As empresas que fabricam aços especiais necessitam superar desafios para se manterem competitivas e lucrativas no mercado, já que o aço passou a ser considerado um “commodity”. Sendo assim, a busca por novas tecnologias e conceitos, para seguir no mesmo ritmo das demandas oriundas da grande competitividade, indiscutivelmente se tornou extremamente necessária para que as empresas consigam manter seus preços em patamares competitivos e diferenciados. Este trabalho busca a avaliação de novos conceitos de configurações de molde no lingotamento contínuo de uma aciaria elétrica, verificando quais suas vantagens e desvantagens em relação à qualidade do tarugo produzido via lingotamento contínuo, levando em consideração o seu processo produtivo e o resultado final para o negócio. Sendo assim, realizaram-se testes com nova configuração de molde para a seção quadrada de 240mm, devido a característica de tarugos oriundos desta seção sofrerem maiores tensões durante o processo de endireitamento em uma máquina de lingotamento com 9m de raio. Os testes foram realizados procurando eliminar o máximo de variáveis de ruídos que pudessem influenciar nos resultados a serem avaliados, assim, fez-se a montagem e instalação do novo conceito de configuração de molde em um veio, para que, posteriormente, fosse possível fazer comparações com os tarugos produzidos nos outros dois veios. Um total de quatro corridas foram lingotadas separadamente, onde foi possível observar o aumento da temperatura de superfície do canto durante o processo de endireitamento, em virtude do novo conceito apresentar um maior raio de canto, assim como uma significante melhora em defeitos relacionados a trincas superficiais e estrutura de solidificação. / Companies that produce special steels need to overcome challenges to remain competitive and profitable in the market, since the steel has been considered a "commodity". Thus, the search for new technologies and new concepts, to follow right along with demands coming from the highly competitive, arguably has become extremely necessary for companies to be able to keep prices in levels competitive and differentiated. This work evaluates new concepts of moulds for the continuous casting of an electric melt shop, checking their advantages and disadvantages in relation to the quality of billet and to the productive process and, consequently, the business the company. Therefore, some tests were performer with the new configuration of mould for the 240mm square section, because billets from this section suffer greater stress during the straightening process in a casting machine with 9m radius. The tests were performed seeking to eliminate as many noise variables that could influence the results as possible. Then, became the assembly and installation of the new concept of setting up a mould came from, so that, later, it was possible to make comparisons with the billets produced in the other two strands. A total of four individual heats were casting, where we observed an increase in surface temperature of the corner during the straightening process, since the new concept have an increased corner radius, as well as reduce defects related to surface cracks and structure solidification were also noticed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 107324.pdf: 1973494 bytes, checksum: b5c64eaf23155ed7d42495cfa01151ca (MD5) Previous issue date: 1996 / Um modelo é proposto para solução numérica da transferência de calor e massa na solidificação unidirecional de ligas binárias hipoeutéticas, considerando a possibilidade da ocorrência de instabilidades morfológicas. São determinados o campo de entalpia, a distribuição de soluto, a velocidade de avanço da interface, bem como características da microestrutura de solidificação em função do tempo e da posição no domínio. A hipótese fundamental no presente trabalho é de que o efeito preponderante para os fenômenos de transporte, devido ao aparecimento de morfologias mais complexas, é o aumento da superfície entre o líquido e o sólido. É usada a teoria de estabilidade linear desenvolvida por Mullins e Sekerda, bem como as conclusões de Langer e Muller-Krumbhaar acerca do critério marginal de estabilidade, para incluir o efeito da instabilidade nos balanços térmico e mássico junto à interface. As equações de transporte de espécie química e de energia são resolvidas para as regiões líquida e sólida usando o método dos volumes finitos. Mediante a definição de uma interface itinerante entre os subdomínios correspondentes às regiões líquida e sólida, um conjunto completo de equações discretizadas é resolvido simultaneamente para todo o domínio. As comparações entre os resultados obtidos com o presente modelo e dados experimentais e teóricos da literatura, demonstram que o modelo e a metodologia de solução são capazes de rever a solidificação unidirecional de ligas binárias, mesmo quando ocorre o crescimento de estruturas celulares na interface de solidificação.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-05T21:22:46Z No. of bitstreams: 1 2017_JoséIldonSaraivaSilva.pdf: 18562541 bytes, checksum: 92791e681f9b7b35fd16cbb2a4fef4e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-07T15:37:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_JoséIldonSaraivaSilva.pdf: 18562541 bytes, checksum: 92791e681f9b7b35fd16cbb2a4fef4e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-07T15:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_JoséIldonSaraivaSilva.pdf: 18562541 bytes, checksum: 92791e681f9b7b35fd16cbb2a4fef4e5 (MD5) Previous issue date: 2018-03-07 / Neste presente trabalho foram fabricadas em laboratório duas ligas binarias diluídas do sistema Al-Nb, sendo a primeira com 0,8%Nb e a segunda com 1,2%Nb. Essas ligas foram solidificadas de forma que o fluxo de calor durante a solidificação ocorresse de forma unidirecional e transiente. Para tanto, foi utilizado um dispositivo de solidificação unidirecional vertical ascendente, constituído por um forno com controle eletrônico de temperatura, uma lingoteira de aço inoxidável com chapa molde de aço carbono 1020, instrumentada com termopares posicionados em função da chapa molde e um sistema de arrefecimento capaz de manter a chapa molde em uma temperatura constante de 25o C. Inicialmente foram obtidas as curvas experimentais e determinadas as variáveis térmicas de solidificação, tais como: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e a taxa de resfriamento para ambas as ligas estudadas. As microestruturas foram medidas com o auxilio de técnicas metalográficas e de microscopia óptica e correlacionadas com as variáveis térmicas obtendo-se assim as leis experimentais de crescimento dendrítico primário e secundário. Foram confeccionados corpos de prova para a obtenção do modulo elástico dinâmico, do fator de amortecimento e da dureza em função da variação das microestruturas. Os resultados indicam que as microestruturas mais refinadas tiveram maiores valores de modulo elástico e de dureza. / In this work two dilute binary alloys of the Al-Nb system were fabricated in the laboratory, a first one with 0.8% Nb and the second with 1.2% Nb. These alloys were solidified so that the heat flux during solidification occurred unidirectionally and transiently. For this purpose, an upward vertical unidirectional solidification device was used, consisting of an oven with electronic temperature control, a stainless steel ingot mold with 1020 carbon steel mold plate, instrument with thermocouples positioned as a plate and a cooling system Capacity to maintain a plate at a constant temperature of 25o C. Initially they were obtained as experimental curves and determined as solidification thermal variables, such as: velocity of displacement of the liquid isotherm and cooling rate for both alloys studied. The microstructures are measured with the aid of metallographic and optical microscopy techniques and correlated with thermal variables, thus obtaining experimental laws of primary and secondary dendritic growth. Test specimens were prepared to obtain the dynamic elastic modulus, the damping factor and the hardness as a function of the microstructures variation. The results indicate that as more refined microstructures had higher values of elastic modulus and hardness.

A formação interna da estrutura de uma peça fundida deve determinar as características mecânicas dessa peça, quando em serviço. Dessa forma, torna-se fundamental conhecer e parametrizar os elementos que influem na formação da estrutura do componente sólido, para o desenvolvimento adequado de sistemas de solidificação que permitam conduzir a melhoria da qualidade de uma peça no processo de solidificação. Modelos numéricos podem ser empregados para a determinação da formação estrutural, entretanto estes devem ser aferidos adequadamente para garantir sua aplicabilidade. No trabalho em questão, desenvolveu-se uma metodologia que permitiu a aferição de um modelo numérico para a previsão das condições de resfriamento de ligas de alumínio. Elaborou-se um conjunto de coquilhas e moldes que permitiram o acoplamento e verificação da estrutura formada na solidificação em diferentes situações de resfriamento, observando principalmente a direção de extração de calor e a taxa de resfriamento associada. O modelo numérico aplicado respondeu coerentemente aos resultados obtidos permitindo a previsão da estrutura solidificada pela observação dos resultados de evolução das isotermas solidus e liquidus no interior dos sistemas.

As propriedades metalúrgicas e mecânicas de uma liga metálica dependem fundamentalmente do fenômeno de solidificação e dos parâmetros associados a este. O trabalho proposto analisa a solidificação em uma primeira etapa para o projeto e otimização de moldes de fundição em areia. Nessa etapa utilizou-se como ferramenta um software comercial e resultados experimentais obtidos na indústria. Em uma segunda etapa do trabalho foi investigado as características de solidificação e suas influencias nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de ligas de latão. A liga de latão 60/40, foi vazada em molde de areia com base de cobre objetivando uma condição de solidificação unidirecional. O monitoramento de temperaturas foi realizado utilizando-se termopares do Tipo K posicionados ao longo da altura do lingote. O lingote solidificado foi dividido em várias secções ao longo de sua altura, e para cada secção foram retirados corpos de provas e ensaiados segundo as normas ASTM E 8M-97 e ASTM E 18 – 94 para os ensaios mecânicos (σu, HRB e HV) e ASTM E112 para análise metalográfica. Os resultados da solidificação, como por exemplo o espaçamento dendritico secundário foram correlacionados com o comportamento da transferência de calor no sistema, tomando como parâmetros o gradiente térmico, a velocidade da interface (S/L) e a taxa de resfriamento, os quais foram obtidos experimentalmente. Estas características do processo metalúrgico e os resultados da solidificação foram relacionados com as propriedades mecânicas como a resistência à tração (σu) e a dureza (HRB e HV). Foram obtidas, empiricamente, expressões do tipo σu = f( λ2), HRB = f( λ2) , HV = f( λ2) e σu = f( HRB). Os resultados se mostraram coerentes com os dados da literatura e a relação de Hall-Petch que associa a dureza HRB com o espaçamento dendritico secundario. Palavras Chaves: modelagem em areia, microestrutura, propriedades mecânicas, liga de latão, solidificação, EDS.

As empresas que fabricam aços especiais necessitam superar desafios para se manterem competitivas e lucrativas no mercado, já que o aço passou a ser considerado um “commodity”. Sendo assim, a busca por novas tecnologias e conceitos, para seguir no mesmo ritmo das demandas oriundas da grande competitividade, indiscutivelmente se tornou extremamente necessária para que as empresas consigam manter seus preços em patamares competitivos e diferenciados. Este trabalho busca a avaliação de novos conceitos de configurações de molde no lingotamento contínuo de uma aciaria elétrica, verificando quais suas vantagens e desvantagens em relação à qualidade do tarugo produzido via lingotamento contínuo, levando em consideração o seu processo produtivo e o resultado final para o negócio. Sendo assim, realizaram-se testes com nova configuração de molde para a seção quadrada de 240mm, devido a característica de tarugos oriundos desta seção sofrerem maiores tensões durante o processo de endireitamento em uma máquina de lingotamento com 9m de raio. Os testes foram realizados procurando eliminar o máximo de variáveis de ruídos que pudessem influenciar nos resultados a serem avaliados, assim, fez-se a montagem e instalação do novo conceito de configuração de molde em um veio, para que, posteriormente, fosse possível fazer comparações com os tarugos produzidos nos outros dois veios. Um total de quatro corridas foram lingotadas separadamente, onde foi possível observar o aumento da temperatura de superfície do canto durante o processo de endireitamento, em virtude do novo conceito apresentar um maior raio de canto, assim como uma significante melhora em defeitos relacionados a trincas superficiais e estrutura de solidificação. / Companies that produce special steels need to overcome challenges to remain competitive and profitable in the market, since the steel has been considered a "commodity". Thus, the search for new technologies and new concepts, to follow right along with demands coming from the highly competitive, arguably has become extremely necessary for companies to be able to keep prices in levels competitive and differentiated. This work evaluates new concepts of moulds for the continuous casting of an electric melt shop, checking their advantages and disadvantages in relation to the quality of billet and to the productive process and, consequently, the business the company. Therefore, some tests were performer with the new configuration of mould for the 240mm square section, because billets from this section suffer greater stress during the straightening process in a casting machine with 9m radius. The tests were performed seeking to eliminate as many noise variables that could influence the results as possible. Then, became the assembly and installation of the new concept of setting up a mould came from, so that, later, it was possible to make comparisons with the billets produced in the other two strands. A total of four individual heats were casting, where we observed an increase in surface temperature of the corner during the straightening process, since the new concept have an increased corner radius, as well as reduce defects related to surface cracks and structure solidification were also noticed.

A formação interna da estrutura de uma peça fundida deve determinar as características mecânicas dessa peça, quando em serviço. Dessa forma, torna-se fundamental conhecer e parametrizar os elementos que influem na formação da estrutura do componente sólido, para o desenvolvimento adequado de sistemas de solidificação que permitam conduzir a melhoria da qualidade de uma peça no processo de solidificação. Modelos numéricos podem ser empregados para a determinação da formação estrutural, entretanto estes devem ser aferidos adequadamente para garantir sua aplicabilidade. No trabalho em questão, desenvolveu-se uma metodologia que permitiu a aferição de um modelo numérico para a previsão das condições de resfriamento de ligas de alumínio. Elaborou-se um conjunto de coquilhas e moldes que permitiram o acoplamento e verificação da estrutura formada na solidificação em diferentes situações de resfriamento, observando principalmente a direção de extração de calor e a taxa de resfriamento associada. O modelo numérico aplicado respondeu coerentemente aos resultados obtidos permitindo a previsão da estrutura solidificada pela observação dos resultados de evolução das isotermas solidus e liquidus no interior dos sistemas.

As propriedades metalúrgicas e mecânicas de uma liga metálica dependem fundamentalmente do fenômeno de solidificação e dos parâmetros associados a este. O trabalho proposto analisa a solidificação em uma primeira etapa para o projeto e otimização de moldes de fundição em areia. Nessa etapa utilizou-se como ferramenta um software comercial e resultados experimentais obtidos na indústria. Em uma segunda etapa do trabalho foi investigado as características de solidificação e suas influencias nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de ligas de latão. A liga de latão 60/40, foi vazada em molde de areia com base de cobre objetivando uma condição de solidificação unidirecional. O monitoramento de temperaturas foi realizado utilizando-se termopares do Tipo K posicionados ao longo da altura do lingote. O lingote solidificado foi dividido em várias secções ao longo de sua altura, e para cada secção foram retirados corpos de provas e ensaiados segundo as normas ASTM E 8M-97 e ASTM E 18 – 94 para os ensaios mecânicos (σu, HRB e HV) e ASTM E112 para análise metalográfica. Os resultados da solidificação, como por exemplo o espaçamento dendritico secundário foram correlacionados com o comportamento da transferência de calor no sistema, tomando como parâmetros o gradiente térmico, a velocidade da interface (S/L) e a taxa de resfriamento, os quais foram obtidos experimentalmente. Estas características do processo metalúrgico e os resultados da solidificação foram relacionados com as propriedades mecânicas como a resistência à tração (σu) e a dureza (HRB e HV). Foram obtidas, empiricamente, expressões do tipo σu = f( λ2), HRB = f( λ2) , HV = f( λ2) e σu = f( HRB). Os resultados se mostraram coerentes com os dados da literatura e a relação de Hall-Petch que associa a dureza HRB com o espaçamento dendritico secundario. Palavras Chaves: modelagem em areia, microestrutura, propriedades mecânicas, liga de latão, solidificação, EDS.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_KarlosRobertodaSilvaBraga_M.pdf: 2548852 bytes, checksum: 0bf50d46e50c30e28a01c42aeb127042 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados experimentais e numéricos de uma investigação sobre a formação de frost em torno de um cilindro vertical, dois cilindros verticais em série e três cilindros verticais em arranjo triangular na presença de ar úmido. A Formação de frost sobre superfícies frias em contato com ar úmido provoca sérios problemas em muitos equipamentos de refrigeração, prejudicando o seu desempenho térmico resultando em graves gargalos, gastos energéticos desnecessários, além da interrupção do processo de congelamento para eliminar o "frost" formado ocasionando grandes paradas de manutenção desses equipamentos. O principal objetivo desta investigação é estudar as influências dos parâmetros geométricos e operacionais sobre a camada de frost depositada, sua espessura e sua velocidade da frente de solidificação. Tendo em vista que os evaporadores são compostos de arranjos de tubos onde passa o fluido refrigerante, esta simulação e modelagem serão de grande valia para caracterizar o problema e investigar os diferentes efeitos desse fenômeno. Um código computacional foi adaptado para simular o processo de formação de frost em torno de um cilindro vertical. As medidas experimentais são utilizadas para validação do modelo e corroborar a possibilidade de sua utilização na previsão de desempenho desse tipo de arranjo de tubos. São apresentados e discutidos os resultados experimentais e numéricos dos efeitos das variações da vazão volumétrica de ar úmido, da vazão mássica e da temperatura do fluido secundário (álcool) sobre a taxa de deposição de frost, sua velocidade e espessura, mostrando boa concordância / Abstract: This paper presents experimental and numerical results of an investigation into the formation of frost about a vertical cylinder, two vertical cylinders in series and three vertical cylinders in triangular arrangement in the presence of humid air. The formation of frost on cold surfaces in contact with moist air causes serious problems in many refrigeration, impairing its thermal performance resulting in serious bottlenecks, unnecessary energy expenses, beyond the cessation of the freezing process to eliminate the "frost" formed leading major stops maintenance of such equipment. The main objective of this research is to study the influences of operational and geometrical parameters on the layer of frost deposited, its thickness and its rate of deposition. Considering that the evaporators are composed of arrays of tubes where it passes the refrigerant, this modeling and simulation will be of great value to characterize the problem and investigate the different effects of this phenomenon to evaluate our contribution to the formation of frost. A computer code was adapted to simulate the process of formation of frost around a vertical cylinder. Samples are used to validate the model and corroborate the possibility of their use in predicting the performance of such an arrangement of pipe. The experimental and numerical results of the effects of changes in volume flow of moist air, the mass flow and temperature of secondary fluid (alcohol) on the frost deposition rate, their rate of deposition and thickness showed good agreement and are displayed and discussed / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:06:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TrivenoRios_Carlos_M.pdf: 6522727 bytes, checksum: 88fd5f064bc0cbb6708b072bbba53f63 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia de previsão da microestrutura dendrítica no processo de fundição de ligas de alumínio. O trabalho foi iniciado pela escolha uma liga de alumínio utilizada na fabricação de pistões automotivos como objeto de análise. Tal liga continha aproximadamente 9,0% de silício e 2,5% de cobre, em peso. O desenvolvimento do trabalho envolveu a caracterização metalográfica e térmica da liga, com o objetivo de identificar qualitativamente e quantitativamente as fases e estruturas formadoras de sua microestrutura metalúrgica, e também seus pontos de transformação. Tal caracterização teve como objetivo, basicamente, estabelecer o início e o fim da solidificação. Em seguida, foi elaborado o estudo do crescimento dendríticos da liga, por meio de solidificação direcional, tendo como meta determinar correlações entre microestrutura dendrítica e parâmetros térmicos. Finalmente, foram executados experimentalmente e simulados numericamente, os processos de fundição em areia e em aço. Os resultados obtidos da solidificação direcional foram empregados na simulação do processo, o que resultou na possibilidade de previsão da microestrutura dendrítica das peças fundidas. A comparação de dados fornecidos pela simulação da microestrutura, com dados obtidos experimentalmente, mostraram boa concordância, o que mostra que a previsão microestrutural é possível e pode ser empregada na otimização da microestrutura metalúrgica de peças fundidas industrialmente / Abstract: This work deals with the development of a method to predict the dendritic microstructure in aluminum alloy foundry process. Firstly, an aluminum alloy used in automotive pari production was chosen to be studied in this work. Such an alloy had an average amount of 9.0% wt. of Si and 2.5% wt. Of Cu. The work was started by making the alloy metallography and thermal analysis, where the aim was to identify its phases and structures, as well its phase transformation temperatures. The final objective of such a characterization was to detect the beginning and the end ot he alloy solidification. The next step was related to the study of the alloy dendritic growth by using directional solidification technique and its purpose was to find a relationship between the solidification thermal parameters and the dendritic microstructure. Finally, two types of foundry process, in sand and in steel molds, were performed experimentally and numerically. The results obtained from directional solidification were used to simulate numerically the foundry process. The comparison between the microstructure prediction and the experimental results showed good agreement. Such a result allows one confirm that this process simulation may be used in optimization of the foundry product microstructures / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica