REDUÇÃO NO CONSUMO DE HIDROGÊNIO EM FORNOS DE RECOZIMENTO TIPO SINO UTILIZANDO A CURVA DE DESTILAÇÃO DO ÓLEO DE LAMINAÇÃO.

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1 REDUÇÃO NO CONSUMO DE HIDROGÊNIO EM FORNOS DE RECOZIMENTO TIPO SINO UTILIZANDO A CURVA DE DESTILAÇÃO DO ÓLEO DE LAMINAÇÃO. Fernando Kawata Julia Ferrari Pompeo Ricardo Alves Almeida Carlos Roberto Gianini Jr. No presente trabalho a ser apresentado foram analisadas o comportamento do óleo de laminação em fornos de recozimento com hidrogênio EBNER utilizando curvas de destilação do óleo de laminação para garantir que o material seja limpo em uma determinada faixa de temperatura mais eficiente favorecendo a redução do gasto com gás de atmosfera, além desse fator notamos que materiais com óleo protetivo no recozimento ocasionam a impregnação de borras nas tubulações aumentando os custos de operação. Palavras-chave: Recozimento, Tiras relaminadas, Óleo de laminação, Têmpera. 458

2 INTRODUÇÃO Devido a um mercado consumidor que exige cada vez mais baixos preços e alta qualidade, existe a necessidade de se desenvolver processos com maior produtividade, qualidade e baixo custos. Além dos pontos descritos acima, precisamos sempre reduzir custos fixos como: energia elétrica, gás combustível e atmosfera de fornos. Nos fornos de recozimento do tipo sino (Figura 1), é ultilizado o gás hidrogênio puro para formação da atmosfera redutora, fazendo com que o H 2 combinado com o hidrocarboneto e o residual da emulsão nas tiras relaminadas saturem a atmosfera e assim favorecer o aspecto superficial de limpeza. Todo esse processo deve ser realizado em um volume de hidrogênio ideal sem que ocorra o desperdício. OBJETIVOS O objetivo desse trabalho é diminuir o consumo de gás hidrogênio utilizado na atmosfera dos fornos do tipo sino para recozimento de bobinas (Figura 1) objetivando a melhoria no aspecto superficial utilizando a curva de evaporação do óleo de laminação utilizado na relaminação a frio de tiras contínuas analisando sempre as variáveis do processo e procedimentando, para uma melhor prática de trabalho. Figura 1 Forno de recozimento do tipo sino. 459

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA PROCESSO DE RECOZIMENTO PLENO E A CONCEPÇÃO DO EQUIPAMENTO Como em qualquer outra relaminadora de aço é obrigatório ter um processo de recozimento para que seja realizado a recuperação, recristalização e crescimento de grão em materiais encruados. Os patamares de cada ciclo são definidos a partir da qualidade do material e a temperatura crítica linha A1 do diagrama de fases Fe-C (Figura 2). Figura 2 Diagrama de fases Ferro-Carbono. (Fonte: Linha Crítica Portanto a temperatura de recozimento do aço deve ficar abaixo da linha crítica para que não ocorra a transformação de grãos austeníticos. O recozimento é constituídos de basicamente dois tipos de ciclos: normalização e coalescimento. No processo de normalização a intenção é aquecer os materiais até a linha crítica 460

4 (Figura 2) e favorecer o resfriamento rápido para que a microestrutura final seja mais homegênea e mais fina do que a bruta de fusão vinda das usinas siderúrgicas e o coalescimento é um tipo de tratamento térmico onde temos o aquecimento até a linha A1 (Figura 2), porém no resfriamento é feita por patamares com diminuições de 5ºC/h para favorecer a esferoidização dos carbonetos na matriz ferrítica principalmente para melhorar a solubilização do carboneto no processo de martêmpera. Nesse processo utilizamos fornos de alta convecção (Figura 3) como podemos observar na figura abaixo. Figura 3 - Corte esquemático de um forno tipo sino de recozimento de bobinas. (Fonte: Revista Industrial Heating) Recuperador: a função é utilizar o residual de hidrogênio para retornar para a queima e ajudar no aquecimento da carga. Queimador: maçarico de gás natural utilizado para aquecimento da carga. Suporte: Em fornos de rolos utilizamos convectores e divisores para favorecer uma melhor circulação da atmosfera interna da campânula do forno de recozimento. Ventilador: uma das principais partes de um forno, pois é ele que faz toda a recirculação da atmosfera favorecendo a convecção dos gases. 461

5 Motor do ventilador: realiza a rotação do eixo que está ligado as pás de ventilação e este é refrigerado a água e blindado. Forno: é o módulo que realiza o aquecimento utilizando maçaricos alimentados por oxigênio e gás natural. Campanula: é a parte do forno que utilizamos para enclausurar a carga e eliminar o contato com a atmosfera oxidante. Difusor: é utilizado para separar os rolos um dos outros favorecendo uma troca térmica homogênia. ÓLEO EMULSIVO Na relaminação de tiras a frio além de todo a concepção do equipamento na qual engloba um laminador é necessário a utilização de insumos para que torne o processo estável e que não tenha problemas no decorrer do encruamento que possam comprometer a qualidade. A maior parte da emulsão é direcionada sempre nos cilindros, pois se hover uma variação térmica brusca, pode favorecer o aparecimento de trincas ou até a quebra no cilindro devido a dilatação entre a camada tratada e o núcleo ocasionado pela diferença de dureza entre as camadas do cilindro. Figura 4 - Processo de laminação E o óleo de laminação é o principal insumo a ser utilizado, este tem caracteristicas especificas de refrigeração, lubrificação, limpeza, melhorar a velocidade devido a diminuição do atrito, qualidade de superfície e nível de sujeira e 462

6 redução de atmosfera nos fornos sinos, a solução do líquido utilizado na relaminação como emulsão tem aproximadamente 3% de óleo miscível na base água. Tem base mineral e por isso é mais difícil a quebra intramolecular. O óleo emulsivo com alta demugabilidade tendem a ser retirado no processo de relaminação e assim não formar um contaminante que ao entrar no forno de recozimento o resíduo possa gerar fuligem ou saturar a atmosfera com vapor de óleo e aderir no material relaminado causando manchas e sujeira para o próximo processo. INFLUÊNCIA DAS VARIAVÉIS DE PROCESSO Temperatura Influencia no controle das 3 fases do recozimento pleno que é a recuperação, recristalização e crescimento de grão, além dessa classe também realizamos a esferoidização, mas para ambas o processo consiste em solubilizar todo o carbono e elemento de liga na matriz ferritica e no processo de resfriamento controlado seja favorecido a formação de carbonetos mais homogêneos para os processos seguintes. Vazão de hidrogênio Quanto maior o volume de hidrogênio no interior da campânula, menor será a sujidade encontrada no material processado devido um maior craqueamento do óleo existente na superfície do material quando atrelado a faixa de temperatura de evaporação do óleo. Tempo Chamamos de linha de encharque que é o tempo necessário que o forno leva para termos toda a carga com a mesma temperatura e em todos os pontos de todas as bobinas, dessa forma não teremos nenhuma heterogeneidade e consequentemente diferenças nas propriedades físicas. 463

7 MATERIAIS E MÉTODOS DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROCESSO Abaixo temos a curva de evaporação do óleo que utilizamos para reduzir o consumo de hidrogênio e direcionar o gás para a faixa. Figura 5 - Reação generalizada do processo de craqueamento. Gráfico 1 Curva de evaporação do óleo emulsivo utilizado no processo de relaminação. (Fonte: Daido Química do Brasil) 464

8 A reação ocorre mais facilmente quando o óleo de laminação encontra-se no estado gasoso, devido as moléculas estarem em maior agitação favorecendo assim a reação entre a molécula de óleo de laminação e a molécula de hidrogênio, favorecendo então a utilização da curva de evaporação. Alguns contaminantes podem modificar a curva de evaporação dificultando assim a parametrização do processo prejudicando a qualidade superficial, como por exemplo: vazamento de óleo hidráulico e utilização de óleo protetivo com baixa compatibilidade. RESULTADOS E DISCUSSÃO Gráfico 2 Curva das variáveis do processo de recozimento em forno tipo sino. Maior vazão de hidrogênio entre as temperaturas de 150 C e 450 C, conforme curva de evaporação do óleo. Para a análise comparativa de sujidade após o recozimento do material em forno tipo sino, foi utilizada uma vazão média de hidrogênio no processo cerca de 35% menor que a anteriormente utilizada. Para verificar a eficiência na limpeza dos materiais, foi realizado pela empresa Daido Química do Brasil o teste de reflectância antes da redução de hidrogênio (Figura 7b) e após a redução de hidrogênio (Figura 8b). 465

9 Figura 6a. Amostra antes da redução de hidrogênio no forno HC6. Figura 7a. Amostra após a redução de hidrogênio no forno HC6. Figura 6b. Resultado do teste: 92% de reflectância Figura 7b. Resultado do teste: 96% de reflectância 466

10 CONCLUSÃO Com este trabalho, podemos identificar as seguintes conclusões acerca do uso da curva de evaporação do óleo de laminação com o intuito de reduzir o consumo do gás hidrogênio nos fornos tipo sino: A utilização de uma maior vazão de hidrogênio somente na faixa onde o óleo de laminação se encontra em fase gasosa, de acordo com a curva de evaporação, faz com que o crequeamento deste seja mais eficiente, tendo uma redução da sujidade na superfície da chapa superior a 4%, de acordo com o teste de reflectância, utilizando uma vazão de hidrogênio cerca de 35% menor no processo de recozimento. 467

11 .REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CALLISTER JR., W. D. Ciência de engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, ASM International - Metals HandBook - Heat Treating. Vol. 4. Detroit: ASM, HEIFELD, K. REINSTAEDTLER, R. O LAMINADOR MKW SEU DESENVOLVIMENTO, SUA APLICAÇÃO, SUA POSSIBILIDADES METALURGIA vol. 25 n143º: outubro ANTUNES, A Setores da Indústria Química Orgânica. Rio de Janeiro: E-papers,

12 REDUCTION IN CONSUMPTION IN HYDROGEN ANNEALING FURNACES USING THE BELL CURVE TYPE OF OIL DISTILLATION OF ROLLING. Fernando Kawata Julia Ferrari Pompeo Ricardo Almeida Alves Roberto Carlos Gianini Jr. In the present work to be made were analyzed the behavior of rolling oil into the annealing furnace with hydrogen using EBNER distillation curves rolling oil to ensure that the material is cleaned in a certain temperature range favoring more efficient reduction of spent gas atmosphere, and this factor we note that materials with protective oil in annealing cause the impregnation of sediment in the pipes increasing operating costs. Keywords: Annealing, rerolled strips, rolling oil, tempera. 469