Desbaste

A principal função do laminador de desbaste ou primário é de alterar a forma do lingote, reduzindo a sua seção, e alongando-o na direção paralela ao eixo longitudinal. No desbaste são usados laminadores duo-reversíveis, onde são aplicadas no material de 10 a 20 deformações consecutivas. As deformações iniciais devem ser pequenas, pois os lingotes, que têm estrutura bruta de fusão, têm baixa ductilidade. Com a evolução do processamento são aplicadas deformações maiores por passes, obtendo no final do desbaste tarugos com seções quadradas de 125 x 125 mm até 450 x 450 mm ou placas com espessura de 75 a 300 mm e largura de 400 a 1600 mm. Normalmente esta etapa é realizada com a temperatura decaindo de 1250 a 1000°C e tempos de espera entre passes relativamente grandes, da ordem de 5 a 20 segundos.

Do ponto de vista metalúrgico o desbaste tem o objetivo, inicialmente, de transformar o estrutura bruta de fusão, compostas de grãos colunares e equiaxias grosseiros, em grãos equiaxiais de menor granulação, e posteriormente promover o refino da estrutura trabalhada, com a combinaç ão de deformações seguidas de recristalizações, nos intervalos entre passes.

Uma forma de se entender o que ocorre durante uma seqüência de passes, como acontece na laminação a quente, é separar uma seqüência de passes em um conjunto de unidades de processamento termomecânicos, onde

cada uma dessas unidades é constituída da deformação imposta no passe em questão mais o tempo de espera até o início do passe seguinte. Durante a etapa de deformação o material é encruado, podendo amaciar dinamicamente até certa extensão, dependendo das condições de deformação. No intervalo entre passes os grãos encruados podem amaciar estaticamente e crescerem, gerando a microestrutura inicial para o passe seguinte.

Durante a etapa de desbaste, a temperatura de operação é alta e os tempos de espera entre passes relativamente grandes. Nestas condições, o material que é encruado durante a deformação, recristaliza-se completamente no intervalo entre passes, e os grãos recristalizados podem crescer, dependendo das condições de trabalho. Assim, pode-se entender uma seqüência de passes durante a etapa de desbaste como um conjunto composto de deformação → recristalização → crescimento de grãos, que se repete a cada unidade de processamento termomecânico [6 e 59].

2.5.3 Acabamento

A função da laminação de acabamento é dar ao material a forma final e as propriedades desejadas. Por resultar em produtos com diferentes propriedades e formas, esta etapa do processo de conformação a quente é de difícil padronização, e envolve conhecimentos da engenharia de processo e de metalurgia física para se determinar as melhores condições de operação. Dependendo do aço que está sendo processado, das propriedades e formas finais almejadas, esta etapa da laminação é realizada em diferentes condições de deformação. Na laminação de tiras a quente o material é deformado consecutivamente por um conjunto de gaiolas de laminação, alinhadas uma em frente a outra, separadas por distâncias de alguns metros. Normalmente a velocidade de operação é alta, da ordem de alguns quilômetros por hora, gerando taxas de deformação relativamente altas e baixos tempos de espera entre passes. As Tabelas 2.2, 2.3 e 2.4 apresentam-se valores típicos da quantidade de deformação por passe e tempos de espera entre passes, taxa

de deformação e temperatura na laminação de tiras a quente de aços em condições industriais [60].

Tabela 2.2 - Dados da laminação de tiras a quente em condições industriais para um aço C-Mn [60]. Passe Temperatura (ºC) Deformação Tempo de espera entre passes (s) Taxa de deformação (s-1₎ F1 1043 0,95 8,6 4,5 F2 1000 0,83 4,45 12 F3 983 0,66 2,51 26,6 F4 957 0,54 1,56 49,5 F5 930 0,41 1,01 79,7 F6 903 0,35 0,72 122,6 F7 877 0,19 - 128,5

Tabela 2.3 - Dados da laminação de tiras a quente em condições industriais para um aço C-Mn [60]. Passe Temperatura (ºC) Deformação Tempo de espera entre passes (s) Taxa de deformação (s-1₎ F1 1015 0,65 4,7 8,12 F2 996 0,66 2,64 18,91 F3 971 0,59 1,55 38,64 F4 933 0,47 1,02 67,35 F5 923 0,35 0,74 99,33 F6 916 0,31 0,56 136,95 F7 910 0,26 - 178,53

Tabela 2.4 - Dados da laminação de tiras a quente em condições industriais para um aço C-Mn [60]. Passe Temperatura (ºC) Deformação Tempo de espera entre passes (s) Taxa de deformação (s-1) F1 1003 0,60 3,27 11,83 F2 975 0,47 2,25 19,04 F3 959 0,43 1,62 30,06 F4 941 0,34 1,24 41,29 F5 926 0,33 0,93 61,08 F6 909 0,28 0,73 82,36 F7 895 0,19 - 88,74 2.5.4 Resfriamento

O estágio de resfriamento é uma parte natural dos processos de conformação a quente. Nesta etapa ocorre a decomposição da austenita, cujos produtos de decomposição dependem das condições de resfriamento, além das características de cada aço. No caso da laminação de tiras a quente, nesta etapa do processamento se dá o embobinamento das tiras.

3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Material

Para a realização deste trabalho utilizou-se um aço IF-Ti fornecido pela COSIPA, cuja composição química está indicada na Tabela 3.1. O material encontrava-se inicialmente na forma de placas com dimensões de 200 x 200 x 200 mm. Para um melhor aproveitamento do material, as placas foram cortadas e laminadas a quente até atingirem a forma de barras com diâmetro de 15 mm. Nesse processo de deformação foi utilizado um laminador de laboratório marca FENN, modelo 55DC2-02AS, com cilindros de perfís. A deformação foi realizada na faixa de temperaturas de 1200°C a 1000°C e as barras foram resfriadas ao ar até a temperatura ambiente após a laminação.

3.1.2 Preparação do Material

As barras de aço foram us inadas para a confecção dos corpos de prova. Para os ensaios dilatométricos utilizaram -se corpos de prova cilíndricos com 2 mm de diâmetro e 12 mm de comprimento. A geometria dos corpos de prova utilizados nos ensaios de torção a quente está mostrada na Figura 3.1. As dimensões dos corpos de prova, tais como comprimento e diâmetro úteis, foram otimizados para que se obtivesse uma alta razão comprimento/raio. Na realização dos ensaios, uma das extremidades dos corpos de prova é presa à máquina por roscas, enquanto a outra é encaixada na garra.

Tabela 3.1 - Composição química do material (% em peso).

C Mn Si Al S P Ti N

Figura 3.1 - Geometria dos corpos de prova utilizados nos ensaios de torção a quente. Dimensões em mm, com exceção da rosca.

3.2 Ensaios dilatométricos

Foram realizados ensaios de dilatometria em amostras do aço IF utilizando-se um dilatômetro Adamel Chomargy, Model DT1000, do laboratório de pesquisa de transformaç ão de fase da EESC-USP. O equipamento é conectado a um microcomputador, que através de um “software” permite o controle de todo o processo e fornece os resultados na forma de tabelas e gráficos. Os corpos de provas eram aquecidos com uma taxa de 2 °C/s até 1150°C, permanecendo nesta temperatura por 10 minutos e, em seguida, submetidos ao resfriamento com taxas de 20, 10, 5, 2, e 0,5 °C/s. A Figura 3.2a mostra uma representação típica do ciclo térmico utilizado nos ensaios. Já a Figura 3.2b mostra um exemplo esquemático do resultado fornecido pelo equipamento de dilatometria. A determinação dos valores de início e fim de transformação foi realizada derivando-se a curva experimental, ou seja, fazendo d(dL/dLo)/dT em função de T, que é realizado diretamente no

equipamento.

Em todos os corpos de prova ensaiados por dilatometria foram realizadas medidas de dureza Vickers, utilizando-se um microdurômetro do tipo Micromet 2105, digital, com carga de 25gf.

Temperatura (

C)

Tempo (s)

Figura 3.2a –Ciclo térmico típico utilizado nos ensaios de dilatometria.

0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Resfriamento Aquecimento dL/dLo x10 -3 Temperatura (oC) x102

Figura 3.2b – Resultado típico de um ensaio de dilatometria realizado em um aço baixo carbono.