Novas Tendências do Mercado de Laminação de Tiras a Frio (cilindros) Out - 2009 1
Sumário Objetivo; Introdução; Demanda dos produtos laminados; Evolução dos processos de fabricação e produtos; Produtos atuais e em desenvolvimento ; Comentários finais. 2
Objetivo Apresentar as novas tendências do mercado de laminação de tiras a frio (requisitos de mercado); Apresentar a evolução dos processos e produtos para atender as demandas atuais e futuras. 3
Introdução Sistema complexo com elevado número de variáveis PROCESSO DE LAMINAÇÃO Elevada solicitação mecânica (cíclica); Ambiente agressivo (temperatura, agentes corrosivos, água, lubrificantes, etc.); Controle de espessura; Controle de Planicidade; Aumento da velocidade. FALHAS DE CILINDROS Desgaste elevado; Quebra de cilindros; Perda de rugosidade; Trincas e marcas; Colamento. PROCESSO E MATERIAIS DOS CILINDROS Cilindros Monoblocos forjados 3%Cr, 5%Cr; Cilindros de camada profunda; Centrifugados; SHSS, HSS, HiCr. TIPOS DE LAMINADORES Configuração 4Hi, 5Hi, 6Hi; Laminador Tandem; Laminador de Encruamento; Laminação a frio de alumínio. 4
Demanda dos produtos laminados NOVAS DEMANDAS Melhor qualidade superficial da chapa (produto); Melhor controle de planicidade; Melhor controle de rugosidade; Otimização das propriedades mecânicas; Pressão por custos menores; Qualidade do Aço LTQ LTF Mercado 5
Cilindros de trabalho para LTF Ano 1970 1980 1990 2000 20... Item Tendência dos laminadores Laminação contínua (aumento velocidade) Controle de forma / Controle de coroa, bending, shifting Jateamento físico EDT - Electric discharge texturing LBT - Laser Beam texturing Processo de fabricação de cilindros Cromeação Desgaseificação a vácuo Metalurgia de panela / Super clean process Têmpera por indução Tratamento sub-zero Novos processos de forjamento Qualidades dos cilindros 3%Cr forjado (conv.) 5%Cr forjado (conv.) 3%Cr forjado (novos processos) 5%Cr forjado (novos processos) Processos especiais - DH SHSS / HSS 6
Processo de fabricação de cilindros LTF forjados Forno de fusão a arco Refino secundário VAD / LF Lingotamento Pré aquecimento Prensa Tempera por indução Usinagem de desbaste Tratamento térmico preliminar Tratamento Subzero Revenimento Usinagem de acabamento Inspeções e expedição 7
Processo de fabricação de cilindros LTF centrifugados Casca Inspeções e expedição Núcleo Centrífuga Tratamento térmico Usinagem Fornos de indução 8
Etapas no desenvolvimento de produto / processo Estudo laboratorial e físico Novas premissas Processo/produto atual estabilizado CICLO DE MELHORIAS Etapa de prototipagem Implantação nova rota de produto ou processo Avaliação dos resultados (qualidade / custos) 9
Evolução dos processo de fabricação - SCP Processos atuais de refino secundário e desgaseificação a vácuo que conseguem obter materiais com altíssima qualidade e com estreitas faixas de composição química. (Super Clean Process). Elementos residuais Melhor Qualidade Processo convencional Processo atual Tamanho médio de inclusão 10
Avaliação laboratorial etapa de recalque Análise física laboratorial; Modelamento por elementos finitos do processo de forjamento; Simulação recalque Análise de recalque 11
Otimização do plano de passes no processo de forjamento Prensa com capacidade de 8000ton. Modelamento do processo de forjamento Melhora significativa na sanidade interna Análise por MEF Análise física com plasticina 12
Tratamento térmico de têmpera por indução Total controle e entendimento das variáveis envolvidas no processo de têmpera por indução; Modelamento das tensões envolvidas no processo de têmpera; Possibilitando a fabricação de cilindros com camada profunda de têmpera. 13
Produtos atuais e em desenvolvimento 14
Produtos atuais VC9 (3%Cr) Novo Processo Aplicação: Produto para laminadores de tiras a frio, laminação de alumínio, cadeiras intermediárias e laminadores de encruamento. Característica Principal: Produto de elevada resistência mecânica. Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento 15
Produtos atuais VC10 (5%Cr) Novo Processo Aplicação: Produto para laminadores de tiras a frio, laminação de alumínio, cadeiras intermediárias e laminadores de encruamento. Característica Principal: Produto com elevada dureza. Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento 16
Produtos atuais VDH (Villares Deep Hardening) Aplicação: Produto para laminadores de tiras a frio. Característica Principal: Produto com elevada dureza e profundidade de camada temperada. Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento 17
Produtos atuais Propriedades térmicas e mecânicas Produto VC9 VC10 VDH Limite de escoamento (MPa) 900-1100 1000-1200 1200-1400 Limite de resistência (MPa) 1100-1300 1200-1400 1400-1600 Módulo de elasticidade (GPa) 200-210 200-210 210-220 Coeficiente de expansão térmica (10-6 µm/mºc) 12 11,5 11,6 Condutividade térmica (W/mºC) 25 24 23,5 Propriedades térmicas e mecânicas 18
Produtos atuais Quadro Comparativo Propriedade Produto Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento VC9 VC10 VDH 19
Produtos em desenvolvimento SHSS (Semi-High Speed Steel) Desenvolvimento Aplicação: Produto para laminadores de tiras a frio, cilindros intermediários de laminadores 6Hi, 5Hi e laminadores de encruamento. Característica Principal: Produto com boa resistência ao desgaste (manutenção da rugosidade) e excelente resistência a formação de trincas. Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento 20
Produtos em desenvolvimento HSS (Centrifugal High Speed Steel) - Desenvolvimento Aplicação: Produto para laminação de tiras a frio, cilindros intermediários para laminadores 6Hi, cilindros para laminadores de encruamento. Característica Principal: Produto com excelente resistência ao desgaste (manutenção da rugosidade) e boa resistência a formação de trincas. Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento 21
Produtos em desenvolvimento Propriedades térmicas e mecânicas Produto SHSS HSS Limite de escoamento (MPa) 1400-1600 - Limite de resistência (MPa) 1600-1800 950-1050 Módulo de elasticidade (GPa) 215-225 220-240 Coeficiente de expansão térmica (10-6 µm/mºc) 11 11 Condutividade térmica (W/mºC) 24,8 22 Propriedades Térmicas e mecânicas SHSS HSS 22
Quadro Comparativo Produtos em desenvolvimento Propriedade Produto Dureza Desgaste mecânica Retenção rugosidade Profundidade camada Temperatura revenimento SHSS HSS 23
Comentários finais A demanda crescente do mercado por produtos laminados com qualidade cada vez maiores, tanto nos quesitos de acabamento superficial, resistência mecânica e preço, fazem com que toda a cadeia também seja pressionada nesses quesitos; Especificamente para a laminação de tiras a frio a demanda por qualidade superficial, controle de planicidade, espessura e custo, são os principais requisitos demandados; O desenvolvimento de novas qualidades de cilindros, bem como a especificação mais adequada para cada aplicação, são constantemente avaliadas quanto ao custo X benefício que tais modificações podem trazer; A interação entre fornecedor de cilindro e seu usuário no desenvolvimento de novas qualidades e adaptação a cada processo de laminação é de suma importância para a obtenção dos melhores resultados. 24
Obrigado! 25