LABORATÓRIO DA FUNDIÇÃO RELATÓRIO 001/13 ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA TEMPERATURA DA ÁGUA DA PISCINA NO TRATAMENTO TÉRMICO DE AUSTENITIZAÇÃO

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1 LABORATÓRIO DA FUNDIÇÃO RELATÓRIO 001/13 ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA TEMPERATURA DA ÁGUA DA PISCINA NO TRATAMENTO TÉRMICO DE AUSTENITIZAÇÃO INTRODUÇÃO Pr ç mngnês presentr dequd cndiçã de us, ele deve ser entregue cliente cm su mtriz ttlmente ustenític, pr iss é relizd trtment térmic de ustenizçã. Neste trtment mteril pós chegr à fse ustenític dentr d frn ele é imers em águ, tempertur mbiente, pr reduzir rpidmente su tempertur, grntind que nã hj temp suficiente pr trnsfrmçã de utrs fses prejudiciis desempenh d mesm. N cenári tul empres trt3 grelhs em cd frnd, estud vis vlir cmprtment d tempertur d águ lng d imersã ds três grelhs. OBJETIVOS O presente trblh pretende vlir vriçã de tempertur d águ d piscin de trtment térmic qund é relizd trtment térmic de ustenitizçã. MATERIAIS E MÉTODOS Pr medir tempertur ds peçs fi utilizd um pistl de infrvermelh. A tempertur d águ fi medid em intervls sequencis cm uxili de um termômetr de mercúri. Além diss, fi relizd cmpnhment d tempertur d frn lng d trtment cm uxíli de 4 termpres em psições específics d frn: s termpres 1 e frm instlds n prte dinteir e trseir n frn, medind respectivmente, tempertur d primeir e terceir grelh. O termpr 3fi instld n mei d prede lterl d frn, um ltur de 100 mm em relçã sl. Já termpr de cntrle é utilizd pr registr d tempertur d sistem utmátic d frn (Figur 1). Inicid trtment, s temperturs de cd termpr frm cletds cd 30 minuts e registrds.

2 Figur 1 Lclizçã ds termpres. Fi clcd um cnjunt de crps de prv, um cilíndric e utr retngulr, (Figur ) em cd grelh pr psterir exme metlgráfic e de dbrment. Figur Crp de prv usd. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os Gráfics 1, e 3 mstrm curv de temperturs de cd termpr instld durnte trtment de númer de crrid, e.

3 Gráfic 1 Cmprtment térmic d frn, crrid. Gráfic Cmprtment térmic d frn, crrid.

4 Gráfic 3 Cmprtment térmic d frn, crrid. A Tbel 1 mstr s temperturs que s termpres tingirm n ptmr de 1080C pr s três crrids estuds. Tbel 1 Tempertur n ptmr Tempertur n ptmr de 1080C Crrid Termpr Termpr Termpr A Tbel mstr mment em que frm retirds s grelhs pr s três trtments. Tbel - Temp n ptmr Temp de permnênci d cd grelh n ptmr Crrid 1 Grelh Grelh 3 Grelh 04:50 05:10 05:40 04:00 04:30 05:00 04:0 05:5 05:55 Iss signific que, pr crrid, segund e terceir grelh ficrm, respectivmente, 7,8% e 18,0% de temp mis n ptmr d que primeir grelh. Já pr crrid estes vlres sã de 1,5% e % 5% e pr últim crrid ess diferenç é de 5% e 36,3%. As Tbels 3, 4 e 5 mstrm s dds btids pr primeir, segund e terceir grelh ser descrregd d frn prs s três trtments relizds. Os Gráfics 4, 5 e 6 mstrm s dds btids ns Tbels 3, 4 e 5 respectivmente

5 Tbel 3 Dds btids pr primeir grelh. Crrid 31 Crrid 6,3-30 Crrid Tempertur s peçs n síd d frn ( C) Temp (mim) Tempertur d águ (C) Tempertur mbiente ( C) Tempertur d águ pós retird ds peçs (C) Tempertur de síd ds peçs (C) Tempertur ds peçs pós mim ( C) Tempertur ds peçs pós 0 mim ( C) Abertur d entrd de r Temp de permnênci d grelh n águ Pes d grelh (kg) , , , % 16 min % 30 min 071 Observções: 30-50% 18 mim ,5 37,

6 Gráfic 4 Cmprtment d tempertur d piscin de trtment cm imersã d 1ª grelh. Tbel 4 Dds btids pr segund grelh. Tempertur mbiente (C) Tempertur s peçs n síd d frn ( C) Crrid 31 Crrid 6,3-30 Crrid Tempertur d águ (C) Temp (mim) Tempertur d águ pós retird ds peçs (C) Tempertur de síd ds peçs (C) Tempertur ds peçs pós mim ( C) Tempertur ds peçs pós 0 mim ( C) A bertur d entrd de r 34 41,1 43, 47, , 46,5 45, , , , 5, ,8 47,5 44, , Observções 40% A síd de águ permneceu em 50% té 18 min, pós 50%. A entrd de águ permneceu em Temp de permnênci d grelh n águ Pes d grelh (kg) 8 min min ,5 49,5 48, % min 340

7 Gráfic 5 Cmprtment d tempertur d piscin de trtment cm imersã d ª grelh. Tbel 5 Dds btids pr terceir grelh. Crrid 31 Crrid 6,3-30 Crrid Tempertur s peçs n síd d frn ( C) Temp (mim) ,5 55,5 55, ,5 5 51,5 49, ,5 Tempertur d águ (C) ,4 60, ,5 56, , , , ,5 59,8 59,8 58, , Tempertur mbiente (C) Tempertur d águ pós retird ds peçs (C) Tempertur de síd ds peçs (C) Tempertur ds peçs pós mim ( C) Tempertur ds peçs pós 0 mim ( C) 3 55

8 Observções A bertur d entrd de r 40% té 5 min, pós 50%. A síd de águ permneceu em A entrd de águ permneceu em Temp de permnênci d grelh n águ Pes d grelh (kg) 50% 48 min 17 50% 54 mim % 53 min 3530 Gráfic 6 Cmprtment d tempertur d piscin de trtment cm imersã d 3ª grelh. O Gráfic 7 mstr um cmpnhment gerl d ument d tempertur d águ lng ds três grelhs. Gráfic 7 - Acmpnhment d ument d tempertur d águ lng ds grelhs. Fzend um nálise mis detlhd ds temperturs encntrds lng ds trtments tems s Tbels 6, 7 e 8.

9 Tbel 6 Tempertur máxim que águ tingiu em cd grelh pr s três trtments. Tempertur máxim tingid n trtment (C) 1 Grelh 35,0 4,5 39,0 Crrid Grelh 48,0 56,0 5,0 3 Grelh 55,8 60,8 66,0 Cm er esperd mir tempertur d águ fi tingid n terceir grelh. A Tbel 7 fz seguinte rcicíni: tempertur máxim tingid pr cd grelh mens tempertur inicil d águ de cd específic grelh, pr s 3 trtments estudds. Tbel 7 Vriçã d tempertur d águ lng de cd grelh. ΔT = Tempertur máxim - Tempertur inicil (C) Crrid 1 Grelh Grelh 3 Grelh 1,0 15,5 14,0 14,0 15,0 13,0 1,8 13,8 19,0 Observ-se que vriçã de tempertur entre entrd e síd de cd grelh fic entre 1 15C, cm exceçã terceir grelh que presentu um diferenç de 19C, cntud iss é explicd pel mir pes que est grelh tinh (3530kg) qund cmprd s utrs (17 480kg) ds utrs trtments. Tbel 8 - Vriçã máxim de tempertur que crreu lng de cd trtment. Crrid Tempertur mínim d TT 3,0 7,0 5,0 Tempertur máxim d TT 55,8 60,8 66,0 T máx - T mín 3,8 33,8 41,0 A Tbel cim mstr que mir vriçã crreu n trtment, que é explicd unicmente pel mir mss de mteril trtd em su terceir grelh, pis cm um td trtment tmbém teve um ttl trtd bem similr, cntud esse pes fi distribuíd mis hmgenemente entre s grelhs, cm pde ser vist n Tbel 9. Tbel 9 Distribuiçã d pes ds grelhs. Pes de cd grelh (kg) Crrid 1 Grelh Grelh 3 Grelh Ttl Trtd A cmpsiçã químic d mteril estudd est n Tbel 10. A Figur 3 mstr digrm Fe-C pr um percentul de 13% de Mn.

10 Crrid d Frn 1050 Tbel 10 Cmpsiçã químic. C 1,3 Si 0,79 Mn 1,43 P 0,046 Cmpsiçã químic (%) S Cr Ni 0,014,03 0,39 M 0,084 Zr 0,014 Ce 0,014 L <0,005 Figur 3 Digrm Fe-C pr 13% de Mngnês. Observ-se que pr cmpsiçã químic d mteril estudd tempertur mínim de ustenitizçã é de 945C, cntud devid ftres de segurnç deve-se umentr ess tempertur em 50C (995C) pr grntir que mteril fique relmente ustenitizd. O termpr 1 nã tingiu tempertur mínim de 995C, ficnd em 985C (crrid ), 99C (crrid ) E 994C (crrid ) ist prejudic trnsfrmçã ustenític d mteril, bem cm dissluçã de crbnets existentes n mteril. N Figur 4 é mstrd spect metlgráfic ds crps de prv cilíndrics pr mstr brut de fusã e d primeir grelh pr s três trtments. Em tds s mstrs verificuse presenç de dendrits. N mstr brut de fusã bservu-se presenç de muits crbnets, principlmente n regiã centrl d mstr, nde s crbnets presentrm-se de frm grsseir. Os crbnets estvm distribuíds tnt n interir ds grãs qunt em seu cntrn. As grelhs 1 ds crrids e presentrm mesm vlume de crbnets, cntud pr mstr d crrid s crbnets estvm mis finmente distribuíds. A crrid fi que presentu melhr spect. A presenç destes crbnets pr mstr grelh 1 d crrid, está relcind tempertur n qul mteril ficu expst (985C), que fi insuficiente pr ttl dissluçã destes crbnets. A regiã centrl d mstr é que mis present crbnets, iss devid fenômen de segregçã d mteril cusd pels diferentes tx de slidificçã que mesm sfreu.

11 Figur 4 Amstr brut de fusã em cmprçã cm s mstrs retirds d 1ª grelh de cd trtment. Ns nálises ds grelhs e 3 bservu-se que númer de crbnets cresce d primeir trtment em direçã terceir. (Figurs 5 e 6)

12 Figur 5 Amstr brut de fusã em cmprçã cm s mstrs retirds d ª grelh de cd trtment.

13 Figur 6 Amstr brut de fusã em cmprçã cm s mstrs retirds d 3ª grelh de cd trtment. As Figurs 4, 5 e 6 nlisrm individulmente grelhs n mesm psiçã pr s três trtments, cntud é imprtnte tmbém que nlisnd cd trtment cm um td, pr s três css, quntidde de crbnets diminuiu d primeir grelh em direçã últim grelh. A presenç de crbnets em si, nã é um ftr nã é prejudicil, desde que estejm n interir d grã, pis nã fetm tencidde d mteril e ind uxilim cntr desgste. Cntud qund estes estã lclizds n cntrn d grã eles pdem gerr quebr d mteril em serviç. A Tbel 11 mstr quntidde de crbnets encntrds n cntrn de grã pr cd grelh. Tbel 11 Crbnets n interir d grã. Grelh Trtment Crbnets d cntrn de grã lguns rrs bstnte rrs pucs lguns rrs rrs pucs

14 Cm relçã tmnh de grã (TG) encntrd ns mstrs tems Tbel 1. O TG fi vlid smente ns mstrs cilíndrics devid ft de est ter um menr interferênci cm relçã frentes de slidificçã. É imprtnte relembrr que qunt menr numer d tmnh de grã, mir ele é. Tbel 1 - Tmnh de Grã encntrd. Amstr Tmnh de Grã Brut de fusã 01 Trtment 1 Grelh 1 Grelh 1 3 Grelh 03 Trtment 1 Grelh 0 Grelh 03 3 Grelh 03 Trtment Grelh Grelh 3 Grelh Observu-se que cm pssr ds grelhs tmnh de grã vi umentnd, que já er esperd. O teste de dbrment fi relizd cm uxíli d prens hidráulic d expediçã. Cm é mstrd n Tbel 13, ângul de dbrment umentu d primeir grelh pr terceir grelh pr s crrids e. O resultd presentd n 3 grelh d crrids mstr que mteril nã presentu dbrment esperd, u sej, um dbrment mir ds que s utrs grelhs subsequente d mesm tt, iss é devid tempertur que águ tingiu durnte imersã, supernd s 60C. Tbel 13 Teste de dbrment. Ângul de dbrment () Crrid Brut de fusã Grelh 54, 50,78 9 Grelh 54,7 51,83 31,8 3 Grelh 55,4 4,74 40 Após ensi de dbrment fi relizd exme metlgráfic de seções próxims à regiã de dbrment pr ver se há surgiment de mcls. A presenç de mcls é imprtnte prque fz cm mteril tenh um melhr respst n seu prcess de encrument, já que surgiment d mcls reduz livre cminh médi n qul s discrdâncis pderim pssr sem sfrerem interrupçã. A Tbel 14 mstr s resultds encntrds, bem cm um gerl ds utrs prâmetrs vlids.

15 Tbel 14 Númer de mcls encntrds e utrs dds. Grelh Trtment crbnets d cntrn de grã Temp de permnênci d cd grelh n ptmr lguns rrs bstntes rrs pucs lguns rrs rrs pucs 04:50 04:00 04:0 05:10 04:30 05:5 05:40 05:00 05:55 Ângul de dbrment ( ) 54, 50, ,7 51,83 31,8 55,4 4,74 40 Númer de mcls pucs lgums bstntes pucs bstntes bstntes bstntes lgums bstntes Cm s resultds d tbel cim pdems cncluir que s menres ânguls de dbrment pr s mstrds d trtment está sscid presenç de crbnets n cntrn de grã desss mstrs, que pr cnsequente est sscid tempertur n qul frn estv. Fi bservd que primeir grelh de cd trtment especific presentu um mir númers de crbnets cntrn de grã qund cmprd cm s demis grelhs, est incmplet dissluçã é devid tempertur tingid ser insuficiente ness regiã. Um ds mtivs pr qul frn nã tinge tempertur necessári n primeir grelh (regiã d termpr 1) é que est grelh fic lclizd próxim d prt d frn, perdend ssim muit clr pr mbiente. Cm relçã águ d piscin fi bservd que cd imersã de um grelh pesnd 500kg, tempertur d mesm sbre entre 1 15C. A trves ds resultds btids n teste de dbrment ntu-se que tempertur máxim que águ pde tingir durnte imersã ds grelhs é 60C, lg só deve-se imergir s grelhs n águ se mesm estiver cm tempertur de té 45C; e pr cd 1000kg mis tempertur inicil d águ deve ser reduzid em 7C, u sej pr um grelh de 3500kg tempertur máxim inicil pr imersã deve ser de 38C. CONCLUSÃO Sugere-se um revisã n islment térmic d prt d frn de trtment térmic. Clcr s grelhs de menr mss n frente e s de mir mss n fund d frn, pis ests últims estrã mis temp n ptmr e n regiã mis quente d frn. A tempertur inicil d piscin deve bedecer tbel bix pr ssegurr qulidde ds peçs: Pes ttl d grelh Tempertur inicil (kg) máxim d águ (C) , , KELI VANESSA SALVADOR DAMIN Engenheir de Mteriis AGUINALDO GONSALEZ Engenheir Metlurgist