Title

Desenvolvimento de condutivímetro para materiais de alta condutividade térmica baseado no método ASTM D5470-17

Development of a thermal conductivity meter for high thermal conductivity materials based on the ASTM D5470-17 method

Authorship

JUNIOR, HORMANDO LEOCADIO; SOUZA, EVANDRO COSTA

JUNIOR, HORMANDO LEOCADIO

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SOUZA, EVANDRO COSTA

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DOI

10.5151/2594-5327-43185

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Abstract

Devido à elevada condutividade térmica dos aços, técnicas convencionais de medição de condutividade por fluxímetros tornam-se limitadas, devido aos baixos gradientes de temperatura gerados e são sensíveis à resistência térmica de contato. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, construção e validação experimental, no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Usiminas, de um condutivímetro baseado na norma ASTM D5470:2017, especificamente para materiais de alta condutividade térmica. O dispositivo utiliza sistemas de aquecimento e resfriamento controlados, garantindo fluxo de calor unidimensional com elevada precisão. A validação foi realizada utilizando aço AISI 304, apresentando desvio de 1,7% em relação à literatura. Sua aplicabilidade foi confirmada na caracterização de materiais da camada estagnada de alto-forno (62 W/m·K) e aço elétrico USICORE 550 (51 W/m·K), comprovando sua eficácia e precisão

Due to the high thermal conductivity of steels, conventional heat flow meter techniques become limited, as they generate low temperature gradients and are highly sensitive to thermal contact resistance. This work presents the development, construction, and experimental validation of a thermal conductivity measurement device at the Usiminas Research and Development Center, based on ASTM D5470:2017, specifically designed for high thermal conductivity materials. The apparatus employs controlled heating and cooling systems, ensuring a highly accurate one-dimensional heat flux. Validation was performed using AISI 304 steel, showing a deviation of 1.7% compared to literature data. This applicability was further demonstrated in the characterization of blast furnace stagnant layer materials (62 W/m·K) and electrical steel USICORE 550 (51 W/m·K), proving effectiveness and accuracy.

Keywords

Medidor de condutividade térmica, Aço elétrico, Camada estagnada de alto-forno, Validação experimental

Thermal conductivity meter, Electrical steel, Blast furnace stagnant layer, Experimental validation