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By Felipe Pereira Finamor

O aumento da razão da carga transportada por eixo tem sido fundamental para redução dos custos do transporte ferroviário, exigindo rodas de maior resistência mecânica, mas com tenacidade assegurada. Uma das estratégias é se adicionar aos aços microadições (< 0,5 % em massa) de nióbio e ou vanádio, os quais, em solução sólida na austenita atrasam sua decomposição em produtos difusionais, elevando a resistência mecânica dos aços. Neste trabalho foram avaliados dois aços com 0,7%C microligados ou não ao nióbio e molibdênio e produzidos pela MWL Brasil para a fabricação de rodas ferroviárias segundo a classe D da AAR (Association of American Railroads). Foram realizados ensaios dilatométricos em regime isotérmico com um dilatômetro Bähr DIL 805A do Laboratório de Transformação de Fases da Escola Politécnica da USP e análises metalográficas por microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica. Observaram-se atrasos na cinética de transformação austenita/perlita através da microadição de nióbio e molibdênio na ordem de 4 vezes, uma diminuição do espaçamento interlamelar da perlita transformada a 600ºC da ordem de 15% e um pequeno aumento da dureza dos produtos de reação no aço microligado.

Aug 16, 2017

By Catia Casagrande

O processo de pelotização foi desenvolvido com a finalidade de aproveitar as partículas finas e ultrafinas geradas nas operações de exploração e beneficiamento do minério de ferro. Entretanto para atender as usinas de pelotização, faz-se necessário utilizar a moagem para adequar as características de granulometria e superfície específica das misturas de minérios de ferro às especificações da produção de pelotas. Porém os moinhos possuem alto consumo de energia elétrica, elevando o custo operacional do processo de pelotização. Frente ao cenário atual, foi realizado o trabalho para estudar a substituição à moagem (área úmida) por processo de multi prensagens. Além disso, foram misturados os minérios de ferro com carvão, a fim de reduzir também o custo da moagem deste insumo. O objetivo principal foi quebrar as partículas de mistura de minérios de ferro e carvão, e avaliar os resultados de superfície específica e granulometria deste produto comparando com o processo padrão (moagem e prensagem). A prensa de rolos de bancada e as análises físicas e químicas foram realizadas para o desenvolvimento do trabalho. Foi concluída a possibilidade de atingir granulometria e superfície específica através de multi prensagens, atendendo o processo de pelotamento.

Aug 16, 2017

By Gabriela Grespan Câmara

O processo de galvanização a zinco utiliza como principal passivante o metal cromo na sua forma hexavalente. O presente trabalho estuda a remoção por zeólitas do íon cromo (VI) do efluente de uma indústria metalúrgica. Devido a grande concentração de Cr (VI) na amostra, primeiramente foi realizada uma redução deste metal utilizando metabissulfito de sódio, que é o agente redutor e de precipitação ideal para efluentes contendo concentrações de Cr(VI) acima de 100 mg L-1. Em concentrações menores o precipitado apresenta baixa cinética de sedimentação, necessitando de um polimento com um tratamento terciário. Este estudo foi realizado em coluna de leito fixo contendo zeólitas, onde foram filtradas soluções com concentrações de Cr(VI) variando de 0,5 a 10 mg L-1. O efluente tratado foi aplicado no topo da coluna e retirado pelo fundo. A partir dos dados de adsorção foram calculados as isotermas de adsorção (Langmuir e Freundlich). O modelo de Langmuir obtido mostrou-se significativo e preditivo com 97,93% de confiabilidade. A capacidade máxima da zeólita em remover cromo (VI) foi estimada em 0,02 mg de Cr(VI) g-1 de zeólita.

Aug 16, 2017

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 Ana Paula de Andrade Manfridini

A formação de nitretos na superfície de aços Interstitial Free (IF) nitretados a plasma em função da temperatura de tratamento foi investigada. Amostras de aço IF estabilizados ao Ti, laminado a frio e com shot peening foram nitretadas a plasma nas temperaturas de 450°C, 475°C e 500°C durante 4 horas. A camada nitretada resultante foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e método Rietveld. As imagens de MEV revelaram duas principais regiões na camada nitretada formada nas três temperaturas de tratamento: uma camada de compostos constituída de ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N e uma camada de difusão apresentando uma matriz ferrítica com finos precipitados de ?’’-Fe16N2. Através da DRX, foi observada uma variação na proporção das fases ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N. A partir de análises Rietveld, foi sugerido que a maior temperatura de nitretação facilitou a formação de nitretos ?-Fe2-3N, uma vez que a quantidade dessa fase aumentou de 475°C para 500°C. A presença deste precipitado com maior teor de nitrogênio sugere uma possível maior aplicabilidade dos aços IF.

Aug 16, 2017

By Victor Caso Moreira

As propriedades mecânicas de tubos de cobre ligado ao fósforo (liga UNS C12200 – cobre DHP) são importantes para sua aplicação nos produtos finais, em que processos de expansão e dobra são fundamentais. Três grupos de amostras obtidas por extrusão e trefilação (deformação a frio de 80%) e com diferentes níveis de impurezas (184 ppm a 319 ppm) foram submetidos a tratamento de recozimento e tiveram suas propriedades mecânicas e microestrutura analisadas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as propriedades do material variam com o teor de impurezas, devido aos mecanismos de endurecimento por solução sólida e por redução de tamanho de grão. Os resultados são mais pronunciados sobre o limite de escoamento e de resistência à tração. Em termos de alongamento, observa-se que a homogeneidade microestrutural é determinante e tem relação com o teor de impurezas, possivelmente devido à ocorrência de recristalização secundária por flutuações de composição química. O aumento do teor de impurezas parece aumentar a temperatura de recristalização do material, diminuindo o tamanho de grão resultante do recozimento, o que confirma os dados da literatura para o cobre eletrolítico.

Aug 7, 2018

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas paramagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017

By Paulo Sergio Olivio Filho

A aspersão térmica é utilizada para produzir revestimento quando há necessidade de aumentar a vida útil de sistemas e peças, podendo ser também utilizada na recuperação delas, em alguns casos. Com o intuito de compreender melhor o processo de aspersão térmica por chama a pó, o objetivo deste trabalho é analisar os fatores influentes no aumento de espessura depositada pelo processo, utilizando o delineamento de experimento de Taguchi para avaliar os fatores e níveis dos fatores que geram as melhores condições de aplicação para o revestimento. Para isto, foram escolhidos três fatores de controle com três níveis cada um, dos quais foi possível seu controle em laboratório. A deposição foi realizada em chapas de aço SAE1020, e revestida com pó de alumínio não atomizado. A seção transversal dos revestimentos foi analisada por microscópio ótico. Os resultados dos experimentos foram analisados através de estatística descritiva, gráfica e análise pelo delineamento de Taguchi, baseada na análise de Sinal/Ruído. Sendo evidente que os fatores do processo são estatisticamente significativos: número de passes, fluxo de nitrogênio e a taxa de alimentação de pó. Esta análise se mostrou eficaz, gerando os resultados esperados para otimização dos parâmetros do processo.

Aug 8, 2018

By Stênio Cavalier Cabral

O diboreto de titânio (TiB2) é um material cerâmico de alta dureza com uma grande potencialidade de aplicação tecnológica. Neste trabalho, foi empregada uma técnica de processamento em altas pressões e altas temperaturas para produzir compactos de TiB2 com AlN. Os pós utilizados foram misturados manualmente em quantidades de 70%p TiB2 + 30%p AlN. Amostras cilíndricas, com 5 mm de diâmetro e 7 mm de altura, foram processadas durante diferentes intervalos de tempo compreendendo os ciclos de sinterização, cada ciclo de sinterização consistiu em aumento de pressão a aproximadamente 7 GPa a uma temperatura aproximada de 1500°C por um tempo de 180 segundos, para cada ciclo. O número de ciclos variou de 1 a 5. O objetivo do trabalho foi a identificação do efeito da quantidade de ciclos sobre a microestrutura e sobre as propriedades mecânicas dos compactos. Para estas observações foram realizadas analises de Difração de Raios X, Microscopia Confocal a Laser, Microdureza Vickers e ensaio de flexão. Os resultados obtidos apresentam perspectiva de utilização do processamento em alta pressão e alta temperatura para produção de compactos de alta qualidade como o TiB2- AlN.

Aug 16, 2017

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Aug 1, 2018

By Dimas de Andrade Pacheco

O estudo do efeito da adição de nióbio em um ferro fundido branco alto cromo tratado termicamente com 25%Cr e 3%C foi estudado neste trabalho por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Partindo de uma liga hipereutética, a adição de 2% de nióbio foi definida considerando que todo Nb adicionado se encontraria na forma de carbonetos de nióbio, NbC, e com o objetivo de obter uma microestrutura próxima à eutética. A adição promoveu um refinamento da microestrutura, sendo que uma fração volumétrica de 27% de carbonetos M7C3 foi observada. Carbonetos grosseiros, inicialmente formados, não são facilmente observados. Uma microestrutura formada por NbC e eutético, M7C3 + matriz (austenita ou martensita), foi obtida. Os carbonetos de nióbio formados são encontrados principalmente na forma compacta. É esperado, portanto, que, a liga com adição de 2% de nióbio apresente melhor resistência ao desgaste abrasivo que a liga sem nióbio, em razão dos carbonetos primários, frágeis e grosseiros, terem sido praticamente suprimidos após a adição de Nb e uma microestrutura mais refinada tenha sido obtida.

Oct 30, 2017

By Paulo Paranhos Gonçalves Filho

O trabalho apresenta as etapas e resultados obtidos através do projeto de adequação da iluminação de Usinas de Pelotização da VALE no Complexo de Tubarão em Vitória - Brasil utilizando tecnologia LED (Light Emitting Diode). Foi elaborado um estudo luminotécnico das usinas, assim como levantamento in loco para elaboração do projeto de adequação e substituição das luminárias LED. Houve também um estudo da tecnologia e busca por tipos de luminárias que melhor atenderiam cada área especificamente. Foram feitas medições de potência instalada e iluminância das principais áreas das usinas para posterior comparação com os resultados alcançados. Nas áreas onde a tecnologia LED já foi implantada foi obtida uma redução de 45% em média no consumo de energia elétrica do sistema de iluminação. Verificou-se também um incremento de até 11 vezes no nível de iluminância além da redução das intervenções por parte da manutenção para substituição e/ou melhora da iluminação. A viabilidade da utilização da tecnologia LED foi confirmada pela redução de custo com energia elétrica, redução de manutenção do sistema de iluminação e aumento da iluminância na área com o consequente aumento de segurança no trânsito de pessoas e execução de atividades.

Aug 2, 2018

By Cláudio Orestes de Britto Filho

A exposição excessiva ao sol tem contribuído de forma significativa para o desenvolvimento de catarata, envelhecimento precoce, câncer de pele, agravamento de algumas dermatoses, dentre outras doenças, trazendo impacto negativo sobre a qualidade de vida dos indivíduos. Protetores solares, vestimentas e acessórios são frequentemente utilizados como forma de prevenção para os efeitos nocivos da radiação ultravioleta. No entanto alguns tipos de tecidos não proporcionam proteção suficiente. Novos produtos têxteis, com a incorporação de partículas de filtro solares inorgânicos, tem sido alvo de diferentes observações científicas. Esta pesquisa objetivou avaliar a eficiência de tecidos sintéticos, utilizados como filtro solar, cuja base do material é a poliamida. Os tecidos foram caracterizados pelos métodos de Microscopia Ótica- MO; Microscopia Eletrônica de Varredura –MEV; Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS); Difração de Raios X- DRX; Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier-FTIR e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Resultados mostram que com a incorporação da biocerâmica, mostram propriedades relevantes, contra os efeitos nocivos da radiação solar, quando comparados ao tecido sem incorporação da mesma. As roupas protetoras pode ser uma estratégia efetiva na proteção contra os danos causados pela exposição excessiva a radiação solar, durante a exposição a esse tipo de radiação.

Aug 8, 2018

By Leandro Seixas Bicalho, Raphael Alcantara da Costa, Pedro Martins de Almeida Rollo, Eduardo Tres, Anderson D. Thomazini

Usual pelletizing process requires the use of iron ore within a given range of particle size. The pelletizing plants often have comminution circuits composed of ball mills and roller presses to meet the granulometric parameters. Aiming at the partial removal of grinding operations and elimination of wet ore processing, the present study evaluated the pelletizing of two samples of ore with lower surface area: (1) sample with only one passage into the roller press (specific surface area of 997 cm²/g) and (2) “in natura” sample as fed to the pelletizing plant (specific surface area of 450 cm²/g). These experiments were conducted with the use of bentonite and the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19, made available by Clariant for this purpose. The results indicated that conventional bentonite is not efficient for coarse particle agglomeration. On the other hand, the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19 achieved good performance. Considering a sample with only one passage into the roller press it was possible to form pellets similar to those produced in the conventional process.

Oct 1, 2019

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Francisco Geraldo Toledo Junior

Os aços inoxidáveis possuem características essenciais para um bom acabamento quando o que se busca é estética e boa resistência à oxidação. O acabamento polido é muito utilizado em utensílios domésticos, eletrodomésticos e ponteiras de escapamentos de veículos. Em muitos casos são expostos à elevação de temperatura sendo sujeitos à oxidação a quente que pode causar o amarelamento da superfície desses aços. Através de ensaios de oxidação a quente, potencial eletroquímico, microdureza e tensão residual via difração de raios-x foi possível perceber uma diferença entre os acabamentos brilhantes via laminador com cilindros polidos e acabamentos obtidos pelo polimento de rebolos de panos e pastas abrasivas. O ensaio de tensão residual mostrou qualitativamente que o aumento de dureza e o forte amarelamento ocorrido no material com acabamento polido pode ser em função de uma deformação elástica na superfície imposta durante o processo na linha de polimento automático.

Aug 16, 2017

By Leonardo Semedo de Mattos Siqueira, Renata Ferreira Muller

The Granulometric Ratio (RG) is one of the most important indicators related to the pelletizing product. Through it, it guarantees good permeability of the bed of pellets, optimization of the thermal cycle and, thus, better results of physical quality and consumption of the energy matrix. To guarantee this indicator, it is necessary that the processes of agglomeration of pellets, classification of raw pellets and screening of burned pellets are under control of certain parameters and with a level of stability assured.

Oct 1, 2019

By Washington Martins da Silva Júnior

In stamping process, sliding between metal sheet and forming tool leads to wear of tool surface. Maintenance of stamping tools involves polishing the tool edge, or, in case of severe damage, replacement of the tool. Hard coatings have been applied on the stamping tool surfaces in order to reduce the maintenance cost causing a great economic impact in metal work industry. In this work, CrAlSiN coatings were applied by PVD onto SRV2W tool steel. The coating toughness was avaliated by the critical load in scratch tests. The following coating parameters were analyzed: 1- substrate surface finishing process; 2- coating architecture (multilayer or gradient); 3- chemical composition of the coating. AlSi concentration varied from the substrate/coating interface to the surface. Coatings were 3 µm thick. Scratch tests were carried out using a Vickers indenter. The applied normal load was varied from 0 to 13 N for a scratch length of 5 mm. In order to study the effect in the toughness, the substrate roughness was controlled by the finishing process before PVD coating. Samples subjected to polishing presented highest critical loads. Gradient coatings presented higher critical loads than those with a multilayer architecture. Coatings with higher concentration of AlSi near the surface supported higher loads before failure.

Jul 31, 2018

By Arthur Aracely de Araujo Alves, Joelson Inacio Dantas Teixeira, Flanelson Maciel Monteiro, Carlos Vinicios Galdino de Melo, Pedro Henrique Medeiros Câmara, André Luiz Moura dos Santos, Kleison Barbosa Cândido da Silva

A argila é uma matéria prima com diversas finalidades na indústria. Entre as principais características desse material, destaca-se por ser terrosa, de granulometria fina, e suscetível à moldagem em função da consistência plástica que adquire em presença de certa quantidade de água. No caso do revestimento cerâmico, estes podem ser classificados de acordo com características do processo, propriedades tecnológicas e aplicações. A cor de queima do suporte é um fator de grande importância tecnológica e classifica os revestimentos em produtos de cor vermelha e produtos de cor branca. Contudo, este trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades tecnológicas de uma argila de coloração branca, oriunda da cidade de Vera Cruz/RN que é localizada na microrregião do agreste potiguar, a fim de analisar suas propriedades tecnológicas e indicar sua viabilidade econômica. Para tanto, os corpos de prova foram confeccionados por pressão uniaxial, usando uma prensa hidráulica com uma pressão de 21 MPa. As amostras foram sinterizadas em um forno tipo mufla nas temperaturas de 900°C, 1000°C e 1100°C, com taxa de aquecimento de 10 °C/min e isoterma de 60 minutos. As propriedades tecnológicas das amostras foram analisas usando os ensaios de retração linear (RL%), massa específica aparente (MEA), absorção de água (AA%), perda ao fogo (PF%) e porosidade aparente (PA%). A composição química da argila foi analisada através da fluorescência de raios-X (FRX). Ao final do processo observou-se que a argila pode ser usada para compor massas cerâmicas, especialmente pela sua coloração clara, todavia os valores dos ensaios de AA% e PA% foram elevados o que demostra que o material necessita de outros componentes mineralógicos para ser usado industrial, especialmente na indústria de revestimentos.

Mar 1, 2019

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017