O desgaste em revestimentos refratários é um dos problemas críticos encontrados em ambientes siderúrgicos, que limita a produtividade do processo devido a necessidade de paradas para manutenção nos equipamentos industriais, em favor da substituição do revestimento refratário em regiões desgastadas. Para identificar e caracterizar os mecanismos de desgaste gerados pela ação do banho metal/escória na microestrutura de materiais refratários utilizados como revestimento de panelas de aço de aciaria elétrica, o objetivo deste trabalho foi dividido em três etapas. A primeira etapa é denominada de estudo \"Post-Mortem\", que consiste na amostragem dos tijolos refratários da panela de aço, ao qual foram preparados para análises físico-químicas e microestruturais para a identificação dos mecanismos de desgastes atuantes. A segunda etapa consistiu na preparação dos tijolos novos (mesma composição química dos tijolos post mortem) de maneira a avaliar seu comportamento em relação ao ataque por escória e/ou metal em ensaios termoquímicos e analisar os resultados obtidos com os tijolos \"Post - Mortem\". A terceira etapa foi baseada nos resultados obtidos das investigações das etapas anteriores, ao qual, foram propostos novos tijolos comerciais com diferentes formulações, em parceria com uma indústria brasileira de materiais refratários (Togni refratários), que atenda melhor as exigências das aciarias elétricas. Os resultados que foram apresentados por esta tese, comprovaram que os revestimentos próximos ao ideal, seria os refratários com matriz de cromo (amostra AC_1) e matriz de carbono (amostra AC_2). / Wear on linning refractory is the critical problems found in steelmaking environments, which limits process productivity due to the need for maintenance shutdowns in industrial equipments, in favor of replacing the refractory lining on wear regions. The objective of this work was to identify and characterize the wear mechanisms generated by the action of the metal/slag bath in the microstructure of refractory materials used as coating of steel pans of electric steelmaking, in order to prolong the campaign time of steel pans. This work was divided into three steps. The first step is called a \"Post-Mortem\" study, which consists of the sampling of the refractory bricks of the steel ladle, to which they were prepared for physicochemical and microstructural analyzes to identify the mechanisms of active wear. The second step consisted in the preparation of the new bricks in order to evaluate their behavior in relation to the slag attack in thermochemical tests and to analyze the results obtained with the \"Post - Mortem\" bricks. Based on the results of these initial investigations, new commercial bricks with different formulations were proposed, in partnership with a Brazilian refractory materials industry (Togni refractory), which better meets the requirements of electric steel mills. The results presented by this thesis are innovative and have characteristics in terms of technological contribution in the steel and refractory industries.

Este estudo in vitro teve como objetivo avaliar comparativamente a microdureza superficial e o desgaste de uma resina composta, FiltekTM Z-250 (3M/ESPE), sob influência de diferentes fontes de luz (LED Ultrablue IS - DMC, LED Ultralume 5 - Ultradent e halógena VIP - BISCO), com variação das densidades de potência (300, 600 e acima de 800mW/cm2) e energia (6, >8, 12, >16, 24, >32 J/cm2). Espécimes retangulares (15 x 5 x 4 mm) foram polimerizados, conforme os fatores de variação, totalizando 15 grupos (n=6). Em seguida receberam acabamento e polimento com lixas de abrasividade decrescente (300, 600, 1200 e 2000), sendo armazenados em água deionizada a 37º C por sete dias. As mensurações da microdureza Knoop foram realizadas com auxílio do Microdurômetro Shimadzu HMV-2, com carga estática de 100g por 5s nas superfícies de topo e lateral (50µm da superfície). Posteriormente os espécimes foram levados à máquina de ensaios para simulação de desgaste por escovação, utilizando-se escovas dentais macias (Oral B 30 Indicator) e creme dental (Colgate) diluído em água deionizada na proporção de 1:2 em peso. Ao final de 100.000 ciclos, a dureza da superfície lateral foi novamente mensurada e o desgaste da área escovada foi determinado por meio de perfilometria (Hommel Tester T 1000 basic - Hommelwerke). Os dados de microdureza e desgaste superficial obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey (p<0,05). Os resultados evidenciaram que a microdureza superficial da resina composta avaliada foi significantemente menor quando da fotoativação com VIP-300 mW/cm2, sendo que os maiores valores foram observados com o aparelho Ultralume 5. O desgaste superficial foi significativamente influenciado quando da utilização de baixa densidade de potência (300 mW/cm2) e energia de 6 J/cm2, tanto com o VIP como Ultrablue IS, que demonstraram maior efetividade quando da utilização de densidade de energia acima de 12J/cm2. De forma geral, observou-se correlação negativa quando da interação dos testes de dureza e desgaste superficial, ou seja, quando os valores de dureza aumentaram os de desgaste diminuíram inferindo, entretanto, que isoladamente o valor de dureza não constitui em parâmetro para qualificar o desempenho da resina composta quanto à resistência ao desgaste. / This in vitro study evaluated comparatively, the superficial microhardness and wear of a resin composite, FiltekTM Z-250 (3M/ESPE) under the influence of different light sources (LED Ultrablue IS/DMC, LED Ultralume 5/Ultradent and halogen VIP/BISCO); with power (300, 600 and above 800mW/cm2) and energy density (6, >8, 12, >16, 24, >32J/cm2) variations. Rectangular specimens (15 x 5 x 4 mm) were polymerized, as the variation factors, totalizing 15 groups (n=6). After, they were ground flat with water-cooled carborundum discs in decreasing abrasive order (300, 600, 1200 and 2000) and stored for seven days, before the tests, in deionized water at 37º C. The Knoop microhardness measurements were carried out using a microhardness tester (Shimadzu HMV-2), with a 100g static load applied for 5s on specimens\' top and lateral surfaces (50µm under surface). In sequence the specimens were taken to a machine for brushing simulation, using soft nylon bristles (Oral B 30 Indicator) and dental paste (Colgate) diluted in deionized water in the ratio of 1:2 in weight. After 100,000 cycles, the hardness of the lateral surface was again measured and the wear profile of the brushed area was determined by a profilometer (Hommel Tester T 100 basic/Hommelwerke). The microhardness and superficial wear data were submitted to the analysis of variance (ANOVA) and Tukey test (p<0.05). The results showed that the superficial microhardness of the evaluated resin composite was significantly lower when photoactivated with VIP-300 mW/cm2, being the biggest values observed for the Ultralume 5 device. The superficial wear was significantly influenced by the low power density (300 mWcm2) and energy density of 6 J/cm2. This was for both, VIP and Ultrablue IS, which demonstrated greater effectiveness when a density of energy above 12J/cm2 was used. In general, a negative correlation was observed between the two tests (wear and microhardness). In other words, there was an increase of hardness with the decrease in wear values, which demonstrates that only microhardness values do not constitute a parameter to qualify resin composite wear resistance behavior.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência do tratamento criogênico em um aço DIN 1.4110, verificando sua resistência mecânica e propriedades metalúrgicas antes e depois dos testes realizados. Para isso amostras do aço foram tratadas termicamente em um forno de atmosfera controlada a 1060°C para realização da tempera, após foi realizado um revenimento a 300°C por 1,5 hora. O tratamento criogênico foi realizado entre a tempera e o revenimento e os parâmetros variados foram a temperatura do tratamento e o tempo de exposição (1, 6 e 12 horas). As temperaturas utilizadas foram duas e variaram conforme o método utilizado: -80°C (Tratamento criogênico superficial), para esta temperatura foi utilizado o sistema de nebulização direta com controle de temperatura; para as peças tratadas a -196°C (Tratamento criogênico profundo) foi utilizado o método de imersão direta. Para avaliar a microestrutura foram realizadas metalografias e análises através de microscópio óptico e MEV. Na avaliação do desgaste foi utilizado um tribômetro tipo esfera/plano e perfilômetro para avaliar os canais de desgaste. Também foi realizado ensaios de dureza e de difratometria de raio-X para avaliar a quantidade de austenita retida. Os resultados obtidos apontam para uma melhoria das propriedades mecânicas em relação à amostra não tratada (dureza elevada e melhoria na resistência ao desgaste de até 15 %) em ambos os casos: tratamento criogênico profundo a -196 C e superficial a - 80 ° C. Os valores encontrados para a quantidade de austenita retida que eram de 61,4% para as amostras não tratadas variaram de 27,7% até 20,3% para as tratadas. Não houve alteração microestrutural visível em nenhuma amostra com relação á distribuição de carbonetos. O coeficiente de atrito das amostras não apresentou uma alteração significativa, ficando com valor próximo a 0,8 em todas as amostras. / This study aims to evaluate the influence of cryogenic treatment on a steel DIN 1.4110, checking its mechanical strength and metallurgical properties before and after the tests. To do such work, steel samples were heat treated in a controlled atmosphere furnace to 1060 ° C to do the quenching after tempering was carried out at 300 ° C for 1.5 hour. The cryogenic treatment was performed between the quenching and tempering and the parameters varied were temperature and the exposure time (1, 6, and 12 hours). The temperatures used were two and varied according to the method used: -80 ° C (Shallow cryogenic treatment), to reach this temperature was used a direct misting system with temperature control, for pieces treated at -196 ° C (deep cryogenic treatment) the method used was immersion. To evaluate the micro structure metalografies were analyzed by optical microscope and SEM. The wear resistance was analyzed with a tribometer (ball/ plan) and profilometer to evaluate the wear channels. It was also performed hardness tests and X-ray diffraction to evaluate the amount of retained austenite. The results obtained show improved mechanical properties compared to untreated sample (high hardness and improved wear resistance of up to 15%) in both cases: deep cryogenic treatment at -196 C to - 80 ° C and superficial. The values found for the amount of retained austenite which were 61,4% for the untreated samples ranged from 27.7% to 20.3% for those treated. There wasn't any micro structural variation or difference in the carbide distribution between the samples. The friction coefficient of the samples did not show a significant change, getting a value close to 0.8 for all samples.

Resumo: O dióxido de carbono (CO2) é um importante gás de efeito estufa. No entanto, um aumento gradual ameaça substancialmente o clima. Um dos principais desafios do planejamento ambiental é identificar um modelo que vincule todos os fatores do ciclo de carbono, ou seja, oceano - ecossistema terrestre - emissão antropogênica - atmosfera. Princípios básicos de Termodinâmica podem ser aplicados em uma modelagem estatística com bases em séries históricas para obter concentrações de CO2 na atmosfera, possibilitando a construção de cenários para uma melhor tomada de decisões. Por este motivo, foi desenvolvido no trabalho um modelo que interliga todos os fatores do ciclo de carbono, focalizando em quatro zonas térmicas ou climáticas (Boreal, Temperada, Tropical, Polar), para cálculos de armazenamento de CO2 atmosférico. Os resultados mostram que no ano 2100 se atingirá uma concentração de CO2 quatro vezes maior do que antes do período pré-industrial. A zona temperada emite quase a metade de dióxido de carbono à atmosfera na atualidade; para o ano 2100, essa emissão aumentará a quinze vezes mais que a zona tropical. A China será responsável em uma proporção de vinte quatro a onze com relação aos Estados Unidos. A estabilização das concentrações de CO2 na atmosfera será obtida quando as emissões de dióxido de carbono antropogênico tiverem uma diminuição de mais do que trinta e quatro por cento para o ano 2100 na zona temperada. / Abstract: Carbon dioxide (CO2) is the most important greenhouse gas. A gradual increase on its atmospheric concentration threatens significantly the climate. One of the main challenges of environment planning is to identify a model that connects all factors that determine the carbon cycle, that is, ocean - terrestrial ecosystem - anthropogenic emissions - atmosphere. Basic thermodynamic principles can be applied in a statistical modeling with historic time series to obtain atmospheric CO2 concentration, creating the possibility of construction of scenarios that will help decision making. A model that links all carbon cycle factors was developed in this dissertation work, focusing in four thermal of climatic zones (Boreal, Temperate, Tropical, and Polar) for calculations of atmospheric CO2 storage. Results show that in 2100, the atmospheric CO2 concentration will reach a value four times higher than that of the pre-industrial period. The temperate zone already emits almost half of the carbon dioxide to the atmosphere; by 2100, this emission will increase 15 times more than that corresponding to the tropical zone. China will be responsible for emissions in a proportion of 24 to 11 in comparison to that of the United States. Stabilization of CO2 concentrations in the atmosphere will be obtained when the anthropogenic carbon dioxide emissions attain a decrease of at least 34% in 2100 in the temperate zone. / Orientador: Sérgio João Crnkovic / Coorientador: Humberto Lopes Rodrigues / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Sandra Giacomin Schneider / Banca: Leonardo Gonçalves Cunha / Doutor

Tese de mestrado. Manutenão Industrial. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado na CIN-Corporação Industrial do Norte, S.A. e orientado pelo Eng.º Hugo Machado / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica - opção de Produção, Desenvolvimento e Engenharia Automóvel. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Em cooperação: INEGI e Frezite / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertation submitted for obtain the degree og Doctor of Philosophy, at the University of Nottingham