os diferentes tipos de minérios de ferro pode contribuir para aumento da seletividade desta operação unitária.

Aug 1, 2018

By Ariella Vianna Fontes

A integridade estrutural das tubulações existentes em plantas de extração de óleo e gás é um dos grandes desafios na área de ensaios não destrutivos, visando garantir a segurança e eficiência da produção. Os dutos de plástico reforçados com fibra de vidro (PRFV) tem, progressivamente, substituído as ligas metálicas tradicionais por apresentarem alta resistência mecânica e a corrosão além de baixo peso específico. Todavia as conexões de vários trechos desses dutos, realizadas por juntas adesivas, podem apresentar defeitos como a falta de adesão e a falta de adesivo, tornando-se pontos propícios ao colapso. Até o momento ainda não há uma metodologia de ensaio não destrutivo consolidada capaz de avaliar a integridade das juntas adesivas. O presente trabalho apresenta a caracterização qualitativa e quantitativa dos defeitos típicos encontrados em juntas adesivas do tipo “ponto e bolsa” utilizando as técnicas de ultrassom e microtomografia. Os resultados mostraram que a técnica de ultrassom é promissora no que tange a detecção de defeitos em juntas adesivas, ainda que com limitações. A microtomografia mostrou-se adequada para caracterização qualitativa e quantitativa dos defeitos visto que esta permite analisar a estrutura interna do material.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

O movimento do fluido no interior do molde durante o processo de lingotamento contínuo possui grande impacto na qualidade do produto fabricado, pois influencia os mecanismos de formação da casca solidificada, flotação de inclusões e lubrificação da pele. A geometria complexa dos moldes de Beam Blank dificulta a garantia de fluxos térmicos simétricos, o que resulta em variação na espessura da pele; daí a importância de se estudar os parâmetros que interferem no fluxo do fluido no interior do molde. Neste trabalho verificou-se a influência da velocidade de lingotamento e do diâmetro de válvulas submersas do tipo tubulares sobre o fluxo no interior do molde. A análise do campo vetorial de velocidades revelou a existência de seis vórtices, dois na região da alma e dois em cada flange do molde. Além disso, foi encontrado que o aumento de 100L/min a 150L/min a profundidade do jato sobe de 0,74m para 0,84m, enquanto que um aumento de 67% na área de seção transversal das válvulas tubulares não promove diminuição significativa desta profundidade.

Aug 16, 2017

By Osmar Roberto Bagnato

Este trabalho apresenta um estudo do desgaste de insertos e tensões residuais em diferentes estratégias de entrada de ferramenta no fresamento da liga Ti-6Al-4V. Esta liga possui propriedades mecânicas que a torna ideal para aplicações onde é necessária uma ótima relação resistência-peso. O objetivo é reduzir o desgaste dos insertos no processo de fresamento e analisar as tensões residuais na usinagem da liga Ti-6Al-4V. A integridade superficial do material após a usinagem deve ser conhecida já que esta liga é utilizada em aplicações criticas. Quatro estratégias de entrada foram estudadas, sendo que no faceamento foi utilizada a entrada por rolagem e a frontal reta e no fresamento de cavidade foi utilizado mergulho reto e em rampa. Em todos os ensaios foram utilizados os mesmos parâmetros de usinagem. As tensões residuais foram medidas por difração de raios-X (Luz Sincrotron), pelo método sin²?, utilizando um difratômetro de raios-X instalado no LNLS. No faceamento a estratégia por rolagem mostrou uma importante redução do desgaste e uma pequena redução da tensão residual quando comparada com a estratégia frontal reta. No fresamento de cavidades a estratégia de mergulho reto mostrou um inesperado aumento do desgaste e uma significativa redução da tensão residual quando comparada com o mergulho em rampa. Todas as tensões residuais encontradas foram compressivas. As tensões residuais encontradas em todos os experimentos se mostraram favoráveis a aplicações sujeitas à fadiga.

Aug 8, 2018

By Marcelo Macedo Fialho

No processo produtivo de aço, as empresas buscam continuamente a redução do custo de produção. Isto pode ocorrer através de diversas formas, tendo como as principais, o ganho de rendimento, o aumento de produtividade, a redução do homem hora aplicado e a redução do custo de matéria prima. Objetivando reduzir o custo de produção integrado placa bobina, a ArcelorMittal Tubarão busca aumentar o percentual de placas enviadas diretamente do Lingotamento Contínuo de Placas para o Laminador de Tiras a Quente. Os ganhos se dão, em primeiro plano, através da redução da intervenção nas placas aumentando o rendimento de placa e exigindo menos mão de obra para o corte e escarfagem de placa e, em segundo plano, através do aumento da temperatura média de enfornamento, propiciando maior produtividade no laminador de tiras a quente e menor consumo de energia para realizar o pré-aquecimento da placa antes do processo de laminação. Somado a isto, a maior disponibilidade de placas no pátio do LTQ, aumenta a chance de laminação exigindo menos paradas do LTQ e aumentando a produção. Os ganhos estimados com o projeto, apenas no que diz respeito a redução de custo de condicionamento são de 6MUSD/ano.

Jul 30, 2018

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Thiago Cesar de Souza Pinto

Os teores de umidade (U) presente no minério de ferro, após o processamento mineral, se torna uma dificuldade para seu transporte marítimo à medida que este teor ultrapassar os limites de TML (Transportable Limit Moisture). O presente trabalho teve por objetivo a identificação dos mecanismos de secagem em concentrados de minério de ferro tipo sínter feed em unidade experimental de secador de bandejas em escala de laboratório. São apresentados e discutidos resultados em que os mecanismos identificados se revelam como água livre superficial e capilaridade, para a faixa de umidade de interesse (13<U<6%). Uma regressão não linear foi realizada identificando o peso das variáveis em estudo, permitindo assim um modelamento dos resultados de redução de umidade. O modelo apresentou boa aderência aos resultados experimentais com desvios menores que 10% entre os dados previstos e observados.

Aug 16, 2017

By Juliana Simões Chagas Licurgo

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação de até 40% em peso de um resíduo gerado na forma de lama proveniente da etapa de lapidação da fabricação de vidros em cerâmica vermelha. Inicialmente o resíduo foi caracterizado pelo emprego das técnicas de fluorescência de raios-X, peneiramento e sedimentação e dilatometria ótica. A plasticidade das composições foi determinada pelo método de Atterberg. Corpos-de-prova foram obtidos por prensagem uniaxial a 20 MPa e queimados nas temperaturas de 900 e 1000ºC. As propriedades físicas a mecânicas avaliadas foram: retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que o resíduo é apropriado para o uso em cerâmica vermelha em mistura com argilas, contribuindo para reduzir a absorção de água e aumentar a resistência mecânica da cerâmica nas temperaturas investigadas.

Aug 16, 2017

By Maísa Villela Freire

Refratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão.

Aug 17, 2017

By Bruno Veiga Fontana

O uso do nitrogênio como gás de injeção através de plug poroso no forno panela pode ser importante do ponto de vista econômico, no entanto pode provocar pick-up excessivo de nitrogênio caso seja realizado de forma inadequada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de testes de injeção de nitrogênio e nitrogênio seguido de argônio em aços para produtos longos. Visando compreender os processos de absorção e sua cinética, um modelo cinético é formulado e ajustado aos dados experimentais. O modelo cinético clássico descreve bem os resultados experimentais e permite o uso para previsões do efeito da injeção de nitrogênio sobre o teor de nitrogênio no aço. Observa-se que a cinética de absorção é controlada pela agitação da panela e pela presença de elementos tenso-ativos, notadamente o oxigênio, como esperado, de acordo com os modelos clássicos do fenômeno. A técnica da injeção de nitrogênio seguida de argônio é bem-sucedida economicamente e o modelo permite a previsão e o controle da absorção de nitrogênio pelo aço.

Aug 17, 2017

By Elena Kalinin Toss

Inúmeras indústrias necessitam de sistemas de tratamento de água que favoreçam o processo de descarte de seus efluentes, além do aproveitamento do reuso de água. A mineração e siderurgia podem apresentar rejeitos com metais, que necessitam de tratamentos econômicos e sustentáveis. A biossorção é um exemplo de técnica que vem ganhando interesse em diversas áreas da pesquisa. O objetivo do estudo foi avaliar a porcentagem de remoção de íons de níquel de uma solução monoelementar de cloreto de níquel II (NiCl2+) em pH 2, 4 e 6. Para isso, utilizou-se um sistema de batelada, e 1g de consórcio bacteriano liofilizado (sem ser autoclavado) isolado de amostra de terra. Os resultados indicaram que a eficiência da biossorção foi maior para o pH 6, e que o consórcio bacteriano foi eficiente na remoção de íons de Ni2+.

Oct 30, 2017