8 - FORNOS DE REAQUECIMENTO
Sua função principal é elevar a temperatura dos produtos semi-acabados, (tarugos ou placas), até que o material esteja suficientemente plástico para permitir a redução mecânica à secção desejada.
Condições que afetam a operação e qualidade do produto:
1. A temperatura deverá ser suficientemente alta para não obrigar a reduzir a velocidade de produção do laminador, nem submeter os cilindros a pressões excessivas;
2. Não deverá ocorrer superaquecimento, pois a temperatura demasiadamente elevada irá afetar a secção, as propriedades físicas e a estrutura de grão de produto acabado;
3. O aquecimento deve ser uniforme em toda a secção e em todo o
comprimento, para evitar rupturas intemas, ou uma variação, tanto na secção, como na estrutura de grão do produto acabado;
4. Cada peça de aço da mesma ordem de produção deve ser aquecida, em sequência, à aproximadamente a mesma temperatura, para evitar atrasos na laminação devido a ajuste nos cilindros; e,
5. O aquecimento deve permitir o fluxo adequado de calor, sem haver fusão da superfície externa e, também, para evitar trincas e tensões internas, causadas por diferenças muito grandes de temperatura entre o núcleo e a superfície da peça.
A importância acima é relativa evaria com o tipo de aço: nos aços de baixo carbono, as condições de aquecimento são diferentes das de aços altamente ligados.
Alguns princípios básicos devem ser respeitados para o projeto e operação dos fornos de aquecimento, tais como:
1. Capacidade térmica, ou seja, a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do material.
2. Fluxo de calor até a superfície e através da peça.
Num forno de reaquecimento o calor é transmitido por radiação e convecção. A radiação do calor da chama depende da diferença de temperatura entre a superfície do aço e a chama, da distância entre elas, da luminosidade e espessura da chama (coeficiente de emissividade).
A convecção de calor das paredes do forno para a superfície da peça depende da diferença de temperatura entre os dois corpos e do coeficiente de transferência de calor por convecção.
3. O fluxo de gases no interior do forno influencia na uniformidade de aquecimento das peças.
4. Os combustíveis usados nos fornos de reaquecimento podem ser sólidos (carvão pulverizado), líquidos (óleos combustíveis ou alcatrão) ou gasosos (gás natural, gás de alto fomo, gás de coqueria ou a combinação dos dois últimos.
5. Deve haver espaço para a chama e os gases queimados no volume interno do forno, o qual depende do tipo de combustível utilizado e do grau de mistura e da temperatura do ar e do combustível.
A chama não pode ser mais comprida que o forno, sob pena da combustão ir completar-se no canal de fumaças e danificar o recuperador.
Se, pelo contrário, a chama for muito curta em relação ao tamanho do forno, os gases queimados esfriam-se ainda no seu interior, resultando condições desfavoráveis para o aquecimento.
A combustão superficial da mistura é também importante, pois, influencia na velocidade de combustão.
6. A movimentação dos gases queimados não deve causar turbilhões em retrocesso ou zonas mortas.
8.1 - CLASSIFICAÇÃO DOS FORNOS DE REAQUECIMENTO
8.1.1 - FORNOS DESCONTÍNUOS OU INTERMITENTES
São aqueles em que o material a ser aquecido é carregado e permanece estacionário sobre a soleira até atingir a temperatura de laminação ou forjamento. Algumas vezes é comum virar-se os blocos ou lingotes a fim de homogeneizar o aquecimento.
Normalmente o ar é pré-aquecido por regeneradores e a combustão sofre inversão da chama. Quando são utilizados recuperadores, a direção da chama é a mesma, todo o tempo.
O aço a ser aquecido nestes fornos é normalmente carregado e retirado do forno, por meio de máquinas carregadoras.
Como vantagens dos fornos descontínuos podemos citar:
1. Permitir o aquecimento de vários tipos de aços ou dimensões diferentes de peças que necessitam um processo de aquecimento específico, o que pode ser melhor executado em lotes separados do que misturados no mesmo forno; 2. Podem operar a temperaturas mais elevadas do que um forno contínuo, podendo-se 'lavar' a superfície do aço, isto é, fundir parcialmente a crosta de óxido para remover defeitos da superfície, sem haver o perigo das peças colarem umas nas outras;
3. Possibilidade de misturar de peças de aços diferentes dentro do forno é menor;
4. Sem despesas adicionais para esvaziar o forno, no fim de um programa de aquecimento.
Como desvantagens podemos citar:
1. Elevado investimento por tonelada de produção;
2. Baixa eficiência da soleira (pequena área de utilização);
3. Maior quantidade de pessoal necessário para operar o forno;
4. O comprimento das peças é limitado (6 m) devido às dificuldades no sistema de manuseio e carregamento.
8.1.2 - FORNOS CONTÍNUOS
Estes fornos possuem, em geral, várias zonas de aquecimento em seu interior. O material é carregado em uma extremidade, sendo forçado a caminhar pelo interior do forno pela ação de empurradores ou vigas. O material normalmente é descarregado pela outra extremidade do forno, ou por uma porta lateral, por meios mecânicos.
Nos fornos contínuos, tanto a carga como a descarga, se realizam de maneira periódica durante a operação.
Como vantagens podemos citar:
1. Elevada produção;
2. Menor quantidade de mão-de-obra por tonelada aquecida;
3. Menores custos de depreciação e manutenção por tonelada aquecida; grande produção por metro quadrado de área ocupada.
Como desvantagens, os fornos contínuos apresentam:
1. Falta de flexibilidade no atendimento de pequenas encomendas ou diversos tipos de aços;
2. Os lados do material devem ser planos para evitar empilhamento de peças na soleira;
3. maior custo para esvaziar o forno na reparação ou no final de programa de produção, exceto no caso de vigas caminhantes;
4. O esvaziamento do forno em caso de acidente é muito trabalhoso, provocando qrandes perdas de tempo.
6. Maior dificuldade para empurrar diferentes seções dentro do forno (exceto no caso de vigas caminhantes).
Os fornos contínuos podem ser classificados quanto a maneira como as peças são aquecidas e conduzidas no interior do forno em: fornos de empurrar e
Fornos de vigas caminhantes,.
Com o sistema de empurrar, teremos um forno sensível do ponto de vista mecânico, uma vez que, habitualmente, peças móveis no interior do forno, devido às altas temperaturas reinantes no interior do mesmo, sempre são críticas.
Uma das vantagens dos fornos de vigas caminhantes é a possibilidade de esvaziamento ao final da jornada, visto que os fornos de empurrar não apresentam esta possibilidade, o material permanece inativo dentro do forno a altas temperaturas várias horas.
O que se repercute em uma maior oxidação, com uma considerável perda de material e um maior depósito de carepa, sobre a soleira do forno.
Uma outra vantagem muito importante é a maior uniformidade de temperatura das peças aquecidas devido ao fato de não haver contato permanente delas com os suportes (strids) para sustentação durante o aquecimento.
A manutenção do forno de empurrar é sensivelmente mais cara. Por outro lado, o investimento em sua construção é menor.
Os fornos de reaquecimento contínuos possuem três zonas de combustão:
1. Zona de pré-aquecimento
Onde o material que entra a temperatura ambiente é aquecido, em contra corrente, até uma temperatura da ordem de 700oC, pelos gases da combustão procedentes das outras zonas em direção ao recuperador onde aquecerá o ar de combustão.
2. Zona de aquecimento ou intermediária
Região de grande fluxo de calor onde o material é aquecido na superfície até uma temperatura de 1250oC, principalmente por radiação do calor das chamas dos queimadores (em torno de 10).
3. Zona de encharque
Equipada com queimadores (radiação de calor) onde se consegue que a diferença de temperatura entre o ponto mais frio (núcleo) e o ponto mais aquecido da peça, seja reduzida ao mínimo, não representando um problema para o trem de laminação ou para a qualidade do produto final laminado.
Também existem fornos do tipo rotativos empregados no reaquecimento de tarugos ou blocos para a laminação de produtos tubulares ou ainda no aquecimento de materiais para a realização de operações de forjamento.
Na atmosfera do forno, como conseqüência da combustão completa ou parcial, podem se encontrar os seguintes gases: dióxido de carbono (CO2), monóxido
de carbono (CO), anidrido sulfuroso (SO2), vapor de água, hidrogênio,
nitrogênio, metano, etc.
Em altas temperaturas, o dióxido de carbono e o excesso de oxigênio, reagem com o metal aquecido da superfície formando carepa.
Esta perda de material por oxidação, sem levar em conta o custo econômico que representa devido a queda de rendimento, pode se constituir em uma causa do não cumprimento das tolerâncias dimensionais previstas para o produto laminado, principalmente em relação ao comprimento dos produtos.
Figura 8.1 - Tipos de fornos contínuos de reaquecimento: de vigas caminhantes e de empurrar.
Figura 8.2 - Corte de um forno de reaquecimento de empurrar com 3 tipos de zonas de combustão (adaptado de McGannon, 1970).
8.2 - PRODUÇÃO
A capacidade de um forno de reaquecimento é afetada pela continuidade de operação.
Produções horárias elevadas ou baixo consumo de combustível não podem ser obtidos se o forno é aquecido, utilizado durante curto período e novamente deixado resfriar.
Fig.8.5 – Esquema mostrando detalhes do mecanismo de vigas caminhantes móveis e fixas de modo a permitir o deslocamento de placas sem riscar a superfície das mesmas em um forno de vigas caminhantes.
Fixos Móveis
Fig.8.5 – Esquema mostrando detalhes do mecanismo de vigas caminhantes de modo a permitir o deslocamento de placas sem riscar a superfície das mesmas em um forno de vigas caminhantes.
Ademais, os refratários serão submetidos à expansão e contração repetidas, o que é nocivo à sua duração.
A eficiência térmica é definida como a porcentagem do calor total fornecido ao forno que é usada para elevar a temperatura da carga até à necessária para a laminação (ou forjamento). Nos fornos contínuos equipados com recuperadores e bom isolamento, pode atingir até 40%.
A eficiência da combustão pode ser melhorada evitando-se as perdas que ocorrem no forno, dentre as quais se destaca a quantidade de energia contida nos gases da chaminé. Pode-se reduzir esta perda pela instalação de recuperadores, regeneradores ou caldeiras de recuperação. As perdas de irradiação podem ser reduzidas pelo uso de isolantes.
Figura 8.6 - Evolução de temperaturas ao longo de um forno de reaquecimento contínuo de vigas caminhantes. As placas de aço são enfornadas à temperatura ambiente.
Figura 8.7 - Evolução de temperaturas ao longo de um forno de reaquecimento contínuo de vigas caminhantes da ArcelorMittal Tubarão.
9 – LAMINAÇÃO DE TIRAS A QUENTE.
Os laminadores de tiras a quente são aqueles destinados a produção de chapas finas tiras até espessuras acima de 1,0 mm.
Uma boa parte dos produtos dos laminadores de tiras a quente é utilizada na espessura com que sai do laminador, são as chapas finas e tiras a quente. Entretanto, outra grande parte é destinada a laminação a frio, para a produção de chapas finas a frio e das folhas.
Assim como as chapas grossas, as chapas finas e tiras laminadas aquente podem ser classificadas de diversas maneiras segundo os requisitos de qualidade, ou seja:
1 - qualidade comum;
2 - qualidade estampagem;
3 - qualidade baixo teor de metalóides;
seqüência de operações nos trens de tiras aquente: 1- preparação das placas;
2- reaquecimento das placas; 3- descarepação;
4- laminação a quente; 5- bobinamento ou corte;
6- decapagem e oleamento (opcional); 7- acabamento.
1 – Preparação.
A preparação ou condicionamento das placas consiste na eliminação de seus defeitos, a fim de se evitar que os mesmos apareçam no produto acabado. As placas provenientes do desbastador são resfriadas e inspecionadas nas duas faces e, se necessário, é realizada a remoção dos defeitos (geralmente gotas frias, trincas, dobras, superfície queimada, superfície esponjosa, bolsas, etc.) através da escarfagem manual com maçarico ou com a utilização de esmeril. Em usinas siderúrgicas de elevado padrão de qualidade, o resfriamento e inspeção é feito por amostragem. A maior parte das placas, provenientes de desbastadores ou do lingotamento contínuo, é enfornada a quente, sem inspeção visual, com sensível economia de combustível.
2 – Reaquecimento de placas.
Completado o exame e o condicionamento, as placas são transportadas para a área dos fornos de reaquecimento onde sua temperatura será elevada até o ponto que o trabalho de deformação plástica seja facilitado. Os fomos são do tipo contínuo dotados de um sistema de carregamento, podendo ser de empurrar ou de vigas caminhantes.
3 - Descarepação.
A descarepação, ou seja, a eliminação da camada superficial de óxido, merece atenção especial, pois, a qualidade de superfície da chapa acabada depende em grande parte, do cuidado com que ela (a camada de óxido) for removida. Para isto existem três métodos:
a) emprego de uma cadeira duo horizontal, que pode igualmente efetuar uma redução de espessura;
b) utilização de uma cadeira duo vertical, bastante útil no caso de placas de largura menor , pois, além de controlar as bordas da chapa, ajuda a evitar o seu fendilhamento;
c) emprego de jatos d' água sob alta pressão, normalmente entre o laminador vertical e o laminador quádruo de chapas grossas, ou antes e depois do quebrador de carepas e do laminador quádruo reversível.
Os cilindros horizontais podem apresentar uma superfície entalhada (usinada), para facilitar o agarramento e arrastamento da carepa primária pelos cilindros ásperos. A ação dos cilindros verticais provoca o trincamento da carepa na direção transversal do esboço, facilitando a sua remoção sem o perigo de incrustá-la, o que pode acontecer com cilindros horizontais.
Os jatos de água, além da ação mecânica (impacto) propriamente dita, também provocam o resfriamento rápido da camada de carepa acarretando o seu fendilhamento (a carepa trinca porque é friável) e diminuindo a adesão da mesma à superfície do metal base. Observa-se que a água que penetra nas trincas provoca um aumento de volume ao se transformar em vapor induzindo o remoção da camada de carepa.
A laminação, pode ser realizada em 4 tipos de laminadores:
1 - laminador contínuo;
2 - laminador semi-contínuo;
3 - laminador reversível Steckel -laminador planetário. 4 – Laminação a quente.
A laminação a quente, pode ser feita em laminador contínuo, semicontínuo e laminador steckel.
4.1 - Laminador Contínuo
No arranjo dos trens contínuos de tiras aquente, o mesmo é dividido em 2 partes: trem preparador e trem acabador. O número e o tipo de cadeiras utilizadas em cada trem variam em função do grau avanço tecnológico da
empresa projetista/construtora do equipamento, do tipo de aço a ser laminado, da capacidade de produção almejada, etc.
1. Trem preparador:
O trem preparador pode ser composto por até de 4 cadeiras quádruo, não reversíveis, distanciadas entre si de tal modo que a placa quase nunca é laminada em duas cadeiras simultaneamente.
Outra opção é a utilização de uma cadeira quádruo reversível. A primeira cadeira, que é precedida por um quebrador de carepa pode ser utilizada como alargadora de placas no caso de laminação cruzada.
Para a operação de alargamento, torna-se necessário uma mesa viradora e uma prensa endireitadora de bordas. As três cadeiras seguintes são, geralmente, dotadas de cilindros verticais para laminar as bordas da chapa.
Figura 9.1 - Foto de uma cadeira de laminação universal com laminador quadruo reversível.
Entre o trem preparador e o acabador tem-se uma mesa de rolos de grande comprimento, cuja finalidade principal é permitir o controle da temperatura da chapa antes de sua entrada no trem acabador.
Nos modernos trens de chapas finas aquente, utilizam-se fornos conhecidos como coil box depois do trem de desbaste.
A finalidade deste equipamento é evitar o resfriamento do esboço que está sendo laminado devido ao aumento da superfície de contato esboço/ambiente.
O princípio de funcionamento baseia-se no bobinamento do esboço no momento que a espessura atinge a faixa de 20 a 40 mm. A utilização do coil
box permite a construção de unidade mais compactas de laminação de chapas
Fig.9.2 – Representação esquemática do coil box posicionado depois do trem de desbaste; 1- rolos do berço; 2- rolo de desempenamento inferior; 3- rolo de formação da bobina; 4- rolos defletores; 5- braço oscilante com unidade ajustável; 6- rolos de desempenamento superiores; 7- pistão hidrálico de ajuste; 8- engrenagem (fuso) de elevação para ajustar o
gap de desempenamento; 9- capa da forno; 10- mecanismo de transferência de bobina;
Fig.9.3 – Representação esquemática da seqüência de bobinamento e desbobinamento do coil box.
2. Trem acabador:
O trem acabador é constituído de 4 a 7 cadeiras quádruo não reversíveis, colocadas muito próximas umas das outras de modo que a chapa é laminada simultaneamente, em todas as cadeiras. Antes do trem acabador, tem-se uma tesoura de pontas e um quebrador de carepas.
Entre a última cadeira do acabador e as bobinadeiras, tem-se as mesas de resfriamento. Trata-se de uma linha de rolos de grande comprimento onde se lança água sobre a tira a fim de resfria-la até uma temperatura conveniente para o bobinamento.
Figura 9.4 - Trem laminador de acabamento do tipo contínuo para chapas finas a quente.
Alguns trens contínuos de tiras a quente, produzem também chapas grossas, as quais no entanto, geralmente, só são laminadas no trem preparador. Um transferidor situado antes do trem acabador conduz as chapas grossas para as desempenadeiras e dai, para o setor de acabamento.
(a) (b)
Figura 9.5 - Exemplos de sistemas de resfriamento de chapas laminadas a quente: (a) do tipo chuveiro e (b) lâmina de água.
(c) (d)
Figura 9.5 - Exemplos de sistemas de resfriamento de chapas laminadas a quente: (c) do tipo chuveiro e (d) armazenador de água para um sistema do tipo chuveiro
O resfriamento da tira por fluxo laminar de água (laminar flow) é, dentre os até então existentes, o que faculta o mais preciso e uniforme resfriamento da tira. Contribui, portanto, para a uniformidade das propriedades metalúrgicas e mecânicas das tiras produzidas.
Para otimizar o resfriamento, o fluxo de água deve se realizar em regime laminar (não turbulento).
Várias estratégias de resfriamento podem ser utilizadas conforme a necessidade de variação de temperatura ao longo da chapa laminada.
Como a ponta da chapa tende a ser mais fria, por ter entrado em contato em primeiro lugar com os cilindros de laminação, efetuando uma maior troca de calor com este do que o restante da chapa, pode-se atrasar ligeiramente o despejo de água sobre a chapa ou fazê-lo com menor intensidade.
Para permitir tais controles, o sistema de resfriamento é subdividido em zonas de ajuste normal (chamadas microzonas) e zonas de ajuste preciso (ajuste fino ou trimming zones), cada uma delas individualmente controlada.
Assim, quando se tornar necessário o ajuste da temperatura de bobinamento, procede-se da seguinte forma:
- se for pequeno, atua-se diretamente nas zonas de ajuste preciso;
- se for grande, efetua-se um ajuste preliminar por meio das zonas de ajuste normal e, em seguida, o final, por meio das zonas de ajuste preciso.
A pressão da água no sistema pode ser constante ou não.
Nos sistemas mais modernos optou-se por uma pressão constante, uma vez que uma pressão mais elevada não exerce grande influência na eficiência do resfriamento e exige maior investimento inicial e manutenção mais freqüente.
Nos sistemas de pressão constante, esta é devida apenas à diferença de nível entre os pontos de saída e o tanque de distribuição, situado a uma altura em torno de 10 m.
A quantidade de água utilizada nesta etapa é relativamente grande, podendo chegar a 10.000 m3/h.
Esta água deve ser pré-tratada, para evitar a introdução de defeitos superficiais nas chapas e deve ser reutilizada, para não ser uma fonte de impactos ambientais severos.
Cerca de 1% da água deve ser reposta, devido às perdas por evaporação durante o contato com a chapa de aço aquecida.
A estratégia de resfriamento também envolve a refrigeração ou não do mandril da bobinadeira e das primeiras espiras enroladas nesse mandril, uma vez que este parâmetro afeta a microestrutura e, conseqüentemente, as propriedades mecânicas, principalmente no caso de temperaturas de bobinamento elevadas.
O resfriamento deve ser igual nos dois lados da chapa, para não provocar o seu empenamento, devido a uma maior contração do lado mais frio.
Figura 9.6 - Diversas opções para a aplicação do resfriamento da chapa (as áreas escuras indicam os setores onde a água é aspergida sobre a chapa), conforme a microestrutura almejada e o tipo de aço que está sendo laminado (Heinrich et al., SMS).
Após a laminação das tiras a quente, temos o bobinamento e/ou corte. Na maioria dos casos, os produtos dos trens de tiras a quente são bobinados logo que saem do laminador.
Porém, no caso da fabricação de chapas planas de aço, ao invés de bobinas (chapas de aço enroladas), faz-se o corte do esboço e seu desempeno.
4.2 - Laminador Semicontínuo
O laminador semicontínuo é muito semelhante ao laminador contínuo. A diferença principal reside no fato de que ao invés de várias cadeiras preparadoras, todas girando na mesma direção, empregam-se para o mesmo trabalho, uma ou duas cadeiras reversíveis.
4.3 - Laminador Steckel
Como o custo inicial do laminador contínuo ou semicontínuo é um investimento muito alto, sua aquisição só se torna econômica para grandes produções.
Por isto, foi desenvolvido um laminador para produções menores chamado de laminador Steckel, o qual consiste de: um laminador duo ou de um laminador de bordas com cilindros verticais para quebrar a carepa; uma cadeira quádruo reversível única, de dois fornos com bobinadeiras (uma câmara revestida internamente de refratário, aquecida a gás ou a óleo, dentro da qual tem-se um mandril enrolador); cilindros impulsionadores ou arrastadores; mesas de aproximação e de saída.
(a)
Figura 9.7a - Laminador Steckel para produção de chapas finas a quente: (a) fluxograma geral da linha de laminação.
(b)
Figura 9.7b - Laminador Steckel para produção de chapas finas a quente: (b) detalhe do trem acabador com o laminador Steckel.
Figura 9.8 - Representação de um laminador contínuo de tiras a quente
Nos primeiros passes a laminação é realizada de maneira convencional e os fornos não são utilizados.
Quando se atinge uma determinada espessura, passa-se a enrolar a tira alternadamente em um dos fomos.
Os fornos estão muito próximos da cadeira de modo que ao mesmo tempo em que a chapa é laminada, ela está sendo enrolada num forno e desenrolada no outro.
Quando completa-se o passe, inverte-se o sentido de laminação e a tira é introduzida no mandril do forno onde vai ser enrolada.
Deve ser observado que a finalidade dos fornos não é a de aquecer a tira e sim atenuar o resfriamento. Mesmo assim, as extremidades se resfriam muito e podem apresentar espessura irregular.
10 - DECAPAGEM
Decapagem é o processo de remoção da camada de ferrugem ou de carepa da superficie do aço, pela ação de uma solução ácida diluida, a fim de permitir a deformação a frio (como a laminação, estiramento ou estampagem), ou a aplicação de um recobrimento protetor (pintura ou eletrodeposição).
10.1 - CONSTITUIÇÃO DA CAMADA DE ÓXIDO
Enquanto que a ferrugem consiste principalmente de hidróxido de ferro, a camada de óxido, apresenta várias zonas de diferentes composições, espessura e porosidade. Geralmente, observam-se dispostas uma sôbre a outra: Fe2O3; Fe3O4; wustita (“FeO”) e Ferro metálico (Fig. 10.1).
O Fe2O3 representa uma casca dura e quebradiça, de coloração avermelhada.
O Fe3O4 de coloração cinza azulada é mais poroso, enquanto a wustita tem
O “FeO” dissolve-se fácilmente nos ácidos diluidos, enquanto que o Fe3O4 já o
faz mais dificilmente e o Fe2O3 ainda menos.
Se a superfície metálica estiver recoberta de uma camada íninterrupta de Fe2O3 será muito mais düícil efetuar a decapagem.
Por felicidade, a carepa é quebradiça; mediante um processo de dobramento da chapa em ambos os sentidos, é possível de físsurar esta camada de óxidos, permitindo o acesso do ácido de decapagem à camada mais solúvel de FeO.
Como meios de decapagem usam-se ácidos ou sais inorgânicos, sendo o ácido sulfúrico o mais empregado devido ao seu preço. Para a decapagem de aços especiais, utilizam-se misturas de ácido clorídrico e nítrico.
O ataque das camadas de óxido com o ácido sulfúrico ocorre segundo as reações:
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
Fig. 10.1 – Ataque do ácido nas diversas camadas de óxido da carepa.
A velocidade de reação desta última equação sendo maior, a decapagem é facilitada quando o ácido atinge a camada de FeO, através das fendas das camadas superiores.
Além das reações acima, há um ataque não desejável, do ácido sôbre a chapa, ou seja:
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.
O progresso desta reação é dificultado pelas adições de inibidores de decapagem.
A velocidade de decapagem aumenta com a concentração do ácido até um máximo de 25 a 30%, decaindo novamente a concentrações maiores.
Um fator de ainda maior importância é a temperatura do banho; a decapagem à temperatura ambiente é lenta, e a cada 10°C de aumento de temperatura, até cêrca de 60°C, corresponde uma duplicação da velocidade de reação.
Para a decapagem de peças começa-se com um banho à concentração de 20% a uma temperatura de 50°C; pouco a pouco o banho é aquecido até cêrca de 100ºC. O Sulfato ferroso, ao chegar ao ponto de saturação da solução (variável conforme a concentração e temperaturas, atingindo um máximo entre 60 e 70ºC), deposita-se no fundo do tanque.
10.2 - DECAPAGEM COM ÁCIDO CLORÍDRICO
As reações da decapagem são as seguintes: Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
A reação do ácido com o metal é: Fe + 2HCl = FeCI2 + H2
Trabalha-se com uma concentração de 20% inicialmente, baixando até 5% e às temperaturas de 20 até 40ºC.
Temperaturas superiores a 40ºC resultam em perdas excessivas de ácido, pela evaporação, no caso de decapagem em tanques abertos.
10.3 - INIBIDORES
São resíduos da produção de alcatrão ou parafinas, constituídos de longas cadeias de átomos de oxigênio, carbono, nitrogênio e enxôfre.
Além de evitarem o ataque do ácido sôbre o metal, os inibídores impedem a formação de névoas ou fumaças de ácido no ambiente de decapagem.
Além disso, o inibidor deve evitar a difusão do hidrogênio, que pode causar flocos ou bôlhas de decapagem.
Um bom inibidor não deve decompor-se à temperatura e à concentração dos banhos de decapagem, nem sujar a superflcíe metálica que protege.
Os banhos já usados devem ser submetidos a um tratamento antes de serem descarregados para os esgotos, para evitar danos à vida anímal e vegetal. Este tratamento pode ser: neutralização ou recuperação do ácido.
A neutralização é feita por meio de solução de leite de cal, juntamente com insuflação de ar. O sulfato de cálcio formado é sedimentado e retirado de tempos em tempos.
Na recuperação, procura-se obter o sulfato ferroso mono-hidratado, FeSO4H2O,
o qual na presença de oxidantes, regenera o ácido sulfúrico, obtendo-se como resíduo Fe2O3.
10.4 - DECAPAGEM CONTÍNUA
O aparecimento dos laminadores contínuos (Tandem) a frio, para a produção de chapas finas e de fôlha-de-flandres, ocasionou o desenvolvimento da decapagem continua para o material laminado a quente e enrolado em bobinas. (Fig. 10.2).
Uma decapagem continua é dividida em três partes, que podem ser controladas separadamente: alimentação, a decapagem propriamente dita e a saida.
Fig. 10.2 - Esquema de uma decapagem continua, mostrando a preparação, o poço de acumulação de entrada, o tanque de decapagem (de três a cinco) e o tanque de água para separação em bobinas, com o aparamento lateral e, se necessário, o oleamento, durante a rebobinagem.
a)Alimentação:
Os componentes principais da zona de entrada são:
=> o equipamento de manuseio para colocar a bobina em posição no desenrolador,
=> a tesoura de pontas e
O transportador de entrada de uma linha de decapagem deve possuir suficiente capacidade para armazenar 2 a 3 bobinas, de modo a manter o fluxo do material, mesmo que a ponte rolante ou outro sistema de transporte das mesmas, não esteja operando continuamente.
Basculadores de bobinas são colocados no lado de entrada do transportador, para que a bobina fique com seu eixo na horizontal em vez de na vertical, como havia sido transportada desde o laminador a quente.
A bobina é colocada na desenroladeira, sendo mantida num eixo ou mandril e a tira é forçada a fazer uma curva em S ao se desenrolar e antes de entrar numa endireitadeira de rolos.
Esta operação de dobramento causa grande número de fissuras transversais na camada de óxido, diminuindo a coesão desta com o metal e facilitando a ação do ácido.
Outra vantagem é da tira ser aplainada e sofrer suficiente trabalho a frio para eliminar dobras localizadas.
A desenroladeira está ligada a um gerador elétrico a fim de criar tensão suficiente na tira de uma maneira econômica, isto é, gerando energia. A seguir, a tira passa na tesoura de pontas cuja função é produzir borda adequada para a solda.
Máquinas de solda tipo TAYLOR-WINFIELD, permitem que a junção dos dois extremos das tiras seja laminada no trem a frio.
Óbviamente, a junta tem que ser da melhor qualidade: na máquina de solda, ambos os extremos da tira são presos firmemente por meio de garras condutoras de eletricidade, um arco elétrico é formado entre êles e os dois extremos são trazidos um de encontro ao outro, formando uma junta caldeada e a solda é rebarbada por meio de uma raspadeira móvel.
A tira passa a seguir pelos rolos empurradores que a levam ao poço de acumulação (looping pit) o qual serve de estocagem intermediária, a fim de permitir que a seção de entrada possa parar para a alimentação de nova bobina e efetuar a solda com a extremidade da bobina anterior, sem haver interrupção do processamento da tira nos tanques de decapagem.
Às vêzes, o poço de acumulação está cheio de água para diminuir o atrito entre as superficies.
Em seguida, vem o segundo conjunto de rolos empurradores que alimenta a tira na decapagem propriamente dita.
b) Tanques de decapagem:
A zona de decapagem normalmente contém quatro tanques de 18 a 25m de comprimento, 1,20m de profundidade e 30 a 40 cm mais largos que a tira máxima a ser decapada e que, em geral, são construídos de chapas de aço soldadas de, pelo menos 3/8 polegadas de espessura, com um revestimento de borracha vulcanizada no seu interior.
Para proteger a borracha da abrasão e calor excessivos, existe um outro revestimento, de 200mm, de tijolo antiácido vitrificado, feito em duas camadas, unidas por um cimento antiácido.
Tampas de chapa, revestidas de borracha, servem de cobertura para os tanques e lateralmente é feita a exaustão (por meio de ventiladores de pás recobertas de borracha), para evitar o escape de vapôres de ácido para o ambiente. O aquecimento é feito pelo vapor injetado ao longo das paredes. Nos extremos de cada tanque, grandes rolos revestidos de borracha, aparados por meio de cilindros pneumáticos, mantém a tira mergulhada no ácido.
Um tanque de lavagem com jatos de água fria sob pressão, seguido de outro com água quente completam o sistema.
c) Saída:
Ao deixar cada um desses tanques a tira passa entre rolos de borracha, que são comprimidos contra a tira, retirando o excesso de solução. A velocidade de uma linha de decapagem é cêrca-de 200m/min e o comprimento total da instalação, 250m.
O ácido usado para a decapagem de aço comum é normalmente ácido sulfúrico diluido (devido ao seu baixo custo, comparado com o de outros ácidos). A concentração é no máximo de 15-17% e a temperatura do banho é próxima à da ebulição da água.
A medida que o solução de decapagem vai sendo usada, cresce a concentração de sulfato ferroso até um limite máximo tolerável, em que começa a prejudicar o aspecto da chapa, sendo então necessário trocar a solução.
10.5 - LIMPEZA DA SUPERFÍCIE POR MEIOS MECÂNICOS
Consiste na remoção da camada de óxido por meio de impacto de jatos de areia ou de granalha metálica. Certas máquinas utilizam o ar comprimido e outras, força centrifuga, para impulsionar as partículas de granalha.
O emprêgo de areia de sílica, projetada contra a superfícíe metálica por meío de ar comprimido, não se recomenda, não só pelos custos substancialmente maiores, como devido ao perigo de Silicose para os trabalhadores.
Uma variante dêste processo é a utilização de água sob pressão (até 120 kg/cm2) com mistura de areia de quartzo; é usada principalmente em fundições,
Nas máquinas que empregam a fôrça centrifuga, dependendo do material a ser decapado (tubos, tarugos ou chapas), varia o número de turbinas, que são colocadas de modo a atingir uniformemente roda a superfície das peças.
As turbinas de várias aletas são alimentadas axialmente, o que permite a orientação da granalha em várias inclinações. A roda da turbina tem diâmetro entre 300 e 600mm e gira entre 2.000 a 2.800 rpm. (Fig. 10.3).
Fig. 10.3 – Turbina para limpeza de tarugos ou chapas por meio de projeção centrífuga de jatos metálicos (granalha) contra a superfície a limpar.
11 - LAMINAÇÃO A FRIO
Na definição da A.I.S.I (American Iron and Steel Institute) Chapas finas laminadas a frio, cortadas ou em bobinas, são produtos planos de aço, entre as espessuras de 0,36mm e 6,34mm (0,0142" a 0,2499") [81].
A Especificaçào Brasileira EB-188 aplica-se às chapas finas de aço carbono com espessura igualou superior a 0,30mm até 6,00mm inclusive, com os diversos acabamentos .especificados, em chapas cortadas ou bobinas.
A mesma especificação compreende quatro grupos de qualidades em que se podem enquadrar as chapas finas de aço ao carbono [81]:
Qualidade Comum
Qualidade Estampagem
Qualidade Baixo Teor de Metalóides
a) Qualidade comum:
É elaborada com aço de baixo teor de carbono, efervescente, acalmado mecânicamente, ou semi-acalmado.
É produzida com superfície fôsca, adequada para a aplicação de vernizes orgânicos, tais como: pintura e esmaltes, mas que não é indicada para a eletrodeposição onde a superficie lisa e isenta de defeitos é essencial.
As chapas cortadas não devem apresentar defeitos que sejam claramente visiveis na sua superficie; as bobinas poderão ter maior porcentagem de defeitos, porque o produtor não tem a mesma possibilidade de rejeitar as partes contendo imperfeições como no caso de chapas.
A chapa de qualidade comercial até 0,1570 de carbono deve ser dobrada sôbre si mesma, em qualquer direção, sem haver fissuras visíveis ao longo da dobra.
Para teores de carbono entre 0,15 e 0,25%, o corpo de prova deve poder ser dobrado a 180º em tôrno de uma peça, tendo uma espessura igual à do especimen, sem apresentar fissuras.
Chapas de acabamento brilhante são produzidas pela passagem entre cilindros esmerilhados e polidos e possuem acabamento mais lustroso que as de qualidade comercial, sendo indicadas para as peças que necessitem bom acabamento com pouca deformação.
Para a eletrodeposição estas chapas devem ser submetidas a polimento prévio.
b) Chapa laminada a frio para estampagem:
É produzida a partir de aços selecionados e especialmente processada para ter caracteristicas uniformes de estampagem, sendo obtida normalmente a partir de aço efervescente. Em caso de estampagem particularmente severa, especifica-se aço acalmado.
A superficie é geralmente fôsca, para aplicação de tintas ou esmaltes, mas não é adequada à eletrodeposição, onde a isenção de defeitos superficiais é essencial. As chapas dêste tipo de aço deverão produzir, dentro das tolerâncias negociadas em cada caso entre o produtor e o consumidor, peças determinadas.
c) Qualidade baixo teor de metaloides:
São produzidas com análise química tal, que a soma dos teores dos vários elementos seja baixa e são empregadas na fabricação de peças revestidas com esmaltação vitrea, galvanização, etc.
d) Requisitos de propriedades mecânicas:
As chapas finas produzidas sob Requisitos e Propriedades Mecânicas determinadas são destinadas a peças sujeitas a esforços de qualquer natureza ou conjuntos estruturais diversos.
Então, são exigidas propriedades mecânicas especificadas, tais como: ensaio de tração, dureza, etc.
As chapas desta qualidade de aço podem ser também produzidas de acôrdo com determinadas faixas de dureza Rockwell.
11.1 - PROCESSOS DE LAMINAÇÃO À FRIO
O processo de produção de chapas ou bobinas laminadas a frio compreende inicialmente a deformação do aço a temperaturas abaixo do ponto crítico.
Este ponto varia com o tipo de aço: 627°C para o ciclo de resfriamento e 727°C para o ciclo de aquecimento são temperaturas bastante representativas [81]. A redução a frio é obtida pela deformação da estrutura cristalina; resulta numa elevação da resistência à tração, da dureza superficial, do limite elástico e numa redução da dutilidade.
A seguir, o material é submetido a um recozimento (para restituir-lhe dutilidade) e depois, a um passe de acabamento ou de encruamento, para uniformizar a superficie ou obter uma dureza determinada e homogênea, em roda a área. As chapas finas ou bobinas laminadas a frio podem ser produzidas numa grande variedade de equipamentos, seja Duo, Trio, Quádruo ou Multiplo; as cadeiras poderão ser dispostas isoladamente ou em Tandem.
11.2 - CONSIDERAÇÕES SOBRE OS TIPOS DE LAMINADORES:
As vantagens da utilização de cilindros de trabalho de pequeno diâmetro seriam:
a) para uma dada redução, a carga sôbre o laminador é menor;
b) a deformação elástica do cilindro no arco de contato (ou achatamento do cilindro, como é chamado comumente) é diminuída;
c) a energia necessária é menor;
d) o alargamento lateral é reduzido e, portanto, a tendência para fendilhamento nos bordos é menor.
Por outro lado, é mais difícil de alimentar tira, os cilindros aquecem-se mais e há maior dificuldade na transmissão da energia mecânica devido ao pequeno diâmetro dos pinhões que deverão ser usados.
A tendência na laminação a frio tem sido de aumentar as velocidades dos cilindros, reduzir os tempos improdutivos e mecanizar cada vez mais, o manuseio do material. Daí a laminação contínua de bobinas em várias cadeiras vir substituindo a laminação de chapas individuais.
11.3 - RESFRIAMENTO DOS CILINDROS:
Durante a operação, uma considerável quantidade de calor égerada na tira e nos cilindros de trabalho, pelo atrito e pela deformação plástica do material; parte dêste calor é levada pela tira e parte passa aos cilindros.
À medida que a velocidade aumenta, a quantidade de calor passando aos cilindros na unidade de tempo, também aumenta.
Como o cilindro não é aquecido uniformemente, pois o centro é sempre mais quente que as bordas, haverá a tendência de mudar a forma do cilindro e, portanto, quanto maior a velocidade, mais vigoroso deve ser o resfriamento.
No caso de chapas de aço comum, pode-se usar óleo solúvel, contendo até 90-95% de água, sem detrimento à qualidade.
No caso de aços ligados, a mistura óleo solúvel e água, mancha a tira, devendo-se usar um óleo mineral ou orgânico, cuja capacidade de resfriamento, em média, é metade da água. Por isso, a sua velocidade de laminação é limitada a 300 m/min, enquanto o aço comum pode ser laminado a 1000-1200 m/min.
Ao laminar a frio chapas finas para carroçaria, utilizam-se, como lubrificantes, emulsões de óleos minerais que servem, além de reduzir o coeficiente de atrito durante a laminação, também para remover o calor gerado pelo trabalho de redução.
Quando, porém, a espessura final é inferior a 0,35mm, o efeito lubrificante dos óleos emulsionáveis (que em geral são hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta) não é mais suficiente; deve-se usar óleo de palma (azeite de dendê).
Ao contrário dos óleos emulsionaveis, que durante o recozimento gaseificam sem residuos, as graxas orgânicas, ao queimar deixam depósitos que dificultam a laminação de encruamento e mais tarde, durante a deposição da camada de estanho, não permitem uma boa adesão da camada metálica de proteção, necessitando por isso, de uma decapagem eletrolitica para sua remoção.
11.4 - LAMINADORES CONTINUOS:
A laminação a frio em várias cadeiras, desenvolveu-se a partir de 1928, quando foram empregados os primeiros laminadores quádruo, em Tandem. Logo, foi descoberta a influência da tensão entre as cadeiras (ou entre as bobinadeiras e o trem, no caso do laminador reversível).
Num trem de várias cadeiras, a tíra é enfiada entre os cilindros a velocidades relativamente baixas e introduzida na bobinadeira.
A tensão então é aplicada entre as cadeiras e entre a última cadeira e a bobinadeira e mantida durante o tempo em que o laminador é acelerado até a velocidade de trabalho.
A desaceleração no final da bobina é feita também procurando-se manter constante a tensão entre as cadeiras.
Os laminadores contínuos consistem de três a seis cadeiras, normalmente do tipo quádruo, equipadas com uma desenroladeira do lado de entrada e uma bobinadeira tensionadora do lado de saída.
Geralmente, há uma enroladora de correia para guiar a ponta da tira em torno do mandril expansivel, eliminando-se, assim, a necessidade de parar a bobinadeira em posição certa e determinada para inserir a ponta da tira entre as garras de pressão.
Os conjuntos de laminadores continuos são:
de 3 e 4 cadeiras e até 2.490mm de largura, para chapa fina laminada a frio, chapa de carroçaria de automóveis, etc.;
de 4 a 5 cadeiras até1.425mm de largura, para chapas mais leves e para fôlhas-de-flandres;
Com o aumento da velocidade de saída, os mais recentes laminadores para fôlhas trabalham acima de 2.100m/min., o que implica na necessidade de se operar com bobinas cada vez maiores, senão, o laminador estaria constantemente acelerando e desacelerando.
Este problema foi resolvido soldando-se várias bobinas numa só, durante a decapagem continua.
11.5 - BOBINADEIRAS
A enroladeira tensíonadora, de um laminador a frio deve receber a ponta da bobina ao sair da cadeira, prendê-Ia e colocá-Ia sob tensão, sem choques bruscos ou exagerados; deve enrolar a tira com uma tensão constante e automàticamente diminuir a velocidade, sem alterar a tensão, à medida que a bobina aumenta de diâmetro.
11.6 - OPERAÇÃO
A chapa no instante em que entra em contato com o cilindro de trabalho, desloca-se à velocidade menor que a da superfície dêste, mas durante a redução, a velocidade vai aumentando e, finalmente, deixa o cilindro com velocidade ligeiramente maior do que velocidade periférica do cilindro.
Esta diferença de velocidade entre a tira e a superfície do cilindro, durante a sua passagem através o laminador, ocorre enquanto a mesma está sendo submetida a uma pressão elevada.
O movimento relativo entre a tira e a periferia do cilindro é possibilitado pela lubrificação: no caso de haver deficiência de lubrificante a superfície da tira é rasgada; se houver excesso, os cilindros escorregam e não se pode reduzir corretamente o material.
A redução a frio é feita até 50% pelo menos, da espessura original da tira laminada a quente, ou seja, ao dôbro do comprimento inicial, para evitar má estrutura granulométrica depois do recozimento.
O máximo de redução sem que o aço fique demasiado duro e quebradiço, tornando anti-econômica a laminação, é até 90% da espessura original.
Os cilindros de trabalho, usados na laminação de tiras a frio são de ferro fundido nas duas primeiras cadeiras e de aço forjado nas outras.
Isto se deve, porque nos passes iniciais o material ainda está relativamente maleável, enquanto que nas últimas já está encruado; a dureza e o polimento dos cilindros de aço forjado assume importáncia fundamental para a boa superfície ,da chapa.
11.7 - LAMINAÇÃO DE CHAPA FINA
A chapa fina para a produção de folhas de flandres tem de 610 mm a 940 mm de largura e desde 0,178 mm a 0,571 mm de espessura.
O processo consíste na redução a frio em laminadores contínuos de 4, 5 e 6 cadeiras ou num laminador reversível.
A seguir, os resíduos de óleo de laminação são removidos numa linha de limpeza eletrolítica; a bobina é recozida entre 650 e 700°C; depois passa pelo laminador de encruamento com uma ou duas cadeiras, para obter a dureza superficial, acabamento e aplainamento desejados, antes de ser cortada na linha de tesouras.
11.8 - PRODUÇÃO DE FÔLHAS MUITA FINAS
A chamada fôlha-de-flandres fina (Thin tin) tem até 1.067mm de largura e de 0,076mm a 0,178mm de espessura. Os métodos de produção são diversos: a) laminar num laminador de 6 cadeiras:
b) usar um laminador de 4 ou 5 cadeiras e depois um laminador reversível para as reduções finais;
c) laminar num laminador de 4 ou 5 cadeiras, efetuar um recozimento intermediário e reduzir até à bitola final num laminador de 2 ou 3 cadeiras, antes de se fazer o estanhamento.
11.9 - LAMINADORES DE ENCRUAMENTO E DE ACABAMENTO
O material depois do recozimento, tem uma grande maleabilidade e em muitos casos, é necessário aumentar a resistência à tração, o que é feito pelo encruamento, que normalmente é uma redução da espessura da chapa.
A laminação de encruamento tem por fim: melhorar o aspecto da superficie que devido ao recozimento tornou-se fôsca, tornando-a bem plana e brilhante; aumentar o limite de deformação permanente; e evitar as linhas de Luder (Stretcher Strains) durante uma estampagem posterior.
A redução varia de 0,5% até um máximo de 4%, dependendo da dureza superficial desejada.
O material para estampagem profunda recebe apenas uma redução de 0,5% (Fig. 11.1), enquanto que o que se destina a partes estruturais sofre uma redução maior.
As primeiras instalações de encruamento eram de uma só cadeira, com a tensão aplicada entre a desenroladeira e o laminador, por meio de freios mecânicos.
Com a demanda crescente de melhor acabamento e maior dureza superficial, obrigando a passar as bobinas duas vêzes pelo mesmo laminador, levaram à construção de instalações de duas cadeiras, principalmente para a fõlha-de-flandres.
Um laminador com duas cadeiras pode obter maiores reduções e também, atingir maior tensão entre as cadeiras do que a possivel de obter entre uma única cadeira e a bobinadeira.
Esta tensão maior tende a aumentar o aplainamento e produzir um material melhor que o obtido apenas pela laminação em uma só cadeira.
Fig. 11.1 - Laminador de encruamenlo de uma só cadeira para chapas laminada a frio [81].
A tensão na desenroladeira deve ser controlada para evitar marcas de deformação, "stretcher strains", que podem ocorrer se a tira é esticada demasiadamente antes de laminar.
Durante a laminação de encruamento, a tensão deve ser suficiente para exceder o limite de deformação permanente, mas não aproximar-se muito do limite de ruptura.
A primeira cadeira faz uma redução leve, de até 10%, para aplainar o material, eliminar irregularidades de bitola e dar a tensão necessária na tira, ao entrar na segunda cadeira.
Esta é que efetua á maior redução, podendo atingir até 50%. Um medidor automático de espessura por meio de Raios X mede a bitola da chapa e comanda os parafusos ajustadores ou a tensão entre as cadeiras, para dar espessura uniforme.
A produção de durezas superficiais elevadas tem conduzido a aumentar a poténcia dos motores a valores da ordem de 1/2 HP para cada centimetro da largura dos cilindros de trabalho e cada 15 metros por minuto de velocidade nominal.
A pressão de laminação é da ordem de 900 kgf por mm de largura da tira; as tensões são da ordem de 30 a 60% da resistência mecânica do material.
11.10 - PROCESSO DE LAMINAÇÃO A FRIO DA USINA ARCELORMITTAL VEGA (VEGA DO SUL)
11.10.1 - Produtos e Aplicações da Usina Vega do Sul
Bobina decapada a quente: Espessuras entre 2,0 e 4,8 mm e larguras entre 750 e 1875 mm. É aplicado em rodas de automóveis, botijão de gás, compressores, entre outras peças.
Bobina fina a frio: Espessuras entre 0,4 e 2,0 mm e larguras entre 750 e 1875 mm. É utilizado em automóveis, eletrodoméstico, entre outros.
Extragal:
São chapas de aço com revestimento de zinco. Espessura do Revestimento
4 a 25 (30 a 175 g/m²) por face. Benefícios
Alta resistência à corrosão. Aplicação
Galvalia:
São chapas de aço com revestimento de liga zinco e ferro. Espessura do Revestimento
4 a 10 (30 a 70 g/m²) por face. Benefícios
Alta resistência à corrosão, boa soldabilidade e excelente aderência à pintura. Aplicação
11.10.2 - Produção da ArcelorMittal Vega (Vega do Sul)
A Vega do Sul é uma planta industrial que utiliza como matéria-prima bobinas laminadas a quente fornecidas pela ArcelorMittal Tubarão (CST), de Vitória (ES).
A Vega do Sul não é uma usina siderúrgica integrada, pois trabalha somente com o beneficiamento (tratamento) do aço. A empresa produz atualmente bobinas laminadas a frio através dos seguintes estágios:
11.10.3 - Etapas da Produção:
1 - Linha de decapagem:
Processo de remoção da camada de óxidos da superfície das bobinas laminadas a quente.
2 - Laminador a frio de 4 cadeiras:
Processo de redução da espessura das chapas de aço laminadas a quente através da laminação a frio.
3- Recozimento em caixa:
Processo de tratamento térmico utilizado para restituir as propriedades mecânicas do aço após sua laminação a frio, adequando-as à aplicação final pelo cliente.
4- Encruamento:
Processo de redução a frio da bobina de aço, com baixos valores de redução, utilizado para ajustar as propriedades mecânicas do material, introduzir a textura superficial e melhorar a planicidade do produto final.
5- Linha de galvanização:
Processo de revestimento da superfície da bobina com uma fina camada de zinco para o aumento da resistência à corrosão do aço.
6 - Linha de inspeção:
Procedimento de inspeção final da qualidade do produto antes do envio do produto acabado para os clientes.
1- Decapagem
A finalidade deste processo é a remoção da camada de óxido superficial (carepa) gerada no processo de laminação a quente.
A carepa é removida através de uma solução de Ácido Clorídrico, no qual a chapa é imersa.
A solução ácida remove os óxidos da chapa, resultando em uma superfície adequada às aplicações ou processos posteriores.
O processo de decapagem possui um circuito fechado com uma unidade de regeneração de ácidos, cuja finalidade é recuperar o Ácido Clorídrico, que é
reutilizado na preparação da solução ácida, evitando a contaminação do meio ambiente e o aumento de custos do processo.
2 - Laminação a Frio
O objetivo deste processo é a obtenção de chapas finas por meio da redução a frio controlada, garantindo ao produto homogeneidade de espessura, planicidade e rugosidade adequada às etapas seguintes.
O laminador de tiras a frio com 4 cadeiras reduz a espessura da tira para os valores especificados pelo cliente.
Neste processo, o aço sofre esforços de compressão de até 3.000 toneladas em cada cadeira, e trações de até 60 toneladas entre elas.
Fig.11.4 – Esquema da linha de decapagem e laminação a frio da usina Vega do Sul
3 - Recozimento
Este processo tem o objetivo de restaurar as propriedades mecânicas do material, perdidas no processo de laminação a frio.
Permite desenvolver textura interna favorável aos processos em conformidade às necessidades dos clientes finais, tais como a estampagem realizada em chapas utilizadas em automóveis e eletrodomésticos.
4- Encruamento
A finalidade deste processo é ajustar as propriedades mecânicas do material, introduzir a textura superficial e melhorar a planicidade do produto final.
Fig.11.7 – Esquema da linha de recozimento e laminador de encruamento de Vega do Sul
5 - Galvanização
A finalidade desse processo é o revestimento da superfície da bobina laminada a frio com uma fina camada de zinco para proteger o aço contra a corrosão. Para a indústria automobilística a proteção contra a corrosão das carrocerias é um importante diferencial competitivo, por ter garantia de 12 anos.
Para atender essa necessidade, a Vega do Sul produz bobinas de aço revestidas para a indústria automobilística, e para outros segmentos industriais como o de eletrodomésticos e da construção civil.
A linha de galvanização consiste em um conjunto de processos contínuos que garantem características mecânicas e de revestimento necessárias ao produto final.
As bobinas laminadas a frio passam na entrada da linha por uma seção de limpeza da superfície, para na seqüência, serem submetidas a um processo de recozimento contínuo.
Finalizado o recozimento, o metal está pronto para receber o revestimento. A chapa é mergulhada em um banho de zinco fundido de elevada pureza, dando origem ao revestimento do tipo Extragal.
O revestimento tipo Galvalia é obtido submetendo a bobina, após sua saída do pote de zinco, a um tratamento térmico, que transforma o revestimento de zinco puro em uma liga zinco-ferro.
Terminado o revestimento, a bobina passa pelo processo de encruamento para ajustar as propriedades mecânicas do material, introduzir a textura superficial do produto e melhorar a planicidade.
A Linha de Galvanização a quente dispõe ainda de um processo de tratamento de superfície, a cromatização, utilizado para aumentar a resistência à corrosão da bobina de aço revestida.
No final da Linha de Galvanização, a bobina é inspecionada, oleada e embalada para envio aos clientes.
