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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Luis Augusto Mendes dos Reis
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Mucsi, Cristiano Stefano (Presidente)
Otubo, Jorge
Pereira, Luiz Alberto Tavares
Título em português
Investigação do processo para a reciclagem de cavacos de ligas de zircônio através da consolidação por fusão em forno a arco elétrico de refusão de eletrodos consumíveis sob vácuo (VAR)
Palavras-chave em português
forno VAR
ligas de zircônio
reciclagem
Resumo em português
Os reatores nucleares de potência refrigerados à água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR) comumente utilizam pastilhas de dióxido de urânio como o seu combustível nuclear, estas por sua vez são montadas e empilhadas em tubos e tampões de ligas de zircônio (M5, Zirlo, Zircaloy, etc), Na usinagem desses componentes são geradas grandes quantidades de cavacos que estão contaminados com fluido de corte, o armazenamento destes cavacos apresenta riscos de segurança e ambientais por ser um material pirofórico e apresentarem alta área específica. Estas são ligas importadas e por isso é mostrado interesse pela indústria de reciclagem na sua reutilização. Este trabalho apresenta o estudo de um processo de reciclagem e os resultados para buscar, eficiência no processo de limpeza; controle de qualidade; obtenção de eletrodos prensados e a fusão em um forno a arco elétrico sob vácuo (Vacuum Arc Remelting - VAR). O processo de reciclagem se inicia com uma separação magnética de possíveis materiais ferromagnéticos presentes, lavagem do fluido de corte, que é solúvel em água, lavagem com um desengraxante industrial, seguido por um enxágue com fluxo contínuo de água em alta pressão e uma secagem por fluxo de ar quente. A primeira avaliação do processo foi feita por uma análise de fluorescência de raios X por dispersão de energia mostrando impurezas provenientes da mistura com cavacos da usinagem de aços inoxidáveis. Os cavacos foram prensados para a obtenção de eletrodos, para fusão em forno VAR, e para isso foi desenvolvida uma matriz para obtenção de eletrodos. Os eletrodos foram fundidos em um forno VAR de laboratório no Laboratório de Fusão do CECTM IPEN. A fusão dos cavacos é possível e viável em um forno VAR o que reduz em até 40 vezes o volume de armazenamento desse material.
Título em inglês
Investigation of the process for the recycling of zirconium alloys scraps through the consolidation by melt in vacuum arc remelting (VAR) furnace of consumable electrodes
Palavras-chave em inglês
recycling
VAR furnace
zirconium alloys
Resumo em inglês
The Pressurized Water Reactor commonly uses uranium dioxide pellets as the nuclear fuel, which are then assembled and stacked in zirconium alloy tubes (M5, Zirlo, Zircaloy) and end capped, in the machining of these components large amounts of chips are generated which are contaminated with cutting fluid. Its storage poses security and environmental risks due to a pyrophoric material. These are imported alloys and so it is shown interest by the recycling industry in its reuse. This paper presents the study of a recycling process and its results to seek efficiency in the cleaning process; quality control; obtaining of the electrodes and melting in a Vacuum Arc Remelting (VAR) furnace. The recycling process begins with a magnetic separation of possible ferromagnetic alloys present, washing out the water-soluble cutting fluid, washing with an industrial degreaser, followed by a rinse with continuous high pressure water flow and a flow drying of hot air. The first evaluation of the process was done by an energy dispersive X-ray fluorescence analysis showing the presence of impurities from the mixture with stainless steel machining chips. The chips were pressed to obtain electrodes to be melted in VAR furnace and for this a matrix was developed to obtain electrodes. The electrodes were melted in a laboratory VAR furnace in the Melt Laboratory at CECTM - IPEN. The melting of the chips is possible and feasible in a VAR furnace that reduces the storage volume of this material by up to 40 times, however, it is necessary to correct the composition of the alloy for the melting of these ingots.
 
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Data de Publicação
2019-06-28
 
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