LAMINAÇÃOMarcelo Lucas P. Machado FORNOS DE REAQUECIMENTO E LAMINAÇÃO A QUENTE 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 AÇO QUE DEVEM SER ATENDIDAS: 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 demasiado 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. várias zonas e o material é carregado em uma extremidade. em grandes quantidades repetitivas. 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 costume virarem-se os blocos ou lingotes a fim de homogeneizar o aquecimento. sendo forçado através do forno pela ação de um empurrador. Contínuos: Têm aplicação para placas ou tarugos.TIPOS DE FORNOS DE REAQUECIMENTO Os fornos de reaquecimento são divididos em dois grupos principais. a saber: intermitentes e contínuos. Estes fornos possuem. . em geral. Trabalham segundo uma curva determinada de aquecimento e de resfriamento. 3. podendo-se 'lavar' a superfície do aço. 2.Vantagens dos fornos descontínuos podemos citar: 1. isto é. Permitir o aquecimento de vários tipos de aços ou dimensões diferentes de peças que necessitam um processo de aquecimento específico. 4. Possibilidade de misturar de peças de aços diferentes dentro do forno é menor. sem haver o perigo das peças colarem umas nas outras. Podem operar a temperaturas mais elevadas do que um forno contínuo. o que pode ser melhor executado em lotes separados do que misturados no mesmo forno. Sem despesas adicionais para esvaziar o forno. fundir parcialmente a crosta de óxido para remover defeitos da superfície. no fim de um programa de aquecimento. . Maior quantidade de pessoal necessário para operar o forno. 2. O comprimento das peças é limitado (6 m) devido às dificuldades no sistema de manuseio e carregamento. Baixa eficiência da soleira (pequena área de utilização). 4. Elevado investimento por tonelada de produção. .Desvantagens dos fornos descontínuos: 1. 3. 3. se realizam de maneira periódica durante a operação. tanto a carga como a descarga. O material é carregado em uma extremidade. 4. em geral. . várias zonas de aquecimento em seu interior. grande produção por metro quadrado de área ocupada. Menor quantidade de mão-de-obra por tonelada aquecida. sendo forçado a caminhar pelo interior do forno pela ação de empurradores ou vigas. Menores custos de depreciação e manutenção por tonelada aquecida. Vantagens podemos citar: 1. Nos fornos contínuos. melhor controle do ritmo de aquecimento. No caso de várias zonas.FORNOS CONTÍNUOS Estes fornos possuem. Elevada produção. 2. Maior perigo de haver mistura de peças de diferentes aços dentro do forno. 6. maior custo para esvaziar o forno na reparação ou no final de programa de produção. Os lados do material devem ser planos para evitar empilhamento de peças na soleira. exceto no caso de vigas caminhantes. Maior dificuldade para empurrar diferentes seções dentro do forno (exceto no caso de vigas caminhantes). 3. provocando qrandes perdas de tempo. 4. 5. Falta de flexibilidade no atendimento de pequenas encomendas ou diversos tipos de aços. O esvaziamento do forno em caso de acidente é muito trabalhoso. .Desvantagens dos fornos contínuos: 1. 2. devido às altas temperaturas reinantes no interior do mesmo.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. peças móveis no interior do forno. visto que os fornos de empurrar não apresentam esta possibilidade. uma vez que. 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. com uma considerável perda de material e um maior depósito de carepa. habitualmente. o material permanece inativo dentro do forno a altas temperaturas várias horas. sempre são críticas. Com o sistema de empurrar. O que se repercute em uma maior oxidação. Uma das vantagens dos fornos de vigas caminhantes é a possibilidade de esvaziamento ao final da jornada. teremos um forno sensível do ponto de vista mecânico. pelos gases da combustão procedentes das outras zonas em direção ao recuperador onde aquecerá o ar de combustão. até uma temperatura da ordem de 700oC. seja reduzida ao mínimo. . não representando um problema para o trem de laminação ou para a qualidade do produto final laminado. 3. Zona de aquecimento ou intermediária Região de grande fluxo de calor onde o material é aquecido na superfície até uma temperatura de 1250oC. 2. em contracorrente.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. principalmente por radiação do calor das chamas dos queimadores (em torno de 10). 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. .Esquema mostrando um forno de reaquecimento de empurrar com três zonas. .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. Esquema mostrando um material sendo laminado . dimensões.LAMINAÇÃO A laminação é um processo de conformação mecânica no qual o material é forçado a passar entre dois cilindros. girando em sentidos opostos. forma. com praticamente a mesma velocidade superficial e separados entre si de uma distância menor que o valor da espessura inicial do material a ser deformado. dentre outros critérios. Na laminação os produtos semi-acabados são transformados em produtos acabados que devem atender as especificações estabelecidas em termos de propriedades mecânicas. Esquema mostrando cilindros com canais de um laminador fixo. . Esquema mostrando um trem contínuo de laminação. de modo que o lingote ou o esboço passa várias vezes entre os mesmos cilindros. a laminação a quente é usada para as operações de desbaste e a laminação a frio. Normalmente. utiliza-se um ou dois conjuntos de cilindros para a laminação aquente.O processo de laminação pode ser feito a frio ou a quente. blocos. As matérias-primas iniciais para laminação são constituídas geralmente por lingotes fundidos. . Ainda é possível a laminação diretamente do pó. para as operações de acabamento. Geralmente. através de um processo especial que combina metalurgia do pó com laminação. As últimas etapas da laminação a quente e a maior parte da laminação a frio são efetuadas comumente em múltiplos conjuntos de cilindros denominados trens de laminação. tarugos ou placas do lingotamento contínuo ou mais raramente placas eletrodepositadas. . depende das especificações estipuladas para a forma. propriedades mecânicas. mais complicado será o procedimento e um maior número de operações serão necessário. com propriedades mecânicas e condições superficiais adequadas. etc. O número de operações necessárias para atender a estes objetivos do processo de laminação. revestimentos. 2.Os principais objetivos da laminação são: 1. obter um produto final de boa qualidade. com uma alta taxa de produção e um baixo custo.) e em relação a macro e microestrutura do produto laminado. obter um produto final com tamanho e formato especificados. condições superficiais (rugosidade. Quanto mais detalhadas forem estas especificações. 7. laminação a frio (caso seja necessário). continue sendo processado.Para obtenção de produtos laminados as principais etapas são: 1. 8 acabamento e revestimento. laminação a quente. portanto. 6. . 5. aquecimento do material inicial. acabamento e/ou tratamento térmico (caso de ser produto final). afim de se evitar que um produto com excesso de defeitos. com desperdício de tempo e energia. decapagem. Durante as etapas de laminação. preparação do material inicial para a laminação. tais como trincas e vazios internos. 2. 4. deve-se efetuar um controle de qualidade do produto para se detectar a presença de defeitos. rejeitável. tratamento térmico. 3. . ou intermediários. pelo contrário. sendo que a largura do produto é várias vezes maior do que a sua espessura. em virtude de praticamente não existir aplicação direta para os mesmos. etc. Os produtos siderúrgicos podem também ser classificados em acabados ou semiacabados quanto a aplicabilidade direta destes. I. São denominados semi-acabados. trefilação. embora já se tenha formas consagradas e limitadas. que os transformarão em produtos finais ou seja acabados. É o caso de perfis tais como H. alguns blocos e tarugos). U. salvo para posterior processamento por laminação.DEFINIÇÕES DOS PRODUTOS LAMINADOS É comum para os produtos siderúrgicos a adoção de uma primeira classificação como aços planos e não-planos. extrusão. tem sua seção transversal diferente da forma retangular (exceção de barras chatas. trilhos e outros. Entende-se por produtos planos aqueles cuja forma da seção transversal é retangular. formas em geral complexas e variadas. Produtos não-planos. espessuras entre 1.19 a 12. Chapa Grossa: Largura acima de 200 mm. Tiras Laminadas a Quente: largura entre 610 a 2438 mm. circular ou poligonal com dimensões menores que 100mm. . entre 50 e 125 mm de lado.. etc. U. Z. (ou diâmetro). espessura maior que 5 mm. Fio-máquina: normalmente de seção circular com o diâmetro menor que 12.7mm. como cantoneiras. T. Placas: Seção retangular com espessura entre 50 e 230mm e 610 a 1520mm de largura.CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS LAMINADOS Blocos: Seção quadrada ou ligeiramente retangular. Perfis Normais: Com seção mais elaborada. Tarugos: Seção quadrada ou circular. com altura da alma maior que 80 mm. espessura entre 0. entre 150 e 300mm de lado. produzido em rolos ou bobinas Barras: Seção quadrada. Tiras Laminadas a Frio: larguras entre 400 e 1650 mm. Bobina: Produto plano laminado com largura mínima de 500 mm enrolado na forma cilíndrica.358 mm e 3mm.7mm. impedem a flexão excessiva dos de trabalho. passando entre o cilindro de baixo e o médio e retoma entre o superior e o central. passando sobre o cilindro superior.TIPOS DE CADEIRAS DE LAMINACÃO Duo com retomo por cima: Consiste em dois cilindros. normalmente montados na mesma cadeira de laminação. A peça é laminada ao passar entre os dois e é devolvida para o passe seguinte. Quádruo: Nos laminadores Quádruo. Duplo Duo: Usado na laminação de barras de aços especiais. Trio: Três cilindros são dispostos um sobre o outro e a peça é introduzida no laminador. Contínuo: Várias cadeiras são colocadas uma após a outra. . numa linha reta. Universal: Constitui uma combinação de cilindros horizontais e verticais. com sentidos de movimento opostos. como produto acabado. colocados em planos verticais paralelos e montados numa cadeira de laminação única. porque os cilindros de apoio. as chapas grossas ou as tiras a quente podem ser laminadas com espessura mais uniforme no sentido transversal. sendo trabalhada sucessivamente em vários passes ao mesmo tempo. superior e inferior. consiste em dois conjuntos Duo. Duo reversível: É aquele em que o sentido de rotação dos cilindros é invertido após cada passagem da peça através do laminador . de modo que a peça a ser laminada avança continuamente. colocados um sobre o outro. até que saia da última cadeira. Esquema de cadeiras duo com retorno por cima (I) e duplo duo (II) Esquema de cadeiras duo reversível e trio. . .Cadeiras quádruo à esquerda e universal à direita. à esquerda com seis cilindros e a direita o laminador planetário .Laminador universal tipo Grey. Laminadores com múltiplos cilindros. ou seja: a cada passe no laminador o tamanho do grão se deforma mas não cresce. ao mesmo tempo que reduz a dutilidade e o tamanho do grão do aço. ou seja: a cada passe no laminador reduz o tamanho do grão. laminação a frio: É aquela que se realiza a temperaturas abaixo do ponto crítico do aço. é necessário remover a camada de óxido por meio da decapagem. A laminação a frio tem como conseqüência um aumento da dureza e da resistência à tração. com o intuito de se obter boa superfície no produto acabado. Antes do trabalho a frio. o qual cresce novamente. assim que a pressão é retirada.CLASSIFICAÇÃO DOS LAMINADORES PELAS CONDIÇÕES DE TRABALHO laminação a quente: É aquela que se realiza a temperaturas acima do ponto crítico do aço. . tornando a superfície do material mais bem acabada e mais resistente. O tamanho do grão final é determinado pela temperatura e pela porcentagem de redução do último passe. A laminação a frio se desenvolveu devido à necessidades crescente de material com qualidades mecânicas determinadas e às exigências cada vez maiores de uniformidade de bitola. Os laminadores de tarugos ou de platinas operam sempre a partir de blocos ou de placas cortadas longitudinalmente. No caso de lingotes pequenos. tais como: perfiz. . tubos. Entre os laminadores primários pode-se distinguir os laminadores desbastadores e os laminadores de tarugos ou platinas.CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM O SEU PROGRAMA DE PRODUÇÃO: Laminadores Primários ou de Semi-Produtos: São aqueles que produzem semi-produtos ou semi-acabados. placas. placas. destinados aos trens acabadores. operam a partir de lingotes. tais como:blocos. Os laminadores desbastadores. Laminadores de produtos acabados: São aqueles que transformam semi-produtos (blocos. os seus produtos serão os blocos (blooms) ou as placas (slabs). tarugos e platinas) em produtos acabados. produzem diretamente tarugos ou platinas. trilhos. transformando-os em tarugos ou platinas. também conhecidos pelo nome de blooming ou slabbing. tarugos e platinas. etc. No caso de lingotes grandes. laminadores de fio-máquina. laminadores de tiras. laminadores de chapas. laminadores de tubos.CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM O TIPO DE PRODUTO: Esta classificação restringe-se aos laminadores de produtos acabados. . laminadores de esferas. De acordo com o tipo de produto podemos ter: laminadores de perfis pequenos ou comerciais ou ainda perfis leves. laminadores de rodas. laminadores de perfis pesados. laminadores de perfis médios. Este processo de mudar a direção da peça é repetido de ambos os lados do laminador. que resultaria se tivéssemos que fazer o material passar completamente por um passe antes de começar o passe seguinte. entrando no passe seguinte. dotadas de um acionamento único. Evidentemente. consegue-se evitar a queda da temperatura ao laminar peças compridas em seções de pequeno diâmetro. A ponta da peça laminada. no mesmo lado do laminador de onde saiu. a barra laminada deve ser de seção relativamente pequena. tornando possível laminar-se em várias cadeiras ao mesmo tempo. . ao sair de um passe. Assim. é “virada".CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A DISPOSIÇÃO DAS DIVERSAS CADEIRAS DE LAMINAÇÃO Trem em linha consistindo de várias cadeiras Trio ou Duo. para se ter a flexibilidade necessária para o "dobramento". cuja velocidade periférica aumenta proporcionalmente. relativamente alta. e a costura obtida pela pressão mecânica. colocados no mesmo eixo de laminação e com pequeno afastamento entre as cadeiras.TRENS CONTÍNUOS Consiste de uma série de cadeira Duo. ao ser laminada. A peça. TREM CROSS-COUNTRY: Assim chamado pela disposição escalonada das cadeiras do laminador. de tarugos inteiriços. Os tubos com costura são formados a partir de chapas aquecidas. faz um trajeto de zigue-zague. em outros ela é trabalhada a frio. ou ainda. a seção inicial é uma barra chata ou chapa de aço que é aquecida à temperatura de caldeamento. para compensar a redução de seção. Este tipo de laminador tem grande flexibilidade de programa de laminação. Os tubos sem costura são produzidos a partir de tarugos aquecidos e perfurados. . a partir de roletes aquecidos (slugs). com cilindros girando no mesmo sentido. LAMINADOORES DE TUBOS: São de muitos tipos diferentes: em alguns. É o tipo de instalação destinada a grandes produções e programas de laminação relativarnente pouco variados. com uma produção horária. O material é trabalhado ao mesmo tempo entre vários pares de cilindros. deve-se considerar as várias instalações de transporte das peças a laminar. de duas gaiolas para suportar os cilindros. GAIOLA: A gaiola do laminador é. As duas gaiolas são ligadas entre si na parte superior por um cabeçote fundido ou. por meio de tirantes forjados. uma peça de aço fundido. cujas dimensões são determinadas com um coeficiente de segurança bastante grande. de dois ou mais cilindros e os meios para o seu acionamento e para controlar a abertura entre os cilindros de trabalho. . Além disso.ÓRGÃOS MECÂNICOS DE UM LAMINADOR Um laminador consiste essencialmente. perto da base e do topo. os meios de lubrificar o equipamento e os de remover a camada de óxido. em geral. acionado por um único motor. . Observese a caixa de pinhões e as arvores de transmissão.Seção de um laminador desbastador. que transmitem esforços de rotação aos cilindros. dotadas de juntas universais. os eixos (3) são forçados a se alongarem e o sistema de regulagem pode assim ser movimentado. a pressão hidráulica é exercida sobre os pistões dos cilindros hidráulicos (15) que sob o efeito dos tirantes (3) se alongam. . como por exemplo. a medida que os cilindros de trabalho se desgastarem e for necessário reajustar a distância entre os cilindros. os tirantes se encurtam e todos os elementos colocados entre as extremidades dos tirantes ficam sujeitos a uma forte pressão. Depois retira-se a pressão hidráulica e a gaiola continua trabalhando com a mesma protensão. na mudança de um programa de laminação para o outro. nos casos onde é necessário trocar rapidamente uma cadeira completa. por intermédio do sistema de regulagem. A gaiola protendida tem a vantagem adicional de manipulação mais fácil. os mancais do cilindro superior (2) são ajustados na distância desejada em relação ao cilindro inferior. sendo retirada a pressão hidráulica. é novamente exercida pressão hidráulica sobre os cilindros (15). pelo fato de seu peso e dimensões serem menores.GAIOLA PROTENDIDA A protensão de uma gaiola é obtida do seguinte modo: Tomando-se como referencia a figura dada. mancal do cilindro superior.eixos de protensão.cilindros hidráulicos. 2. . 17 2 25. 3.Corte lateral de uma cadeira duo protendida: 1. 15. e 21parafusos de segurança.porcas.lateral. peças inteiriças. o "trêvo" é substituido por uma seção adequada ao desenho do acoplamento. para estas. então. que recebe o acoplamento para rotação.CILINDROS DE LAMINAÇÃO: Os cilindros de laminação são em geral. . Além do pescoço fica o "trêvo". fundidas ou forjadas. A parte central do cilindro. ou jateada por granalha metálica. para propiciar um acabamento fosco no produto final. 5 abas. o "corpo" ou a "face" deste. dotado de canais. Pode ser acoplado à caixa de pinhões ou a um outro cilindro da cadeira ao lado e podem ser de 4 ou. O corpo pode ser liso ou. Em cada extremidade. em alguns casos pode ser entalhada para facilitar a mordida na laminação a quente. Os pescoços podem ser cilíndricos ou cônicos. é que entra em contato com o aço durante a "operação de laminar”. estão os "pescoços" que se apóiam nos mancais. Os laminadores modernos utilizam juntas universais. Esquema mostrando partes de um cilindro de laminação. Esquema mostrando partes de um cilindro de laminação com pescoço cilíndrico e garf de acloplamento (acima), e pescoço cônico com munhão de aclopamento. CLASSIFICAÇÃO DOS CILINDROS: São produzidos em uma enorme variedade de materiais, desde o aço simples com 0,50% de carbono, passando pelos ferros fundidos especiais e nodulares, até os carbo netos de tungstênio. CILINDROS DE AÇO Mediante o emprego de elementos de liga e de tratamentos térmicos adequados podese conseguir altas durezas e resistências adequadas com cilindros de aço. O teor de carbono varia de 0,35 a 1%. Os principais elementos de liga são o cromo, o níquel e o molibdênio. CILINDROS DE AÇO FUNDIDO: Apresentam resistência ao desgaste relativamente pequena mas, devido à sua alta resistência à flexão, permitem grandes reduções em cada passagem. São usados; principalmente, nos laminadores desbastadores, nas primeiras cadeiras de laminadores de tiras a quente e como cilindros de encosto nos laminadores planos aquente e a frio. Podem também ser empregados como cilindros preparadores. CILINDROS DE AÇO FORJADO: Apresentam melhor resistência ao desgaste. São usados principalmente como cilindros de trabalho de laminadores a frio. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO EM MOLDES DE AREIA São empregados como cilindros acabadores de trens de grandes perfis e trens comerciais, bem como cilindros preparadores de trens de perfis médios. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO COQUILHADO Possuem uma camada exterior dura, com grande resistência ao desgaste podendo gerar produtos com bom acabamento superficial. O núcleo, no entanto, é mais tenaz e possui boa resistência à ruptura. Podem ser usados em cadeiras acabadoras de trens de fio-máquina, de trens de pequenos perfis, e em laminadores desbastadores. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO NODULAR Além de terem boa resistência ao desgaste, apresentam resistência à ruptura maior que os outros cilindros de ferro fundido cinzento. Podem ser usados em cilindros de laminadores de tarugos e cilindros intermediários de trens de fio-máquina. Quando um esboço aquecido é laminado, uma parte de seu calor é transmitida aos cilindros, provocando o aquecimento destes. Como este aquecimento não é regular ao longo da mesa, formam-se as 'trincas térmicas' que marcam (danificam) os cilindros podendo, inclusive, provocar sua ruptura. Estas trincas podem, no entanto, ser evitadas ou atenuadas mediante um resfriamento adequado dos cilindros. tarugos e barras (produtos nãoplanos ou produtos longos) ou produção de chapas. tiras e folhas (produtos planos) Quando o produto inicial é um lingote. . As placas serão reaquecidas nos fornos de reaquecimento e poderão seguir por dois caminhos distintos: ou são encaminhadas a um laminador de chapas grossas onde a espessura da placa será reduzida. existe a necessidade de um laminador primário. ou seja.LAMINAÇÃO A QUENTE A maioria dos produtos laminada de aço é fabricado por um dos dois caminhos descritos a seguir. perfis. produção de perfis.acabados serão acabados de maneiras diferentes. também conhecido pelo nome de laminador desbastador. onde os lingotes são transformados em blocos ou placas para subseqüente acabamento em barras. Depois da obtenção das placas ou dos blocos no laminador primário. tiras e folhas. chapas. estes dois semi. ou são encaminhadas para o laminador de tiras a quente onde serão obtidas as bobinas de tiras laminadas a quente. ao silício. rodas.máquina. por diversos processos. todas as etapas de laminação de tarugos até o produto final é feita aquente. médios ou pesados) onde obteríamos os perfis estruturais e os trilhos.) onde obteríamos as folhas ou fitas laminadas. seguir vários caminhos distintos: podem ser utilizadas na fabricação de tubos sem costura. .As bobinas de tiras laminadas a quente podem por sua vez. podem servir de matéria-prima para os laminadores a frio tipo Sendzmir para o caso de aços especiais (inoxidáveis. As tiras ou chapas oriundas do laminador de tiras a quente podem também ser utilizadas para a fabricação de peças dobradas. para os laminadores de barras ou de fios. etc. etc. estes podem seguir três caminhos distintos: para os laminadores de perfis (leves. onde se chegaria aos diversos tipos de barras e aos fios. Para o caso dos tarugos. vasos de pressão. Normalmente. para os laminadores de tubos sem costura. vigas. podem servir de matéria-prima para o laminador de tiras a frio obtendo-se assim chapas e tiras laminadas a frio com ou sem revestimentos superficiais. LAMINAÇÃO A QUENTE Representação do processamento de diversos produtos laminados . .Esquema mostrando aplicações típicas deste produtos. Terminologia dos produtos planos de aço laminado dada pela ABNT . são as chapas finas e tiras a quente. Uma boa parte dos produtos dos laminadores de tiras a quente é utilizada na espessura com que sai do laminador. 6. 7.0 mm.reaquecimento das placas.acabamento.decapagem e oleamento (opcional). 2. Entretanto. 5. SEQÜÊNCIA DE OPERAÇÕES NOS TRENS DE TIRAS AQUENTE: 1. outra grande parte é destinada a laminação a frio. 3. 4.laminação a quente.descarepação.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. . para a produção de chapas finas a frio e das folhas.preparação das placas.bobinamento ou corte. superfície queimada. podendo ser de empurrar ou de vigas caminhantes.) através da escarfagem manual com maçarico ou com a utilização de esmeril. ou seja. a eliminação da camada superficial de óxido. A descarepação. trincas. a fim de se evitar que os mesmos apareçam no produto acabado. se necessário. etc. Os fomos são do tipo contínuo dotados de um sistema de carregamento. 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. A preparação ou condicionamento das placas consiste na eliminação de seus defeitos. pois. . merece atenção especial. a qualidade de superfície da chapa acabada depende em grande parte. do cuidado com que ela (a camada de óxido) for removida. dobras. Reaquecimento de placas.Preparação. Completado o exame e o condicionamento. Descarepação. é realizada a remoção dos defeitos (geralmente gotas frias. superfície esponjosa. bolsas. As placas provenientes do desbastador são resfriadas e inspecionadas nas duas faces e. torna-se necessário uma mesa viradora e uma prensa endireitadora de bordas. pode ser feita em laminador contínuo ou semicontínuo. A primeira cadeira. dotadas de cilindros verticais para laminar as bordas da chapa.Laminação a quente A laminação a quente. Outra opção é a utilização de uma cadeira quádruo reversível. geralmente. Trem preparador: O trem preparador pode ser composto por até de 4 cadeiras quádruo. do tipo de aço a ser laminado. 1. As três cadeiras seguintes são. distanciadas entre si de tal modo que a placa quase nunca é laminada em duas cadeiras simultaneamente. . não reversíveis. etc. que é precedida por um quebrador de carepa pode ser utilizada como alargadora de placas no caso de laminação cruzada. LAMINADOR CONTÍNUO No arranjo dos trens contínuos de tiras aquente. o mesmo é dividido em duas partes: trem preparador e trem acabador. Para a operação de alargamento. da capacidade de produção almejada. O número e o tipo de cadeiras utilizadas em cada trem variam em função do grau avanço tecnológico da empresa projetista/construtora do equipamento. Entre o trem preparador e o acabador tem-se uma mesa de rolos de grande comprimento. A utilização do coil box permite a construção de unidade mais compactas de laminação de chapas finas aquente. 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. O princípio de funcionamento baseia-se no bobinamento do esboço no momento que a espessura atinge a faixa de 20 a 40 mm. A finalidade deste equipamento é evitar o resfriamento do esboço que está sendo laminado devido ao aumento da superfície de contato esboço/ambiente. utilizam-se fornos conhecidos como coil box depois do trem de desbaste. 7. 10mecanismo de transferência de bobina.rolo de formação da bobina. 6.engrenagem (fuso) de elevação para ajustar o gap de desempenamento.unidade de desbobinamento . 4.rolos do berço.capa da forno. 11.pistão hidrálico de ajuste. 2.rolos de desempenamento superiores.rolo de desempenamento inferior.rolos defletores. 3. 9. 5. 1.braço oscilante com unidade ajustável.Representação esquemática do coil box posicionado depois do trem de desbaste. 8. Representação esquemática da seqüência de bobinamento e desbobinamento do coil box . produzem também chapas grossas. Trem acabador: O trem acabador é constituído de 4 a 7 cadeiras quádruo não reversíveis. as quais no entanto. 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. tem-se as mesas de resfriamento. colocadas muito próximas umas das outras de modo que a chapa é laminada simultaneamente. tem-se uma tesoura de pontas e um quebrador de carepas. geralmente. Antes do trem acabador.2. em todas as cadeiras. só são laminadas no trem preparador. . Entre a última cadeira do acabador e as bobinadeiras. Alguns trens contínuos de tiras a quente. Representação de um laminador contínuo de tiras a quente . A capacidade de produção destes trens é inferior a dos trens contínuos. aquecida a gás ou a óleo. uma ou duas cadeiras reversíveis. o qual consiste de: um laminador duo ou de um laminador de bordas com cilindros verticais para quebrar a carepa. LAMINADOR STECKEL Como o custo inicial do laminador contínuo ou semicontínuo é um investimento muito alto. cilindros impulsionadores ou arrastadores. sua aquisição só se torna econômica para grandes produções. Por isto.LAMINADOR SEMICONTÍNUO O laminador semicontínuo é muito semelhante ao laminador contínuo. empregam-se para o mesmo trabalho. de dois fornos com bobinadeiras (uma câmara revestida internamente de refratário. dentro da qual tem-se um mandril enrolador). mesas de aproximação e de saída. A diferença principal reside no fato de que ao invés de várias cadeiras preparadoras. uma cadeira quádruo reversível única. todas girando na mesma direção. . foi desenvolvido um laminador para produções menores chamado de laminador Steckel. . passa-se a enrolar a tira alternadamente em um dos fornos. as extremidades se resfriam muito e podem apresentar espessura irregular. ela está sendo enrolada num forno e desenrolada no outro. Quando se atinge uma determinada espessura.Nos primeiros passes a laminação é realizada de maneira convencional e os fornos não são utilizados. inverte-se o sentido de laminação e a tira é introduzida no mandril do forno onde vai ser enrolada. Mesmo assim. Deve ser observado que a finalidade dos fornos não é a de aquecer a tira e sim atenuar o resfriamento. Quando completa-se o passe. Os fornos estão muito próximos da cadeira de modo que ao mesmo tempo em que a chapa é laminada. .Representação de um laminador Steckel para produção de chapas finas a quente Representação esquemática de alguns componentes do laminador Steckel. finalmente. Estas operações são chamadas de laminação controlada e mais recentemente de tratamentos termo mecânicos. Desta forma.ASPÉCTOS METALÚRGICOS NA LAMINAÇÃO DA LAMINAÇÃO A QUENTE Inicialmente. a seguir deformações programadas são impostas nas etapas de desbaste e acabamento e. No processo de laminação a quente o material é aquecido até uma temperatura de encharque. realizando a sua austenitização. muitas operações são realizadas de modo a alcançar uma temperatura final que leva as propriedades físicas desejadas no produto. um resfriamento controlado deste. desde os anos 50. quanto e o grau de redução aplicado no mesmo afetam significativamente as propriedades físicas do produto. em muitos processos de laminação a quente. as operações de laminação tinham como único objetivo atender as dimensões desejadas do laminado. tem-se percebido que tanto a temperatura final do laminado após o último passe. . Entretanto. Parâmetros de operação industrial. Para que o tamanho de grão final da austenita seja fortemente dependente do reaquecimento do grão. A temperatura de reaquecimento também afeta a formação da chamada bandas de deformação. a temperatura de reaquecimento deve ser alta o bastante para solubilizar as partículas estáveis que se formaram com as ligas. Para aços microligados. taxa de deformação e temperatura podem ser correlacionados com os fenômenos metalúrgicos envolvidos no processo e tratados por equações empíricas conhecidas na literatura. tais como: deformação. A análise e interpretação destes dados. podem caracterizar o comportamento mecânico a quente destes aços e. assim. diminuir os custos de processamento. a qual desenvolve um importante papel durante o processo subseqüente de restauração do grão. . em conjunto com os dados operacionais. O controle deste crescimento é uma etapa importante no processo de laminação controlada onde se desenvolvem grandes esforços para alcançar produtos com estruturas de granulação fina.Uma das conseqüências do processo de reaquecimento do aço é o crescimento de grão. é necessário a temperatura de reaquecimento seja mantida acima da temperatura de crescimento do grão. f .Boa conformação a frio.Maior resistência à fratura frágil. h . Um fator adicional à redução de custo é o fato do processo de laminação controlada permitir que se alcance as propriedades desejadas com menos quantidades de elementos de liga no aço do que as necessárias no processo de laminação à quente convencional.Melhor soldabilidade.Objetivos gerais da laminação controlada dos aços A laminação controlada ou tratamentos termomecânicos são uma série de tratamentos térmicos e de deformações plásticas de modo a se alcançar as melhores propriedades mecânicas dos aços tais como: a . . c . b . particularmente no dobramento.Maior resistência à fratura dútil de baixo nível de energia. d .Redução de custo a qual é possível utilizando a laminação à quente ao invés de seção de tratamentos térmico posterior. g . e .Menor impacto nas temperaturas de transição.Melhor tenacidade.Maior resistência ao escoamento. A restauração dos grãos é um mecanismo de amaciamento do material. . permitindo o rearranjamento da estrutura cristalina. vazios e elementos intersticiais. onde a energia de deformação elimina as discordâncias e outros defeitos cristalinos. tais como.Fenômenos Metalúrgicos Durante A Laminação Na laminação a quente de aços estão presentes os processos amaciamento da austenita simultaneamente aos processos de endurecimento (encruamento). Estado encruado . Nucleação . Recristalização . Crescimento do Grão Austenítico . incluem os processo de recuperação dinâmica e recristalização dinâmica.Processos de restauração dinâmicos: Iniciam e são completados durante a deformação.Processos de restauração metadinâmicos: Iniciam durante a deformação e são completados após o termino desta. .Laminação a quente dos aços Alguns autores estabelecem os seguintes mecanismos de restauração ou amaciamento: a . c . b . incluem os processo de recuperação estática e recristalização estática.Processos de restauração estáticos: Iniciam e são completados após a deformação. a microestrutura do aço consiste de grãos equiaxiais grosseiros de austenita. os grãos de austenita são deformados e alongados. como mostrado na mesma figura Ilustração esquemática da recristalização estática. .Inicialmente na laminação à quente. Durante o passe no laminador. As bandas de deformação podem aparecer dentro dos grãos de austenita. dinâmicos e metadinâmicos .Processos de restauração/amaciamento estáticos. nos processos de restauração dinâmicos deve-se atingir um grau de deformação crítico (mínimo) a partir do qual estes processos sejam estáveis. como pode ser visto na figua a seguir. a tensão de escoamento aumenta para um máximo e em seguida cai para um valor constante. . o que em geral não acontece. a geração de discordâncias e sua posterior eliminação alcançam um certo equilíbrio de modo que o material pode continuar a ser deformado sem que ocorra qualquer aumento ou diminuição na tensão de escoamento. Desta forma. Esta tensão é denominada de tensão de escoamento no regime estacionário. As microestruturas obtidas por processo de restauração dinâmicos não são estáveis e em altas temperaturas são modificadas por processos de restauração metadinâmicos e estáticos. Isto é devido ao fato de que após um certo tempo de deformação.Processo de restauração Dinâmico e Metadinâmico Quando o aço é deformado no estado de austenita a altas temperaturas. a periodicidade depende acentuadamente da velocidades de deformação. Como pode ser visto. onde as curvas tensão-deformação de um aço com 0. .25%C é deformado na fase austenítica (1102°C) sob diversas velocidades de deformação. Como um exemplo. aparecendo apenas um pico a altas velocidade de deformação e aumentando o número de picos a medida que a velocidade é reduzida. os ciclos de endurecimento e amaciamento seguem um ao outro alternadamente. tem-se na figura dada.Na recristalização dinâmica. .25%C mostrando a influência da velocidade de deformação na peridodicidade de picos de tensão. este comportamento está relacionado com o fenômeno de recristalização dinâmica.Curvas tensão-deformação de um aço com 0. a recristalização estática pode iniciar espontaneamente. é termicamente ativado. Assim. as variáveis que afetam o movimento das discordância (barreiras) tais como átomos de soluto ou de precipitados. Além disso. a redução da quantidade de defeitos pontuais e a eliminação do emaranhado de discordâncias em pequenas distâncias. O amaciamento do material devido a recuperação e recristalização estáticas ocorre numa velocidade que depende das condições de deformação e da temperatura anteriores. o grau de deformação. O núcleo de recristalização toma lugar preferencialmente nos contornos de grãos alongados e nas bandas de deformação.Processo de restauração Estático O mecanismo de recuperação estática. ou seja fatores que aumentam a energia interna do material. ou seja. Na laminação à quente. maior é a taxa de ocorrência de recuperação. De uma maneira geral pode-se dizer que quanto maior a temperatura do processo. a velocidade de deformação. . irão afetar a velocidade com que a recuperação ocorre. a cinética do processo é influenciada pela temperatura de processamento do aço. .maior será o número de grãos deformados que serão recristalizados. titânio e em menor grau o vanádio retardam a recristalização estática e dinâmica. O cobalto.Fatores que afetam a velocidade e o tamanho dos grãos recristalizados : 1. Portanto. Quantidade de deformação antes de qualquer deformação.temperatura de aquecimento. A temperatura de recristalização do material aumenta com a adição de elementos de liga. Temperatura de recristalização do material. ambos: tempo de recristalização e tamanho de grão são afetados pelo tamanho de grão inicial. 2.. Como os sítios de recristalização são predominantemente localizados nos contornos de grãos. alumínio. Tamanho de grão da austenita antes da deformação a qual é função da …. 3. quanto mais alta a temperatura de laminação a quente. A Temperatura de recristalização de um aço é a temperatura mais baixa a qual a estrutura austenítica se recristaliza completamente após deformação. nióbio. O tamanho de grão da ferrita será afetado por: a .atraso de tempo entre a laminação e o início do resfriamento com água. .Mudanças Estruturais no Aço Durante o Resfriamento Após a laminação a quente.velocidade de resfriamento.temperatura final de laminação. c . o material é sujeito a um resfriamento combinado de ar e água. b . O tamanho de grão da ferrita no aço aumenta com o aumento do atraso de tempo e diminui tanto com a diminuição da temperatura final de laminação quanto com o aumento da velocidade de resfriamento do material. tempo de recristalização estático tR é menor ou igual ao tempo entre passes tI (tR<tI).tempo de recristalização estático tR é maior do que o tempo entre passes tI ( tR > tI ). é considerar as seguintes duas situações. Desta forma. então a tensão de escoamento de uma estrutura completamente recristalizada será bem menor do que aquela que foi parcialmente recristalizada. Entretanto.Efeito da Estrutura do Aço na Tensão de Escoamento do Material. um método para se avaliar corretamente a tensão de escoamento na laminação à quente. Durante a deformação do aço. onde ocorre uma recristalização em que os defeitos do reticulado são eliminados e a energia armazenada nos grãos deformados é reduzida. b . energia é armazenada devido a deformação dos grãos na forma de defeitos no reticulado(discordâncias). a . . A estrutura dos grãos é de completamente recristalizada (XR=1) após tempo tR a qual o tamanho de grão é igual a dR. a tensão de escoamento para o segundo passe pode ser determinada pelo uso da equação conhecida aplicável para estruturas de grãos completamente recristalizadas. Evolução dos parâmetros estruturais entre os passes.O primeiro caso está mostrado na figura dada onde d01 é o tamanho de grão inicial antes do primeiro passe. Por conseguinte. . . com o objetivo de se otimizar o processo de laminação. Estes fenômenos metalúrgicos citados são muito utilizados na laminação controlada devido a forte relação entre as mudanças microestruturais e as propriedades mecânicas do aço durante a laminação à quente e no resfriamento dos aços. um controle computacional microretrutural reduzirá o número de amostragens e conseqüentemente aumentará a produtividade da laminação. e a componente da tensão de escoamento correspondente a parte não recristalizada da estrutura dos grãos. O controle das propriedades mecânicas do aço durante a laminação contribui para a redução de custos devido a menor necessidade de adição de elementos de liga no refino do aço e redução de tratamentos térmicos posteriores. na última década estudos tem sido feitos no sentido de se desenvolver modelos que levem em consideração propriedades físico-químicas e metalúrgicas do aço e também variáveis operacionais. Além disso. então a tensão de escoamento pode ser apresentada como consistindo de dois componentes. ou seja: a componente da tensão de escoamento correspondente a parte recristalizada da estrutura dos grãos.No segundo caso a recristalização estática não se completa antes do segundo passe. visando melhorar suas propriedades mecânicas. pode-se considerar os seguintes valores: Unidade Metalúrgica Sinterização Coqueria Alto Forno Fábrica de Oxigênio Conversor a oxigênio Lingotamento Contínuo Desbastador de blocos Laminador de barras Desbastador de placas Laminador reversível para chapas grossas Laminador de Tiras a Quente Acabamento de tiras laminadas a quente kWh/t 44 38 27 650 33 36 28-44 130-165 35-48 110-130 120-140 30 .CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NUMA USINA SIDERÚRGICA Numa usina integrada. Sistema de Combustíveis e Sistema de Águas. Produção média horária (dados de 1998) -195 MW. Turbina de Topo (TRT) (16MW). sendo 35 MW enviados para Escelsa e 160 MW consumidos internamente. oxigênio líquido e argônio líquido. b) Garantir sopro estável para os Altos Fornos 1 e 2. Gerador 3 (75 MW). Geração Diesel 2 x 2 MW + 1 MW (emergência para o Alto Forno).Na CST. e) Distribuição de combustíveis. g) Recebimento/Envio/Transformação/Distribuição de Energia Elétrica. f) Captação/Tratamento/Distribuição de águas. c) Produção de vapor de processo. d) Produção/ Distribuição de oxigênio. Fracionamento de Ar. a Geração e Recepção/ Envio de Energia Elétrica. ficam a cargo do Centro de Utilidades. Suas principais atividades são: a) Geração de energia elétrica: Geradores 1 e 2 (104 MW). . nitrogênio e de ar comprimido. Sistema de Geração de Vapor.