Avaliação da eficácia da técnica de difração de raios-X para caracterizar fases presentes em dois ferros fundidos cinzentos perlíticos com diferentes adições de nióbio

The present work aims to present a brief state of the art regarding the characterization techniques currently used to evaluate the effects of manufacturing processes on the structure of gray cast iron, as well as to evaluate the effectiveness of the X-ray diffraction technique ( XRD) to identify and quantify the phases present in two types of gray cast irons: one with low (0.02% by weight) and the other with a high content of niobium (0.21-0.24% by weight). For both samples, the three main phases were identified: graphite-G, ferrite-Fe (α) and cementite-Fe3C. However, not even for the sample with the highest niobium content, niobium carbide (NbC) was identified by this technique, a fact justified by the detection limit of the conventional diffractometer used and the small fraction of this carbide in the analyzed samples. The change in the concentration of niobium was not sufficient to promote significant differences in the diffractograms. The fluorescence of iron excited mainly by Cu Kα radiation resulted in a high level of noise in the measurements and made it impossible to quantify the phases by means of Rietveld refinement. Thus, for the analyzed niobium contents, it is concluded that the XRD technique with Cu tube is not effective for the quantification of phase fractions or for the identification of NbC in gray cast iron.O presente trabalho tem como objetivo apresentar um breve estado da arte a respeito das técnicas de caracterização atualmente utilizadas para se avaliar efeitos de processos de fabricação sobre a estrutura de ferros fundidos cinzentos, assim como avaliar a efetividade da técnica de difração de raios-X (XRD) para identificar e quantificar as fases presentes em dois tipos de ferros fundidos cinzentos: um com baixo (0,02% em peso) e outro com alto teor de nióbio (0,21-0,24% em peso). Para ambas as amostras, as três fases principais foram identificadas: grafita-G, ferrita- Fe(α) e cementita- Fe3C. Porém, nem mesmo para a amostra com maior teor de nióbio, o carboneto de nióbio (NbC) foi identificado por essa técnica, fato justificado pelo limite de detecção do difratômetro convencional utilizado e da pequena fração deste carboneto nas amostras analisadas. A modificação na concentração de nióbio não foi suficiente para promover diferenças significativas nos difratogramas. A fluorescência do ferro excitado principalmente pela radiação Cu Kα resultou em alto nível de ruído nas medições e impossibilitou quantificar as fases por meio do refinamento de Rietveld. Dessa forma, para os teores de nióbio analisados conclui-se que a técnica de XRD com tubo de Cu não é eficaz para a quantificação de frações de fases e nem para a identificação de NbC em ferros fundidos cinzentos

Estudo da intensidade de crepitação de minérios granulados de manganês do Brasil.

Um problema freqüentemente encontrado na rotina de operação dos fornos metalúrgicos de produção das ligas de manganês é a falta de conhecimento a respeito das características mineralógicas e metalúrgicas dos granulados de minérios. Neste contexto, um parâmetro de qualidade de grande importância, e ainda muito pouco estudado, é a crepitação. Este trabalho apresenta um estudo de caracterização física, química e mineralógica, assim como do comportamento da crepitação de três produtos granulados de minério de manganês, provenientes das três minas mais importantes do Brasil, que são Azul, Morro da Mina e Urucum. São apresentadas análises químicas utilizando técnicas como a espectrometria de emissão atômica e titulação. A caracterização mineralógica foi desenvolvida por meio da difração de Raios-X e por microscopia óptica. As análises de propriedades físicas como determinação da densidade, superfície específica e porosidade também são apresentadas. Uma vez que as amostras foram caracterizadas, elas foram submetidas a ensaios de crepitação nos padrões recomendados pela ISO 8731, salvo a faixa granulométrica utilizada, que foi a compreendida entre 19 e 6,3mm. Foram estudadas as influências da umidade e de tratamento térmico sobre o fenômeno de crepitação. Para a faixa de 19 a 6,3mm, destinada aos ensaios de crepitação, as amostras de granulados de minério de manganês do Azul (MG60), de Urucum (GU) e de Morro da Mina (GMM) apresentam características químicas bem diferentes. Os teores de Mn, Fe e SiO2 para MG60 são, respectivamente, 46,96; 4,12 e 3,99%. Para GMM são, respectivamente, 24,48; 2,89 e 23,02%. Para GU são, respectivamente, 32,58; 6,92 e 2,11%. O minério granulado de Urucum é o que possui a maior densidade estrutural (4,41g/cm3), seguido pelo do Azul (4,02g/cm3) e finalmente pelo de Morro da Mina (3,66g/cm3). O minério de Urucum é do tipo oxidado anidro, o minério do Azul é do tipo oxidado hidratado e o de Morro da Mina do tipo silicatado carbonatado hidratado. Nos ensaios termogravimétricos, as perdas de massa nas amostras dos granulados estudados estão associadas à decomposição térmica de óxidos (criptomelana, pirolusita e braunita) de carbonatos (rodocrosita) e de constituintes mineralógicos hidratados (sendo os principais todorokita e anfibólios). Existe uma diferença significativa com relação à intensidade do fenômeno de crepitação dos granulados do Azul, Urucum e Morro da Mina. Os minérios oxidados de Urucum (I- 6,3mm = 10%) e do Azul (I-6,3mm = 6%) apresentam alta susceptibilidade quanto à crepitação. O minério silicatado carbonatado de Morro da Mina não crepita. A umidade aumentou de forma considerável a intensidade de crepitação dos granulados do Azul e de Urucum. O tratamento térmico de 48 horas a 200oC, em escala de laboratório, reduziu em mais de 60% os índices de crepitação, de ambos granulados.A common problem in the production of ferromanganese alloys is the lack of knowledge about the mineralogical and metallurgical properties of the manganese lump ores. An important quality parameter of the lump ores is the decrepitation, wich has not been studied adequately yet. This work presents a physical, chemical and mineralogical characterization of the manganese lump ore from the three main Brazilian mines, Azul, Morro da Mina and Urucum, as well as their decrepitation behavior. The chemical analyses were made by AES-ICP and titration, the mineralogy cal characterization was obtained by optical microscopy and X-ray diffraction. The physical properties studied included density, surface area and porosity measurements. The samples were then characterized for decrepitation, according to the ISO8731 standards, with the exception of the grain size range, kept in this case between 19 and 6,3mm. The influence of the moisture and the thermal treatment of the samples, on the decrepitation behavior, was also studied. For the grain size range between 19 and 6,3mm, used at the decrepitation studies, the lump ore samples from Azul (MG60), Urucum (GU) and Morro da Mina (GMM) displayed very distinct chemistry. The contents of Mn, Fe and SiO2 for MG60 are 46.96; 4.12 e 3.99%, respectively. For GMM the contents are 24.48; 2.89 e 23.02%, and for GU they are 32.58; 6.92 e 2.11%. The Urucum lump ore presents the highest structural density (4.41g/cm3), followed by the Azul lump ore (4.02g/cm3) and by Morro da Mina (3.66g/cm3). The typological classifications of the ores are: anhydrous-oxide for Urucum, hydrated-oxide for Azul, silicate-carbonate for Morro da Mina. At the thermogravimetrical analyses, the mass losses were related to the thermal decomposition of oxides (cryptomelane, pyrolusite and braunnite), of carbonates (rhodochrosite) and of the hydrated constituents (mainly todorokite and anphibolites). There is a significant difference amongst the decrepitation intensity observed for the lump ores from Azul, Urucum and Morro da Mina. The oxide ores from Urucum (I-6.3mm = 10%) and Azul (I-6.3mm = 6%) present a high susceptibility to decrepitation, whilst thesilicate-carbonate from Morro da Mina shows no decrepitation. The presence of moisture increased the decrepitation intensity of the Azul and Urucum lump ores. The lab scale thermal treatment, at 200°C for 48 hours, reduced in more then 60% the decrepitation indexes of both ores

The Effect of Casting Speed and the Fraction of Al5%Ti1%B Inoculant on the Microstructure and Mechanical Properties of the AA5052 Aluminum Alloy Produced by the Direct Chill Process

<div><p>This study aimed to assess the effect of casting speed and the addition of Al5%Ti1%B inoculant in the casted AA5052 aluminum alloy plate manufactured by the Direct Chill process. The focus of this work was to decrease the rejection index of rolled products due to the occurrence of superficial flaws on plates. These defects impact directly on the production costs and on the rolled product quality. The main cause of those flaws is associated with the billet porosity that is related with the excess of atomic hydrogen incorporated into the metallic bath and with the metal shrinkage during solidification. Four different cast conditions were industrially tested, combining two casting speeds and two inoculants amounts. The effect of those variables on the alloy mechanical properties and on their performance in rolling process was also assessed. It was observed that the higher the casting speed and the inoculant fraction, the more refined the microstructure and the lower the fraction and diameter of formed micropores. The increase of casting speed and the inoculant fraction improved the AA5052 alloy rolling performance. The application of these results in an industrial scale performed a decrease from 5.03% to 0.39% per month in the rejection index of rolled products.</p></div

Development of a methodology for structural and mechanical characterization of extended sheets made from stainless steels.

Extended sheets are produced by a pressure cutting process to transform common sheets in expanded metal. These sheets are usually made of carbon steel, but due to their corrosion susceptible, studies have been developed with the aim to evaluate the viability of replacing these common steels by stainless steels. This study proposed an experimental method to characterize structural and mechanically samples of stainless steel extended sheets (410D, 444A, 439 and 304A) and a 1010 carbon steel sheet thicker than the others. This study has a practical importance because nowadays there are not standardized procedures to do this kind of evaluation. The obtained results showed that the methodology was effective for the proposed objective and that the expanded sheets made of stainless steels have a better performance in terms of mechanical strength compared to the 1010 steel sheet

METALLURGIC CHARACTERIZATION OF AN IMPORTANT BRAZILIAN MANGANESE LUMP ORE

This work proposes a study about important metallurgic parameters of Urucum manganese lump ore, which are: cold and hot particle disintegration mechanisms, heat decompositions and the pre-reduction behavior. A tone of the studied ore was received and representative samples were collected for characterization procedures. Aiming to study ore heat decompositions, it was proposed a quantitative index named Evolution of Heat Decomposition (EHD). Using this index, the chemical and mineralogical characterization data, it was possible to determine the main reactions of mineral decomposition. Two quantitative parameters were proposed to describe the ore solid state reduction; these indexes were named Pre-reduction Efficiency (PE) and Pre-reduction Instantaneous Rate (PIR). Applying these parameters it was possible to conclude that Urucum lump ore has a great pre-reduction behavior. The characterization of particle disintegration was performed using three new indexes for manganese ores, which were: Cold Disintegration Index (CDI), Decrepitation Index (DI) and Hot Disintegration Index (HDI). These indexes showed that the studied ore did not presents significant cold particle disintegration, but it is susceptive to decrepitation and hot particle disintegration

Degradação granulométrica de um importante minério de manganês do Brasil.

O Produto Granulado de Morro da Mina é um minério de manganês silicatado carbonatado que apresenta grande potencial econômico para as empresas de ferro ligas instaladas em Minas Gerais. Entretanto o baixo teor de manganês e o pouco conhecimento a respeito de suas propriedades metalúrgicas dificultam a sua aplicação. Esse trabalho, pioneiramente, propõe um estudo a respeito da degradação granulométrica das suas partículas a frio e a quente. Uma tonelada do material foi recebida, homogeneizada e quarteada. Amostras representativas foram caracterizadas pelas técnicas de ICP-AES, DRX, MEV-EDS, BET e MO. Foram propostos três parâmetros para a caracterização da degradação: índice de desintegração granulométrica a frio (DGF), o índice de crepitação (IC) e o índice de desintegração granulométrica a quente (DGQ). Por meio deles, foi possível observar que o Granulado de Morro da Mina não apresenta significativa degradação granulométrica por crepitação, entretanto apresenta uma intensa degradação após ser submetido a ciclos térmicos de calcinação e de pré-redução, não existindo significativas diferenças entre os dois. A decomposição térmica dos carbonatos de manganês e o consequente aumento da porosidade são os principais fatores responsáveis pela desintegração do minério.The manganese lump ore from Morro da Mina mine is typically silicate carbonated and presents a great economic potential for the ferroalloy companies installed in Minas Gerais. However, its low manganese content, associated with the lack of knowledge about its metallurgical properties makes it difficult for large scale application. This pioneering study aimed to amply investigate this lump ore’s particle disintegration. One ton of ore from the mine was homogenized and quartered. Representative samples were characterized by different techniques, such as ICP-AES, XRD, SEM, BET and OM. Aiming to characterize particle disintegration, three parameters were proposed: Cold Disintegration Index (CDI), Decrepitation Index (DI) and Heating Disintegration Index (HDI). By using these indexes, it was possible to conclude that this manganese lump ore did not present significant disintegration at room temperature. At medium temperature test, slight decrepitation occurred, and at high temperatures, intense disintegration was detected. The carbonate decomposition and porosity growth were the main responsible factors for the ore hot particle disintegration