MPT Brazilian Edition 1/2013

ISSN 1865-8393

Metalurgia, Processos e Tecnologias

1/2013

Aumentar a produtividade.

Baixar os custos.

Soluções para modernização: Qualidade e confiabilidade Os desempenhos convincentes de engenharia resultam nomeadamente de conceitos inteligentes de modernização.

Um dos desafios principais passa por adaptar as instalações existentes aos requisitos futuros dos mercados.

inteligente, por exemplo no âmbito das paralisações para manutenção em função dos turnos, com reduções mínimas de produção. Você beneficia com a poupança de tempo e de custos.

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Editorial

Tecnologia do desempeno No primeiro número deste ano, a MPT Edição Brasileira apresenta a você novas tecnologias. Destaque desta vez, é a tecnologia sobre desempeno de chapas, bobinas e tiras de aço. Desempenar, aplainar ou muitos usam ainda também o termo nivelar. Sinceramente, não sei por qual termo me decidir. Visto que os três termos estão presentes na literatura usada no setor siderúrgico. Em um dos nossos artigos mostramos uma planta nos Estados Unidos, na qual uma linha de tratamento térmico para chapas largas tem como destaque uma desempenadeira de alta capacidade: força de 7.700 toneladas métricas.

Espessuras de 9,5mm a 100 mm com limites de velocidade de até 1.400 MPa (200ksi) podem ser manufaturas. Em outra planta na Europa, uma desempenadeira de precisão, desenvolvida para manipular chapas pesadas, alcança níveis de qualidade até então nunca alcançados. A sequência de produção aqui é totalmente automática. Confira a imagem dessa planta na nossa capa. O terceiro artigo que também aborda desempeno, apresentamos os recursos de um laminador de perfis pesados de 1 milhão de toneladas. O aço de alta resistência é mais uma vez, tema de alta importância na MPT Edição Brasileira. O nivelamento de aços de exigências específicas que é usado em aplicações do setor naval, de infraestrutura e máquinas agrícolas, é o tema abordado na seção de processamento de tiras.

A energia elétrica faz parte de um dos itens mais caros da lista de custos de produção. Até pouco tempo atrás, o Brasil era um dos países de custo mais alto no quesito energia elétrica. O preço baixou, mas ainda é um insumo caro. Na seção produção de ferro, o autor mostra a economia atingida através de um projeto de iluminação na casa de corrida. Um detalhe que não está diretamente ligado à produção do aço em si, mas um fator que entra no custo de produção da planta. Indo para uma planta na Ásia, em Taiwan, uma aciaria moderna tipo BOF foi projetada para três convertedores de 220 toneladas e um centro metalúrgico de panelas com duas plantas RH-TOP e ainda quatros estações de tratamento de panela. A planta com capacidade produtiva de 6 milhões de toneladas por ano, foi construída em 2 fases. Confira também, após as notícias do nosso setor, os congressos que teremos no segundo trimestre deste ano. O carnaval passou, vamos todos desempenar e entrar na reta de produção ou produtividade, neste ano, que dizem que será melhor que o ano que passou. Desejo a todos, boa leitura!

Redatora responsável Silvia Nunes

MPT Edição Brasileira 1/2013

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Sumário

MPT Edição Brasileira N°. 1/2013

Tópico J. Epp

30 Inovação no desempeno a quente e a frio de chapas pesadas Mesmo a mais avançada tecnologia de desempeno não está livre de tensões e defeitos quanto a planicidade na fabricação de chapas temperadas e revenidas.

Em uma planta de laminação na Alemanha, uma nova desempenadeira conseguiu atingir qualidade, até então ainda não alcançada, no que se diz a respeito ao desempeno com redução simultânea de tensões internas.

Foto de capa: Forno de soleira rotativo para tratamento térmico de chapas pesadas na AG da Dillinger Hüttenwerke, Alemanha (Foto: Dillinger Hütte) Contato: www.andritz.com E-mail: welcome-maerz@andritz.com

Editorial

Produção do aço C. M. Yang, V. Wiegmann, T. Eichert

12 Nova planta RH com elevada disponibilidade na Dragon Steel, Taiwan O design eficiente de projeto e produção, e rotas de processo otimizadas para toda a aciaria proporcionam uma média de 30 tratamentos por dia na aciaria nova, baseada em RH. Em apenas dois meses essa média foi atingida.

S. Nunes

3 Tecnologia de desempeno

Colunas 6

Notas da indústria

37 Inovações tecnológicas

Produção do ferro 18 Iluminação econômica para a casa de corrida do alto-forno 66% de energia economizada é o resultado de um sistema econômico de iluminação instalado na casa de corrida.

Garantia de qualidade

39 Expediente 20 Garantia de qualidade automatizada durante lingotamento Parâmetros de processo relacionados à qualidade são comparados a valores reais em produção e analisam a qualidade dos produtos.

Laminação a quente L. Gori, L. Maestrutti

22 2TKOGKTQU RGTƂU RGUCFQU produzidos no Oriente Médio O projeto de uma mini-mill inclui uma planta DRI Energiron de 1,6 milhões de t/ano, uma aciaria elétrica de 1,4 milhões de t/ano e lingotamento de cinco veios.

Tratamento térmico 28 ArcelorMittal modernizou as instalações de têmpera/ revenimento de chapas Uma desempenadeira de 4a geração faz parte do escopo da revitalização da linha de tratamento térmico para produção de chapas largas de 4 metros.

Processamento de tiras F. Tagliabue

32 Nivelamento do aço de alta resistência Os problemas de torque variável e de velocidade variável, ao mesmo tempo, foram aqui solucionados por uma embreagem deslizante baseada no princípio de diversos discos de fricção sinterizados.

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Notas da indústria

Brasil Goiás

Projeto Rocha Fresca da Anglo American é aprovado. A Unidade de Negócio Nióbio e Fosfato anunciou em fevereiro a aprovação do Projeto Rocha Fresca, para permitir o beneficiamento de minério não oxidado contido na rocha, de sua mina de nióbio Boa Vista, localizada no município de Catalão (GO). A planta localizada em Ouvidor (GO), que atualmente processa o material oxidado extraído na mina, será adaptada para retornar à produção de 6.500 toneladas/ano de nióbio.

precisos de tubos soldados longitudinalmente com pequenos diâmetros e espessuras grossas de parede em um único equipamento. Esses tubos são usados para dutos offshore em águas profundas. Com AGT® a SMS Meer oferece uma solução flexível e eficiente para o desempenamento ou aplainamento de diâmetros largos de tubos que foram encurvados pelo calor ao qual foram expostos durande a solda SAW (submerged arc welding). Pela primeira vez, o desempeno seletivo é possível em todas as direções durante o desempeno, tornando desnessário equipamento downline para o desempeno do duto.

Rio Grande do Sul São Paulo

SMS Meer recebe encomenda da Tenaris Confab. Em janeiro, a

Nova unidade da voestalpine Meincol começa a operar em maio. Focando a produção de produ-

Confab encomendou um mandril expansível mecânico e uma recentemente desenvolvida desempenadeira para sua unidade de laminação de tubos em Pindamonhangaba, SP. A tecnologia AGT ® (Advanced Geometry Technology - tecnologia geométrica avançada) permite calibração e desempeno

tos especiais, a nova tecnologia Direct forming para a conformação de tubos e perfis é o principal diferencial da nova unidade em Forqueta, próximo às instalações da empresa do Desvio Rizzo .

Já disponível em outras plantas do grupo, a nova máquina encontra-se em fase de montagem e seus produtos tem forte

aplicação nos segmentos de cabines para a área agrícola, carrocerias de ônibus, formas para construção civil, entre outros. Trata-se da primeira máquina com tecnologia Direct forming da Amércia do Sul, ratificando a importância estratégica desta nova fábrica para o Grupo voestalpine. Cabe ressaltar que 60% a 70% dos volumes serão destinados aos segmentos automotivo pesado, construção civil e agrícola, atualmente com participação de 40% nos negócios da empresa.

São Paulo

Tecnologia para informação. A Chemtech, empresa da Siemens encerrou, em janeiro, a consultoria desenvolvida para o Grupo Votorantim envolvendo a Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), localizada no município de Alumínio (SP). Durante quatro meses, as equipes de automação e TI Industrial do escritório de São Paulo trabalharam na implantação de um sistema de gerenciamento de produção e integração próprio da Chemtech, além da automação da planta de alumínio. O escopo do trabalho compreendeu a implantação do Manufacturing Execution Systems (MES), em que foi realizado um estudo de ma-

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Revestimento

Dimensão

Notas da indĂşstria turidade da planta demonstrando a existĂŞncia de 35 oportunidades de melhorias.

SĂŁo Paulo

Grupo Lwart faz balanço de 2012. O Grupo faturou R$ 750 milhþes, um acrÊscimo de 2,5% em relação a 2011. A divisão, Lwart Lubrificantes, apresentou o maior crescimento com R$ 262 milhþes e aumento de 6% no faturamento comparado a 2011. O grupo atua nos setores de celulose e impermeabilizantes para a contrução civil. No ano passado, a empresa inaugurou uma nova linha de produção de rerefino, atividade sustentåvel que fecha o ciclo do óleo lubrificante, produzindo óleo båsico Grupo II. Para 2013 a Lwart prevê um crescimento na indústria de transformação.

Rio de Janeiro

Brasil produz 1,1% a mais em janeiro. Segundo o IABr, a produção brasileira de aço bruto somou 2,8 mi-

lhþes de toneladas em janeiro, uma alta de 1,1% sobre o mesmo período do ano passado. A produção de laminados atingiu 2 milhþes de toneladas.

As vendas domÊsticas alcançaram 1,8 milhão de toneladas, com aumento de 4,5% em relação ao mesmo período de 2012. As exportaçþes de produtos siderúrgicos em janeiro atingiram 933 mil toneladas, enquanto as importaçþes somaram 278 mil toneladas. O consumo aparente nacional de produtos siderúrgicos foi de 2,1 milhþes de toneladas, incremento de 1,3% frente a janeiro de 2012.

Minas Gerais

Vallourec renova contrato com Petrobras. A subsidiåria brasileira da Vallourec, V & M do BRASIL e a Petrobras, assinaram um contrato de cinco anos para fornecimento de produtos premium OCTG a operaçþes da Petrobras, incluindo tubos sem costura, graus de aço e conexþes com tecnologia de ponta. Esses produtos serão usa-

dos na exploração e produção offshore de petróleo e gås, incluindo o imenso reservatório dos campos de prÊ-sal.

Com esse contrato, a Vallourec consolida sua liderança mundial no fornecimento de Produtos Tubulares Petrolíferos premium.

Minas Gerais

Aço na construção civil. A Usiminas fechou parceria com a Fischer, fabricante de equipamentos para construção civil, para desenvolvimento de um projeto de edifícios populares e construção de um prÊdio-teste em Brusque (SC). O edifício possui modelo totalmente industrializado, com 70% de aço em sua estrutura, o que possibilita menores prazos de execução e custos mais competitivos. O prÊdio, que vai integrar um conjunto de 10 edifícios, possui 16 apartamentos de dois quartos e ficarå pronto em fevereiro. A previsão para construção de um prÊdio, quando finalizado prÊdio-teste, serå de 75 dias de obra.

UMA NOVA ERA NA MEDIĂ‡ĂƒO DE AÇO A QUENTE OU A FRIO

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Tecnologia revolucionåria de rotação a laser resulta na medição de alta precisão de dimensþes atÊ um ciclo de um dÊcimo de segundo. Sistemas STEELMASTER SMR da ZUMBACH: A solução para todas as linhas, inclusive alta velocidade com 2- & 3-blocos de cilindros, tambÊm para produtos de curta extensão.

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À medida que as exigências de qualidade se tornam cada vez mais rigorosas e os preços da matÊria prima continuam subindo, reduzir o desperdício Ê o principal fator para a viabilidade econômica. ř 67((/0$67(5 605 PHGH XP SHUƂO FRPpleto em um dÊcimo de segundo. O sistema, com atÊ 3 cabeças de medição rotativa simultânea pode obter atÊ 6.000 mediçþes/ segundo, devido a nossa tecnologia inovadora de medição rotacional a laser.

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Notas da indĂşstria SĂŁo Paulo

SKF inaugura centro de distribuição. A SKF do Brasil inaugurou, em fevereiro, um moderno centro de distribuição em JordanÊsia, no interior de São Paulo. O investimento Ê da ordem de R$ 7 milhþes. O espaço conta com 15,8 mil m2 de årea útil, capacidade para armazenar 12 mil diferentes itens e 30 docas para embarque e desembarque de mercadorias. A SKF realiza suas operaçþes logísticas por meio de três centros de distribuição (São Paulo, Minas Gerais e Espírito Santo) que somam 9,5 mil m2 de årea útil. A companhia atua com sete transportadores rodoviårios e trabalha semanalmente com 30 embarques que abastecem clientes e distribuidores em todo o Brasil.

Internacional Chile

#. CWOGPVC FÅƂEKV EQOGTEKCN GO TGNCção a China, em 2012. Segundo a ALACERO,

Aglomeramos seus valiosos pĂłs e finos

Na indĂşstria metalĂşrgica briquetamos, por exemplo, resĂ­duos de usinas siderĂşrgicas, ferro-esponja (quente e frio), minĂŠrio de cromo, pĂł de nĂ­quel, concentrado de cobre e outros finos.

enquanto as exportaçþes de produtos siderúrgicos da China para o mundo aumentaram 16% em 2012, para a AmÊrica Latina o aumento apurado e divulgado, no Anuårio de ComÊrcio Exterior China-AmÊrica Latina da associação, foi bem maior: de 27%. Vårios países na AL estão monitorando as exportaçþes chinesas para a região e tomando medidas legais para enfrentar o comÊrcio desleal. No entanto, as cifras mostram que a AL continua atraindo as exportaçþes chinesas de aço acima da mÊdia mundial. Por outro lado, entre 2006 e 2011 a balança do comÊrcio de matÊrias primas a favor da AmÊrica Latina se multiplicou por seis. No entanto, a desaceleração da economia chinesa em 2012 resultou em uma menor demanda de matÊrias primas regionais. Em 2012 a AL acumulou um superåvit de US$ 26.359 milhþes em matÊrias primas e um dÊficit de US$ 46.067 milhþes considerando produtos siderúrgicos e produtos com alto conteúdo de aço. Desta forma, o valor das exportaçþes de matÊrias primas para a China não foi suficiente para conter o dÊficit crescente na balança comercial do aço e deixa em evidência a vulnerabilidade de um modelo fortemente enfocado nos recursos naturais versus outro que fomente a industrialização da região.

Briquetes são usados para alimentar fornos de cuba, BOFs (fornos de oxigênio båsico), RHFs EAFs e outras unidades de redução ou liquefação.

KĂśppern – Qualidade feita na Alemanha. t 5FDOPMPHJB EP FTUBEP BUVBM EB BSUF t ,OPX IPX FN UFDOPMPHJB EF QSPDFTTP t 1MBOUBT EF BMUB DPOĂśBCJMJEBEF t 3ĂˆQJEB TVCTUJUVJĂŽĂ?P EF SPMPT

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Dinamarca

Solda híbrida. A dinamarquesa Lindoe Welding Technology encomendou a TRUMPF o fornecimento de um sistema disk laser de 32 kW para solda híbrida que proporciona as bases para o desenvolvimento de penetração profunda dos processos de solda em chapas de metal de espessuras grossas, usadas na produção de energia eólica e na indústria naval. É um sistema único, em que dois disk laser TruDisk de 16 kW cada passam atravÊs de um cabo de fibra ótica duplo.

Isto torna possĂ­vel processar os componentes com la-

Notas da indústria ser de 32 kW de potência usando o refletor ótico de focagem (RFO). O sistema oferece tambÊm a opção de soldar chapas de metal sincronicamente dos dois lados da chapa, conectando outros cabos de fibra ótica ao laser individual.

Eventos

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6 a 9 de maio Local: Pittsburgh, PA - EUA Organização: AISTech www.aist.org

.PBHFN F TFDBHFN EF DBSW½P NJOFSBM F WFHFUBM #SJUBHFN EF DBSW½P BOUFT EB DPRVFSJB #SJUBHFN F QFOFJSBNFOUP EF DPRVF BQ�T B DPRVFSJB

The Iron & Steel Technology Conference and Exposition. O evento de extrema importância para o setor siderúrgico terå 400 trabalhos apresentados. Expositores de todo o mundo estarão presentes com o melhor da tecnologia de produção do aço.

1SFQBSBà ½P EF DBSHB #SJUBHFN F QFOFJSBNFOUP EF NJOĂƒSJP TJOUFS F QFMMFUT 1FTBHFN EPTBHFN F QSFQBSBà ½P EF DBSHB QBSB BMUP GPSOP CBJYP GPSOP F GPSOP FMĂƒUSJDP $BSSFHBNFOUP BUĂƒ P GPSOP

7 e 8 de maio Local: Rio de Janeiro, RJ Organização: Coaltrans www.coaltrans.com

*OKFà ½P EF GJOPT EF DBSW½P .PBHFN F TFDBHFN EF DBSW½P NJOFSBM F WFHFUBM *OKFà ½P FN GBTF EFOTB OP BMUP GPSOP 3FGPSNB F NPEFSOJ[Bà ½P EF JOTUBMBà �FT FYJTUFOUFT

6th Coaltrans Brazil. O congresso abordarĂĄ temas de demanda de carvĂŁo nas siderĂşrgicas brasileiras, o relacionamento de minĂŠrio de ferro e carvĂŁo metalĂşrgico em detalhes e a infraestrutura no paĂ­s.

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26 a 29 de maio Local: Araxå, MG Organização: ABM www.abmbrasil.com.br

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44° Seminårio de Aciaria. O evento de âmbito internacional terå como tema central o panorama geral da produção de aço e o estågio de desenvolvimento tecnológico nos BRIC.

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18 a 21 de junho Local: Porto de Galinhas, PE Organização: Abendi www.abendieventos.org.br

12a COTEQ. A ConferĂŞncia sobre

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Tecnologia de Equipamentos acontece desta vez no Nordeste, um dos principais polos de desenvolvimento industrial no país e espera mais de 2.000 participantes ligados aos Ensaios Não Destrutivos, Inspeção, Integridade de Equipamentos, Anålise de Falhas, Corrosão & Pintura e demais interessados.

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Figura 1. Nova planta RH TOP na Dragon Steel Corp.

Nova planta RH com elevada disponibilidade na Dragon Steel, Taiwan Em 2006, a Dragon Steel Corp. encomendou uma nova aciaria BOF à SMS Siemag. O setor principal do centro metalúrgico com panela integrada é a nova unidade RH fornecida pela SMS Mevac. Desde a primeira fornada com RH em março de 2010, ela levou apenas mais um mês para atingir uma produtividade em torno de 30 fornadas por dia via RH, o que QGELGjA? SK? N?PRGAGN? ËM BC mais de 90% da produção total.

Os pré-requisitos para este rápido sucesso foram design CjAGCLRC BC NPMHCRM C NPMBS ËM

e rotas de processo otimizadas para toda a aciaria.

C. M. Yang, General Superintendant Steelmaking Dept., Dragon Steel Corp., Taichung, Taiwan. Volker Wiegmann, Thomas Eichert, SMS Mevac GmbH, Essen, Alemanha Contato: www.sms-mevac.com E-mail: thomas.eichert@smsmevac.com

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A Dragon Steel Corporation, associada ao grupo CSC, montou uma moderna aciaria integrada em Taichung, Taiwan. Sua nova aciaria baseada a oxigênio BOF foi projetada para três convertedores de 220 t e um centro metalúrgico de panelas, com duas plantas RH-TOP e quatro estações de tratamento de panela.

A aciaria toda é um projeto comissionado em duas fases. A primeira fase foi iniciada com sucesso em março de 2010. Um mês e meio após a partida, a capacidade projetada foi atingida. A nova planta RH foi montada e comissionada pela SMS Mevac (figura 1); a primeira fornada foi processada em março de 2010.

Na segunda metade de 2012, a fase 2 da aciaria iniciou a produção. Nessa segunda fase, o terceiro convertedor da aciaria e a segunda planta RH-TOP foram colocados em operação. Além disso, a operação da segunda estação de pré-tratamento de gusa também teve sua operação iniciada. Com esta ampliação, a capacidade anual de produção de aço bruto na Dragon Steel pode ser elevada para 6 milhões de toneladas.

Rota do processo e características da aciaria A figura 2 mostra a disposição principal da aciaria. Na Dragon Steel, um galpão de transferência de gusa líquido interliga a instalação do alto-forno com a aciaria. O metal líquido é transferido em panelas abertas sobre carros, dos altos-fornos para as estações de pré-tratamento (dois reatores gêmeos KR/Kanberra), duas posições de tratamento respectivamente, essencialmente para dessulfurização. Após o pré-tratamento, o gusa líquido é transferido para a instalação do convertedor.

Após o comissionamento da fase 2 ser concluído durante o segundo semestre de 2012, esses convertedores irão alimentar três plantas de lingotamento contínuo, com dois convertedores em operação paralela. A nova aciaria terá uma capacidade anual de produção de 5 milhões de t. de aço líquido, 85% dessas devendo ser tratadas a vácuo em duas plantas RH-TOP. As vantagens essenciais do layoute compacto da planta são o transporte de metal líquido em panelas abertas,

Produção do aço dispensando o uso da estação de reabastecimento de gusa líquido e de carros torpedo. As rotas até a estação de processamento metálico são bastante curtas, p. ex., a distância entre os altos-fornos e os convertedores é de apenas cerca de 200 m. Isto reduz as perdas térmicas de gusa líquido, mas também diminui o consumo de refratários pelas panelas de transferência. Através da aplicação de panelas abertas, ao invés de carros torpedo para o transporte de gusa líquido, os custos de investimento para equipamentos de transporte e manutenção podem ser drasticamente reduzidos.

Durante a primeira fase de comissionamento, dois convertedores são disponibilizados (cada qual com 220 t de peso de material vazado, figura 3), normalmente com um convertedor em operação e um de reserva. Planeja-se produzir até 37 fornadas por dia durante essa fase, gerando um volume mensal de aço bruto de até 230.000 t.

Os convertedores são equipados com sistemas de suspensão lamelar e oito ventaneiras para agitação pelo fundo.

As lanças de oxigênio têm uma capacidade de sopro de até 760 m3/min (stp).

Sub-lanças e dispositivos retentores de escória tipo dardo completam os equipamentos do convertedor. Uma planta purificadora de gás, uma planta recuperadora de gás do convertedor, estações de refino para ajuste fino da composição química do aço, bem como todos os carros e panelas para processar gusa líquido, aço líquido e escória, também fazem parte do âmbito de fornecimento da SMS Siemag.

Figura 2. Aciaria em BOF com projeto otimizado

Características das estações de tratamento de metalurgia secundária Como mostrado na figura 2, o centro metalúrgico de panelas consiste atualmente (fase 1) de: – uma planta RH-TOP desgaseificadora a vácuo (duas estações de tratamento, 1 e 2); – um forno panela conectado a um sistema formador de liga comum com máquina alimentadora de arame, lança agitadora e equipamento injetor de pó.

A planta RH-TOP foi projetada como um sistema de troca rápida de vasos, com capacidade de tratamento anual de 2,3 milhões de t. de aço líquido.

Figura 3. Nova aciaria em BOF operando na Dragon Steel Corp.

35 tratamentos podem ser executados por dia produtivo. Isso abrange 95% da produção de aço líquido na fase 1.

Com base no mix de produtos, cerca de 85% da produção de aço líquido requer tratamento a vácuo. Quando o terceiro convertedor entrar em operação, em conjunto com a segunda unidade RH, será possível tratar a vácuo mais de 4 milhões de t./ano de aço líquido.

65% de toda a produção de aço pertencem ao grupo de graus de baixo carbono, e serão tratados a vácuo, o que

é denominado processo de ‘tratamento leve”.

13% necessitam de tratamento de descarburização até os menores teores de carbono final, isto é, menos de 15 ppm. Esses são graus de ultra-baixo carbono (ULC), graus IF e graus de placa para fins elétricos.

Tratamento sob vácuo profundo para remover hidrogênio e/ou nitrogênio do aço será realizado para graus de aço para contêineres e para tubos. Esse tratamento de desgaseificação será aplicaMPT Edição Brasileira 1/2013

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Produção do aço

Figura 4. Disposição 3D da planta RH-TOP de troca rápida de vasos

Figura 5. Conceito da planta RH-TOP de troca rápida de vasos

do a cerca de 7% da produção de aço.

Para os 15% restantes do mix de produtos planejados, o tratamento RH não se faz necessário.

Disposição geral da planta RH A figura 4 mostra uma ilustração esquemática do projeto da planta RH. Essa planta do tipo de troca rápida de 14

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vasos é caracterizada por dois vasos disponíveis para uma posição de tratamento. Cada sistema de vaso é colocado sobre um carro transferidor de vasos. Ambos os sistemas podem se mover entre a posição de tratamento, posição de prontidão e posição de manutenção. Em ambas as posições de manutenção, um sistema elevador hidráulico é instalado para remover as partes inferiores do vaso. Uma troca de

vaso pode ocorrer dentro de um intervalo máximo de 8 min.. Na posição de tratamento, dois cilindros hidráulicos operados de modo síncrono erguem a armação com a panela até o alcance da profundidade demandada de imersão do tubo snorkel (submerso).

Uma bomba de vácuo ejetora de vapor, de quatro estágios, possui capacidade para evacuar todo o sistema até pressões inferiores a 1 mbar dentro de 3,5 minutos. A manutenção do tubo snorkel será executada por um carro separado para manutenção do tubo snorkel, com equipamento para remoção de escória e jateamento do tubo snorkel.

O material formador de liga é armazenado em 17 silos suspensos. A adição a vácuo é executada por meio de um sistema de tremonhas a vácuo, uma tremonha de carepa para ferrosilício (FeSi) e dois alimentadores rotativos, respectivamente, para carbono e alumínio.

O centro metalúrgico secundário é complementado por uma estação para tratamento de panelas (LTS), ligada à atmosfera, tendo lanças para medições de temperatura e amostragem, conexão para o sistema de adição de ligas, máquina alimentadora de arames, lança de purga e sistema para injeção de pó.

O princípio operacional do conceito de troca rápida de vasos e as várias posições são esquematicamente mostrados na figura 5. Nas posições de manutenção, as partes inferiores dos vasos são trocadas. As panelas provenientes dos convertedores são colocadas sobre o carro transferidor de panelas no ponto de captura (BOF). Após o tratamento RH, o carro é movido para o ponto de captura do vazador (CCM) no galpão perto da planta de lingotamento contínuo (figura 6).

O mesmo percurso é usado pelo carro de manutenção do tubo snorkel localizado atrás da posição de tratamento RH. O jateamento da superfície externa do tubo snorkel é realizado manualmente. A manutenção das partes internas é efetuada por meio de um sistema de jateamento automático.

A estação de tratamento de panelas, ligada à atmosfera, se acha localizada ao lado da planta RH. O carro transferidor de panelas dessa estação é também usado para transportar as panelas vazias de gusa líquido pré-aquecido. A cobertura da estação de tratamento de panelas está conectada ao sistema de despoeiramento da planta.

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Produção do aço Curva de subida

Figura 6. Carro transferidor de panelas defronte à posição de tratamento RH

Figura 7. Produtividade do RH na Dragon Steel Corp., em 2010

A figura 7 ilustra o desenvolvimento de produção na nova aciaria. Durante um curto - porém quente - primeiro período de comissionamento de aprox. três semanas, somente doze tratamentos RH foram realizados. Durante esses tratamentos, todas as funções metalúrgicas puderam ser testadas. A confiabilidade de todos os componentes da planta foi verificada e ajustada, onde necessário.

A produção de aço começou a 3 de março de 2010. Passados dois meses após a partida, uma média de 30 tratamentos RH por dia tinha sido alcançada. A capacidade de produção nominal de 95% de aço líquido foi também alcançada durante este período. Em novembro de 2010, em torno de 99% de toda a produção do BOF tinha sido tratada a vácuo na planta RH, ou seja, 34 tratamentos RH por dia. Esta alta confiabilidade e disponibilidade da planta foi devido ao otimizado conceito da planta com altos padrões nos componentes chaves, como a bomba de vácuo, projeto do vaso, ou equipamentos de lança TOP. Um critério muito importante para produtividade e disponibilidade é a alta vida útil do tubo snorkel alcançada. Durante onze meses de produção, uma vida útil média de 193 tratamentos do tubo snorkel foi atingida. Uma vida útil máxima de 263 tratamentos foi também registrada. Em decorrência dessa boa vida útil do tubo snorkel e mais de 30 tratamentos por dia, uma menor troca de vasos se faz necessária após cerca de sete a oito dias de produção. Se a vida útil do tubo snorkel fosse reduzida em cerca de 20%, a troca deveria ser realizada já após cinco a seis dias.

A figura 8 mostra a curva de partida da planta RH-TOP para os primeiros dois meses de produção. O aumento nos tratamentos diários de cerca de cinco para 30 é realmente impressionante. A capacidade nominal da planta RH já tinha sido atingida dentro de dois meses após a partida.

Resultados metalúrgicos iniciais e padrão de tratamento RH

Figura 8. Curva de partida da planta RH-TOP

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De acordo com as diferentes tarefas metalúrgicas, como desoxidação de carbono a vácuo, descarbonização ou des-

Produção do aço gaseificação, diferentes tipos de tratamento são aplicados.

Na figura 9 um padrão típico de tratamento RH para graus de aço de ultra-baixo carbono Ê apresentado. Após o vazamento do convertedor, o aço serå homogeneizado por meio de agitação com lança na estação de agitação atrås do convertedor. A amostra e a temperatura final serão colhidas. O tratamento RH começa imediatamente após a panela ser erguida para a posição que for demandada. Purga controlada Ê executada por meio do sistema de controle a våcuo, de acordo com curvas de purga prÊ-definidas.

Teores finais de carbono abaixo de 14 ppm são alcançados dentro de períodos de descarbonização de menos de 17 minutos. O tratamento a våcuo Ê concluído após 26 minutos, e o tempo do ciclo total excede 30 minutos. Na pråtica, a limpeza mecânica do tubo snorkel serå

Figura 9. PadrĂŁo de tratamento RH para graus de ultra-baixo carbono

realizada após cada tratamento de descarbonização. O jateamento dos tubos snorkel ocorre após três a quatro tratamentos de descarbonização.

ConclusĂŁo Com as duas etapas de comissionamento da nova aciaria em BOF na Dra-

gon Steel concluídas com sucesso no segundo semestre de 2012, o grupo CSC terå ampliado sua capacidade produtora de aço em mais 6 milhþes de t/ ano. O moderno e eficiente conceito da planta e a possibilidade de produzir aço de alta qualidade fornecida pelo novo centro metalúrgico de panelas permitem que a companhia atenda futuras demandas de mercado. #

SOLUÇÕES DE SISTEMAS PARA A INDÚSTRIA SIDERÚRGICA

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Produção de ferro - Equipamento especial

Iluminação econômica para a casa de corrida do alto-forno A casa de corrida do maior alto forno da Europa foi equipada com um sistema econômico de iluminação. A mais recente leitura de luz incidente no MSRMLM BC AMLjPKMS OSC a ThyssenKrupp Steel Europe AG reduziu o consumo de energia luminosa em torno de um terço no alto forno n° 2 de Schwelgern, norte de Duisburg.

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A fornecedora de serviços industriais ABH Beleuchtung da cidade de Duisburg Ê especializada em projetos de iluminação econômica para a indústria siderúrgica Ao invÊs de usar lâmpadas convencionais a vapor metålico em pavilhþes de produção e oficinas, os especialistas alemães em iluminação estão agora usando lâmpadas Revo T5 fluorescentes, certificadas pela VDE, fornecidas pela fabricante turca EAE. O aspecto inovador neste particular Ê que essas lâmpadas fluorescentes não eram geralmente usadas em alturas de teto de 20 m ou mais, pois sua energia luminosa era simplesmente muito baixa.

No entanto, durante os últimos anos recentes, a eficiência em constante aperfeiçoamento das lâmpadas e o grande progresso na tecnologia de refletores elevou o rendimento luminoso global. Com isso, o consumo de energia pode ser reduzido.

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MPT Edição Brasileira 1/2013

Em um recente projeto, a ABH Beleuchtung equipou a casa de corrida do altoforno n° 2 de Schwelgern da ThyssenKrupp Steel, no norte de Duisburg, com um sistema de iluminação. Após uma fase de testes de três meses no final do ano 2011, o maior alto forno da Europa, com uma capacidade diåria de 12.000 t de gusa líquido, foi equipado com lâmpadas Revo.

Uma leitura de luz incidente no outono de 2012 confirma que, ao contrårio das 24 lâmpadas a vapor metålico de 2.000

W anteriormente usadas, as 48 lâmpadas 4 x 80 W instaladas realmente reduzem o consumo de energia usada para iluminação em 66%, conforme calculado durante a fase de planejamento. Isto corresponde a uma economia anual de atÊ 20 t de CO2.

A maior vida Ăştil e confiabilidade foram fatores decisivos para a ThyssenKrupp se decidir a favor de lâmpadas fluorescentes. A vida Ăştil das lâmpadas fluorescentes T5 empregadas gira em torno de trĂŞs anos em operação non-stop. Ao contrĂĄrio, as lâmpadas a vapor metĂĄlico precisam ser trocadas todos os anos. Os custos de manutenção tambĂŠm serĂŁo menores no futuro. “Ao considerarmos a troca do sistema de iluminação dentro do quadro do projeto de novo revestimento para o alto forno 2, era importante que usĂĄssemos um sistema de iluminação que nos atendesse bem pelos prĂłximos 10 a 15 anosâ€?, afirmou Wolfgang Michalik, gerente de operaçþes da ThyssenKrupp Steel. “As lâmpadas Revo foram comprovadas, mesmo em ambientes extremamente severos, caracterizados por calor, gases, Ăłleo ou poeiraâ€?, acrescentou HĂźseyin Han, um dos trĂŞs diretores gerais da ABH Beleuchtung. “Isto torna nossas soluçþes de iluminação sustentĂĄvel adequadas para muitas outras ĂĄreas industriaisâ€?. Localizada nas cercanias da aciaria, sua companhia tem sido uma fornecedora local de serviços da ThyssenKrupp Steel desde 2009, implementando vĂĄrios sistemas de iluminação de pavilhĂľes, escritĂłrios e fachadas. #

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Garantia da qualidade

Garantia de qualidade automatizada durante lingotamento A Siemens está fornecendo, aos operadores de instalações de lingotamento contínuo, uma nova ferramenta para controle de qualidade automatizado: o Simetal Quality Expert. O sistema especializado compara parâmetros de processo relacionados à qualidade com valores reais em produção e analisa a qualidade dos produtos. Ele fornece sinais de alarme online e uma previsão de qualidade ao operador da planta.

Quality Expert é um desenvolvimento inteiramente novo e substitui o sistema de garantia de qualidade VAI-Q, que foi instalado em mais de 200 sistemas de plantas. O novo sistema foi desenvolvido, tendo como objetivo fornecer a ferramenta mais flexível para provisão consistente e dinâmica de todos os dados relevantes ao operador da planta. O sistema pode ser rápida e facilmente adaptado às condições variáveis de produção. Ele é sustentado por um sofisticado sistema de rastreamento de dados e um editor de regras, que é configurável de acordo com as demandas do usuário. A previsão de qualidade

cumentação sem falhas de parâmetros e procedimentos relacionados à qualidade, que atenda inteiramente às normas certificadas. A implementação de sistemas de garantia da qualidade especialmente concebidos e altamente automatizados se faz necessária, a fim de processar e fornecer os grandes volumes de dados de produção e qualidade.

A interface do usuário do Simetal Quality Expert pode ser integrada ao sistema operacional e monitorador de outros produtos na série Simetal, incluindo o pacote de otimização de processos para plantas de lingotamento, o

Figura 1. Imagem da tela do Quality Expert

Siemens AG, Industry Sector – Metals Technologies, Linz, Áustria Contato: www.siemens.com/metals E-mail: rainer.schulze@siemens.com

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MPT Edição Brasileira 1/2013

é feita por meio de regras configuráveis ou algoritmos de auto-aprendizado opcionais. Devido ao fato dos dados de previsão da qualidade do Quality Expert serem imediatamente disponibilizados após a produção, produtos de menor qualidade podem ser diretamente removidos da cadeia de processo. Por outro lado, produtos atendendo os padrões de qualidade podem ser posteriormente processados.

Um controle e garantia de qualidade eficazes são importantes fatores competitivos na fabricação de modernos graus de aço para aplicações sofisticadas. Os consumidores finais esperam receber dos produtores de aço uma do-

sistema arrefecedor de veios Dynacs e a solução de redução branda DynaGap. Com o Quality Expert implementado, inspeção e pós-processamento dos produtos se tornam em grande parte obsoletos. Perdas de material e atividades de manuseio são significativamente reduzidas e, ao mesmo tempo, formam a base para uma superior qualidade de produto. Isso, por sua vez, reduz os custos de produção. Devido ao fato de todos os dados relevantes de produto e processo serem automaticamente inseridos, avaliados e armazenados, o sistema também fornece uma base para certificação, por exemplo, de acordo com as normas ISO 9001. #

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Laminação a quente

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2TKOGKTQU RGTƂU RGUCFQU RTQFW\KFQU PQ 1TKGPVG /ÅFKQ A Emirates Steel montou recentemente uma mini-mill integrada, baseada em DRI, em Abu Dhabi. A fase 2 do complexo da mini-mill, foi a construção de um trem de J?KGL? ËM ? OSCLRC BC NCPjQ pesados para produzir vigas de abas largas, colunas e vigas de sustentação a partir de blocos e esboços de viga continuamente lingotados.

Após o comissionamento a quente do trem de laminação, iniciado em dezembro de 2011, a Emirates Steel forneceu as primeiras colunas universais produzidas no Oriente Médio, em 30 de janeiro de 2012. Este artigo descreve o histórico e os recursos do novo laminador de NCPjQ NCQ?BMQ

Luca Gori, VP Sales, &CPKGNK /QTIÁTFUJCOOCT; Loris Maestrutti, Executive VP, &CPKGNK % 1HƂEKPG /GEECPKEJG 5 R # , Buttrio (UD), Itália Contato: www.danieli.com E-mail: info@danieli.com

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MPT Edição Brasileira 1/2013

(WPFCOGPVQU FQ RTQLGVQ A Emirates Steel é uma das empresas metalúrgicas líderes dos Emirados Árabes Unidos. Em novembro de 2009, a empresa concedeu um contrato à Danieli para o fornecimento de um novo laminador de perfis pesados de 1 milhão t/ano, parte do complexo da mini-mill de 2 fases, localizado na Área Industrial de Mussaffah, Abu Dhabi. O novo laminador está integrado à mini-mill, em operação desde a primavera de 2010 (figuras 1 e 2). Os recursos da aciaria a montante incluem uma planta DRI Energiron de 1,6 milhões de t/ano, uma aciaria elétrica de 1,4 milhões de t/ano e um lingotador de cinco veios.

A montagem e comissionamento do novo laminador de perfis pesados é um projeto turnkey, similar aos contratos anteriores concedidos pela Emirates Steel à Danieli. A planta irá servir essencialmente a região do Oriente Médio e Norte da África (MENA), onde a demanda estimada de perfis é de cerca de 1,5 a 2,0 milhões de t/ ano. Esta é a primeira instalação produtora de aço na região do MENA capaz de produzir perfis estruturais médios e pesados.

&CFQU VÅEPKEQU FC RNCPVC A planta foi projetada para produzir uma gama muito ampla de produtos, a saber:

– vigas com abas paralelas, colunas e estacas de sustentação, com profundidade de alma de 197 a 1.030 mm e largura de aba de 99 a 419 mm; – calhas com aba paralela, profundidade de alma de 200 a 430 mm; – cantoneiras iguais e desiguais de 150 x 75 x 12 a 250 x 250 x 35 (mm); – estacas-prancha em U com largura de 400 a 750 mm; – estacas-prancha em Z com largura de 575 a 670 mm.

Os pesos lineares variam de 17,8 a 539 kg/m. Os tamanhos e tolerâncias de produto são de acordo com as normas europeia, britânica, americana e japonesa. Os comprimentos acabados variam de 6 a 24 m, com pesos de armazenagem até 16 t.

Os produtos finais são laminados a partir de um bloco e cinco tamanhos de esboços de viga, a fim de maximizar o processamento e o rendimento.

O comprimento do material de carga é otimizado entre 5 e 12 m, dependendo do produto final.

2CPQTCOC FC RNCPVC O laminador está disposto num layoute compacto, em forma de U. A área lateral de acesso ao forno de reaquecimento recebe material quente de carga do lingotamento contínuo, ou material frio de carga através das pon-

Laminação a quente

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tes rolantes sobre um leito de carga. Um acumulador intermediårio de calor Ê fornecido para suprimento de material quente de carga por parte do lingotamento contínuo, enquanto uma troca de produção Ê efetuada no laminador.

O material de carga Ê conduzido atÊ a plataforma suspensa, onde o trem de laminação se acha situado, e depois transferido para o forno de reaquecimento. Sistemas de identificação com câmeras estão instalados no lado de acesso ao forno de reaquecimento, para monitorar o material de carga proveniente do lingotamento, ou do leito de carga fria.

O forno de reaquecimento de vigas caminhantes, aquecido a gås natural, fornece material de carga a uma temperatura måxima de 1.250°C, a uma vazão de 250 t/h. Ele possui queimadores de ultra baixo NOx (menos de 150 ppm) distribuídos em nove zonas de aquecimento controladas de modo independente. A lógica PHL (proportional high low ; em português: proporcional alta baixa) da Danieli, que combina as vantagens do controle de fluxo proporcional e da queima on-off, Ê usada para regular a temperatura de descarga das partes dianteira e traseira do material de carga, para adequar as diferenças de temperatura ao longo da barra, quando laminada no laminador de desbaste.

No lado de saída do forno de reaquecimento, um descarepador a ågua de 250 bares assegura uma correta remoção da carepa primåria, antes do material de carga ser laminado. Em caso de emergência, o material de carga pode ser transportado de volta e coletado no seu pavilhão de estocagem. Uma cadeira do laminador de desbaste, com cilindro de 1.150 mm, reduz o material de carga ao correto passe líder para o la-

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minador de acabamento (figura 3).

O laminador de desbaste ĂŠ equipado com mesas transportadoras de roletes, de entrada e saĂ­da, e manipuladores de

longa parede lateral para operação de laminação automåtica. Os manipuladores de parede lateral são dotados de basculadores tipo garra e operados hiMPT Edição Brasileira 1/2013

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Laminação a quente draulicamente. O laminador de desbaste incorpora um sistema, que pode alterar automaticamente a cadeira em menos de 30 min.

Uma serra de disco se acha localizada no lado de saída do laminador de desbaste, para efetuar o corte das partes dianteira e traseira do perfil de avanço, quando necessário. O eixo de laminação do mandril desbastador se acha descentrado do eixo de laminação do acabador, para permitir sequências intermediárias do passe de acabamento de uma barra, durante a laminação da barra seguinte no mandril desbastador.

A laminação de acabamento ocorre no laminador reversível ultra flexível (figura 4) constituído de três cadeiras do conceito stand core (SCC), duas delas sendo cadeiras universais com cilindro de 1.440 mm de diâmetro. O laminador de acabamento será equipado com mesas transportadoras de roletes, de entrada e saída, para compensar a altura distinta dos perfis, e guardas laterais ajustáveis para conduzir a barra para dentro da ranhura entre cilindros.

Um sistema para efetuar automaticamente a troca de três cadeiras em menos de 30 min também está incluído.

Um conjunto de selas coletoras se acha instalado nos lados de entrada e saída do laminador de acabamento para facilitar a limpeza da linha em situações de emergência.

Um sistema medidor a laser HiProfile em linha (figura 5) encontra-se localizado antes da descarga da barra sobre o leito de arrefecimento. Uma serra de disco com diversas funções está instalada a montante do leito de arrefecimento. Ela executa cortes de divisão, amostragem e descarte das partes traseiras. Amostras dimensionais são descarregadas lateralmente sobre um leito exclusivo para arrefecimento natural.

Amostras de teste são arrefecidas em um tanque de água.

Um sistema de medição a laser detecta os comprimentos de descarte e de amostra, e a posição do corte divisório, a fim de melhorar o rendimento de material. O leito de arrefecimento com 96 m de comprimento é equipado com basculadores de barras nos lados de entrada e saída, para arrefecer corretamente os diferentes tamanhos de produto. Arrefecimento natural ou forçado com um sistema pulverizador de água é disponibilizado.

Uma desempenadeira de nove rolos com duplo suporte (figura 6) está loca24

MPT Edição Brasileira 1/2013

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lizada no lado de saída do leito de arrefecimento. A desempenadeira é dotada de um sistema, que executa automaticamente uma troca completa do conjunto de rolos, em menos de 30 min.

A desempenadeira de rolos é equipada com mesas elevadoras de roletes, na entrada e saída, a fim de compensar as diferentes alturas de perfis e guardas laterais ajustáveis.

A seguir, a alma das vigas é marcada, a intervalos regulares, com uma máquina marcadora a jato de tinta. Após serem desempenadas, as barras são coletadas sobre uma correia transportadora, que forma as camadas de barras e as deposita sobre a mesa transportadora de rolos a jusante, localizada antes das serras, com o tamanho da camada dependendo da produção de corte demandada. Aqui, as barras também são visualmente inspecionadas em todos os lados.

O corte na medida final, comercial, é efetuado por três serras de disco: a primeira serra estacionária corta, em três ou duas vezes, o comprimento final, enquanto a segunda serra móvel e a terceira serra estacionária efetuam o corte na medida final. Esta disposição flexível permite que o processo siga a produção do laminador para praticamente todos os tamanhos e comprimentos de barra.

O corte na medida final é ajustado por dois batentes móveis localizados a jusante das duas serras estacionárias.

As serras estacionárias também executam o descarte dianteiro e traseiro.

A camada de barras é, então, conduzida para duas estações de empilhamen-

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to, respectivamente, com 30 e 18 m de comprimento. Aqui, a alma de cada viga e calha é etiquetada, antes da pilha ser formada.

Uma vez formadas, as pilhas são encaminhadas a uma balança para pesagem final e à estação de amarração contendo duas máquinas embaladoras, que também aplicam automaticamente uma etiqueta na pilha com as informações da encomenda. As pilhas são agrupadas sobre dois leitos coletores, para posterior transferência ao pavilhão de estocagem por meio das pontes rolantes.

A jusante da estação de empilhamento é prevista uma área exclusiva para movimentar as barras curtas e desem-

Laminação a quente

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penar as barras de maior tamanho. Um sistema HiStraight medidor de desempeno a laser em linha é fornecido para operações automáticas de desempeno no lado de saída. Aqui, as barras podem ser desempenadas por uma prensa hidráulica universal e, em seguida, cortadas ou ter suas pontas decepadas por uma serra de disco. Após as barras serem processadas, elas podem ser descarregadas individualmente e coletadas sobre um leito coletor exclusivo; elas podem ser, então, transferidas ao pavilhão de estocagem, ou conduzidas de volta à estação de empilhamento, para seguir a rota padrão até os leitos coletores principais. Etiquetagem manual é realizada nas barras processadas nessa estação.

5KUVGOC FG CWVQOCÿQ FC RNCPVC O avançado sistema de automação integrado consiste dos sistemas de nível 1 e nível 2. Um sistema de nível 2 controlador de processo, baseado numa arquitetura de cliente-servidor, é usado para recuperar, a partir do banco de dados do sistema, as práticas de laminação, bem como os dados tecnológicos e de produção demandados por modelos de cálculo, que atendem a configuração e controle do processo.

O acesso a um banco de dados do sistema assegura consistência de produção e a possibilidade de melhorar a qualidade e quantidade das

barras laminadas. Esse processo inclui: – modelos térmicos, curvas de equalização e otimização de reaquecimento; – cálculo da configuração do laminador e adaptação em linha graças à instrumentação medidora de perfis; – gestão do pátio de materiais de carga e produtos acabados; – gestão de rolos, monitoração da vida útil dos equipamentos; – avaliação da qualidade em tempo real em todo o laminador.

Um nível 1 para controles básicos de automação e tecnológicos, com base numa arquitetura distribuída, oferece separação limpa dos módulos de aplicação e simples manutenção. Unidades PLC são usadas para controle e bloqueio de sequências, enquanto multiprocessadores são usados para controle de circuito aberto e fechado, de alto desempenho, como: – controle hidráulico de abertura (HGC); esse é um regulador de circuito fechado, que propicia posicionamento rápido dos rolos de laminação, gerando a posição de referência da abertura para as servo-válvulas de cápsula; – controle automático de bitolas (AGC); ele compensa as variações dimensionais do produto final, devido às mudanças de tamanho e temperatura do material de entrada. Ele é um circuito de controle externo ao circuito de posição por HGC. Um PC é usado para funções HMI (figura 7). Cadeiras do trem de laminação fazem uso de motores CA de média tensão, acionados por inversores regenerativos inteiramente baseados em IGCT. Uma ferramenta de manutenção preventiva, chamada de sistema monitorador de estado (CMS), é também incluída. Ela se baseia na monitoração de vibrações, por meio de sensores instalados no equipamento principal. O conhecimento do banco de dados históricos sobre vibrações e projeto do equipamento permite a identificação de: – defeito no elemento de laminação (nos mancais, eixo, transmissão); – causa do defeito; – avaliação do tempo de vida restante dos componentes críticos.

O resultado da análise de vibrações torna possível determinar as corretas ações de manutenção preventiva e corretiva, e tomar as decisões apropriadas, MPT Edição Brasileira 1/2013

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Laminação a quente a fim de planejar as atividades e procedimentos dentro do período programado.

2TQEGUUQ FG NCOKPCĂƒÂżQ O sistema monitorador de laminação inicia, acompanhando a barra, quando ela ĂŠ descarregada do forno, movimentada pelo sistema condutor de laminação. O sistema condutor e monitorador controla a barra ao longo do trem de laminação, assegurando que, em cada estĂĄgio do processo de laminação, a barra tenha a correta velocidade e esteja na correta posição, a fim de manter com segurança a mais alta produção.

Quando a barra se encontra na cadeira, seu comprimento Ê medido pelo sinal de carga da cadeira, e o comprimento do passe seguinte pode ser predito por meio do cronograma de laminação. Isto oferece proteção adicional contra colisþes, em particular nos passes finais, e a possibilidade de otimizar o comprimento laminado, para garantir a melhor utilização do equipamento durante todo o processo.

O processo de laminação de acabamento se baseia no processo de dimensionamento de perfis (PSP). O PSP melhora significativamente a qualidade do produto, pelas seguintes razþes: – Flexão e deflexão das abas da viga durante a sequência de laminação não são demandadas. – Ele impede alto desgaste dos rolos na årea de junção entre alma e abas do produto e nas paredes laterais do laminador de bordas, uma vez que não existe flexão das abas. – Ele propicia um bom refino de grãos na årea de junção entre alma e abas, devido à distribuição homogênea da temperatura. – Ele assegura o correto ângulo de saída nos raios entre alma e abas. – Ele produz um acabamento superficial de alta qualidade, visto que a cadeira de acabamento universal só Ê usada no último passe de acabamento. – Ele garante uma marcação consistente e nítida do nome do produto sobre a alma.

Um programa de cålculo feito sob medida para programação de passes do laminador calcula os principais parâmetros de laminação, a evolução da temperatura da barra laminada ao longo do laminador e as dimensþes in26

MPT Edição Brasileira 1/2013

termediårias nas diferentes corridas (figura 8). AlÊm disso, ele verifica a utilização do motor, bem como se certificando que as cargas atuando sobre os rolos sejam menores do que os valores måximos admissíveis. %CFGKTCU 55% O laminador reversível ultra flexível consiste de três cadeiras idênticas de laminação (figura 9), que podem operar no modo universal ou duo, dependendo das especificaçþes de projeto dos passes de laminação.

Os recursos mais importantes das cadeiras SCC são: – caixas para serviços superpesados; – caixas no lado motriz e do operador, conectadas entre si por grandes tirantes;

cadeiras SCC oferece vårios benefícios, como: – proteção contra sobrecarga; – determinação do módulo de laminação e do ponto zero após cada procedimento de troca; – regulagem exata da abertura entre rolos; – elevada precisão de ajuste; – regulagem da abertura na presença de carga; – estreitas tolerâncias de produto; – tolerâncias dimensionais consistentes ao longo da extensão da barra.

As cadeiras SCC sĂŁo dotadas de um sistema extrator, que puxa o “nĂşcleoâ€? para fora da cadeira atĂŠ a plataforma de troca, onde ele ĂŠ automaticamente

(KIWTC &GVCNJG FCU ECFGKTCU 5%%

– sistema de ajuste inteiramente hidråulico para rolos horizontais e verticais, superiores e inferiores; – troca inteiramente automåtica do conjunto de guias e rolos em menos de 30 min; – modo universal ou duo, de acordo com as especificaçþes de projeto dos passes de laminação; – diferente linha de centro do mancal de encosto horizontal para modo universal ou duo, resultando em estreita orientação da barra durante os passes reversíveis; – sistema orientador conectado aos mancais de rolo, resultando em estreita orientação da barra durante cada passe; – mesmo tamanho para todas as cadeiras, resultando em economia de investimento de capital relativo a peças sobressalentes.

O ajuste hidrĂĄulico dos rolos nas

substituído por um novo, que foi preparado como um conjunto de reposição, antes da operação de troca ser iniciada. Isto assegura um tamanho mínimo possível para o lote de produção e a maior disponibilidade do laminador, minimizando o material de laminação e reduzindo os custos.

%TQPQITCOC FG RTQLGVQ G start-up Em janeiro de 2010, as obras civis foram iniciadas para as construçþes, seguidas por aquelas para os equipamentos. Em setembro de 2010, foi iniciada a construção dos prÊdios, sendo a montagem dos equipamentos concluída em outubro de 2011. A primeira barra foi laminada em 5 de dezembro de 2011, e os testes a quente foram encerrados no início de março de 2012.

Laminação a quente Em 30 de janeiro de 2012, a Emirates Steel entregou com sucesso, a um de seus clientes, as primeiras colunas universais UC 305 x 305 x 97 mm produzidas no Oriente MÊdio. Os testes de desempenho para diversos produ-

%QPENWUÑGU A partida do laminador de perfis pesados fornecido pela Danieli concedeu a liderança tecnológica neste setor à Emirates Steel. Na realidade, a usina

(KIWTC Â?TGC FG GUVQECIGO G RCXKNJÂżQ FG GZRGFKĂƒÂżQ FG RTQFWVQU CECDCFQU

tos foram concluídos em 23 de março de 2012, para completa satisfação da Emirates Steel, tendo alcançado a metade das tolerâncias dimensionais e de retidão demandadas pelas normas internacionais. Ao escrever este artigo, a planta tinha laminado um total de aprox. 35.000 t de dez diferentes produtos, dentre os quais, vigas universais, colunas universais e calhas com abas paralelas (figura 10).

incorpora: – recursos de fabricação de uma ampla gama de produtos; – melhores desempenhos de produção a baixos custos de transformação; – måxima eficiência e flexibilidade operacional da usina; – alta e consistente qualidade de produto final.

O moderno projeto e processo permite a fabricação de diversos formatos

UELZENER

Para sacos grandes de 1 t

ESTROMAT 850

estruturais em uma ampla variedade de tamanhos (pesos lineares de 17,8 a 539 kg/m). Graças ao avançado sistema de automação e aos sistemas de medição em linha, o rendimento do material foi elevado em 97%, e a intervenção humana minimizada. Um fator de utilização de 85% foi atingido, graças aos sistemas de troca råpida de produtos instalados em toda a usina.

O layout foi concebido com cuidado para propiciar a flexibilidade necessĂĄria.

Excelente e consistente qualidade de produto final em termos de defeitos, tolerâncias dimensionais, e acabamento superficial Ê o resultado da rota de produção DRI, processo de laminação selecionado, e avançado sistema de automação.

A abordagem profissional, espírito de colaboração e os esforços de todas as partes envolvidas no projeto tornaram possível dar partida bem sucedida à usina, de acordo com o cronograma, e produzir imediatamente produtos de excelente qualidade, que podem ser vendidos como produtos de primeira linha.

A Emirates Steel não só se tornarå a maior produtora de aço na região do Golfo, após o laminador de perfis pesados ter atingido sua plena capacidade, mas ela terå tambÊm escrito uma pågina significativa na história do setor de aço. A Emirates Steel serå para sempre a primeira companhia a fabricar perfis pesados no Oriente MÊdio. #

4GHGTÆPEKCU [1] Maestrutti, L., Gori, L.: Rolling technology for medium and heavy section mills. In: MPT International magazine, 32 (2009) 4 (April), pages 40 - 42.

-+ !0 +!/#!0 ESTROMAT % Putzknecht -.%/!$-0 %+ 1-$- - +2,$- #-+"(,!+ !*1! #-+.%1:,#(! %+ +(012/! % 1/!,0.-/1% $% $(&%/%,1%0 +!1%/(!(0 /%&/!16/(-0

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Tratamento térmico - Modernização

ArcelorMittal modernizou as instalações de têmpera/ revenimento de chapas na usina de Burn Harbor, EUA A ArcelorMittal anunciou o recente comissionamento de uma moderna linha de tratamento térmico na sua instalação de chapas largas de 4 metros (160”), em Burns Harbor, Indiana, EUA. A linha revitalizada produz a gama completa de produtos em chapas tratadas a quente de Burns Harbor, enquanto que elevando a qualidade, produtividade e entrega aos clientes, resultando em economia de custos e energia.

O projeto de investimento de US$ 60 milhões foi executado ao longo de um período de nove meses, de julho de 2011 a março de 2012.

JP Steel Plantech Co., Yokohama, Japão Contato: www.steelplantech.co.jp Shapeline AB, Linköping, Suécia Contato: www.shapeline.com ArcelorMittal North America, Burns Harbor, Indiana, EUA Contato: www.arcelormittal.com/NA

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A nova linha de tratamento de chapas na usina da ArcelorMittal em Burns Harbor irá fornecer produtos em chapas de alta qualidade, tratadas a quente, com um reduzido tempo de ciclo para aplicação nos setores de maquinário, mineração e construção e nos centros de serviços de aço. “O mercado está se tornado cada vez mais competitivo em termos de qualidade, tempo de ciclo e desempenho de entrega”, afirmou John Mengel, diretor de operações da ArcelorMittal, EUA. “Investimos em nossas operações existentes, que foram construídas em 1966, a fim de atender a demanda de mercado atual e futura para entregas pontuais com qualidade”.

Desempenadeira de rolos da 4ª geração O marco desse investimento é uma nova desempenadeira de alta capacidade fornecida pela JP Steel Plantech (figura 1), uma das maiores e mais sofisticadas desempenadeiras desta espécie no mundo. A desempenadeira de Burns Harbor possui uma força desempenadeira de 7.700 ton. métricas. Ela foi concebida para manipular espessuras de chapa de 9,5 mm a 100 mm (3/8” a 4”) com limites de elasticidade de até 1.400 MPa (200 ksi).

A desempenadeira de rolos da 4ª geração para chapas tem a capacidade de compensação de deflexões na estrutura mecânica, através de um conjunto de cilindros hidráulicos, por meio de medição de abertura on-line e medição de pressão on-line. A abertura dentro da desempenadeira pode ser mantida constante, deflexão lateral sendo compensada, bem como deflexões laterais e deflexões por compressão. Por ter essa capacidade, a 4ª geração é vista como uma desempenadeira de chapas tendo uma função de controle de rigidez infinita. Isto acarreta em uma superior capacidade de desempeno, visto que o desempeno se torna menos dependen-

te das flutuações e, assim, uma chapa mais plana é produzida. A rigidez infinita também vale para chapas com alta espessura, alto limite de elasticidade, e limite de elasticidade variável. Estresse residual também será reduzido, desde que o desempeno se torne mais uniforme. Uma vantagem adicional é que a força niveladora pode ser aumentada, devido a uma força mais igualmente distribuída.

Um efeito direto da desempenadeira da 4ª geração é que o número de passes para desempeno pode ser reduzido.

Isto eleva o rendimento da linha e reduz a necessidade de linhas de desempeno adicionais. Em decorrência disso, o número de chapas pode ser aumentado, que provoca maiores exigências sobre a medição da planicidade.

Medição automatizada de alta capacidade é uma necessidade, que foi implementada pelo medidor de planicidade Shapeline. Instalado a jusante da desempenadeira, o medidor de planicidade é usado para ajustar a desempenadeira e verificar se as chapas cumprem as exigências. A meta da ArcelorMittal é produzir tolerâncias na faixa de ¼ da ASTM em termos de planicidade, o que será verificado e documentado pelo sistema Shapeline para cada chapa individual. Assim, dados de planicidade da chapa podem ser recuperados a qualquer momento, para qualquer chapa.

Os dados de planicidade do medidor podem ser também usados para sintonizar e aprimorar o desempenho da desempenadeira Plantech.

Execução precisa do projeto devido a estreita colaboração O projeto possibilitou a reconfiguração do fluxo de material, para fornecer processamento direto com reduzido tempo de ciclo e menos material em processo, para o qual automação e rastreamento pleno do processo são vitais.

A construção do projeto para a nova instalação de tratamento térmico co-

Tratamento tÊrmico - Modernização

Figura 1. Nova desempenadeira para chapas de 4 m de largura na usina de Burns Harbor da ArcelorMittal (Cortesia: ArcelorMittal)

meçou em 1 de julho de 2011. A fim de continuar a atender os clientes durante a fase de construção do projeto, equipes de produção foram transferidas para a instalação Gary da ArcelorMittal. Era crucial que essa transferĂŞncia de empregados especializados ocorresse sem descontinuidades para o mercado, para que os clientes nĂŁo sofressem qualquer modificação na qualidade dos produtos ou serviços. Apenas nove meses apĂłs a parada planejada, em 2 de abril de 2012, a primeira chapa foi produzida na nova linha. â&#x20AC;&#x153;Estes aprimoramentos na instalação para tratamento tĂŠrmico de chapas demonstram um desejo e compromisso neste negĂłcio para manter-se em dia com a tecnologia atual, bem como com a concorrĂŞncia global. Eles demonstram uma confiança no talento

e ĂŠtica da força de trabalho, que eu tenho representado hĂĄ muitos anosâ&#x20AC;?, disse Paul Gipson, Presidente, United Steelworkers Local 6787, Burns Harbor. â&#x20AC;&#x153;A ArcelorMittal, em parceria com a United Steelworkers Local 6787, congratula-se com o compromisso de seus empregados e contratantes em concluir o projeto com segurança, posicionando a ArcelorMittal como uma fornecedora econĂ´mica preferida para o mercado de chapasâ&#x20AC;?, acrescentou Mengel.

A nova linha fornecerĂĄ as citadas metas de qualidade e entrega, em conjunto com uma redução de 10 por cento no consumo de combustĂ­vel por tonelada fornecida. A linha de tratamento tĂŠrmico para laminador de chapas de 4 metros (160â&#x20AC;?) produzirĂĄ as seguintes trĂŞs famĂ­lias de produtos:

!

! "

â&#x20AC;&#x201C; chapa normalizada â&#x20AC;&#x201C; fornece elevada tenacidade, resistĂŞncia a fraturas em estruturas e resistĂŞncia Ă perfuração em vasos; â&#x20AC;&#x201C; chapa temperada (martensita) â&#x20AC;&#x201C; para uso em aplicaçþes resistentes Ă abrasĂŁo; â&#x20AC;&#x201C; chapa temperada e revenida (martensita revenida) â&#x20AC;&#x201C; moldada para atender especificaçþes de clientes relativas a aplicaçþes de alta resistĂŞncia.

As chapas são jateadas e pintadas com um primer de simples fabricação, sem compostos orgânicos volåteis (VOC). Os benefícios aos clientes da usina serão uma capacidade elevada de fabricação, superfície aprimorada, planicidade precisa e entrega pontual consistente, devido a um suprimento mais previsível. #

Laminação a quente

Inovação no desempeno a quente e a frio de chapas pesadas Durante a fabricação de chapas temperadas e revenidas, tensões internas e defeitos de planicidade não podem ser evitados, mesmo com a mais avançada tecnologia.

Desempeno com redução simultânea das tensões internas é, portanto, imperativo após o tratamento térmico. A ThyssenKrupp superou este BCQ?jM AMK ? BCQCKNCL?BCGP? de precisão recentemente desenvolvida pela Andritz Sundwig, fabricando chapas com níveis de qualidade até então inatingíveis.

A divisão de chapas pesadas da ThyssenKrupp produz essencialmente aços resistentes ao desgaste da marca XAR e aços de alta resistência das marcas N-A-XTRA e XABO. Materiais resistentes ao desgaste são basicamente usados em maquinário de terraplenagem e construção, submetidos a altas tensões, bem como nas linhas de mineração e beneficiamento, no setor de mineração. Aços de alta resistência são usados em obras de aço estrutural submetido a altas tensões, onde eles permitem uma redução da espessura de chapas e, assim, uma economia considerável de peso.

Processo de fabricação Nas instalações da ThyssenKrupp Steel Europe Duisburg-Hüttenheim, placas são fabricadas a partir de chapas grossas continuamente lingotadas, que são aquecidas à temperatura de laminação no forno contínuo, munido de empurradores. As chapas são laminadas em um laminador quádruo reversível. Em seguida, são tratadas a quente a 1.000 – 1.100°C em um forno de soleria com rolos transportadores, seguido por têmpera (resfriamento rápido) e subsequente revenimento. A sequência de processo individual é variada, de acordo com a qualidade da chapa a ser fabricada.

Tensões internas e defeitos de planicidade não podem ser evitados na fabricação de chapas, mesmo com a mais avançada tecnologia. Abaulamentos transversais, ondulações longitudinais ou bordas onduladas e ondulações centrais ocorrem, devido a deformações desiguais durante a laminação a quente e, sobretudo, durante o arrefecimento. Assim, desempeno com simultânea redução de tensões internas é imperativo após o tratamento térmico. As chapas a serem desempenadas podem ter uma temperatura sensível de até 700°C após o revenimento.

Jürgen Epp, Head of Shearing Lines Department at Andritz Metals Sundwig, Hemer, Alemanha Contato: www.andritz.com/metals E-mail: juergen.epp@andritz.com

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Conceito e projeto da desempenadeira Dependendo da espessura e limite de escoamento do material a ser desempe-

nado, uma desempenadeira de chapas é equipada com 7 a 11 rolos desempenadores. Com este equipamento, material com até 80 mm de espessura tendo um limite de escoamento médio (400 N/mm2) pode ser plastificado o suficiente para alcançar um resultado aceitável de desempeno. No entanto, este processo não pode reduzir, de maneira efetiva, as tensões internas. Conforme conhecido através de experimentos, para desempenar aço mais fino e de maior resistência, é necessário um mínimo de 11 rolos, isto é, quanto mais fina e rígida for a chapa, mais rolos devem ser usados.

No caso aqui descrito, chapas a serem desempenadas possuem espessuras de 3 a 60 mm e limites de escoamento de até 1.800 N/mm2. Até hoje, não foi possível processar tais chapas com desempenadeiras convencionais disponíveis no mercado, porque, a fim de reduzir as tensões internas, assegurando ao mesmo tempo a manutenção da planicidade das chapas após o corte, material com espessura inferior a cerca de 15 mm precisa ser plastificado a pelo menos 70% de sua seção transversal.

Em geral, desempenadeiras de chapas são equipadas com um sistema de ajuste hidráulico do tipo bloco ou ajuste individual dos rolos desempenadores superiores e inferiores. Um complexo sistema de controle hidráulico é necessário para estabilizar o ajuste, no caso de trocas de carga. Para isso, a fabricante Andritz Sundwig aprimorou o comprovado projeto de desempenadeiras de precisão, operadas de maneira exclusivamente mecânica (figura 1).

A desempenadeira de precisão do projeto em bloco consiste essencialmente de uma parte de fundo que acomoda os rolos inferiores, e uma parte de topo para os rolos superiores. Ambas as partes são conectadas por quatro barras de tração. Por intermédio de uma unidade de engrenagem helicoidal, toda a parte de topo pode ser esfericamente regulada em direção à parte inferior.

Sistema de troca. O número de rolos, o diâmetro do rolo, a distância entre ro-

Laminação a quente los e a estabilidade de toda a máquina, especialmente o suporte dos rolos desempenadores, são decisivos para o desempeno. Como acima explicado, o número de rolos depende da espessura e do limite de escoamento do material. Em princípio, um alto número de rolos, de até 21, é usado para material fino; menos rolos são necessários para chapas mais grossas. Como demonstrado pela experiência, material mais grosso possui menos tensões e as forças de desempeno permanecem controláveis, devido ao menor número de rolos desempenadores. Os dados técnicos da desempenadeira de precisão estão resumidos na tabela 1.

O patenteado sistema de troca do tipo cassete da desempenadeira Andritz Sundwig permite o uso de conjuntos diferentes com número de rolos variável e de diversos diâmetros de rolo. Quando três cassetes são usados, conjuntos padrão compreendem 13/17/21 ou 9/13/17 rolos. Os diâmetros e distâncias dos rolos são adaptados à espessura e limite de escoamento do material. Diâmetros típicos de rolo são de 200/180/120/100/72/50 mm. No caso aqui descrito, isto é, uma variação de espessura de chapa de 3 a 60mm e um limite máximo de escoamento de 1.800 N/mm2, um cassete com 13 rolos de 200 mm de diâmetro seria usado para espessuras de chapa de aproximadamente 6 mm. Para espessuras de chapa variando de 3 a aproximadamente 7 mm, um cassete com 17 rolos de 100 mm de diâmetro seria usado. Uma troca inteiramente automática de cassetes, em menos de 25 minutos, assegura um fluxo contínuo de processo.

Projeto de 6Hi. A experiência proveniente da construção e operação de desempenadeiras de precisão tem demonstrado que uma disposição de seis cilindros prolonga em muito a vida útil dos rolos desempenadores. O projeto de seis cilindros significa que rolos intermediários são instalados entre a chapa e rolos de encosto.

Espessura da chapa

3 – 60 mm

Largura da chapa

700 – 3.800 mm

Comprimento da chapa 4.000 – 16.500 mm Resistência à tração

até 2.000 N/mm2

Temperatura da chapa

até 700°C

Capacidade de produção 144.000 t/a Força de desempeno

máx. de 60.000 kN

Tabela 1. Principais dados técnicos da desempenadeira de precisão

Figura 1. Desempenadeira de precisão no pavilhão de produção, nas instalações da ThyssenKrupp Duisburg

Desempeno com rolos . Os rolos desempenadores inferiores podem ser abaulados. Para isto, todos os suportes do patamar de rolos inferiores são verticalmente ajustáveis através de chavetas deslizantes. Esta função é usada em casos de defeitos assimétricos, como bordas onduladas ou ondulações centrais.

Sistemas acionadores e auxiliares.

Todos os rolos são individualmente acionados através de uma engrenagem de distribuição. A fim de proteger a caixa redutora contra sobrecarga, todas as juntas universais são equipadas com acoplamentos exclusivamente mecânicos contra sobrecarga. Os acoplamentos não são desativados em caso de sobrecarga, mas mantém o torque admissível. Isto resulta em uma distribuição ideal dos torques na unidade motriz.

Sistemas aspiradores de carepa são instalados a montante e a jusante da desempenadeira. A carepa restante na unidade desempenadora é removida da máquina por um transportador vibratório e coletada.

Sequência de produção inteiramente automática As chapas de chegada são centradas sobre o transportador de roletes. A seguir, uma dupla verificação é efetuada por meio de um calibre de espessura.

Para cada chapa de chegada, os dados

necessários para o ajuste da desempenadeira (como espessura, largura e limite de escoamento) são lidos pelo software de programação, através do nível 2.

As linhas elásticas das chapas são pré-calculadas e armazenadas no sistema de controle, para que o operador possa selecionar uma classificação dos defeitos de planicidade com relação à posição e dimensão.

A partir desses dados, o computador calcula os pontos de ajuste para os rolos na entrada e saída da desempenadeira.

Esses pontos de ajuste são aproximados automaticamente, através dos quatro motores reguladores. Rotinas especiais sobre a entrada e saída de chapas garantem um comportamento plástico constante das chapas e, assim, também um resultado de desempeno ideal.

O aparelho de medição da planicidade disposto a jusante da desempenadeira mede o perfil de planicidade da chapa, a fim de que uma inspeção a 100% de todas as chapas desempenadas seja assegurada. Se o resultado estiver dentro da tolerância nominal, os dados medidos e os resultados de inspeção são armazenados e usados para a próxima chapa similar, como valores básicos. Em decorrência dessa rotina repetida, este sistema de auto-aprendizado leva a uma melhoria constante da qualidade. Sem exceção, as tolerâncias de planicidade alcançadas têm sido melhores do que os valores especificados pela ThyssenKrupp. # MPT Edição Brasileira 1/2013

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Processamento de tiras

Nivelamento do aço de alta resistência A demanda de mercado por aço de alta resistência está crescendo. Aplicações de aço de alta resistência são encontradas em uma ampla gama de setores, como energia, construção naval, infraestrutura, agricultura, e veículos automotores pesados.

O artigo trata da tecnologia de nivelamento desenvolvida pela Fimi para as exigências CQNCAÐjA?Q BM ? M BC ?JR? resistência, de bitola grossa.

Como em qualquer processo tecnológico, linhas de acabamento e, de modo particular, linhas de corte na medida também precisam atender as crescentes exigências em termos de qualidade, produtividade e confiabilidade.

Na realidade, tiras de aço de alta resistência em bobinas, sendo a resposta dos produtores de aço ao início do uso de alumínio em carroceiras de veículos em meados dos anos 90, desempenharam um papel essencial na gama de produtos atendendo o mercado automotivo. Nos dias atuais, a demanda de mercado por aço de alta resistência

demandam conformidade com as mais rígidas tolerâncias de planicidade e especificações exatas para alívio de tensões internas. Em decorrência disso, as normas EM usadas para aço carbono comum têm perdido importância em aplicações de aço de alta resistência.

Desde os primeiros experimentos feitos pelos produtores escandinavos de aço, o departamento de P&D da Fimi assumiu um papel de liderança na aplicação e consolidação de soluções inovadoras na operação prática. O enfoque se baseia em um conceito simples: nivelamento e alívio de tensões do material

Figura 1. Esquema de composição de uma linha de corte na medida para aço de alta resistência, de bitola grossa

Filippo Tagliabue, Fimi S.p.A., Viganò (Lecco), Itália !MLR?RM UUU jKGK?AFGLCPW AMK # K?GJ Q?JCQ jKGK?AFGLCPW AMK

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MPT Edição Brasileira 1/2013

está aumentando e em praticamente todos os setores, incluindo os de energia, construção naval, infraestrutura, agricultura, e caminhões, suas aplicações estão em franca expansão.

Desde os primórdios, problemas associados ao desenrolamento, nivelamento, alívio de tensões e material de corte com um limite mínimo de elasticidade de 700 N/mm (atualmente, o limite inferior da faixa) tornaram óbvio aos projetistas de máquinas, que havia novos problemas específicos, e que o equipamento mecânico estava atingindo seus limites físicos. Os problemas tinham que ser resolvidos por uma completamente nova abordagem de processo e diferentes tecnologias, em comparação com aquelas aplicadas aos graus comuns de aço carbono.

Além disso, o aço usado em fabricação de produtos acabados é essencialmente produzido, usando linhas de corte a laser e conformação em prensa, que

devem ser executados de tal maneira que as propriedades físicas e dimensionais da tira ou placa não sejam modificadas. Esse é o motivo de, após testes conduzidos com as escandinavas SSAB e Ruukki, a Fimi ter decidido proceder sem os processos de laminação de acabamento ou encruamento superficial. As vantagens foram consideradas, como incluindo – anulação de modificações nas propriedades de material; – menores custos de investimento, operações menos complexas e dispendiosas; – menores esforços de manutenção.

Embora os últimos aspectos pareçam ser essencialmente comerciais, eles também simplificam o processo, de um ponto de vista técnico. Considerações similares se aplicam ao processo de nivelamento por estiramento, onde, além da modificação das propriedades de material, outros efeitos negativos

Válvulas para a indústria siderúrgica Nossos modernos produtos para a indústria do ferro e do aço são conhecidos mundialmente por sua operação vasta e livre de problemas.

Gama básica de produtos: Plantas • Turbinas recuperadoras de energia • Sistemas de Flare (flare stack) • Sistemas de controle (elétrico, hidráulico, pneumático)

Equipamentos • No-Bell Top • Funil de systemas de bloqueio (Lock hopper systems) • Queimadores • Equipamento de ignição • Radar para medição de carga (Radar profile meter)

Válvulas para fornos, sistemas de gás, alto-forno, etc.

• • • • • • • • • •

Válvulas de ar quente Válvulas backdraught Válvulas tipo óculos (goggle valves, line blinds) Válvulas dupla alavanca (lever or push-lever valves) Válvulas borboleta (de controle e excêntrica) Válvulas snort Válvulas bleeder Válvulas de equalização de pressão Válvulas septum Válvulas de segurança para gás (gas safety valves)

Processamento de tiras podem resultar, p. ex., baixa produtividade, limite na espessura do material a ser processado e risco constante do material de alta resistência se quebrar devido ao intervalo muito estreito do alongamento plástico.

Linha de corte na medida para aço de alta resistência, de bitola grossa Uma linha de corte na medida deve ser capaz de processar um intervalo extremamente amplo de espessuras, enquanto que propiciando alta produtividade e flexibilidade na comutação de um produto para outro. As linhas da Fimi, que cobrem um intervalo de espessuras de 1 a 27 mm, compreendem um pré-nivelador e dois niveladores (figura 1). Mesmo com frequentes trocas de lotes, as linhas atingem volumes de produção superiores a 400.000 t/ano baseado em três turnos, por último, mas não menos importante, devido à possibilidade de uma troca rápida do chassi de laminação. Isto também envolve o processamento apenas de uma parte de uma bobina e re-enrolamento do restante a ser enviado de volta ao estoque de bobinas. Esta flexibilidade é altamente apreciada pelos centros de serviço de aço, que precisam atender a demanda do mercado com relação à entrega rápida e pequenos lotes.

A tecnologia de processo ao longo do fluxo de processo pode ser descrita da seguinte forma: um grande desafio é refrear o efeito de mola da bobina (que é uma séria preocupação ao processar aço de alta resistência), após as cintas e, se aplicável, as placas soldadas terem sido removidas. Isto é alcançado por uma estrutura robusta de aço, equipada com rolos de contenção em relação a um carro de bobinas equipado com rolos motorizados, a fim de girar as bobinas para a correta posição para a remoção das cintas. A operação pode ser executada fora da linha, ou com a bobina posicionada sobre o mandril desenrolador. No último caso, o sistema anti-ruptura de bobinas e o dispositivo com dente de abertura facilitam o corte/remoção de cintas e a inserção da borda frontal da tira no rolo puxador de avanço. Estas soluções evitam o risco de desenrolamento descontrolado da bobina e da colocação em risco da segurança do pessoal durante o processo de desenrolamento.

Figura 2. Máquina escovadora de carepa (amarela) disposta após o pré-nivelador (desenrolador atrás)

O corte de cintas pode ser manualmente realizado pelo operador, de uma maneira inteiramente segura, ou automaticamente pelo dente de abertura ou por um robô. As cintas cortadas podem ser automaticamente coletadas por um sistema equipado com uma enfardadora para remoção e fácil armazenagem do material. Também é possível fazer com que as cintas caiam em um fosso, de onde elas são manualmente removidas no final do turno.

A moderna técnica de laminação a quente para produção de aço de alta resistência tem o efeito colateral da formação de carepa sobre a superfície da bobina, devido aos processos térmicos durante e após a laminação. Aqui, a carepa é craqueada sobre a superfície de aço, pouco antes da tira entrar no pré-nivelador. O pré-nivelador em si intensifica este efeito com desvantagens para o aparador de rebarbas (se disponível) e os niveladores de acabamento. O craqueamento da carepa sem sua imediata e correta remoção é crítico à qualidade superficial do material e à vida útil do pré-nivelador e dos rolos operativos do nivelador. Além disso, ele gera grandes quantidades de poeira, que são perigosas aos operadores e nocivas ao equipamento instalado. A Fimi desenvolveu uma confiável e eficiente máquina de escovação conectada a um sistema pneumático coletor de poeira (figura 2), que é capaz de remover a carepa em ambos os lados da tira.

Filtros secos tipo cesta purificam o ar e coletam a poeira em recipientes ade-

quados para descarte. Dependendo do mix de produção da linha, é possível instalar até quatro dessas unidades de escovação; uma delas pouco antes do pré-nivelador, a segunda a jusante dessa, a terceira após o primeiro nivelador, e a última após o segundo nivelador, se aplicável. Esta configuração assegura a total remoção de carepa, com todos os efeitos positivos sobre a qualidade da tira, bem como a vida útil e a limpeza da linha.

Nivelamento e alívio de tensões do aço de alta resistência Um eficaz nivelamento e alívio de tensões do aço de alta resistência diz respeito essencialmente às dimensões geométricas dos niveladores e transmissão de alto torque através do grupo de tração. A força a ser exercida entre o conjunto superior e inferior de rolos pode facilmente exceder 2.200 t, dependendo do limite de elasticidade relativo à espessura. No entanto, esta não é a real questão. Na realidade, com o uso de corretas ferramentas de cálculo, como modelos de elemento finito e modelos de dimensionamento baseados na experiência da Fimi, é possível projetar e fabricar bons quadros de nivelamento e conjuntos de rolos. De fato, o principal problema é a transferência de torque necessária do motor para cada rolo. A remoção de tensões internas depende da porcentagem de MPT Edição Brasileira 1/2013

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Processamento de tiras plasticidade calculada, gerada na chapa, conforme ela se move através de uma série de rolos, cujo número, diâmetros, distância entre eixos e profundidade de penetração devem ser especificamente determinados. Todas estas variáveis determinam a curvatura aplicada à chapa, para criar a correta porcentagem de plasticidade do material.

Em decorrência disso, o diâmetro dos rolos deve ser restringido. Com o aço de alta resistência excedendo certa relação entre limite de elasticidade e espessura, supondo-se uma largura fixa, o valor de torque necessário a ser transmitido a cada rolo iria exceder os limites dimensionais e físicos do eixo. Além disso, a demanda de torque não seria uniformemente distribuída em cada rolo. Embora o valor máximo se situasse sobre os rolos na entrada do nivelador, ele iria decrescer ao longo dos rolos seguintes.

Outra variável afetando o processo é a velocidade dos rolos, que não é constante entre eles. Para evitar deslizamento e/ou acúmulo de material dentro do nivelador, os rolos no lado de saída devem girar mais rápido do que aqueles no lado de entrada.

Após diversos experimentos realizados no início dos anos 90, a Fimi resolveu os problemas de torque variável e de velocidade variável, ao mesmo tempo, desenvolvendo uma embreagem deslizante baseada no princípio de diversos discos de fricção sinterizados. Cada eixo de rolo é equipado com essa embreagem deslizante. Quando a carga máxima de torque é atingida no primeiro rolo, a embreagem começa a deslizar, transmitindo o torque excedente ao rolo a montante. Se, no rolo a montante, o valor máximo de torque calculado for novamente excedido, o processo é repetido com relação ao rolo seguinte. Este fluxo a montante do torque e redução simultânea da velocidade na direção oposta levam ao ajuste automático dos valores corretos, todos ao longo do conjunto de rolos. Isto assegura condições perfeitas e constan-

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Figura 3. Vista de topo de uma linha de corte na medida

tes de torque/velocidade operacional, de acordo com a porcentagem predefinida de plasticidade.

Este sistema distribuidor de torque dinâmico já foi aplicado em diversas linhas, incluindo uma linha na SSAB HQ, Suécia. Na SSAB, a Fimi comissionou uma nova linha capaz de nivelar tiras de aço de alta resistência , de 8 mm de espessura, com um limite de elasticidade de 1.200 N/mm2 para qualidade de corte a laser, isto é, menos da metade dos requisitos mínimos de qualidade estipulados na norma europeia (EN).

Dependendo do intervalo de produção, as linhas da Fimi são equipadas com um mínimo de duas máquinas, pré-nivelador e nivelador, até um máximo de três máquinas, pré-nivelador com dois niveladores em cascata.

A aplicação de uma tensão calculada entre as máquinas dá uma contribuição constante à plasticidade do material.

Todas as máquinas da linha são pré-ajustadas com base em algoritmos altamente avançados, simplesmente por introdução das dimensões e limite de elasticidade do material. Um software poderoso com uma HMI de fácil compreensão e valores predefinidos, armazenados, constitui a base para o processo de aprendizado e otimização.

A correta solução para cortar aço de alta resistência com média e alta bitola é a tesoura volante. Uma vez mais, o uso de ferramentas de projeto avançado para dimensionamento de quadro e simulação de tensões são os fatores básicos para garantir firmeza da máquina, durabilidade da planta e qualidade do corte. Recursos padrão são a regulagem automática da abertura e a posição de trava hidráulica das lâminas, permitindo uma troca rápida da lâmina.

Conclusão Análise cuidadosa do mercado, capacidade de manter o ritmo com a demanda, e cooperação bem sucedida com os usuários da planta permitiu à Fimi desenvolver um processo avançado para nivelar aço de alta resistência, de bitola grossa, que propicia uma excelente relação custo-benefício. O equipamento convence através de seu desempenho em termos de qualidade, reprodutibilidade, disponibilidade, confiabilidade e vida útil. Sua longa tradição em fabricação detalhada e experiência especializada colocam a Fimi na liderança da tecnologia de corte na medida para metais ferrosos e não-ferrosos (figura 3). #

Inovações tecnológicas

Medição dimensional rotativa em linha EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO Para tornar o mais eficiente possível os processos de produção, modernos dispositivos de medição em linha são necessários, não só para medir parâmetros, como diâmetro, ovalização, largura e altura em velocidade muito alta, mas também para detectar instantaneamente desvios de formato e erros de laminação. A Zumbach Electronics desenvolveu um processo de digitalização a laser baseado em rotação, que mapeia formatos redondos e poligonais até 6.000 vezes por segundo.

Dispositivos estáticos ou oscilantes podem medir, com grande precisão, diagonais e dimensões externas. Mas o nível de precisão alcançável em processos de fabricação envolvendo altas velocidades de laminação e curtos comprimentos deixa muito a desejar. A nova geração de produtos Steelmaster SMR vem agora com um inovador e muito mais rápido sistema de medição rotativa. O sistema se baseia em até três cabeças de medição a laser high-tech inteiramente sincronizadas da série ODAC®, que usam um inovador princípio rotativo para medir dimensões, diagonais, diâmetros e seções transversais externas com cobertura de 360o. Cada uma das cabeças medidoras a laser gira a uma velocidade de 100 rpm e mapeia os produtos digitalizados até 2.000 vezes por segundo, para criar um preciso perfil de produto. Desta maneira, até 600 perfis podem ser gerados a cada minuto. Isto permite aos fabricantes reduzir significativamente os refugos, enquanto que mantendo tolerâncias mais estreitas de ½ e ¼ DIN. Até um diâmetro de aprox. 135 mm e temperaturas de até 1.200° C, não há mais quaisquer restrições sobre os formatos a serem processados pelo sistema. O software Steelmaster SMR é muito flexível, permitindo que estatísticas de dados, exibições numéricas e gráficas, bem como registros, sejam livremente configurados.

A Zumbach também desenvolveu um novo método, o EPM, (Enhanced Profile Measurement, pat. pend. ; em português: Medição Aprimorada de Perfis) para geometrias com aberrações de formato irregular ou assimétrico. Em particular, ele também é capaz de capturar e calcular formatos poligonais, que podem ocorrer em certos processos de laminação ou após subsequentes operações de esfoliação / retificação. Para qualquer formato, ele irá medir com alta precisão, não só diâmetros mínimos, máximos e médios, mas também a verdadeira ovalização RONt, conforme definida pela ISO / TS 12181-1, assim como o círculo inscrito MICI e o círculo circunscrito MCCI. Um módulo opcional denominado FPS, especialmente para blocos de 3-cilindros, calcula valores exatos correspondentes aos valores de diâmetro, que seriam achados por parafusos micrométricos manuais de 3-pontos. Esse módulo ainda calcula os diâmetros de “Touch” (contato) e “Gap” (abertura), que são essenciais para a regulagem inicial dos cilindros. A análise de regressão dinâmica incluída no pacote de software significa que a torção e ângulo de torção não mais exercem influência sobre o resultado de medição. Isto resulta em menores taxas de refugo e assegura conformidade com estreitas tolerâncias. A tecnologia também atua, a despeito da posição, vibração, temperatura do material e intensidade luminosa.

Unidade de medição rotativa para barra fria de aço

Contato: www.zumbach.com E-mail: sales@zumbach.ch MPT Edição Brasileira 1/2013

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Inovações tecnológicas

Tecnologia detectora de água para o FEA ACIARIA A Tenova Goodfellow Inc. desenvolveu uma inovadora tecnologia detectora de água, que combina análise contínua e confiável dos gases de escape do FEA com relação a vapor e H2O e H2, empregando software próprio, que fornece três alertas distintos em tempo real aos operadores do FEA, indicando a possibilidade de vazamento de água.

A EFSOP Water Detection Technology™ é o único sistema extrativo ou local comercialmente disponível, que é capaz de analisar continuamente gases de escape do FEA com relação a H2 e vapor de H2O. Quando água líquida penetra no FEA, uma parte permanece como vapor de H2O e uma parte é reduzida em H2. Visto que as proporções relativas não podem ser previstas de forma antecipada, a detecção efetiva de vazamento de água requer análise de vapor de H20 e H2.

A tecnologia EFSOP Water Detection Technology™ interpreta a análise de H2 e vapor de H2O dos gases de escape com software próprio, que é capaz de diferenciar entre operações normais e situações, onde existem níveis anormais altos de água no FEA. O software é de auto-aprendizado e ajusta dinamicamente as condições variáveis da sucata (úmida/seca/oleosa), para minimizar o número de falsos alarmes, de acordo com os pon-

tos de regulagem demandados pela aciaria. O sistema oferece três níveis de alerta aos operadores do FEA; Verde para normal, Âmbar para estado de atenção, Vermelho para ação imediata.

A EFSOP Water Detection Technology™ representa uma verdadeira inovação industrial, proporcionando o mais completo, confiável e imediato sistema detector de água possível para produção de aço no FEA. A EFSOP Water Detection Technology™ é disponibilizada como um módulo, que pode ser integrado a um analisador EFSOP® existente, ou como um sistema detector de água independente, que pode ser convertido no futuro em um EFSOP Holistic Optimization System® completo para controle e otimização de processos.

A Tenova é fornecedora mundial de avançadas tecnologias, produtos e serviços de engenharia para as indústrias de ferro, aço e mineração, propiciando soluções inovadoras e integradas para áreas completas de processo. As companhias do grupo Tenova operam em 26 países distribuídos por cinco continentes, com mais de 4.600 pessoas.

Contato: www.tenovagroup.com E-mail: goodfellow@ca.tenovagroup.com

O + IMPORTANTE EVENTODACADEIA DOAÇONOBRASIL

O Instituto Aço Brasil comemora 50 anos lutando pela manutenção do parque produtor de aço, pela preservação dos empregos e pelo resgate da competitividade. Entre os palestrantes confirmados no evento estão o professor de Harvard, Dani Rodrik e o CEO da Research & Consulting Group AG, Joachim Schröder.

08-09 MAIO RIO DE JANEIRO CENTRO DE CONVENÇÕES SULAMÉRICA

Para mais informações: eventos@acobrasil.org.br | (21) 2524-6917

INSCRIÇÕES: www.acobrasil.org.br/congresso2013 Apoio Institucional

Apoio Mídia

Realização

50anos

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Anunciantes | Expediente

Anunciantes: Bähr-Thermoanalyse GmbH

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EMH-Eletromecânica e Hidråulica Ltda.

6

Globus Srl

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Instituto Aço Brasil (IABr)

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IMS Messsysteme GmbH

7, 8

INDUcoder Messtechnik GmbH

21

KELLER HCW

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Maschinenfabrik KĂśppern GmbH & Co.KG

11

KĂźttner GmbH & Co. KG

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Pieper GmbH

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Helmut RĂźbsamen GmbH & Co. KG

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Scheuch GmbH

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Siempelkamp Maschinen -und Anlagenbau GmbH & Co.KG

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SMS Siemag AG

2a capa

Sonda Import Ltda

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Stein Industrie-Anlagen

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UELZENER Maschinen GmbH Walzen Irle GmbH Z & J Technologies GmbH

27 a

4 capa 33, 34

Zumbach Electronic AG

ESCRITĂ&#x201C;RIO NO BRASIL: Diretora: Silvia Vianna Nunes Departamento de Distribuição: Marcelle Lemos Colaboradores: Daniele Rosas e Mariana Huebra Marketing e vendas: Ana Paula Pardo

PUBLICADO POR: Verlag Stahleisen GmbH SohnstraĂ&#x;e 65, 40237 DĂźsseldorf, Alemanha Tel.: +49 211 69936-125 $?V +49 211 69936-129 # K?GJ KNR QR?FJCGQCL BC Editora: Steel Institute VDEh Diretor Executivo: Dr.-Ing. Peter Dahlmann Editor-chefe: Dipl.-Ing. Arnt Hannewald ADMINISTRAĂ&#x2021;Ă&#x192;O DA EDITORA: Diretor Gerente: Dipl.-Ing. Adrian Schommers Gerente de Publicidade: Sigrid Klinge Departamento de Distribuição: Gabriele Wald Gerente de Produção: Burkhard Starkulla

S14 Publicaçþes Internacionais Av. Nossa Sra. de Copacabana, 895 sl. 1.201 22.060-001 - Rio de Janeiro - RJ Tel.: +55 21 2247-2766 # K?GJ +.2 P?QGJ 1 1R?FJCGQCL AMK @P Diagramação: Mike Reschke 2TQFWĂ&#x192;ÂżQ )T½Ć&#x201A;EC Julio Fado Impresso por: #BGEPĂ&#x2020;jA?

Š 2013 Verlag Stahleisen GmbH, DĂźsseldorf, Alemanha Esta revista e todos os artigos e ilustraçþes nela contidos estĂŁo protegidos por direitos ?SRMP?GQ !MKCVACÂ&#x17E;Ă&#x2039;M BMQ A?QMQ NCPKGRGBMQ por lei, a utilização semo consentimento da editora constitui delito sujeito a penalidade.

Isso se aplica especialmente a reproduçþes, RP?BSÂ&#x17E;Ă&#x2122;CQ KGAPMjJK?ECKC ?PK?XCL?KCLRM e processamento emsistemas eletrĂ´nicos.

Quando da aceitação para publicação, o autor concorda emconceder, transferir e ceder Ă&#x2030; CBGRMP? RMBMQ MQ BGPCGRMQ CVAJSQGTMQ N?P? publicar a obra durante a vigĂŞncia dos direitos autorais. Emespecial, a editora terĂĄ plena autorida de e poderes para reproduzir a obra N?P? jLQ AMKCPAG?GQ CKAĂ&#x2022;NG?Q BC OS?JOSCP DMPK?RM KGAPMjJKC DMRMAĂ&#x2022;NG? !" 0-+ MS outros meios) e/ou armazenar a obra embancos de dados eletrĂ´nicos ou outros.

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