Laminação, por Ernandes Marcos da Silveira Rizzo, 1179 KB ... - ABM

Panorama do Setor Siderúrgico
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Estudo Prospectivo
do Setor Siderúrgico
NT Laminação
Ernandes Marcos da Silveira Rizzo
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Centro de Gestão e Estudos Estratégicos
Presidenta
Lucia Carvalho Pinto de Melo
Diretor Executivo
Marcio de Miranda Santos
Diretores
Antonio Carlos Figueira Galvão
Fernando Cosme Rizzo Assunção
Projeto Gráfico
Equipe Design CGEE
Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico: 2008. Brasília: Centro de Gestão e
Estudos Estudo Estratégicos, Prospectivo 2008 para Energia Fotovoltaica: 2008. Brasília: Centro de Gestão e Estudos
20 Estratégicos, p : il. Ano
200 p : il. ; 21 cm.
1. Laminação – Brasil. I. Centro de Gestão e
1.
Estudos
Energia
Estratégicos.
– Brasil. 2. Energia
II. Título.
Solar - Brasil. I. Título. II. Centro de Gestão e
Estudos Estratégicos.
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos
SCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala 1102
70712-900, Brasília, DF
Telefone: (61) 3424.9600
Http://www.cgee.org.br
Este documento é parte integrante do Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico com amparo na Ação 51.4 (Tecnologias
Críticas em Setores Econômicos Estratégicos) e Subação 51.4.1 (Tecnologias Críticas em Setores Econômicos
Estratégicos) pelo Contrato de Gestão do CGEE/MCT/2008.
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2

Estudo Prospectivo do
Setor Siderúrgico
Supervisão
Fernando Cosme Rizzo Assunção, Diretor CGEE
Horacídio Leal Barbosa Filho, Diretor Executivo da ABM
Equipe, CGEE
Elyas Ferreira de Medeiros, Coordenador
Bernardo Godoy de Castro, Assistente
Consultor, CGEE
Marcelo de Matos, De Matos Consultoria
Equipe, ABM
Gilberto Luz Pereira, Coordenador
Ana Cristina de Assis, Assistente
Comitê de Coordenação do Estudo
ABDI, ABM, Aços Villares, Arcelor Mittal
BNDES
CGEE, CSN
FINEP, Gerdau
IBRAM, IBS
MDIC, MME
Samarco
Usiminas
Valourec-Mannesmann, Villares Metals, Votorantim
Comitê Executivo do Estudo
Elyas Ferreira de Medeiros, CGEE
Gilberto Luz Pereira, ABM
Horacídio Leal Barbosa Filho, ABM
Lélio Fellows Filho, CGEE
Revisão
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Maria Beatriz Pereira Mangas
Endereços
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SUMÁRIO
Capítulo 1 Processos de Laminação dos Aços – Definições e
Classificações
Capítulo 2 Arranjo Físico das Linhas de Laminação 11
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 19
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Capítulo 1. Processos de Laminação dos Aços – Definições e Classificações
A importância dos metais na tecnologia moderna deve-se em grande parte à
relativa facilidade com que estes podem ser processados com o objetivo de se obter
uma forma desejada, com propriedades controladas e a um custo compatível com a
sua utilização. De uma maneira geral, os metais apresentam alta resistência à
deformação e tenacidade, que os tornam adequados a uma série de aplicações
tecnológicas. Ao mesmo tempo, permitem a sua conformação no estado sólido, por
meio de diversos processos de trabalho mecânico, associados aos tratamentos
térmicos que permitem a alteração e o controle de diversas propriedades.
Por definição, a laminação é um processo de conformação no qual o material é
forçado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com
praticamente a mesma velocidade superficial e espaçados entre si a uma distância
menor que o valor da dimensão inicial do material a ser deformado. Ao passar
entre os cilindros, a tensão surgida entre o esboço (produto em processamento) e
os cilindros promove uma deformação plástica, na qual a espessura é diminuída, o
comprimento é aumentado e a largura pode ser aumentada ou reduzida. Em certos
casos, a largura pode não ser alterada. O processo de laminação, objeto desta nota
técnica, está incluído na categoria denominada de moldagem, pertencendo à
subcategoria de conformação a partir de um sólido. Os processos pertencentes a
esta categoria também são denominados de processos de conformação mecânica
ou processos de conformação plástica, incluindo também os processos de
forjamento, estampagem, extrusão e trefilação.
A conformação mecânica, ou deformação plástica por laminação, é efetuada por
duas razões básicas. Primeiro, visando obter formas que seriam difíceis ou
dispendiosas de serem produzidas por outros métodos. Estas formas vão desde
folhas e barras (fios) finas, que, embora simples, são difíceis de serem produzidas
economicamente por outros métodos, até formas mais complicadas como vigas em
I, trilhos e perfis especiais. O processo de laminação é um processo de
conformação mecânica largamente aplicado às ligas metálicas. Considerando os
dados divulgados por entidades internacionais relativos aos primeiros anos do
século XXI, mais de 90% dos aços e das ligas de alumínio e cobre
passaram pelo menos uma vez por processos de laminação, correspondendo a mais
de um bilhão de toneladas 1 .
1 Dados atualizados...
5

A segunda razão reside no fato de as propriedades mecânicas dos metais serem
geralmente melhoradas pela conformação mecânica. Neste caso, o efeito mais
relevante é o encruamento (endurecimento por deformação plástica),
freqüentemente utilizado com a finalidade de aumentar a resistência mecânica de
materiais. O trabalho mecânico também permite obter microestruturas de maior
tenacidade, por exemplo: fechando ou caldeando cavidades ou alongando partículas
de inclusões para a forma de veios paralelos e alinhados por meio de um cuidadoso
planejamento do processo, segundo as direções do produto acabado que irão ser
submetidas às maiores tensões de tração.
Outra vantagem fundamental do uso dos processos de produção por laminação está
na possível economia de material, devido à adequação das formas e na menor
relação peso/resistência (construção mais leve), em relação aos métodos de
usinagem ou fundição. O processo de laminação apresenta uma alta produtividade
e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso, além
de permitir a obtenção de produtos, como chapas finas de reduzida espessura e
longos perfis, que seria impossível ou muito dispendioso por outros processos. O
processo de laminação também possibilita a introdução de um elevado nível de
automação, facilitando assim o controle de uma planta industrial, reduzindo a
variabilidade do processo e permitindo reduzir a exposição dos operadores a riscos.
Como os custos dos ferramentais de conformação por laminação (cilindros de
laminação) e o investimento em instalações de uma linha de produção por
laminação são elevados, o tamanho do lote encomendado afeta decisivamente no
custo dos produtos gerados por laminação. Em alguns casos, utilizam-se cilindros
confeccionados com caríssimos aços para trabalho a quente, de difícil usinagem, e
nas quais devem ser executadas, muitas vezes formas complexas ou com uma
elevada freqüência de renovação da camada usinada de trabalho. O processo de
conformação por laminação é adequado para a produção em série, promovendo
assim uma redução de custo de produção. Pelos motivos expostos, a laminação é
um dos processos de conformação mais utilizados nas indústrias.
Durante a laminação, raramente passa-se o material somente uma vez entre os
cilindros de laminação, pois, a redução de área almejada não pode ser conseguida
em um só passe. Assim, o equipamento de laminação deve ser capaz de submeter
o material a uma seqüência de passes. Quando este equipamento consiste em
somente um conjunto de cilindros, isto pode ser conseguido de duas formas: ou
variando-se a distância entre os cilindros de trabalho, laminadores reguláveis
durante a operação, ou mantendo-se esta distância fixa, laminadores fixos durante
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a operação, e variando-se o diâmetro (perfil) do cilindro ao longo do seu
comprimento, o que equivale a variar a abertura entre os cilindros. Neste último
caso, a peça a ser trabalhada deverá ser deslocada paralelamente aos cilindros
para cada passe sucessivo. O canal é um corte ou entalhe usinado na mesa dos
cilindros, com forma pré-determinada, onde acontece a deformação do material
durante o processo de laminação.
Outra forma de realizar passes com diferentes reduções seria a colocação de
laminadores em linha, com uma distância pré-determinada entre eles, de modo que
trabalhassem o material sucessivamente e em alguns casos simultaneamente
O processo de laminação pode ser feito a frio ou a quente. Normalmente, a
laminação a quente é usada para as operações de desbaste e a laminação a frio,
para as operações de acabamento de produtos planos. Geralmente, utiliza-se um
ou dois conjuntos de cilindros para a laminação a quente, de modo que o lingote ou
o esboço passa várias vezes entre os mesmos cilindros. As últimas etapas da
laminação a quente e a maior parte da laminação a frio são efetuadas comumente
em múltiplos conjuntos de cilindros denominados trens de laminação.
O número de operações necessárias para atender a estes objetivos do processo de
laminação, depende das especificações estipuladas para a forma, as propriedades
mecânicas, as condições superficiais (rugosidade, revestimentos, etc.) e em relação
à macro e microestrutura do produto laminado. Quanto mais detalhadas forem
estas especificações, mais complicado será o procedimento e um maior número de
operações será necessário. Para obtenção de produtos laminados as principais
etapas são:
a) preparação do material inicial para a laminação;
b) aquecimento do material inicial;
c) laminação a quente;
d) acabamento e/ou tratamento térmico (se se tratar de produto final);
e) decapagem;
f) laminação a frio (se necessário);
g) tratamento térmico;
h) acabamento e revestimento.
Para facilitar o estudo da etapa de laminação de produtos acabados deve-se
considerar que os produtos laminados de aço podem ser fabricados por um dos dois
caminhos descritos a seguir:
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a) produção de perfis, tarugos e barras (produtos não-planos ou produtos longos);
b) produção de chapas, tiras e folhas (produtos planos).
Através do processo de laminação, lingotes são convertidos em produtos semi-
acabados e os produtos semi-acabados (laminados ou lingotados continuamente)
podem ser transformados em produtos acabados, os quais devem atender as
especificações estabelecidas em termos de propriedades mecânicas, forma,
dimensões, acabamento superficial, dentre outros critérios. As operações de
acabamento envolvem operações de tratamentos térmicos (esferoidização,
normalização, recozimento, etc.) ou tratamentos superficiais (galvanização,
estanhagem, cementação, usinagem, têmpera superficial, etc.). Devido ao fato de
as operações de laminação serem com freqüência as últimas operações que podem
alterar a microestrutura do material, elas devem ser projetadas de modo a permitir
que a microestrutura desejada seja obtida.
Depois da obtenção das placas ou dos blocos no laminador primário, estes dois
semi-acabados serão acabados de maneiras diferentes.
As placas serão reaquecidas nos fornos de reaquecimento e poderão seguir por dois
caminhos distintos: ou são encaminhadas a um laminador de chapas grossas onde
a espessura da placa será reduzida, ou são encaminhadas para o laminador de tiras
a quente onde serão obtidas as bobinas de chapas laminadas a quente, ou, em
certos casos, as chapas grossas. As bobinas de tiras laminadas a quente podem por
sua vez, seguir vários caminhos distintos: podem ser utilizadas na fabricação de
tubos com costura, por diversos processos; podem servir de matéria-prima para o
laminador de tiras a frio obtendo-se assim chapas e tiras laminadas a frio com ou
sem revestimentos superficiais; podem servir de matéria-prima para os
laminadores a frio tipo Sendzmir para o caso de aços especiais (inoxidáveis, ao
silício, etc.) onde obteríamos as folhas ou fitas laminadas. As tiras ou chapas
oriundas do laminador de tiras a quente podem também ser utilizadas para a
fabricação de peças dobradas, longarinas, rodas, vigas, vasos de pressão, etc..
Para o caso dos blocos e tarugos, estes podem seguir três caminhos distintos: para
os laminadores de perfis (leves, médios ou pesados) onde obteríamos os perfis
estruturais e os trilhos; para os laminadores de barras ou de fios, através dos quais
se chegaria aos diversos tipos de barras e aos fios-máquina; para os laminadores
de tubos sem costura. Normalmente, todas as etapas de laminação de blocos e
tarugos até o produto final são efetuadas a quente.
Durante as etapas de laminação, deve-se efetuar um controle de qualidade do
produto para se detectar a presença de defeitos, tais como trincas e dobras, a fim
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de se evitar que um produto com excesso de defeitos, portanto, rejeitável, continue
sendo processado, com desperdício de tempo e energia.
Para auxiliar nas discussões que serão efetuadas no decorrer deste texto, é
conveniente que estes termos sejam adequadamente definidos. Para tal,
consideram-se as definições apresentadas nas normas NBR6215/1986 -
Terminologia de produtos siderúrgicos, NBR8643/1995 - Produtos siderúrgicos de
aço e NM-COPANT1588/1996 - Produtos siderúrgicos - Definições e classificação:
a) Lingotes - Produto bruto obtido pelo vazamento do aço líquido em moldes de
forma semelhante a um tronco de pirâmide ou tronco de cone. Os lingotes são
processados por laminação a quente ou forjamento obtendo-se produtos semi-
acabados ou acabados. As faces laterais (lisas ou corrugadas) podem ser
submetidas aos processos de escarfagem ou esmerilhamento para remoção de
defeitos superficiais. Operações de corte da cabeça e da base ou outros cortes
podem ser aplicados para facilitar o processamento posterior.
b) Produtos semi-acabados - Produtos obtidos por laminação ou forjamento de
lingotes ou por lingotamento contínuo. São destinados à transformação em
produtos acabados por laminação ou forjamento. Sua seção transversal pode ter
diversas formas com dimensões constantes nesta seção, com uma maior tolerância
do que as correspondentes a produtos acabados. Suas arestas são mais ou menos
arredondadas. As faces laterais podem ser, as vezes, ligeiramente côncavas ou
convexas, conservando marcas de laminação ou forjamento e podem estar
descascadas total ou parcialmente através de ferramentas como, por exemplo,
maçarico ou esmeril.
c) Produtos acabados laminados e produtos finais - Produtos que geralmente são
fabricados por laminação e que normalmente não sofrem nenhum trabalho a
quente nas usinas. A seção é uniforme em todo seu comprimento. Esta é
usualmente definida por uma norma na qual são estabelecidas as medidas e as
tolerâncias de forma e dimensão. A superfície é geralmente lisa, mas em alguns
casos, como por exemplo, barras para concreto armado, chapas para piso, etc.,
podem conter intencionalmente nervuras ou altos relevos regularmente espaçados.
De acordo com a forma e dimensões, classificam-se em produtos longos, fio-
máquina e produtos planos.
Quanto aos produtos acabados de laminação (observa-se que podemos obter
produtos acabados a partir de semi-acabados por diversos processos de
conformação tais como laminação, forjamento, trefilação, extrusão, etc.) existe
uma subclassificação de extrema importância para o setor siderúrgico de acordo
com o tipo de produto plano e não-plano.
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Entende-se por produto laminado plano ou simplesmente produto plano aquele cuja
forma da seção transversal é retangular, sendo que a largura do produto é várias
vezes maior do que a sua espessura.
Produtos longos ou não-planos, pelo contrário, tem sua seção transversal diferente
da forma retangular (exceção de barras chatas), formas em geral complexas e
variadas, embora já se tenham formas consagradas e limitadas. É o caso de perfis
tais como H, I, U, trilhos, barras redondas, quadradas, sextavadas e outros.
Observa-se que inicialmente algumas empresas do setor siderúrgico procuravam
atuar no mercado de produtos planos e não-planos (longos) visando o seu
fortalecimento neste segmento industrial. Entretanto, alguns fatores suscitaram a
uma praticamente divisão do setor siderúrgico em empresas especializadas no
segmento de planos e empresas especializadas no segmento de não-planos. Dentre
estes fatores podem ser citados os seguintes:
- Os mercados que empregam os produtos siderúrgicos laminados planos e não-
planos serem razoavelmente distintos, com destaque para as indústrias
automobilísticas, vasos de pressão e de embalagens para o primeiro grupo e a
indústria da construção civil para o segundo grupo.
- A tecnologia empregada principalmente na etapa de laminação principalmente a
utilização de cilindros com canais para os produtos não-planos e de cilindros lisos
para o segundo caso com uma grande preocupação com a planicidade do produto
laminado.
- A composição química dos aços serem diferentes de forma a favorecer a
ductilidade dos produtos planos que são geralmente estampados e a resistência à
deformação dos produtos não planos que são geralmente cortados e unidos por
soldagem ou elementos de união (parafusos e rebites).
Na Tabela 1 tem-se a distribuição das aplicações dos aços produzidos pela
siderurgia no ano de 2004. Observa-se que no ano de 2004 foram produzidas
1.057.128 x 10 3 toneladas de aço nas aciarias. Cerca de 90,3% desta produção foi
lingotado continuamente, 9,1% foi lingotada convencionalmente e o restante
(0,5%) aplicado para peças fundidas. O somatório da produção de planos e longos
não coincide com a produção de aço na aciaria porque devem ser consideradas as
perdas que existem durante a etapa de laminação e de lingotamento e as
aplicações diretas dos produtos lingotados na área de construção mecânica,
inclusive o forjamento de grandes peças. Observa-se que no ano de 2004, foram
laminados 54,0% de produtos acabados planos e 46% e produtos acabados longos.
A intenção da apresentação destas informações é ilustrar as aplicações dos aços,
não sendo objetivada uma exatidão numérica das informações apresentadas.
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Capítulo 2. Arranjo Físico das Linhas de Laminação
O arranjo físico (layout) utilizado para a laminação envolve principalmente os
seguintes itens:
- o posicionamento das cadeiras e de seus acessórios;
- a localização dos equipamentos de resfriamento, corte, inspeção e acabamento
dos produtos;
- a distribuição das cabines de controle e dos operadores e inspetores;
- a localização dos laboratórios de ensaios de controle de qualidade dos produtos
laminados, das oficinas de cilindros e de guias, salas elétricas, salas de automação,
centrais de lubrificação, das oficinas de manutenção e de cadeiras de reserva ou
pré-montadas e unidades de tratamento de água de processo;
- a localização dos estoques de matérias-primas, de materiais sendo processados,
dos produtos acabados, dos materiais desviados (sucatas e produtos
desclassificados) e
- a localização da rede de distribuição de insumos e utilidades (água, gases,
lubrificantes, energia elétrica).
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Tabela 1 — Dados da produção siderúrgica mundial em 2004 por tipo de
produto (Fonte: International Iron and Steel Institute, Steel Statistical
Yearbook 2005, Brussels, 2006).
Produção Siderúrgica Mundial por Tipo de Produto no Ano de 2004
PRODUTO Quantidade (10 3 t)
Fundição (peças fundidas) 5.041
Lingotamento convencional (lingotes) 95.794
Lingotamento contínuo (placas, blocos e tarugos) 956.293
Produção total de aço 1.057.128
Laminados a quente (incluindo a laminação de lingotes) 980.627
Produtos planos laminados a quente 481.073
Produtos longos Laminados a quente (excluindo-se os tubos sem
costura)
DADOS DE APLICAÇÕES TÍPICAS
389.696
Tubos de pequeno diâmetro conformados e soldados 69.903
Perfis pesados (≥ 80 mm) 35.570
Chapas revestidas por outros materiais metálicos (Zn, Cr, etc.) 87.246
Perfis leves (< 80 mm) 49.306
Chapas revestidas por outros materiais não-metálicos 7.998
Vergalhões 91.546
Tubos soldados de grande diâmetro 41.058
Barras (com exceção dos vergalhões) 84.205
Consumo aparente de aço 1.084.106
Fio-máquina 110.896
Consumo aparente de aço per capita (kg/habitante/ano) 183,0
Trilhos 6.917
Consumo aparente de produto acabado 985.534
Tubos sem costura (laminados) 19.874
Consumo aparente de produto acabado per capita
Chapas de aço para fins elétricos (a frio)
(kg/habitante/ano)
7.356 166,3
Folhas de Flandres 13.920
Produção de aço inoxidável e aços resistentes ao calor (lingotes 24.570
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O arranjo físico deve ser projetado de forma a:
- minimizar os custos de instalação, produção e de movimentação;
- propiciar a adequada segurança para o pessoal e equipamentos envolvidos direta
e indiretamente com a laminação,
- possibilitar um tempo reduzido para troca do programa de produção (câmbio) e
para realização de manutenções,
- apresentar flexibilidade para alteração do mix de produtos e permitir a futura
expansão da capacidade de produção da laminação, evitando-se estrangulamentos
irreversíveis em determinado setor.
Normalmente recomenda-se que o projeto do arranjo físico resulte no menor
espaço físico ocupado, de modo propiciar uma menor área construída, redução das
redes de distribuição de utilidades e mínimo de movimentações internas, ou seja,
que os próprios equipamentos de processo sirvam de elo de transporte entre as
diversas fases de fabricação. A instalação das cadeiras de laminação com o piso
elevado (segundo piso) apresenta a vantagem de reduzir a necessidade de se
realizar escavações profundas para posicionamento de instalações e equipamentos
acessórios à linha de produção, além de uma maior proteção no caso de enchentes.
Os arranjos físicos das unidades de laminação são continuamente aperfeiçoados.
Isto se deve ao fato de que os fabricantes de equipamentos de laminação
disponibilizarem novos equipamentos de processamento, monitoramento e controle
do processo, de modo que a continuidade e automação do processo é crescente nas
linhas de laminação. Como continuidade do processo entende-se a eliminação de
etapas intermediárias de aquecimento, desbaste, marcação, estoque, inspeção e
condicionamento.
e placas)
Os fatores citados resultaram em linhas de laminação mais flexíveis, compactas, e
de elevada velocidade de processamento, resultando em unidades com alta
produtividade, maior estabilidade operacional e mínima variabilidade de
características dos produtos gerados, propiciando operações mais confiáveis e
custos de produção mais competitivos. A implantação de sistemas de gestão da
fábrica que privilegiam a estabilidade, a melhoria continua e a inovação dos
processos, contribui decisivamente para a efetivação dos ganhos citados.
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Se observarmos o parque industrial brasileiro ou mesmo mundial, são encontrados
vários tipos de arranjos físicos para produção de produtos longos laminados. Tal
diversidade é conseqüência dos seguintes fatores:
- o estágio do desenvolvimento tecnológico do fornecedor do equipamento de
laminação selecionado prevalecente quando do projeto e implantação dos
equipamentos;
- o montante de investimento disponível no momento da implantação e ao longo
dos anos de funcionamento da fábrica;
- a capacidade de produção especificada e das futuras ampliações almejadas e
- o mix de produção previsto (tipo de produto, tipo de aço e requisitos de qualidade
exigidos).
Assim, diversos tipos de cadeiras (trio, duo não-reversível, duo reversível,
universal, cantiléver, calibradoras com 2, 3 ou 4 roletes e planetárias), diversas
plataformas (horizontal, vertical, obliqua, conversíveis e disposição em H-V) e
variadas disposições das cadeiras (trem aberto, em série, contínuo, semi-contínuo,
em ziguezague, alternado e múltiplo), além da utilização ou não de blocos
laminadores/calibradores 2 . Os diversos tipos de cadeiras, de plataformas e de
disposição das cadeiras são apresentados no livro Processos de Laminação dos
Aços: Uma Introdução (RIZZO, 2007).
Em relação ao desenvolvimento tecnológico dos fornecedores de equipamentos,
deve-se ressaltar que os equipamentos concebidos, projetados e construídos por
um determinado fabricante são normalmente protegidos por patentes. Entretanto,
se o tipo de equipamento instalado é aprovado pelos clientes (empresas de
laminação), logo surgem equipamentos similares oferecidos por outros fabricantes,
havendo maior concorrência em termos de custo, prazos, garantias e assistência
técnica.
Em relação aos arranjos físicos das linhas de laminação podem ser observados os
seguintes avanços implementados nas usinas siderúrgicas ou disponibilizados pelos
fabricantes de equipamentos nos últimos anos:
A - Utilização de máquinas de solda para realizar a união dos esboços nos últimos
passes (fase intermediária ou de acabamento) na laminação a quente de produtos
planos ou de produtos longos.
2 São conjuntos de cadeiras compactas montadas em um único conjunto mecânico; as cadeiras são
acionadas por um ou vários motores, de acordo com a potência necessária; esta técnica foi desenvolvida
para a laminação de fio-máquina, sendo posteriormente estendida para laminadores de barras leves; o
bloco Morgan deve o seu nome ao fabricante que foi pioneiro neste tipo de equipamento.
14

Este tipo de arranjo permite aumentar a produtividade da linha de laminação pelo
fato de reduzir os tempos mortos (sem material sob entre cilindros), reduzir a
ciclagem térmica dos cilindros de laminação, além de reduzir substancialmente o
número de pontas de esboços com deslocamento livre na mesa de rolos, reduzindo
assim a possibilidade de geração de sucata na linha de laminação. O aumento de
produtividade também está associado a eliminação da necessidade de redução da
velocidade de laminação na etapa de mordida do esboço pelos cilindros ou por uma
bobinadeira, principalmente no caso do processamento de materiais de reduzida
espessura.
B – Integração direta das linhas de lingotamento contínuo com a laminação a
quente de produtos planos ou longos
Este tipo de arranjo permite reduzir consideravelmente os custos de produção e o
run time principalmente pelo fato de não ser necessário o resfriamento do produto
lingotado (placa fina ou tarugo) até a temperatura ambiente. Um forno de
homogeneização de temperatura (o núcleo do produto lingotado cede calor para a
sua periferia) equipamento com queimadores direcionados principalmente para as
quinas dos produtos. Entretanto, observa-se que este tipo de arranjo apresenta as
limitações de não ser adequado para elevadas produções (limite superior em torno
de 1,5 Mt/ano e 0,5 Mt/ano para laminação de planos e de longos respectivamente.
Além do mais, como o produto lingotado não é resfriado até a temperatura
ambiente para permitir a sua inspeção e, se necessário, o seu condicionamento
(remoção de defeitos). O que vêm limitando a aplicação deste processo aos aços
ditos comerciais, ou seja, sem maiores exigências em termos de propriedades
mecânicas, limpidez ou garantia de aplicação por parte das usinas siderúrgicas.
Corroborando com esta análise pode citar também que a necessidade de existir um
perfeito sincronismo operacional entre a aciaria e a laminação pode limitar a
realização de atividade de correção do processamento para assegurar uma melhor
qualidade do processamento do aço nas etapas de refino secundário, lingotamento
ou laminação, ou seja, a valoração da produtividade em detrimento do
atendimentos de requisitos de qualidade. Portanto, a fixação precisa de parâmetros
operacionais para elaboração, lingotamento, laminação e resfriamento doa aços é a
utilização de técnicas, equipamento e procedimentos de acompanhamento deste
parâmetros é fundamental para que tais limitações sejam superadas, permitindo a
aplicação desta tecnologia para aços de com exigências mais restritivas e,
conseqüentemente, de maior valor agregado. Ressalta-se ainda que a utilização de
equipamentos e procedimentos operacionais que propiciem condições para um
funcionamento ininterrupto dos diversos equipamentos que constituem uma aciaria
e laminação integrados (desde o pátio de matérias-primas da aciaria até o pátio de
15

produtos laminados) é de fundamental importância para que as vantagens da
integração aciaria/laminação citadas sejam auferidas.
C – Realização de tratamentos térmicos em linha
A realização de tratamentos térmicos dos produtos laminados diretamente, ou seja,
aproveitando o fato do produto laminado se encontrar em uma faixa de
temperatura adequada ao tratamento térmico proposto e submetendo-o ao
resfriamento adequado, apresenta vantagens e limitações semelhantes às citadas
no item anterior. Este tipo de técnica vem sendo aplicado há muito anos para o
caso de laminação de vergalhões, porém a necessidade de inspeção manual dos
produtos laminados antes da aplicação dos tratamentos térmicos e a deficiência de
sincronismo entre as etapas de laminação e acabamento de produtos laminados
restringiam a sua utilização para produtos com exigências de qualidade mais
restritivas. Com a introdução de dispositivos de inspeção em linha (baseados em
técnicas de ensaios não destrutivos ou a laser) e de sistemas automatizados de
corte, formação de lotes, compactação e embalagem de produtos laminados tais
limitações estão sendo progressivamente superadas.
D – Realização de operações de decapagem, laminação a frio, tratamentos térmicos
e revestimento de forma integrada.
A realização destas operações para produtos laminados planos sem a necessidade
de etapas intermediárias de bobinamento e desbobinamento permite reduzir o run
time e a introdução de defeitos inerentes a tais operações. Porém, mais uma vez
existe a necessidade de utilização de equipamentos e procedimentos operacionais
que propiciem condições para um funcionamento ininterrupto das diversas unidades
é de suma importância para que as vantagens desta integração sejam alcançadas.
E - Produtos planos:
As placas lingotadas continuamente pelos processos convencionais, apresentam
espessura na faixa de 200 a 400 mm e largura de 600 até 4.000 mm. Placas finas
são lingotadas na faixa de 30 a 150 mm de espessura.
A largura da placa depende do produto a ser laminado posteriormente.
Normalmente, quanto menor a espessura do produto final (chapas finas ou folhas,
por exemplo) menor deve ser a largura da placa para que sejam atendidas as
tolerância de coroa (variação de espessura ao longo da largura do produto
laminado), devido a flexão dos cilindros de laminação. Quanto menor a largura da
placa, menor a produtividade da máquina de lingotamento contínuo, pois,
normalmente, a velocidade máxima de lingotamento é limitada pela espessura da
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placa, e não por sua largura. Esta limitação pode ser superada pela consolidação de
uma série de aperfeiçoamentos que estão sendo introduzidas nos equipamentos de
laminação a quente e a frio de chapas.
Uma opção para aumentar a produtividade no lingotamento de placas de aço,
principalmente no caso de placas de pequena largura, é a realização do
lingotamento duplo (twin), ou seja, a subdivisão de um molde em duas partes. O
lingotamento do tipo twin possibilita a utilização de até 4 veios em uma máquina de
lingotamento de placas de aço.
Outra possibilidade de redução de custos de uma usina siderúrgica de produtos
laminados planos é através da produção de placas finas. A produção de placas finas
permite reduzir a etapa de laminação, pois, dispensa a realização de
aproximadamente 5 a 7 passes de redução no laminador de desbaste de placas,
podendo também dispensar a etapa de reaquecimentos de placas (apenas um forno
do tipo túnel para conservação de temperatura), já que é possível a laminação
direta do produto lingotado no trem acabador de tiras a quente sem passar por
uma etapa de resfriamento, inspeção e condicionamento das placas.
Placas mais espessas, acima de 300 mm, são mais indicadas para a laminação de
chapas grossas (na faixa de 10 a 30 mm), pois, neste caso, é possível a aplicação
de uma maior intensidade de deformação plástica, permitindo uma melhoria das
propriedades mecânicas do produto final.
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Produtos Longos
Nas empresas que utilizam lingotes, são empregados fornos-poço para realizar o
aquecimento da matéria-prima, enquanto que nas empresas que trabalham com
blocos, tarugos ou pequenos lingotes, são utilizados fornos de reaquecimento
geralmente do tipo contínuo. A manipulação dos blocos é mais simples para os
trens desbastadores duo-reversíveis e consta normalmente de mesas de rolos e
transferidores. Nos laminadores desbastadores trio, torna-se necessário o emprego
de mesas elevatórias (basculantes). Estas mesas são dotadas de réguas e viradores
para facilitar a introdução do esboço em determinado canal. Em alguns trens, as
mesas elevatórias podem se deslocar lateralmente, podendo servir a mais de uma
cadeira.
Depois de terminada a laminação, as barras e perfis são cortados a quente por
tesoura ou serra, resfriados em leitos adequados, desempenados em máquinas
especiais (para alguns perfis ou barras) e cortados a frio no comprimento final.
Para alguns perfis ou barras pode haver a necessidade de condicionamento da
superfície (descascamento, torneamento, retificação), calibração das dimensões e
melhoria das propriedades mecânicas (tratamentos térmicos).
As descontinuidades de superfície dos produtos laminados podem ser removidas
através de esmerilhamento, desde que o material não sofra mudanças bruscas na
sua superfície, permanecendo o produto dentro das tolerâncias. Para
recondicionamento localizado, em alguns casos, é permitido que o material fique
fora das tolerâncias dimensionais, desde que haja acordo prévio entre produtor e
comprador.
Laminadores de barras e perfis com projetos mais antigos, alguns ainda em
operação atualmente por serem viáveis técnica e economicamente, apresentam
configurações que utilizam desbastadores reversíveis, trens acabadores do tipo
aberto ou em ziguezague e leitos de resfriamento nas linhas de laminação. Este
tipo de linha evoluiu para linhas contínuas na etapa de acabamento (perfis e barra
leves) ou para laminadores intermediários ou acabadores reversíveis (trilhos e
perfis médios e pesados). A maior velocidade de processamento obtida permite
modificar inclusive o dimensionamento dos produtos laminados, pois, permite que a
espessura da alma seja reduzida sem acarretar uma excessiva perda de
temperatura durante a deformação do esboço. Para alguns tipos de barras também
podem ser utilizadas bobinadeiras.
Mais recentemente foi introduzido o conceito de linhas de laminação sem fim
(endless rolling) nas quais os esboços são unidos através de solda durante o
processamento no trem de laminação. Desta forma é possível eliminar tempos
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mortos entre laminações sucessivas de esboços e reduzir problemas de variações
de temperatura, agarramento do esboço pelos cilindros e bobinamento dos
produtos. Este tipo de configuração foi estendido para o lingotamento e laminação
sem fim (endless casting and rolling) no qual o aço é lingotado continuamente, o
tarugo tem sua temperatura uniformizada, sendo a seguir laminado e tratado
termicamente em uma única linha de produção conectada. Também pode ser
considerado um importante progresso na configuração das linhas de laminação a
utilização de pré-formas (beam blank) lingotadas continuamente como matéria-
prima dos laminadores de perfis.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
1- Metallurgical Design of Flat Rolled Steels, by V.B. Ginzburg. New York,
Marcel Dekker, 2005. ISBN 0-8247-5847-1
2- Tiras de aço laminadas a frio com o uso de nitrogênio líquido. Ferreira Filho,
Antenor; Bielskis, Marcelo Franck. São Paulo,São Paulo-BR,ABM. 2008.
3- Thin slab caster at Tangshan Iron & Steel Group, P. R. of China. Dongri, Shi;
Chunzhen, Yang; Piemonte, C.P.; Borsi, R.; Carboni, A.; Paulon, G.
Semin.ABM, 2008; Seminário de Aciaria, 39. Curitiba PR Br.
4- Do lingote à placa fina. Silva, Maroni João. São Paulo Sao Paulo-BR Br, ABM.
2007.
5- Latest solutions for high output coupled or continuous cold rolling mills.
Mauuary, S.; Djumlija, G.; Bytomski, G.; Germain, O.; Leroyer, J.
Semin.ABM, 2007; Seminário de Laminação, Processos e Produtos
Laminados e Revestidos, 44; Seminário de Laminação, 44. Campos do
Jordão, SP, Br.
6- Hot rolling technology for future mill concepts. Krämer, Stephan; Berger,
Stefan; Eckelsbach, Kurt; Töpfer, Andreas.. Semin.ABM, 2007; Seminário de
Laminação, Processos e Produtos Laminados e Revestidos, 44; Seminário de
Laminação, 44. Campos do Jordão, SP, Br.
7- New hot rolling technologies for advanced steel grades. Hagmann, Rolf;
Eckelsbach, Kurt; Sudau, Peter. SEMIN.ABM, 2005; Seminário de
Laminação, Processos e Produtos Laminados e Revestidos, 42; Laminação,
42. Santos, SP. BR.
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