% máximo 3,50 3,65 2,40 2,70 0 0,025 0,45 0,55 Restante. % máximo. % mínimo

Transcrição

1 Reorganização de matérias primas na composição de cargas dos fornos Ações para reduzir custos estão sempre presentes em todas as empresas e não seria diferente no ramo metalúrgico, ainda mais em tempo de recessão como o que se enfrenta atualmente. É de extrema importância que ocorra a priorização dessas reduções, pois o desejo é de que elas ocorram com o menor custo e tempo possível. A grande maioria das fundições perde dinheiro diariamente, em cada batelada que funde, pois geram custos adicionais, e estes são tão bem camuflados nas cargas dos fornos que passam despercebidos. Este trabalho mostra como reduzir custos com matérias primas nas fundições, com uma ferramenta conhecida por todos os fundidores, mas que geralmente não é utilizada na sua totalidade, o cálculo de carga. Considerações iniciais Os cálculos de carga são modelos matemáticos desenvolvidos por profissionais do ramo metalúrgico com know how para isso, que visam calcular as cargas dos fornos de modo que determinada composição química seja obtida. Também auxiliam na redução de correções nos fornos, diminuindo o tempo de espera para o vazamento, consequentemente ampliando capacidade de fusão e melhorando a eficiência energética. Não há como definir um cálculo de carga flexível o suficiente para atender todas as fundições, pois existem peculiaridades nos processos, composições específicas e matérias primas distintas entre as empresas, mesmo que estas produzam o mesmo item com o mesmo material, logo, cada fundição precisa desenvolver um modelo matemático que atenda às suas necessidades. Os cálculos de carga não são explorados da forma como deveriam, pois, existem ganhos nas composições de carga que são de difícil percepção. Imagine que se queira fundir um ferro fundido, com a seguinte composição: Carbono Silício Enxofre Manganês Ferro 3,50 3,65 2,40 2,70 0 0,025 0,45 0,55 Restante Com os ranges de composição fornecidos se pode obter milhares de combinações e mesmo assim atender o solicitado. Para vislumbrar isso basta manter todos os percentuais fixos e variar somente o Carbono de 3,5 até 3,65, já são 16 possíveis combinações.

2 Imagine agora que para produzir esse mesmo material você disponha das seguintes matérias primas: Sucata de aço Ferro gusa Retorno ferro fundido cinzento Retorno ferro fundido Retorno ferro fundido branco Carburante Ferro Mn FeSi Inoculante Liga nº01 Com essas 10 matérias primas as possibilidades de combinações mencionadas anteriormente são aumentadas exponencialmente, pois fora as possibilidades que o range de composição permite, existem também as diferentes combinações de carga que podem ser realizadas. Sabendo que existem milhares de combinações de matérias primas que possibilitam um mesmo resultado, é inevitável perguntar qual combinação é melhor para seu processo, e sem dúvida alguma, a reposta será a combinação que forneça a composição especificada com o menor custo possível, logo o cálculo de carga não deve mais fornecer somente uma composição dentro do range especificado, mas esse deve ser feito visando também uma carga com o menor custo possível. Experimento prático Com o intuito de comprovar o exposto aqui realizei experimento acompanhando fusão de ferro fundido com a composição de carga usualmente utilizada e com uma composição de carga previamente calculada por um modelo matemático que desenvolvi. A composição do metal no forno antes da transferência para a panela deveria ficar como o descrito a seguir: Elemento C 3,55 3,70 Si 1,30 1,50 Mn 0,45 0,55 P 0 0,05 S 0 0,025 Cr 0 0,05 Fe Restante

3 As matérias primas que dispunha para esse experimento, assim como suas devidas composições e custos estão listadas abaixo. Matéria C Si Mn P S Cr Fe R$/Kg prima Sucata de 0 0,05 0,16 0,02 0,01 0,02 99,74 0,70 aço Ferro gusa 4,12 1,38 0,05 0,07 0,01 0,01 94,36 1,30 Retorno 3,20 2,25 0,60 0,15 0,07 0,25 93,48 0,70 ferro fundido cinzento Retorno 3,60 2,60 0, ,3 0,70 ferro fundido Retorno ferro fundido branco 3,40 1,00 0, ,40 92,4 0,70 Carburante ,70 Ferro Mn 0 1,47 74,06 6,92 0, ,53 3,80 FeSi 0,18 75,1 0 0, ,7 5,50 Como pode ser observado tanto as matérias primas quanto a composição são em geral semelhantes ou muito próximas da realidade da maioria das fundições. Na realização do experimento tive que inserir algumas restrições nos cálculos, em relação a duas matérias primas: 1. Retorno de ferro fundido não poderia divergir em mais de 2,5 da composição de carga usualmente utilizada. 2. Ferro gusa no 10 da carga deveria ser composta dessa matéria prima. Essas condições foram necessárias para aferir algumas variáveis que utilizei, mas podem surgir inúmeras condições inerentes ao processo de cada empresa que irão condicionar aos modelos matemáticos situações restritivas.

4 Na primeira etapa do experimento, foi acompanhada a confecção de uma carga de ferro fundido na sua totalidade e os dados dessa foram coletados, foi necessário realizar uma correção de composição química na batelada após terminada a fusão e as matérias primas e respectivas proporções que compuseram essa carga se encontram abaixo: Matéria prima Peso da carga Sucata de aço ,2 Carburante 30 2 FeSi 8 0,5 Ferro gusa ,7 Retorno ,4 Ferro Mn A/C 3 0,2 Já na segunda etapa do experimento, preparei a carga com os dados obtidos no modelo matemático que desenvolvi, não houve necessidade de realizar correção, e a composição da carga se encontra abaixo: Matéria prima Peso da carga Sucata de aço ,4 Carburante 29 1,9 FeSi 2 0,1 Ferro gusa 150 9,9 Retorno ,6 Ferro Mn A/C 7,5 0,5 Retorno cinzento 100 6,6 Foi definido um mesmo item para ser vazado com as diferentes cargas, e estes após realização do experimento foram pesados. Houve um incremento de peso de 0,2 no item confeccionado com a carga proposta. Análise do experimento Em ambas as cargas o mesmo resultado foi obtido, que era carregar um forno de aproximadamente 1500 Kg com ferro fundido na composição química anteriormente especificada. No entanto, vamos agora avaliar o custo de cada carga.

5 Na primeira carga, o custo por Kg de metal fundido, levando em consideração somente a matéria prima pode ser definido como: Matéria prima na carga Custo MP em R$/Kg em R$/Kg na carga Total R$/Kg Sucata de 38,2 R$ 0,70 R$ 0,27 R$ 0,89 aço Carburante 2 R$ 2,70 R$ 0,05 FeSi 0,5 R$ 5,50 R$ 0,03 Ferro gusa 19,7 R$ 1,30 R$ 0,26 Retorno 39,4 R$ 0,70 R$ 0,28 Ferro Mn A/C 0,2 R$ 3,80 R$ 0,01 Já na segunda carga, utilizando a metodologia de cálculo de carga, visando reorganização de matérias primas, o custo por Kg de metal fundido, levando em consideração somente a matéria prima pode ser definido como: Matéria prima na carga Custo MP em R$/Kg em R$/Kg na carga Sucata de 39,4 R$ 0,70 aço R$ 0,28 Carburante 1,9 R$ 2,70 R$ 0,05 FeSi 0,1 R$ 5,50 R$ 0,01 Ferro gusa 9,9 R$ 1,30 R$ 0,13 Retorno 41,6 R$ 0,70 R$ 0,29 Ferro Mn A/C 0,5 R$ 3,80 R$ 0,02 Retorno 6,6 R$ 0,70 cinzento R$ 0,05 Total R$/Kg R$ 0,82 Foi obtida uma redução de 7,9 com matérias primas para compor o material líquido no forno, no entanto como houve um incremento de 0,2 no peso do item, pode-se afirmar que na realidade foi obtida uma redução de 7,7. Conclusões e direcionamentos É possível reduzir significativamente o custo com matérias primas nas cargas dos fornos, apenas reorganizando a composição de sua carga. Como mencionado anteriormente é comum se utilizar cálculos de carga apenas para reduzir tempos com correções nos fornos, no entanto como pode ser visto até aqui essa é apenas uma pequena aplicação desse tipo de cálculo, inclusive, não é a que traz maior retorno financeiro.

6 No experimento que realizei inseri duas restrições que impactam diretamente no resultado final, sem as restrições que inseri poderia ser obtida uma redução de custos de cerca de 16 com base nos cálculos realizados, reduzindo ferro gusa e aumentando adições de retorno de ferro fundido. É importante salientar que esse tipo de redução de custo deve ser priorizado, pois a implantação é rápida e não requer investimentos ou alterações significativas no processo, sem mencionar que se aplica a todos os itens produzidos, indiferente a curva que pertençam. Nesse trabalho foi considerado apenas o estoque existente de matérias primas, no entanto, para que uma empresa obtenha o menor custo possível com matérias primas deve ser realizado trabalho semelhante a nível de suprimentos, pois para cada nova matéria prima desenvolvida, milhares de novas possibilidades de combinação são geradas. Sempre deve ser levado em consideração incrementos / decrementos de peso no fundido, pois variações de densidade podem ocorrer em virtude de variações químicas, mesmo dentro do especificado e isso irá acarretar em peças com pesos divergentes.