Substituição de coque calcinado de petróleo por grafite sintético na fabricação de ferro fundido cinzento.
| dc.contributor.advisor | Bello, Roger Hoel | |
| dc.contributor.advisor-lattes | https://lattes.cnpq.br/0479686945106210 | |
| dc.contributor.author | Oliveira, Vitória Aparecida Guedes de | |
| dc.contributor.author-lattes | https://lattes.cnpq.br/9649204206069809 | |
| dc.contributor.referee1 | Bello, Roger Hoel | |
| dc.contributor.referee1Lattes | https://lattes.cnpq.br/0479686945106210 | |
| dc.contributor.referee2 | Macêdo Neto, José Costa de | |
| dc.contributor.referee2Lattes | https://lattes.cnpq.br/7868540287547126 | |
| dc.contributor.referee3 | Mesquita, Antônio de Lima | |
| dc.contributor.referee3Lattes | https://lattes.cnpq.br/7920404121091345 | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-24T16:10:59Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-31 | |
| dc.description.abstract | Currently, with the development of foundry industry technology, materials focused on the production of parts for the automotive industry, such as cast iron, have stimulated significant research activities. Cast irons have a carbon percentage greater than 2.1% by mass and are a ternary alloy of Fe-C-Si (Iron-Carbon-Silicon), with a silicon percentage greater than 1% by mass. Gray cast iron is a highly selected material in this industry for a multitude of internal parts of combustion engines due to its high tensile strength and hardness under severe conditions. This increase in carbon in the matrix is achieved through the extra addition of carbon (carburization) with calcined petroleum coke, among other methods. To improve the cast iron manufacturing process by increasing carbon concentration more effectively and contributing to less waste of this raw material, synthetic graphite was chosen in this work because, in addition to dissolving the carburizer faster and more uniformly, it has a crystalline structure. Thus, this work aimed to evaluate the substitution of calcined petroleum coke with synthetic graphite in the manufacture of internal parts of gray cast iron combustion engines in the PIM industry. Thermal analysis, spectrometry for chemical composition analysis of metals, tensile mechanical testing, hardness testing, metallography, and optical microscopy techniques were used. According to initial tests, synthetic graphite is a potential substitute fuel for calcined petroleum coke, since using the same quantity of standard coke (17 + 3 kg) the adequate mechanical properties of the factory specifications for gray cast iron (FC250) were achieved, i.e., gray cast iron with a ferritic matrix and “type A” carbon > 70%. Tests with smaller quantities, 16 and 14 kg, are ongoing for mechanical properties; however, the carbon composition was achieved in both tests with values higher than coke and with greater homogeneity. For 16 kg charge of synthetic graphite, an 8.2% higher composition was obtained. While for the lowest charge, a 5.5% higher yield was obtained compared to calcined petroleum coke. Thus, synthetic graphite can be a substitute for calcined carbon coke as a fuel for the manufacture of gray cast iron. | |
| dc.description.resumo | Atualmente, com o desenvolvimento da tecnologia das indústrias de fundição, os materiais focados na produção de peças para a indústria automobilística, como o ferro fundido têm estimulado importantes atividades de pesquisa. Os ferros fundidos (FoFo) possuem um percentual de carbono superior a 2,1 % em massa e são uma liga ternária de Fe-C-Si (Ferro-Carbono-Silício), com percentual superior a 1% em massa de silício. O FoFo cinzento é um material muito selecionado nessa indústria para uma infinidade de partes internas de motores a combustão por possuir elevada resistência à tração e dureza em condições severas. Esse aumento de carbono na matriz é conseguido através da adição extra de carbono (carburação) com o coque calcinado de petróleo entre outros. Para aperfeiçoar o processo da fabricação do ferro fundido no aumento da concentração de carbono de uma maneira mais eficaz e contribuir com um menor desperdício dessa matéria-prima foi escolhido o grafite sintético nesse trabalho, pois além do carburante se dissolver mais rápido e de forma mais uniforme possui uma estrutura cristalina. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a substituição do coque calcinado de petróleo por grafite sintético na fabricação de peças internas de motores a combustão de ferro cinzento da indústria do PIM. As técnicas de análise térmica, espectrometria para análise de composição química de metais, ensaio mecânico de tração, dureza, metalografia e microscopia ótica foram utilizadas. De acordo com os testes iniciais o grafite sintético é um potencial carburante substituto para coque calcinado de petróleo, pois utilizando a mesma quantidade de coque padrão (17 + 3 kg) foram atingidas as propriedades mecânicas adequadas das especificações da fábrica para o ferro fundido cinzento (FC250), ou seja, ferro fundido cinzento com matriz ferrítica e carbono tipo “A” > 70%. Os testes com menores quantidades, 16 e 14 kg estão em andamento para as propriedades mecânicas, porém a composição de carbono foi atingida em ambos os testes e com valores superiores ao coque e com maior homogeneidade. Para a carga de 16 kg de grafite sintético foi obtida uma composição 8,2% maior. Enquanto que para a menor carga foi obtida 5,5 % maior que o coque calcinado de petróleo. Assim, o grafite sintético pode ser substituto do coque calcinado de carbono como carburante para a fabricação do ferro fundido cinzento. | |
| dc.identifier.citation | OLIVEIRA, Vitória Aparecida Guedes de. Substituição de coque calcinado de petróleo por grafite sintético na fabricação de ferro fundido cinzento. Manaus, 2025. 22f. TCC- (Graduação em Engenharia de Materiais) –Universidade do Estado do Amazonas. Escola Superior de Tecnologia. | |
| dc.identifier.uri | https://ri.uea.edu.br/handle/riuea/8082 | |
| dc.publisher | Universidade do Estado do Amazonas | |
| dc.publisher.initials | UEA | |
| dc.relation.references | BRASIL. Ministério da Economia. A história da Zona Franca de Manaus, em resumo. 2020. Disponível em: https://www.gov.br/suframa/pt-br/assuntos/historia-da-zona-franca. Acesso em: 20 out. 2025. ABRACICLO. Anuário da Indústria Brasileira de Duas Rodas. Disponível em: http://www.abraciclo.com.br/anuario-de-2019. Acesso em: 20 out. 2025. CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos: características gerais, tratamentos térmicos, principais tipos. 7ª edição. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais -ABM, 2008. 600 p. BATISTA, W. F. Estudo da influência do inoculante na formação de inclusões de silício em anéis de pistão de ferro fundido cinzento. Dissertação de mestrado, Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, 2022. ASTM A247-16a. Standard Test Method for Evaluating the Microstructure of Graphite in Iron Castings, ASTM International, West Conshohocken. 13p. 2016. VERRAN, G. O. Aula 06: Solidificação de ferros fundidos. Joinville: Universidade do Estado de Santa Catarina, 26 out. 2025. Notas de aula. EDALATI, K.; AKHLAGHI, F.; NILI-AHMADABADI M. Influence of SiC and FeSi addition on the characteristics of gray cast iron melts poured at different temperatures, Journal of Materials Processing Technology, v.160, pp.183–187, 2005. TSCHIPTSCHIN, P., T.; GUESSER, W., L. On the growth of graphite lamellae in a high Si GG20 cast iron, Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, v.19, pp. e2642, 2022. THEUWISSEN, K.; LACAZE, J.; LAFFONT, L. Structure of graphite precipitates in cast iron. Carbon, vol. 96, pp. 1120-1128, 2016. TEWARY, U, PAUL, D., MEHTANI, H.K., BHAGAVATH, S., ALANKAR, A., MOHAPATRA, G., SAHAY S. S., PANWAR, A. S., KARAGADDE, S., SAMAJDAR, I. The origin of graphite morphology in cast iron, Acta Materialia, v. 226, 2022. | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | |
| dc.subject | Carburante | |
| dc.subject | Coque calcinado de petróleo | |
| dc.subject | Grafite sintético | |
| dc.subject | Ferro fundido cinzento | |
| dc.title | Substituição de coque calcinado de petróleo por grafite sintético na fabricação de ferro fundido cinzento. | |
| dc.title.alternative | Replacement of calcined petroleum coke with synthetic graphite in the production of gray cast iron. | |
| dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso |
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