( PDF ) Desenvolvimento de acabamento rolled-on em aço inoxidável

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas

Dissertação de Mestrado

DESENVOLVIMENTO DE ACABAMENTO

ROLLED-ON EM AÇO INOXIDÁVEL

Autor: Paulo Ernesto Freiheit Côrtes

Orientador: Prof. Dr. José Maria Ramón Caccioppoli

Junho de 2009.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas

Paulo Ernesto Freiheit Côrtes

paulo-ernesto.cortes@hotmail.com

DESENVOLVIMENTO DE ACABAMENTO ROLLED-ON

EM AÇO INOXIDÁVEL

Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia

Metalúrgica e de Minas da Universidade Federal de Minas Gerais

Área de concentração: Metalurgia de Transformação

Orientador: Prof. Dr. José Maria Ramón Caccioppoli

Belo Horizonte

Escola de Engenharia da UFMG

2009

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iii

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos aqueles que, direta ou indiretamente, colaboraram na preparação deste

trabalho e em especial às pesquisadoras Berenice Gonzalez Mendonça e Margareth

Spangler Andrade que em 1998 me iniciaram na pesquisa de tecnologias metalúrgicas.

Agradeço também a José Laurindo de Souza pelo desenvolvimento dos processos de

retífica de cilindro, a Ronildison Geraldo Monteiro por todos os ensaios realizados nesta

dissertação e pelas discussões em metodologias de caracterização de superfícies, a

Rodney Santandrea pela implantação em laboratório da metodologia “Open Circuit

Potenciostat - OCP” para caracterização da resistência a corrosão e à ArcelorMittal

Inox Brasil pelo financiamento destes estudos.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ___________________________________________________ 1

2 OBJETIVOS______________________________________________________ 5

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA _______________________________________ 6

E ________________ 6

3.1.1 R

UGOSIDADE_________________________________________________ 6

3.1.2 O

BRILHO __________________________________________________ 17

3.1.3 FORMA ____________________________________________________ 18

S_____________________ 19

3.2.1 BANDA DE LÜDERS____________________________________________ 19

3.2.2 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE NA LAMINAÇÃO_____________________ 21

S _________________________________________ 24

(

)

) ________________________ 26

3.4.1 O BRILHO __________________________________________________ 28

3.4.2 A FORMA DA TIRA ____________________________________________ 28

3.4.3 MODELAMENTO MATEMÁTICO DA LE______________________________ 29

N __________________________________ 33

4 PRODUTO ALVO________________________________________________ 42

5 FASE 1 - SIMULAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL EM

LABORATÓRIO_________________________________________ 45

A _____________________________________________ 46

O____________________________________________ 48

O __________ 48

S ____ 52

S _______________________________________________ 55

S ____________________ 65

5.6.1 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE VERSUS CARGA DE LAMINAÇÃO_________ 65

5.6.2 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE DURANTE LAMINAÇÃO EM LABORATÓRIO __ 67

5.6.3 CONDIÇÃO IDEAL DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO ______________________ 71

S _______________________________________________ 74

6 FASE 2 - EXPERIÊNCIA INDUSTRIAL_____________________________ 75

A _____________________________________________ 75

O______________________________________________ 77

O __________ 78

S ____ 79

S _______________________________________________ 80

S ____________________ 80

7 FASE 3 - AVALIAÇÃO DO PRODUTO OBTIDO _____________________ 87

A _____________________________________________ 87

S _______________________________________________ 89

7.2.1 CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE ________________________________ 89

7.2.2 O

XIDAÇÃO CONTÍNUA EM BAIXAS TEMPERATURAS ____________________ 91

7.2.3 O

XIDAÇÃO CÍCLICA EM BAIXAS TEMPERATURAS ______________________ 93

7.2.4 R

ESISTÊNCIA À CORROSÃO EM CÉLULA ELETROQUÍMICA________________ 95

7.2.5 R

ESISTÊNCIA À CORROSÃO EM CÂMARA DE NÉVOA SALINA_______________ 96

7.2.6 R

ESISTÊNCIA À CORROSÃO POR EXPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA ______________ 97

7.2.7 E

STAMPABILIDADE____________________________________________ 99

S ______ 99

8 CONCLUSÕES FINAIS __________________________________________ 102

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS_______________________________ 103

10 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ______________________ 103

11 APÊNDICE_____________________________________________________ 108

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 - SEQÜÊNCIA DE PROCESSAMENTO PARA OBTENÇÃO ACABAMENTOS ........................................ 1

FIGURA 3.1 - COMPRIMENTOS PARA AVALIAÇÃO DE RUGOSIDADE.

[2]

.......................................................... 7

FIGURA 3.2 - (A) ANÁLISE TOPOGRÁFICA , (B). REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO PERFIL MEDIDO. ................... 8

FIGURA 3.3 – (A) SUBDIVISÃO ESQUEMÁTICA DO PERFIL COM VÁRIAS FREQÜÊNCIAS ESPACIAIS (P,W,R) E

(B) COMPOSIÇÃO DE TODAS ELAS. .......................................................................................... 9

FIGURA 3.4 - VALOR ABSOLUTO DA ORDENADA DE AFASTAMENTO YI.

[2]

.................................................. 10

FIGURA 3.5 - RUGOSIDADE PARCIAL ZI.

[2]

.................................................................................................. 10

FIGURA 3.6 - RUGOSIDADE MÉDIA RA.

[2]

.................................................................................................... 11

FIGURA 3.7 - DETERMINAÇÃO DE RY.

[2]

..................................................................................................... 12

FIGURA 3.8 - DIVERSAS CONDIÇÕES COM O MESMO VALOR DE RY.

[2]

......................................................... 12

FIGURA 3.9 - RUGOSIDADE RT: DISTÂNCIA ENTRE O PICO MAIS ALTO E O VALE MAIS PROFUNDO.

[2]

........... 12

FIGURA 3.10 - RUGOSIDADE RZ.

[2]

.............................................................................................................. 13

FIGURA 3.11 - DESENHO ESQUEMÁTICO DE UM PERFIL E SUA CURVA “MATERIALS RATE”, PARA

DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DE DENSIDADE DE MATERIAL

MR1 E MR2.

[2]

............... 14

FIGURA 3.12 - DESENHO ESQUEMÁTICO DE UM PERFIL E SUA CURVA “MATERIAL RATE (MR)”, NA

DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS

RPK E RVK.

[2]

............................................................... 15

FIGURA 3.13 - ESQUEMA DE UMA IMAGEM TRIDIMENSIONAL GERADA APÓS VÁRIAS MEDIDAS

BIDIMENSIONAIS

[2]

.............................................................................................................. 15

FIGURA 3.14 - ÂNGULO DE INCIDÊNCIA (Θ

) É IGUAL AO ÂNGULO DE REFLEXÃO (Θ

). ................................ 17

FIGURA 3.15 – DIFUSÃO DA LUZ................................................................................................................. 18

FIGURA 3.16 – (A) GRÁFICO CARGA X ALONGAMENTO APRESENTANDO PATAMAR DE ESCOAMENTO

[3]

, (B)

IMAGEM DA SUPERFÍCIE DO MATERIAL DEFORMADO APRESENTANDO AS BANDAS DE

LÜDERS.

[4]

.......................................................................................................................................... 19

FIGURA 3.17 - GRÁFICO DO PATAMAR DE ESCOAMENTO PELA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO.

[3]

........... 20

FIGURA 3.18 - GRÁFICOS DA TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE DO CILINDRO PARA A TIRA

[4]

(A) DOIS AÇOS

DIFERENTES E DOIS DIÂMETROS DE CILINDRO E

(B) DIFERENTES ESPESSURAS. ..................... 22

FIGURA 3.19 - GRÁFICO DE TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE, PARA DIFERENTES RUGOSIDADES

INICIAIS EM DUAS DIFERENTES VELOCIDADES DE LAMINAÇÃO

[4]

........................................ 22

FIGURA 3.20 - EVOLUÇÃO DA SUPERFÍCIE APÓS MÚLTIPLOS PASSES DE LAMINAÇÃO COM CILINDROS

PREPARADOS POR

EDT.

[6]

.................................................................................................... 23

FIGURA 3.21 - GRÁFICO DA TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE X PRESSÃO MÉDIA RELATIVA PARA

CILINDROS PREPARADOS COM REBOLO GROSSO

[4]

............................................................... 24

FIGURA 3.22 – LAMINADOR DE ENCRUAMENTO CONVENCIONAL “DUO”

[3]

................................................. 26

FIGURA 3.23 - LAMINADOR DE ENCRUAMENO “QUADRUO”

[11]

. .................................................................. 27

FIGURA 3.24 - LAMINADOR DE ENCRUAMENTO COM “WORK ROLL BENDING”

[3]

........................................... 27

FIGURA 3.25 – EVOLUÇÃO DO BRILHO DO MATERIAL (A) COM A FORÇA DE LAMINAÇÃO............................ 28

vii

FIGURA 3.26 - VISÃO DE ZONAS DE DEFORMAÇÃO DURANTE LAMINAÇÃO.

[11]

........................................... 30

FIGURA 3.27 - RESULTADO DO MODELAMENTO POR ELEMENTOS FINITOS DA LAMINAÇÃO COM CILINDROS

PREPARADOS POR

EBT. À ESQUERDA EM AZUL, SUPERFÍCIE DO CILINDRO E A DIREITA EM

VERDE O RESULTADO DA TIRA APÓS LAMINAÇÃO

[11]

........................................................... 32

FIGURA 3.28 – TÉCNICAS DE TEXTURIZAÇÃO DE CILINDROS DE LAMINAÇÃO

[11]

:........................................ 33

FIGURA 3.29 - TOPOGRAFIA DA SUPERFÍCIE APÓS LAMINAÇÃO NO LAMINADOR SENDZIMIR.

[6]

.................. 34

FIGURA 3.30 - TOPOGRAFIA DA SUPERFÍCIE DA TIRA APÓS LAMINAÇÃO NO LAMINADOR DE ENCRUAMENTO.

[6]

.......................................................................................................................................... 35

FIGURA 3.31 – MICROESTRUTURA DAS DUAS FACES DA SUPERFÍCIE DA TIRA LAMINADA COM CILINDRO

TEXTURIZADO POR

SBT.

[26]

................................................................................................. 36

FIGURA 3.32 - MICROESTRUTURA DA SUPERFÍCIE DA TIRA LAMINADA COM CILINDRO TEXTURIZADO POR

LBT EM DUAS AMPLIAÇÕES.

[30]

........................................................................................... 37

FIGURA 3.33 - MODELO DA MICRO-CAVIDADE FORMADA PELO FEIXE DE LASER NO CILINDRO, DEPOIS

LAMINADO NA TIRA

[30]

........................................................................................................ 37

FIGURA 3.34 - MICROESTRUTURA DA SUPERFÍCIE DAS DUAS FACES DA TIRA LAMINADA COM CILINDRO

TEXTURIZADO POR

EDT.

[26]

................................................................................................. 38

FIGURA 3.35 - MICROESTRUTURA DA SUPERFÍCIE DO CILINDRO TEXTURIZADO POR EBT.

[11]

..................... 39

FIGURA 3.36 - MICROESTRUTURA DA SUPERFÍCIE DAS DUAS FACES DA TIRA LAMINADA COM CILINDRO

TEXTURIZADO POR

TOPOCROM.

[26]

................................................................................... 40

FIGURA 4.1 – IMAGEM DE MICROSCOPIA DO AÇO 304 LIXADO .................................................................... 42

IGURA 4.2 – CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO AÇO 304 LIXADO ....................................................... 42

IGURA 5.1 – LAMINADOR FENN, LABORATÓRIO DE SIMULAÇÃO TERMOMECÂNICA. ............................... 48

FIGURA 5.2 – COMPORTAMENTO DE ALGUNS PARÂMETROS DE SUPERFÍCIE EM .......................................... 66

FIGURA 5.3 – RUGOSIDADE DA AMOSTRA LAMINADA “ST” X CARGA DE LAMINAÇÃO (T)........................... 67

FIGURA 5.4 – CORRELAÇÃO DE RAF X ALONGAMENTO, ESPESSURA E RCIL................................................ 69

FIGURA 5.5 - CORRELAÇÕES DA RUGOSIDADE FINAL OBTIDA NA TIRA VERSUS PARÂMETROS DE LAMINAÇÃO

COM ALONGAMENTO IGUAL A

1,5%. .................................................................................... 70

FIGURA 6.1 – LAMINADOR DE ENCRUAMENTO, ÁREA INDUSTRIAL DA ARCELORMITTAL INOX BRASIL. .... 77

FIGURA 6.2 – TAXA DE TRANSFERÊNCIA DO BRILHO E DA RUGOSIDADE (RA E RY) EM FUNÇÃO DA CARGA DE

LAMINAÇÃO

. ........................................................................................................................ 80

FIGURA 6.3 – RELAÇÃO DE RUGOSIDADE E BRILHO MATERIAL LAMINADO................................................. 81

FIGURA 6.4 –TAXA DE TRANSFERÊNCIA DO BRILHO E DA RUGOSIDADE RA EM FUNÇÃO DO ALONGAMENTO

SOFRIDO DURANTE LAMINAÇÃO

........................................................................................... 82

FIGURA 6.5 – CORRELAÇÃO DE RAF X ALONGAMENTO, ESPESSURA E RCIL................................................ 84

FIGURA 6.6 –CORRELAÇÕES DOS PARÂMETROS DE LAMINAÇÃO COM CARGA DE LAMINAÇÃO IGUAL A

240,95T................................................................................................................................85

FIGURA 7.1 – EQUIPAMENTO DIP DRY E SUAS QUATRO CÉLULAS DE AQUECIMENTO, RESFRIAMENTO,

REPOUSO E DE SOLUÇÃO AQUOSA

......................................................................................... 88

viii

FIGURA 7.2 – CARACTERIZAÇÃO SUPERFICIAL ACABAMENTO RO DO AÇO 430A, MICROSCOPIA ÓPTICA,

ELETRÔNICA DE VARREDURA E PERFILOMETRIA

................................................................... 90

FIGURA 7.3 – ANÁLISE SUPERFÍCIE AÇO 430/LIXADO LINHA SUPERIOR E 430/RO LINHA INFERIOR. ........... 90

FIGURA 7.4 – ÍNDICE DE AMARELAMENTO X TEMPERATURA, PARA TRATAMENTO DE 3 HORAS. ................. 91

FIGURA 7.5 – ÍNDICE DE AMARELAMENTO X TEMPERATURA, PARA TRATAMENTO DE 24 HORAS. ............... 91

FIGURA 7.6 – AMOSTRAS PROCESSADAS PARA LEVANTAMENTO DA TEMPERATURA DE AMARELAMENTO.. 92

FIGURA 7.7 – AMOSTRAS PROCESSADAS PARA LEVANTAMENTO DA CINÉTICA DE OXIDAÇÃO CÍCLICA....... 93

FIGURA 7.8 – ÍNDICE DE AMARELAMENTO X TEMPO, PARA TEMPERATURA IGUAL A 180°C........................ 94

FIGURA 7.9 – ÍNDICE DE AMARELAMENTO X TEMPO, PARA TEMPERATURA IGUAL A 240°C........................ 94

FIGURA 7.10 – APRESENTA AS CURVAS POTENCIAL VS. TEMPO OBTIDAS NESTE TRABALHO PARA OS AÇOS

INOXIDÁVEIS

304 E 430, COMPARANDO OS ACABAMENTOS ENCRUADO 2B (AZUL), LIXADO

(VERDE, MARROM) E RO (VERMELHO). ................................................................................ 95

FIGURA 7.11 – AMOSTRAS DE 430 RO (ESQUERDA) E LIXADO (DIREITA) APÓS 1000HS DE TRATAMENTO EM

CÂMARA DE NÉVOA SALINA

, SOLUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO 5%....................................... 96

FIGURA 7.12 – AMOSTRAS DE 439 RO (DIREITA) E LIXADO (ESQUERDA) APÓS 1000HS DE EXPOSIÇÃO EM

CÂMARA DE NÉVOA SALINA

. ................................................................................................ 97

FIGURA 7.13 – GRÁFICO DO BRILHO VS TEMPO (DIAS) DE EXPOSIÇÃO INDOOR E OUTDOOR DA AMOSTRA DE

430/RO................................................................................................................................ 98

FIGURA 7.14 – GRÁFICO DO ÍNDICE DE AMARELAMENTO VS TEMPO(DIAS) DE EXPOSIÇÃO INDOOR E

OUTDOOR DA AMOSTRA DE

430/RO. .................................................................................... 98

FIGURA 7.15 – COMPARAÇÃO ENTRE AMOSTRAS RESULTADOS DOS PARÂMETROS DE AMARELAMENTO E

TEMPO DE AMARELAMENTO

. PARA TESTE DE OXIDAÇÃO CÍCLICA A 180°C........................ 100

FIGURA 7.16 – COMPARAÇÃO ENTRE AMOSTRAS RESULTADOS DOS PARÂMETROS DE AMARELAMENTO E

TEMPO DE AMARELAMENTO

. PARA TESTE DE OXIDAÇÃO CÍCLICA A 240°C........................ 100

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 - COMPOSIÇÃO QUÍMICA AÇO BIESTABILIZADO 439 ................................................................ 25

TABELA 3.2 - PROPRIEDADES MECÂNICAS E TAMANHO DE GRÃO AÇO BIESTABILIZADO 439. ..................... 25

TABELA 3.3 - RESULTADO DA MEDIDA DE RUGOSIDADE (RA) E DENSIDADE DE PICOS (PEAK COUNTS-PC) NA

TIRA LAMINADA COM CILINDRO TEXTURIZADO POR

SBT (RUGOSIDADE DO CILINDRO IGUAL A

2 ΜM RA E 128 PC).............................................................................................................. 36

TABELA 3.4 - RUGOSIDADE RA MEDIDA EM VÁRIAS POSIÇÕES AO LONGO DO COMPRIMENTO DOS CILINDROS

TEXTURIZADOS POR

EDT ANTES E APÓS A LAMINAÇÃO DE 1750T DE AÇO

[26]

....................... 38

TABELA 3.5 - RESULTADO MEDIDA DE RUGOSIDADE (RA) E DENSIDADE DE PICOS (PEAK COUNTS-PC) TIRA

LAMINADA COM CILINDRO TEXTURIZADO POR

TOPOCROM, E APÓS 12 BOBINAS

[26]

.............. 41

TABELA 5.1 – AMOSTRAS UTILIZADAS PARA SIMULAÇÃO LABORATÓRIO................................................... 46

TABELA 5.2 - VARIÁVEIS DE PROCESSAMENTO RUGOSIDADE DO CILINDRO (RA) E TIPO DE REBOLO. ......... 47

TABELA 5.3 – CARACTERIZAÇÃO SUPERFÍCIE DO CILINDRO. ...................................................................... 49

TABELA 5.4 – RESPESSURA DA AMOSTRA, RUGOSIDADE E BRILHO(20°) DA SUPERFÍCIE. ........................... 52

TABELA 5.5 – TOPOGRAFIA DAS AMOSTRAS ANTES DE SEREM LAMINADAS................................................ 53

TABELA 5.6 – CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS 439/0,5MM, DIFERENTES RUGOSIDADE DE CILINDRO. ... 56

TABELA 5.7 – COMPARAÇÃO TOPOGRAFIA E PERFIL DE ALGUNS PARÂMETROS DE RUGOSIDADE. (RA = 1,5;

2,21; 1,82; 1,5; 0,93; 1,5 μM) RESPECTIVAMENTE. ............................................................... 61

TABELA 5.8 – VARIAÇÃO PARÂMETROS CARACTERIZAÇÃO DE SUPERFÍCIE COM A CARGA APLICADA. ....... 63

TABELA 5.9 – TOPOGRAFIA SUPERFÍCIE 439/0,5MM LAMINADA RA

CIL

= 1,5 EM DIFERENTES CARGAS DE

LAMINAÇÃO

. ........................................................................................................................ 64

TABELA 5.10 – REGRESSÃO DA RUGOSIDADE FINAL DA TIRA EM FUNÇÃO DO ALONGAMENTO, RUGOSIDADE

DO CILINDRO E DA ESPESSURA DO MATERIAL LAMINADO

..................................................... 68

TABELA 5.11 – PERFIL DE RUGOSIDADE PARA TRÊS CONDIÇÕES DE RUGOSIDADE DE CILINDRO. ................ 71

TABELA 5.12 – TOPOGRAFIA COM RESULTADOS MAIS PRÓXIMOS DO ACABAMENTO LIXADO. .................... 72

TABELA 5.13 – COMPARAÇÃO TOPOGRAFIAS DAS SUPERFÍCIES MATERIAL LIXADO E MATERIAL RO

LAMINADO EM LABORATÓRIO

. ............................................................................................. 73

TABELA 6.1 – PARÂMETROS DA EXPERIÊNCIA INDUSTRIAL REALIZADA LAMINADOR DE ENCRUAMENTO...76

TABELA 6.2 – VALORES MÁXIMOS DOS PARÂMETROS DE PROCESSAMENTO DO LAMINADOR DE

ENCRUAMENTO

. ................................................................................................................... 77

TABELA 6.3 - CARACTERIZAÇÃO SUPERFÍCIE DO CILINDRO. ....................................................................... 78

TABELA 6.4 – CARACTERIZAÇÃO SUPERFICIAL DA AMOSTRA ORIGINAL ..................................................... 79

TABELA 6.5 – ANÁLISE DA REGRESSÃO DA TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE EM FUNÇÃO DOS

PARÂMETROS DE LAMINAÇÃO COM CILINDRO RUGOSO IGUAL A

2ΜM RA. ........................... 83

TABELA 7.1 – CARACTERIZAÇÃO SUPERFÍCIE. ............................................................................................ 89

TABELA 7.2 – TEMPERATURAS DE AMARELAMENTO (°C) POR PRODUTO.................................................... 92

TABELA 7.3 – VALORES ENSAIOS SWIFT E ERICHSEN AÇOS 430 E 439 COM ACABAMENTOS LIXADO, 2B, RO.

............................................................................................................................................. 99

TABELA 11.1 – RESULTADO CARACTERIZAÇÃO DA FACE SUPERIOR DAS AMOSTRAS APÓS LAMINADAS EM

LABORATÓRIO COM VÁRIAS RUGOSIDADES DE CILINDRO

. .................................................. 109

TABELA 11.2 – RESULTADO CARACTERIZAÇÃO DA FACE INFERIOR DAS AMOSTRAS APÓS LAMINADAS EM

LABORATÓRIOS COM VÁRIAS RUGOSIDADES DE CILINDRO

. ................................................ 110

LISTA DE NOTAÇÕES

2B – Acabamento do material com um passe final de encruamento com cilindro liso;

2D – Acabamento do material sem passe final de encruamento;

ABNT – Associação Brasileira Normas Técnicas;

ASTM – “American Society for Testing and Materials”;

– Brilho final da amostra;

– Brilho inicial da amostra;

DDQ – “Deep Drawing Quality”, denominação de material apropriado para

estampagem profunda como em pias e cubas;

DIN – “Deutsches Institut für Normung”;

DOE – “Design of Experiments”: metodologia sistemática de investigação das

influências das variáveis de processo ou do produto na sua qualidade final.

Dur.(HRB) – Dureza medida em Rockel B descrito pela norma ASTM E93;

E – Relação de estabilização da liga do aço;

EBT – “Electron Beam Texturing”, técnica para preparação de cilindros texturizados;

EDT – “Electrical Discharge Texturing”, técnica para preparação de cilindros

texturizados;

Esp.(mm) – Espessura;

GU – “Gloss Unit”, unidade de medição do brilho;

I8 – Sigla que designa acabamento lixado produzido pela ArcelorMittal Inox Brasil;

IL – Sigla que designa um tipo de RO produzido pela ArcelorMittal Inox Brasil;

INJ – “Ink Jet Texturing”, técnica para preparação de cilindros texturizados;

LBT – “Laser Beam Texturing”, técnica para preparação de cilindros texturizados;

LDr – Parâmetro de Limite da Razão da Estampagem, obtido por ensaio de

estiramento;

– Comprimento efetivo de leitura para avaliar rugosidade de uma superfície;

LE – Laminador de encruamento;

LE(MPa) – Limite de escoamento do material em 0,2%, descrito pela norma ASTM

A370;

– Comprimento considerado do percurso de leitura para avaliar rugosidade de uma

superfície;

xii

– Comprimento final do percurso de leitura para avaliar rugosidade de uma

superfície;

LR(MPa) – Limite de resistência, descrito pela norma ASTM A370;

– Comprimento da leitura para medidas de rugosidade da superfície;

– Comprimento inicial do percurso de leitura para avaliar rugosidade de uma

superfície;

MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura;

OCP – “Open Circuit Potenciostat”, técnica para caracterização resistência a corrosão

em meio líquido qualquer;

PC – “Peak Count”, densidade de picos medida;

PVC – Sigla do plástico Policloreto de Vinila utilizado para proteção de superfícies e

lubrificação em processos de estampagem;

Ra – Rugosidade média de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

cil

– Rugosidade superficial inicial do cilindro de laminação;

– Rugosidade Ra do cilindro;

– Rugosidade Ra da tira;

– Rugosidade superficial final da amostra;

– Rugosidade superficial inicial da amostra;

RO – Sigla acabamento conhecido como “Rolled-On”;

Rpk – Rugosidade média de picos de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR

6405, 1988;

Rt – Rugosidade total de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

Rvk – Rugosidade média de vales de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR

6405, 1988;

Ry – Rugosidade máxima de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

Rz – Rugosidade média máxima de um perfil, descrito pela norma ABNT . NBR 6405,

1988;

Sa – Rugosidade média de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

SBT – “Shot Blast Texturing”, técnica para preparação de cilindros texturizados;

Sp – Rugosidade média de picos de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405,

1988;

St – Rugosidade total de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

xiii

Sv – Rugosidade média de vales de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405,

1988;

Sy – Rugosidade máxima de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

Sz – Rugosidade média máxima de uma área, descrita pela norma ABNT . NBR 6405,

1988;

TG(ASTM) – Tamanho de grão medido descrito pela norma ASTM E112;

– Taxa de transferência de rugosidade do cilindro para amostra;

Ye – Índice de Amarelamento, parâmetro descrito pela norma ASTM E113;

Yi – Valor absoluto da ordenada de afastamento do ponto mais alto da i-ésima saliência;

Zi – Valor da rugosidade parcial de uma superfície; η

– Parâmetro de rugosidade que

mede os picos mais altos de uma área, descrito pela norma ABNT . NBR 6405,

1988;

– Parâmetro de rugosidade que mede os vales mais profundos de uma área, descrito

pela norma ABNT . NBR 6405, 1988;

θi – ângulo de incidência da luz;

θr – ângulo de reflexão da luz;

– Parâmetro que indica precisão do ajuste de uma função a um conjunto de pontos.

xiv

RESUMO

Existem tipos diferenciados de acabamentos de aços inoxidáveis para as mais variadas

aplicações. O acabamento conhecido como “Rolled-On”(RO), apresenta várias texturas

superficiais com padrões de rugosidade e brilho escolhidas pelo cliente. Neste trabalho

o acabamento RO foi desenvolvido no aço 439 com 1,5mm de espessura para substituir

o acabamento lixado.

O RO é obtido utilizando cilindro texturizado durante laminação de encruamento,

transferindo simultaneamente para as duas faces da tira seu aspecto rugoso, por isso

apresenta menor custo de produção que seu similar. Resultados de laboratório

mostraram que o RO apresenta resistência à oxidação até 300°C, resistência à corrosão

a imersão em meio salino com 0,15% NaCl e índice de estiramento em ensaios de

estampagem superiores ao acabamento lixado.

O RO foi desenvolvido em escala industrial na ArcelorMittal Inox Brasil. Por apresentar

menor “lead time“ que o acabamento similar possibilitou aumento da oferta deste

produto, inibindo importações e protegendo o “marketshare” da empresa que é a única

produtora de aços inoxidáveis na América latina.

A desenvolvimento do “know-how” do acabamento Rolled-On permitiu aumentar

competitividade no mercado, pois além de ser um produto moderno com menor custo

que outros similares, abre espaço para desenvolver uma nova família de acabamentos

diferenciados utilizando esta tecnologia.

ABSTRACT

Different kinds of finishes exist for steels, a new one known “Rolled-On” (RO) could

show with different surface’s patterns, with different roughness and gloss. This work

presents the development of the RO finishes in 439 stainless steel with 1,5mm thick.

This new finishes will be produced to substitute the grindings finishes.

A RO finishes is obtained using a textured roll in temper rolling process. A rolling

process transfer roughness aspect in same time, for twice side of the strip. Laboratory

results indicate that RO finishes show 45% superior oxidation resistance, greater salt

spray corrosion resistance with 0,15% NaCl as your similar (grinding finishes) and

better drawability in stretching test.

RO was development in ArcelorMittal Inox Brasil industrial plant. It has minor lead

time as other similar finishes. This difference allowed increase of market´s offers,

protecting company´s marketshare. This new know-how improves the ArcelorMittal´s

portfolio and made possible develop others compatibles finishes.

1 INTRODUÇÃO

O acabamento conhecido como “Rolled-On” (RO) é comercializado no mercado como

alternativa mais barata a outros produtos similares. O processo de sua fabricação

acontece durante a laminação de encruamento, substituindo os cilindros lisos por

cilindros texturizados (padronizados), transferindo desta maneira ao mesmo tempo para

ambas as faces da tira o “aspecto visual” desejado.

O acabamento lixado é solicitado pelos clientes por causa da sua bela aparência visual e

homogeneidade superficial. Ele é utilizado principalmente para aplicações cosméticas

quais o bom aspecto visual é pré-requisito para aprovação do produto final.

O acabamento RO pode apresentar aspecto visual de lixado, porém com custo de

produção menor. A redução do custo é devida à exclusão da etapa de esmerilhamento de

bobinas, como mostrado na Figura 1.1.

Figura 1.1 - Seqüência de processamento para obtenção acabamentos

(a) lixado e (b) RO.

Segundo GONÇALVES

[1]

, o processo de lixamento degrada a superfície do material

deixando-a fragilizada. O atrito entre a lixa e a superfície da tira de aço provoca um

aquecimento “pontual” da ordem de 600°C que promove a difusão do átomo de ferro do

metal base para camada passiva do aço inoxidável formando óxido (Fe

- amarelado),

empobrecendo-a e deixando-a mais susceptível a corrosão. Devido a não ocorrência de

abrasão durante processamento do acabamento RO, ele apresenta resistência corrosão

superior ao lixado.

Além de proporcionar menor custo e maior resistência à corrosão é possível listar outras

vantagens do RO em relação ao lixado:

• Diminuição do “Lead Time”, que é o tempo gasto para processamento de um

produto;

• Melhor resistência à oxidação a baixas temperaturas;

• Melhor estampabilidade;

• Material apresenta mesma textura em ambas as faces da tira ou “Back Pass”,

atendendo exigências de alguns clientes;

• É possível produzi-lo com espessuras inferiores as ofertadas com

acabamento lixado.

O aspecto visual do acabamento RO depende principalmente da qualidade do padrão de

textura obtido na superfície do cilindro do laminador de encruamento, bem como das

práticas de laminação e da homogeneidade da superfície do material a ser encruado.

Existem varias maneiras de preparar o cilindro para se obter o acabamento texturizado,

são citadas: utilização de rebolo grosso (“grinding wheels”) durante retífica, jateamento

do cilindro com granalha, eletro-remoção química, (EDT – “Electrical Discharge

Texturing”) e a texturização com raio laser (LBT – “Laser Beam Texturing”).

A ArcelorMittal Inox Brasil não possuí o “Know-how” para produção deste

acabamento, portanto, são necessários realizar estudos da preparação do cilindro, dos

seus defeitos, da produtividade e do comportamento deste acabamento em aços

inoxidáveis ferriticos.

Assim, o desenvolvimento de novos acabamentos “Rolled-On” está inserido na

atualização constante do “portifólio” de produtos e acabamentos da ArcelorMittal Inox

Brasil, mantendo assim, a sua competitividade frente aos sucedâneos. Este novo

acabamento cria nova alternativa no mercado nacional e supre importantes clientes

estratégicos no cenário mundial.

O presente trabalho objetivou desenvolvimento de um novo produto em aço inox 439,

1,5mm de espessura com “aspecto visual” do aço inox 304 lixado produzido pela

ArcelorMittal Inox Brasil, aplicando a tecnologia “Rolled-On”. O conhecimento

adquirido neste trabalho possibilitará aplicação deste acabamento em outros aços

inoxidáveis ferríticos com outras espessuras.

A homogeneidade e o padrão de textura do cilindro é um pré-requisito importante.

Neste trabalho é utilizado rebolo grosso na retífica para preparação dos cilindros de

laminação.

Para avaliação do aspecto visual e aparência das amostras, serão aplicadas técnicas de

caracterização da topografia, de medição do brilho e da cor. Estudos utilizando

microscopia óptica e eletrônica de varredura foram empregados para registrar padrão

superficial do material. Para a caracterização superficial dos cilindros de laminação foi

utilizado a técnica de réplica com resina.

Para verificar os benefícios auferidos com a utilização do novo acabamento, foi

realizado um estudo comparativo entre acabamento RO e lixado. Este estudo é

composto por análise das propriedades mecânicas e de estampagem, da resistência à

corrosão em exposição atmosférica e em meio salino, e em condições continuas e

cíclicas de oxidação a temperaturas até 300°C.

Além deste capítulo inicial, o presente texto está dividido em dez capítulos, descritos a

seguir:

• CAPITULO 2 – OBJETIVOS

• CAPÍTULO 3 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA:

Este capítulo apresenta uma pequena revisão dos conceitos de propriedades

geométricas e de caracterização de superfícies, dos processos de laminação de

planos, de aços inoxidáveis (principalmente do 439 que foi aço utilizado nesta

dissertação), e é mostrada também uma revisão dos fundamentos básicos da

laminação de encruamento. Finalmente é apresentada a descrição geral do

acabamento Rolled-On.

• CAPÍTULO 4 – PRODUTO ALVO:

Neste capítulo é mostrada a caracterização do produto alvo (aço 304 com

acabamento lixado) que seria o padrão superficial desejado para o novo produto

a ser desenvolvido o 439/RO.

• CAPÍTULO 5 – SIMULAÇÃO DA LAMINAÇÃO EM LABORATÓRIO:

Aqui são descritas as simulações de laminação de encruamento em laboratório a

fim de identificar qual a rugosidade do cilindro necessária para se obter

acabamento superficial da tira com aspecto mais próximo do acabamento lixado.

• CAPÍTULO 6 – EXPERIÊNCIA INDUSTRIAL:

Utilizando a rugosidade de cilindro identificado pela simulação em laboratório,

são realizados ensaios industriais para avaliar a relação dos vários parâmetros de

laminação de encruamento com a transferência de rugosidade do cilindro para a

tira. Neste capítulo também é definida a prática de laminação do novo produto

439 com acabamento RO.

• CAPÍTULO 7 – AVALIAÇÃO DO PRODUTO OBTIDO:

Por último, o novo produto 439 com acabamento RO, padronizado pelos

parâmetros de laminação definidos no capítulo anterior, é caracterizado. As

propriedades finais do RO aplicado em diferentes aços são comparadas as do

acabamento lixado. São apresentados estudos comparativos avaliando a

resistência à corrosão e oxidação, propriedades mecânicas e estampabilidade.

• CAPÍTULO 8 – CONCLUSÕES FINAIS

• CAPÍTULO 9 – SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

• CAPÍTULO 10 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• CAPÍTULO 11 – APÊNDICE

2 OBJETIVOS

O principal objetivo deste trabalho é desenvolver para ArcelorMittal Inox Brasil o

“know-how” de fabricação de acabamento “Rolled-On” em chapas de aços inoxidáveis

de diversas espessuras. Para isto, têm-se os seguintes objetivos derivados:

a) Desenvolver industrialmente novo acabamento superficial “Rolled-On - RO” em

aços inoxidáveis ferríticos 439 de 1,5 mm de espessura, que apresentem

“aspecto” visual similar a do acabamento lixado obtido no aço 304, produzido

pela ArcelorMittal Inox Brasil.

b) Avaliar o processo de transferência da rugosidade do cilindro para a tira durante

a laminação de encruamento, relacionando o efeito de cada parâmetro do

processo com a aparência final do produto laminado.

c) Após conceber o novo produto 439/RO, avaliar as propriedades obtidas durante

sua aplicação e compará-las ao mesmo aço com acabamento lixado.

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo é apresentada a revisão bibliográfica em cinco seções: propriedades

geométricas da superfície, processo de laminação de planos, aços inoxidáveis,

laminação de encruamento e acabamento Rolled-On.

É importante obter noção básica dos princípios e modelos utilizados neste trabalho para

um bom entendimento dos resultados apresentados. Boa parte deles decorre da

caracterização da superfície, por isso, nesta seção é apresentado o conceito utilizado

para caracterização da rugosidade, do brilho e da forma do material produzido.

3.1.1 RUGOSIDADE

Rugosidade é o conjunto de irregularidades, ou seja, pequenas saliências e reentrâncias

que caracterizam uma superfície. Uma superfície de uma peça qualquer, por exemplo,

um cilindro, quando observada a olho nu, em geral, parece perfeita. Uma análise mais

detalhada da mesma mostra que existe uma série de imperfeições, possíveis de serem

medidas com auxílio de instrumentos especiais. Estas imperfeições micro-geométricas

são conhecidas como rugosidade.

A rugosidade influencia as propriedades ópticas, mecânicas, elétricas ou magnéticas dos

materiais. Entretanto, não existe uma teoria generalizada que explica a influência da

rugosidade superficial sobre os fenômenos físicos. Os equipamentos utilizados na

indústria para verificar a rugosidade dos materiais são: rugosímetros (análise

bidimensional) e perfilômetros (análise tridimensional).

Existem normas que regulamentam a metodologia para medição de rugosidades

superficiais. Uma regra importante que deverá ser sempre aplicada à medição da

rugosidade é a correlação de três parâmetros que trabalham em conjunto: “cut-off”,

comprimento da leitura e rugosidade do material. A descrição destes parâmetros assim

como a regra que os correlaciona será apresentada em seguida.

3.1.1.1 Amostragem (“Cut-Off”)

Para ser possível comparar materiais em diferentes faixas de rugosidade faz-se

necessário seguir uma regra de amostragem durante sua medição. Ela especifica que a

amostragem pelas quantidades de picos e vales presentes durante a leitura deve ser

equivalente independentemente da faixa de rugosidade presente, por isso o

comprimento da leitura (l

) deve variar com a rugosidade.

O comprimento de amostragem é conhecido como cut-off e equivale a 1/7 do

comprimento de leitura. Trata-se de um comprimento da amostra, capaz de caracterizar

a amostra quanto a sua rugosidade. Se o valor de cut-off selecionado for maior que o

necessário, incluirá valores do perfil de ondulação que influenciariam os resultados da

medição de rugosidade.

Quanto maior a rugosidade da amostra, menores serão os comprimentos de amostragem,

isto é, menores os cut-offs. Para o cálculo da rugosidade, a amostra é dividida em 5 cut-

offs, de comprimento l

, sendo que o percurso inicial, l

, e o percurso final, l

(com

comprimento da metade do cut-off), serão descartados da medida, pois são

comprimentos percorridos para atingir a velocidade de medição e para a parada do

apalpador, respectivamente. (Figura 3.1)

Figura 3.1 - Comprimentos para avaliação de rugosidade.

[2]

3.1.1.2 Freqüência Espacial

Freqüência espacial é o número de ocorrências de picos (cristas) na superfície analisada

pela unidade de distância observada. A freqüência espacial é obtida na topografia da

superfície e é tratada da mesma maneira como se fosse uma onda.

Para proceder à coleta de dados de um perfil de topografia, é necessário realizar a

amostragem deste perfil. A amostragem ocorre com uma freqüência de medições em um

intervalo do espaço (freqüência espacial). Cada medição identifica qual o nível (altura)

da leitura. A quantidade de níveis (n) durante a medição e a freqüência de amostragem

caracterizam a precisão do resultado.

A Figura 3.2 (a) ilustra caso real do perfil coletado em uma superfície. Na Figura 3.2 (b)

pode ser visto a representação gráfica do perfil traçado em (a). Na abscissa deste mesmo

gráfico é lido a amostragem realizada em unidade de comprimento, seu intervalo indica

a freqüência da leitura da superfície. Na ordenada é mostrada a altura obtida da

topografia naquele ponto do espaço, o gráfico foi dividido em sete níveis, os pontos em

verde indicam as coordenadas armazenadas da leitura.

(a)

(b)

Figura 3.2 - (a) Análise topográfica , (b). representação gráfica do perfil medido.

A freqüência de amostragem pode não ser suficiente para possibilitar reconstrução da

topografia da superfície para análise. Existe um teorema conhecido como o teorema de

Nyquist que descreve “para uma amostragem ser representativa a sua freqüência deverá

ser no mínimo duas vezes a freqüência do sinal

a ser coletado”. Ou seja, o intervalo de

amostragem é calculado dividindo a maior freqüência espacial encontrada por 2.

Durante a realização de qualquer análise topométrica, primeiramente é necessário fazer

pré-processamento dos dados, a fim de remover ruídos, ondulações e imperfeições

indesejadas. Esta remoção é obtida aplicando diferentes filtros que suprimem da

topografia coletada os pontos correspondentes aquela freqüência espacial desejada. A

ondulação ou a inclinação da superfície são componentes de baixa freqüência

indesejados na análise.

O perfil coletado da amostra corresponde a uma combinação de faixas de freqüência no

espaço que o compõe. Como pode ser visto na Figura 3.3, o perfil coletado é uma

combinação das outras três freqüências espaciais encontradas nos gráficos superiores

para a mesma figura, são eles respectivamente: inclinação (P - amarelo), ondulação (W -

rosa) e rugosidade (R - azul) em si.

Perfil = inclinação(P) + Ondulação(W) + Rugosidade Equação(R) (3-1)

-15

-10

-5

0 102030405060708090100

(a)

Perfil=P+W+R

020406080100

(b)

Figura 3.3 – (a) Subdivisão esquemática do perfil com várias freqüências espaciais

(P,W,R) e (b) composição de todas elas.

3.1.1.3 Parâmetros de Rugosidade

Vários parâmetros são utilizados para medição de rugosidade superficial. Alguns dos

parâmetros de avaliação medem a variação vertical (amplitude do perfil) ou a variação

horizontal (espaçamento). Porém o conceito de cut-off é sempre aplicado para seu

cálculo.

Se duas superfícies com características de rugosidade diferentes são medidas, os

resultados devem permitir uma diferenciação de seus parâmetros. Se estes valores não

mostram diferença entre si, então o resultado não é significativo e deverá ser escolhido

outro parâmetro para a avaliação da superfície. A escolha de um parâmetro para

avaliação de diferentes superfícies está relacionada com a sua sensibilidade para

distinguir as características destas superfícies.

Algumas das diferentes definições associadas à rugosidade de uma superfície partem

dos seguintes parâmetros:

• Yi : valor absoluto da ordenada de afastamento do ponto mais alto da i-ésima

saliência (ou mais baixo da i-ésima reentrância) medida em relação à linha

média, conforme a Figura 3.4.

Figura 3.4 - Valor absoluto da ordenada de afastamento Yi.

[2]

• Zi: valor da rugosidade parcial. É a soma dos valores absolutos das ordenadas

dos pontos de maior afastamento, acima e abaixo da linha média, existentes no i-

ésimo “cut-off”. Na representação gráfica do perfil, esse valor corresponde à

altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil, no i-ésimo comprimento de

amostragem, conforme a Figura 3.5.

Figura 3.5 - Rugosidade parcial Zi.

[2]

Existem vários parâmetros de rugosidade, mas os principais e mais utilizados são: Ra,

Rz, Rvk e Rpk, apresentados a seguir.

▪Ra: RUGOSIDADE MÉDIA

É a média aritmética dos n valores absolutos dos desvios do perfil (Yi) dentro do

percurso de medição, lm, sendo o seu valor expresso em micrometro (ABNT NBR

6405, 1988).

YYY

...

(3-2)

Uma outra maneira de se medir Ra é considerando o perfil dentro do percurso de

medição l

. Ra, neste caso, corresponde aproximadamente à altura de um retângulo cuja

área é igual à soma absoluta das áreas delimitadas pelo perfil de rugosidade e pela linha

média do percurso l

(ABNT . NBR 6405, 1988). A Figura 3.6 ilustra esta situação.

Figura 3.6 - Rugosidade média Ra.

[2]

O parâmetro Ra é o parâmetro de medição mais comumente utilizado e aplicável à

maioria dos processos de fabricação. Os riscos superficiais inerentes ao processo não

alteram substancialmente o seu valor. Por outro lado, o valor de Ra não define a forma

das irregularidades do perfil, dessa forma pode-se ter um mesmo valor de Ra para

superfícies originadas por processos diferentes.

▪Ry ou Rmáx: RUGOSIDADE MÁXIMA

Está definido como o maior valor das rugosidades parciais, Zi, que se apresenta no

percurso de medição, l

. Observando a Figura 3.7, o valor de Z3, que está localizado no

3° cut-off , corresponde à rugosidade máxima Ry ou Rmáx.

Figura 3.7 - Determinação de Ry.

[2]

O parâmetro Ry fornece informações complementares ao parâmetro Ra (que dilui o

valor dos picos e vales). Entretanto, uma desvantagem deste parâmetro é que,

individualmente, não apresenta informações suficientes a respeito da superfície, ou seja,

não informa sobre a forma da superfície. Esta idéia está ilustrada na Figura 3.8, onde

diversas formas de rugosidade podem ter o mesmo valor para Ry ou Rmáx.

Figura 3.8 - Diversas condições com o mesmo valor de Ry.

[2]

▪Rt: RUGOSIDADE TOTAL

É a distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais profundo no comprimento lm,

independente dos valores da rugosidade parcial (Zi). Na Figura 3.9 observa-se que o

pico mais alto está no retângulo Z1, e que o vale mais profundo está no retângulo Z3. A

distância entre estes dois pontos fornece o valor de Rt.

Figura 3.9 - Rugosidade Rt: distância entre o pico mais alto e o vale mais profundo.

[2]

O parâmetro Rt é mais rígido na avaliação que Ry ou Rmáx, pois considera todo o

percurso de avaliação e não apenas o percurso de amostragem.

▪Rz: RUGOSIDADE MÉDIA MÁXIMA

Corresponde à média aritmética dos 5 valores de rugosidade parcial, sendo que se define

rugosidade parcial (Zi) a soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maior

afastamento, acima e abaixo da linha média, existentes dentro de um percurso de

amostragem, cut-off. (Figura 3.10)

Figura 3.10 - Rugosidade Rz.

[2]

Em algumas aplicações, essa consideração parcial dos pontos isolados não é

aconselhável, pois um ponto isolado acentuado será considerado somente em 20%

mediante a divisão de 1/5. Assim como Rmáx, não possibilita informação alguma sobre

a forma do perfil, bem como da distância entre as ranhuras.

54321

ZZZZZ

(3-3)

▪Rpk - ALTURA DOS PICOS e Rvk - PROFUNDIDADE DOS VALES.

Os parâmetros Rpk e Rvk são definidos com base no gráfico da função de densidades de

picos e vales, também conhecido de “Materials Rate Curve” ou curva de fração de

contato (também conhecida como curva de ABBOTT), indica a quantidade de material

Mr em relação ao nível de corte, profundidade de perfil. Esta curva é apresentada na

Figura 3.11.

Figura 3.11 - Desenho esquemático de um perfil e sua curva “Materials Rate”, para

determinação dos parâmetros de densidade de material Mr1 e Mr2.

[2]

Para se obter os índices Rpk e Rvk são necessários, determinar primeiramente o índice

Rk. Isto se dá construindo uma reta na região central do curva densidade de material

que contém 40% do perfil medido (Figura 3.11). Esta região é definida quando a linha

secante da reta tem o menor gradiente. Isto é determinado movimentando a linha

secante no intervalo ∆Mr = 40% ao longo da curva, começando em Mr = 0%.

Quando a linha apresenta o menor gradiente, estabelece-se então uma região central da

curva de onde se desenha uma reta. Esta reta equivalente apresenta menor desvio a

curva dada. O índice central Rk e obtido medindo a distância entre os pontos de

intercessão com a ordenada conforme apresentado na (Figura 3.11-b).

Os índices Rpk e Rvk (Figura 3.11-a), respectivamente, são as cotas verticais dos picos

e vales presentes calculados como a altura do cateto vertical do triângulo-retângulo

construído e possuindo a mesma área de picos ou de vales. Uma outra forma de se evitar

picos e vales maiores que não são muito representativos do perfil é descartar do gráfico

do perfil da superfície, de 0 a 2% e 98 a 100%.

A área A1 medida do triângulo retângulo formado conforme desenho da Figura 3.12-b

equivale o valor Mr

, e respectivamente para outra extremidade de A2 se obtem Mr

como demonstrado na Figura 3.12-b. Mr é o parâmetro que descreve a densidade de

material em percentual. É dividido então em três partes distintas, descrevendo os picos

(Rpk), os vales (Rvk) e a parte central do perfil de rugosidade (Rk).

Figura 3.12 - Desenho esquemático de um perfil e sua curva “Material Rate (Mr)”, na

determinação dos parâmetros Rpk e Rvk.

[2]

3.1.1.4 Topografia

Topografia é uma função que possibilita a representação de uma superfície em 3D. A

topografia fornece informações sobre a área da superfície. Características como picos

topográficos ou quando a área é fechada em todas as direções espaciais, não podem ser

descritas por seções verticais separadas (análise bidimensional).

Figura 3.13 - Esquema de uma imagem tridimensional gerada após várias medidas

bidimensionais.

[2]

Neste caso, medidas 3D são mais apropriadas; elas são obtidas fazendo-se um grande

número de medidas transversais na amostra e colocando uma próxima à outra, para

gerar o perfil tridimensional, como mostra a Figura 3.13.

Portanto, a topografia permite a representação física de forma mais completa da

superfície, pois, em seu estado natural, esta se apresenta em três dimensões.

3.1.1.5 Parâmetros de Topografia

Alguns parâmetros topográficos são equivalentes com a rugosidade. A diferença entre

eles está no fato dos parâmetros de rugosidade medir dados referentes a um perfil,

enquanto os parâmetros de topografia resultam da avaliação de uma área inteira ou de

um conjunto de perfis interpolados. Dentre os principais parâmetros estão:

▪Sa: Topografia média

É um parâmetro de rugosidade universalmente reconhecido, e o mais utilizado.

Corresponde à média aritmética dos valores absolutos do perfil. Para medições 2D ele é

definido segundo DIN 4768, DIN EN ISO 4287, como citado anteriormente.

Para medições 3D o valor do parâmetro Ra por si só não tem significado, se não for

especificado o cut-off. No seu cálculo não há distinção entre picos e vales, pois se

utilizam valores absolutos do perfil. Assim, picos ou vales não típicos têm pouca

influência no valor deste parâmetro. Finalmente este parâmetro não fornece informações

sobre a forma das irregularidades ou do perfil.

▪St: Topografia total

Derivado de Rt, este parâmetro é utilizado para determinar a distância ou altura extrema

entre o pico mais alto e o vale mais profundo da superfície. É um parâmetro que não

fornece uma informação precisa e confiável a respeito do perfil da superfície, pois leva

em conta apenas o vale mais profundo e o pico mais alto, ignorando os demais picos e

vales.

▪Sp: Topografia de picos

O parâmetro Sp corresponde à distância da linha média ao extremo do pico mais alto.

▪Sv: Topografia de vales

É a distância da linha média da área ao extremo do vale mais profundo.

▪Sz: Topografia média

Este parâmetro é calculado para revelar os valores de altura extrema da superfície e é

dado pela equação abaixo na qual, η

e η

(i = 1, 2, ..., 5) são os cinco picos mais altos e

os cinco vales mais fundos, respectivamente.

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑∑

siz

ηη

(3-4)

Como um único pico máximo e um único vale mais fundo não tem significado

funcional em termos de desgaste superficial e de muitas outras aplicações funcionais,

uma média dos cinco ápices maiores e dos cinco vales mais fundos é usada para

descrever as propriedades extremas da topografia superficial.

3.1.2 O BRILHO

O brilho é uma propriedade intrínseca da superfície do material, representada pela

quantidade de luz refletida diretamente da superfície do material. A demanda pela

quantidade do brilho depende da aplicação do produto final, normalmente para aços

inoxidáveis procura-se obter valores de alto brilho.

Figura 3.14 - Ângulo de incidência (θ

) é igual ao ângulo de reflexão (θ

O Alto brilho é obtido quando se têm superfícies lisas e altamente polidas; nesta

situação toda

a luz incidente reflete diretamente sobre a superfície refletora

apresentando um ângulo de incidência igual ao ângulo de reflexão, ver Figura 3.14.

Para situação de superfície irregular como é apresentado na Figura 3.15, a regra descrita

acima continua verdadeira (θ

= θ

), porém devido a variações da topografia o ângulo

incidente não será o mesmo para todos os raios do feixe de luz, ocorrendo desta maneira

um espalhamento da luz refletida, este espalhamento é conhecido como difusão ou

dispersão da luz.

Figura 3.15 – Difusão da luz

Para caracterizar o brilho podem ser utilizadas três escalas distintas de intensidade de

luz. Sua unidade de medida é conhecida como GU (“Gloss Unit”) e para cada faixa de

intensidade de luz utiliza-se diferentes ângulos (θ

) de medição (85°- baixo brilho, 60° -

médio brilho e 20° - alto brilho).

3.1.3 FORMA

O termo da forma aplicado à tira laminada é um pouco ambíguo, ela pode se referir à

geometria de seção transversal da tira ou a capacidade da tira se manter plana em uma

superfície horizontal, ou planicidade. O primeiro caso é conhecido como “coroamento”

e representa a diferença de espessura do centro a borda da tira. No segundo caso ela

expressa à ausência de defeitos ou irregularidades superficiais que distanciam a

superfície do material a de um plano perfeito.

O material pode apresentar irregularidades superficiais, como: abaulamentos,

amassamentos, empenamentos, quebras das superfícies e até empenos. Todas estas

irregularidades afetam qualidade do produto final. Os defeitos da forma podem conduzir

a peça produzida a esforços indesejáveis e à distorções subseqüentes de seus

componentes.

Os processos de redução por laminação são críticos para produção de aços na siderurgia.

Com a evolução contínua da tecnologia, automação/controle e sistemas de modelamento

“online”, dentre outros, adquirem-se ferramentas vitais para fabricação de produtos de

alta qualidade, possibilitando atendimento a demandas com critérios de produção cada

vez mais rigorosos, com menor ocorrência de desvio de qualidade de produto.

Nesta seção serão apresentados dois temas que fazem parte do conteúdo desta

dissertação: descrição do defeito das bandas de Lüders e estudo de transferência de

rugosidade em processo de laminação de planos.

3.2.1 BANDA DE LÜDERS

Muitos metais quando deformados, entre eles os aços inox ferríticos, apresentam uma

transição heterogênea do regime elástico para o plástico. Neste caso, ao atingir o limite

de escoamento durante sua deformação é observada uma queda repentina da carga

seguida de sua oscilação em torno de um valor aproximadamente constante, até que

finalmente esta carga de deformação retorna ao seu crescimento normal, como

apresentado na Figura 3.16-a.

(a) (b)

Figura 3.16 – (a) Gráfico carga x alongamento apresentando patamar de

escoamento

[3]

, (b) imagem da superfície do material deformado

apresentando as bandas de Lüders.

[4]

A deformação correspondente à esse intervalo de carga aproximadamente constante é

denominada “patamar de escoamento”. Esta deformação é heterogênea e caracteriza-se

pela propagação de bandas ao longo do metal, normalmente inclinadas 45° em relação à

direção de aplicação da carga. (Figura 3.16-b)

A ocorrência destas bandas, denominadas “Bandas de Luders”, ou linhas de distensão,

esta associada à presença de intersticiais, como átomos de carbono e nitrogênio, e

pequenas impurezas que reunidos em torno das deslocações agem no sentido de

imobilizá-las, sendo necessário um aumento de tensão para liberá-las

[4]

Este aumento de tensão localizado faz com que a deformação seja diferente em

diferentes regiões do metal, provocando as bandas. Estas bandas são irregularidades na

superfície que dá ao material uma aparência “fosca”.

O comprimento do patamar de escoamento é função do tipo de aço e das condições de

tratamento térmico ao qual o metal foi submetido, na Figura 3.17 apresenta um exemplo

para o aço tipo AISI 430

[3]

. Aços austeníticos, cujas deslocações estão dissociadas e

aços ferríticos estabilizados como aço 439, onde não ocorre C e N em solução sólida

intersticial e sim na forma de carbo-nitretos, não apresentam bandas de Lüders.

Figura 3.17 - Gráfico do patamar de escoamento pela temperatura de recozimento.

[3]

Para evitar tais irregularidades é necessário aplicar ao material uma deformação

equivalente a metade do patamar de escoamento

[4]

, causando desta maneira formação

das milhares de bandas de Lüders sob os cilindros, as quais, mesmo crescendo em

processos de deformação posterior, não serão visíveis.

3.2.2 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE NA LAMINAÇÃO

Vários autores estudaram a importância da rugosidade superficial da tira para as

diferentes aplicações.

KASPER

[5]

por exemplo, descreve em seu trabalho que a influencia da rugosidade da

superfície do metal base diminui com aumento da espessura da camada de tinta aplicada

em partes automotivas. Afirma que o brilho aparente da superfície dos painéis

automotivos pintados melhoram com o aumento da quantidade de picos na superfície e

sugere faixa ideal de rugosidade para esta aplicação de 0,5 a 2,4μm Ra.

Assim, cada aplicação exige uma diferente condição de rugosidade superficial. Para

atingir os melhores resultados é então necessário dominar processo de transferência de

rugosidade do cilindro para tira, necessários à confecção do produto solicitado. Neste

contexto são apresentados alguns estudos de transferência de rugosidade durante a

laminação.

BUSCH

[4]

estudou a transferência de rugosidade durante a laminação utilizando aço

baixo carbono microligado e aço baixo carbono em cilindros texturizados de duas

diferentes maneiras: retificado por rebolo grosso e jateados (SBT).

Avaliando a Figura 3.18-a, constata-se que a transferência de rugosidade equivale a

mecanismo de identação, materiais com limite de resistência (Re – na Figura 3.18-a)

maior (mais duros), como material M, para mesma carga e velocidade de laminação,

apresentaram menor taxa de transferência da rugosidade (Ra

/Ra

) do cilindro para tira,

onde Ra é a rugosidade média.

(a) (b)

Figura 3.18 - Gráficos da transferência de rugosidade do cilindro para a tira

[4]

(a) dois

aços diferentes e dois diâmetros de cilindro e (b) diferentes espessuras.

Também é possível constatar analisando gráfico da Figura 3.18-a, que para manter a

taxa de transferência de rugosidade, utilizando cilindros de maior diâmetro (400mm) é

necessário aumentar a carga de laminação. Já na Figura 3.18-b são comparados os

resultados da taxa de transferência da rugosidade com a espessura do material. Pode-se

dizer que a taxa de transferência de rugosidade aumenta quando a espessura da tira

diminui.

Figura 3.19 - Gráfico de taxa de transferência de rugosidade, para diferentes

rugosidades iniciais em duas diferentes velocidades de laminação.

[4]

A rugosidade inicial também influência muito na taxa de transferência da rugosidade, a

Figura 3.19 esclarece este fenômeno. Ela mostra que independente da rugosidade inicial

existe um dado valor de alongamento com o qual a rugosidade do cilindro é

completamente transferida para a tira, isto é taxa de transferência igual a 1.

Para rugosidades iniciais superiores a do próprio cilindro, antes de atingir o patamar de

alongamento citado onde a taxa de transferência é igual a 1, a laminação apaga a

rugosidade inicial alcançando marcas de rugosidade menores até que a do próprio

cilindro. Outra correlação mostrada é que a velocidade de laminação não interferiu na

taxa de transferência de rugosidade para cilindros preparados por SBT.

É evidente que a deformação mais forçada (alongamento maior) apaga a memória da

topografia da superfície anterior, porém como é mostrado na Figura 3.20, do trabalho de

POIRE

[6]

, a laminação com vários passes utilizando o mesmo cilindro e alongamento

inferior ao alongamento supra citado, reforça a textura do material. Isto é, aumenta sua

rugosidade, ou segundo Poiré, diminui a área dos platôs (brancos na topografia).

Figura 3.20 - Evolução da superfície após múltiplos passes de laminação com

cilindros preparados por EDT.

[6]

Também é observado que é preciso fazer menos força para transferir textura de cilindro

preparado por rebolo do que preparado por SBT, que apresenta textura isotrópica. De

alguma forma a textura anisotrópica alinhada no sentido de laminação facilita sua

transferência para a tira.

Os resultados de BUSCH

[4]

comprovam que a transferência de rugosidade depende da

carga de laminação e da tensão vertical na “mordida do cilindro”. Logo, pequeno

diâmetro de cilindro para uma mesma carga de laminação implica em menor

comprimento de contato e tensão vertical na mordida muito maior. Da mesma maneira,

a diminuição das trações de laminação para um mesmo alongamento implica em

aumento da carga.

Para finalizar, o autor sugere o parâmetro da pressão de laminação média relativa

(PMR) que é a pressão média dividida pelo limite de escoamento, para comparar taxas

de transferência de rugosidade obtidas em diferentes materiais, quando o cilindro for

texturizado por retífica. (Figura 3.21)

Figura 3.21 - Gráfico da taxa de transferência de rugosidade x pressão média

relativa para cilindros preparados com rebolo grosso.

[4]

Em 1912 o inglês Harry Brearly ao realizar algumas análises metalográficas quando

estudava um liga Fe-Cr (13%), observou que ela resistia ao ataque químico de vários

reagentes utilizados em metalografia. Por este motivo ele identificou esta liga,

chamando-a de “stainless steel” que significa “aço que não mancha”.

Os aços inoxidáveis ferríticos são ligas de ferro e cromo, com teor de cromo de 11% a

27%, e muito baixo teores de carbono e nitrogênio

[7]

. Geralmente possui teor de carbono

menor que 0,08% e cromo entre 13% e 18%, podendo ter pequenas adições de nióbio,

titânio, níquel e molibdênio

[8]

. Existem outros grupos de aços inoxidáveis como os

austeníticos, martensiticos e duplex, porém estes não serão tratados neste trabalho.

Por causa da crescente demanda por aços inoxidáveis ferríticos, especificamente dos

aços estabilizados, definiu-se utilizar o aço UNS43932 descrito na norma ASTM

também conhecido simplesmente como 439. Este aço é estabilizado ao titânio e ao

nióbio, e por conseqüencia não apresenta elementos como carbono e nitrogênio

dissolvidos em solução sólida.

Elementos de liga fortemente formadores de carbonetos ou carbo-nitretos são

adicionados aos aços inoxidáveis para restringir a formação de Cr

(C,N)

nos

contornos de grão, que resultaria em corrosão intergranular ou sensitização. Este

processo é chamado de estabilização

[9]

e oferece ganhos na soldabilidade do material,

capacidade de conformação a frio, bem como maior resistência à corrosão e à oxidação

principalmente a altas temperaturas

[10]

Para se conseguir obter estabilização da liga e auferir os ganhos propostos algumas

regras devem ser obedecidas, uma delas é a relação de estabilização (E) apresentada na

equação abaixo que é calculada a partir das concentrações dos elementos:

(

)

()

%.%2

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

NitrogênioCarbono

NiôbioTitânio

(3-5)

[10]

Na Tabela 3.1 está representada a composição química deste aço, e é possível verificar a

relação de estabilização. Em seguida, na Tabela 3.2 são mostrados valores típicos de

algumas propriedades mecânicas e de microestrutura para a liga em questão.

Tabela 3.1 - Composição química aço biestabilizado 439

C(ppm) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) N(ppm) Ti(%) Nb(%)

200 0,3 0,3 17,0 0,25 200 0,13 0,17

Tabela 3.2 - Propriedades mecânicas e tamanho de grão aço biestabilizado 439.

Esp.(mm) LE(MPa) LR(MPa) LE/LR Along(%) Dur.(HRb) TG(ASTM)

1,5 247 440 0,56 30 72 6 a 8

A aplicação deste aço está voltada para sistema de exaustão de automóveis e tubos para

usinas de açúcar, porém são também aplicados em tanques de lavar roupa, forno de

microondas. Pode-se dizer que o aço ferrítico 439 é bastante versátil, apresenta

propriedades finais em nível intermediário entre os austeníticos 304 e os ferríticos 430.

(

)

A laminação de encruamento (“Temper Rolling” ou “Skin Pass”) caracteriza-se por uma

pequena redução a frio (inferior a 3%) que promove um encruamento superficial do

metal. Ela acontece em estágio final de fabricação de produtos planos laminados, e é

responsável pelo acabamento final, aspecto superficial e pela forma do material

processado.

Esta etapa pode ser condicionada para atender às exigências de brilho e rugosidade

solicitada pelo cliente e visa também melhorar a qualidade final do material. Apresenta

os seguintes benefícios principais

[10,3]

Eliminação do patamar de escoamento e defeito conhecido como as bandas

de Lüders;

Acerto da forma;

Acerto do brilho;

Impressão da rugosidade desejada;

Aumento da resistência mecânica do material.

Existem variações de modelos de laminadores de encruamento, porém são mais

utilizados os laminadores reversíveis contendo um par de cilindros (duos), com

diâmetro superior a 600mm, não lubrificados (a seco) como o apresentado na Figura

3.22.

Figura 3.22 – Laminador de encruamento convencional “duo”

[3]

Para materiais ultra-finos é empregado laminadores com dois pares de cilindros

(quadruos) , com diâmetro em torno de 450mm, que podem utilizar óleo para

lubrificação dos mesmos durante laminação. (Figura 3.23)

Figura 3.23 - Laminador de encruameno “quadruo”

[11]

Existem outras configurações tais como laminadores “tandem” com duas cadeiras, ou

ligados em linha ao processo final de recozimento e decapagem dos metais (inline).

Bem como sistemas mais modernos de laminação que oferecem possibilidade de aplicar

alta tração na tira (“High-Tension”) e ou realizar a leitura e acerto automático da forma

do material, conhecidos como (“Shapemeter”) e (“work roll bending”)

respectivamente.

Figura 3.24 - Laminador de encruamento com “work roll bending”

[3]

O sistema de “work roll bending” é mostrado na Figura 3.24, composto de dois pares de

cilindros posicionados anterior e posterior a cadeira de laminação. Este conjunto

possibilita, além da alcançar maiores forças de tração, acertar a forma final da tira e

colocar o laminador integrado direto no fluxo de produção (inline).

A seguir, serão abordados as relações da laminação de encruamento com o brilho e a

forma da tira, serão apresentados também alguns conceitos sobre modelamento

matemático da LE e ,finalmente, sobre a aplicação prática do seu modelamento por

elementos finitos.

3.4.1 O BRILHO

É possível controlar o brilho final do produto ajustando parâmetros de laminação como

carga de laminação e rugosidade do cilindro. Na laminação de encruamento a seco,

quanto maior o diâmetro dos cilindros, melhor é o brilho do material produzido

[3]

. Isto

está de acordo com o fato de que com cilindros maiores se obtém maiores forças de

laminação promovendo melhor “transferência de rugosidade” (Figura 3.25-a).

O gráfico da Figura 3.25-b mostra claramente a forte dependência do acabamento final

do cilindro de laminação com o brilho. Utilizando rebolo com tamanho de grão abrasivo

menor (#1000), é possível atingir valores de brilho até 30% maiores. Também neste

mesmo gráfico fica claro o efeito de um segundo passe de laminação no brilho.

(a)

(b)

Figura 3.25 – Evolução do brilho do material (a) com a força de laminação

(b) com quantidade de passes de LE e do acabamento do cilindro.

[3]

Ao contrário da laminação a seco, na laminação a úmido, quanto maior o cilindro de

trabalho pior o brilho da tira, pois quanto maior o cilindro, maior o filme de óleo

formado sob o arco de contato dificultando a transferência do acabamento dos cilindros

para a tira.

3.4.2 A FORMA DA TIRA

Nos laminadores convencionais existem alguns recursos para realizar o controle e

correção da forma da tira são eles: o coroamento dos cilindros, balanceamento dos

cilindros e a força de laminação. O coroamento é previamente determinado através da

experiência operacional acumulada, podendo ser tanto positivo como negativo e irá

depender da espessura do material laminado. Durante a laminação, o operador ajusta os

cilindros aplicando maior ou menor carga nos lados de operação e acionamento.

O operador também ajusta a força de laminação de modo se obter a planicidade

desejada. Neste modo de operação o alongamento obtido é uma conseqüência e não um

objetivo. Portanto a obtenção de forma é conflitante à obtenção de alongamento. No

laminador convencional são necessários dois passes, um para garantir o alongamento e

outro para acertar a forma.

Outros recursos para melhoria da forma que podem ser utilizados são: o aumento das

trações e “work roll bending”. O aumento das trações provoca efeito semelhante a uma

desempenadeira por tração. Já o uso de “work roll bending” permite o acerto da forma

sem alterar a força de laminação. O sistema “shapemeter” possibilita verificar a forma

“online”, isto é instantaneamente no processo.

3.4.3 MODELAMENTO MATEMÁTICO DA LE

A laminação de encruamento é a etapa final do processo de fabricação dos aços, seu mal

resultado compromete todas as outras etapas anteriores. Para garantir qualidade final,

faz-se necessário um controle preciso de alongamento da tira. O cálculo deste

alongamento está baseado em modelo matemático para predição da força de laminação,

torques, velocidade da linha e trações, e comportamento do cilindro de laminação.

Os modelos matemáticos de laminação atuais

[4,10,11,12]

mais precisos, consideram

mecanismos de laminação com deformação dos cilindros. Nestes modelos está previsto

a existência de uma terceira zona elástica interna (azul) onde ocorre a deformação do

cilindro, entre as zonas de compressão e recuperação elásticas (lilás), mostrado na

Figura 3.26.

Figura 3.26 - Visão de zonas de deformação durante laminação.

[11]

Devida à alta relação arco de contato/espessura, à baixa redução, ao alto valor do

coeficiente de atrito, ao alto achatamento elástico do cilindro da laminação de

encruamento, não é possível utilizar os modelos de laminação convencionais para

cálculos da carga e torque na laminação de encruamento

[13, 14]

Ou seja, para processos de laminação de encruamento as condições mecânicas de

distribuição de força e cargas aplicadas sobre os cilindros são significativamente

diferentes das condições usuais para as demais laminações.

Também, modelos simplistas como em ROBERTS

[10]

, baseados em arcos circulares dos

rolos sem consideração da sua deformação, não mostram bons resultados. Os trabalhos

de KRIMPELSTÄTER

[15]

e JORTNER

[16]

apresentam significativo avanço pois

descrevem melhor as influências e funções das deformações radiais do cilindro de

trabalho. Ou como FLECK and JOHNSON

[17]

que publicaram teoria mais apropriada

para laminação de tiras finas e folhas

[18,19]

que desconsidera tais simplificações.

Para a laminação plana, o modelo proposto por GRECO

[20]

elimina as deficiências dos

modelos clássicos anteriores. Ele propõe fator de correção para cálculo da carga de

laminação (Q), que é determinado a partir da análise de dois tipos de deformação. Este

fator corrige as deficiências que ocorrem nas condições extremas de laminação como na

laminação de chapas grossas ou de folhas finas, onde a razão arco de contato pela

espessura da tira excede a 1.

O estudo sistemático de parâmetros e métodos de regressão permite obter curvas

características para laminação que servem como entrada de controle e automação do

processo. Modelos matemáticos tanto “online” quanto “offline” quando ajustados e

calibrados adequadamente com dados reais, são essenciais para ajuste do laminador, e

aumento do patamar de qualidade do material laminado.

Os sistemas de modelamento analítico linear, como o de Robert ou Greco, atendem

muito bem as macro-correlações dos parâmetros de laminação. Porém, para

compreensão de sistemas não lineares, avaliação de detalhes do processo ou para

verificar e ajustar modelos semi-analíticos, são necessárias aproximações numéricas

sofisticadas baseadas em modelamento de elementos finitos.

No processo de laminação de encruamento

[21,22]

o efeito da transferência de rugosidade

superficial do cilindro para a tira é utilizado para conseguir ajustes com sua aplicação

final. O trabalho de KAINZ

[11]

apresenta os resultados de uma aplicação real da

transferência de topografia superficial do cilindro para tira.

Este autor avalia duas condições de laminação de encruamento: a seco e com óleo,

utilizando cilindro texturizado por “Electron Beam Texture (EBT)” e realizando

simulação em software comercial ABAQUS EXPLICIT

[23]

. É apresentado como

vantagem do modelamento por elementos finitos o conhecimento dos detalhes da

laminação como avaliação dos volumes e comportamento mecânico passo a passo das

cavidades da textura EBT (explicadas na seção 3.5) preenchidas pelo lubrificante.

Tal investigação fornece importantes informações a respeito das tensões, velocidades e

campos de deslocamentos internos à “mordida” do cilindro, durante laminação. Da

mesma forma, o contorno do arco não circular do cilindro é calculado

[14,15]

assim como

as pressões de contato, atrito, distribuição de carga e avaliação do escoamento plástico

da tira. As zonas de deformação internas na “mordida” são também identificadas

automaticamente no modelo.

O resultado da simulação por elementos finitos (Figura 3.27) apresenta o mecanismo

básico dos processos de conformação elasto-plastico-3D, como uma combinação de

mecanismos de identação e fenômenos de extrusão inversa. No mesmo ponto, o

resultado ilustra e esclarece o processo de transferência de rugosidade e sua

dependência com as propriedades do material e as condições de laminação.

Figura 3.27 - Resultado do modelamento por elementos finitos da laminação com

cilindros preparados por EBT. À esquerda em azul, superfície do

cilindro e a direita em verde o resultado da tira após laminação.

[11]

O trabalho confirma a possibilidade de modelamento por elementos finitos para estudo

da transferência de rugosidade do cilindro preparado por EBT para a tira de aço.

Extrapola as condições de laminação como na utilização de lubrificantes e apresenta

detalhes de resultados importantes que não poderiam ser obtidos por modelamento

convencional.

No processo de laminação utilizando cilindro “texturizado”, conhecido como Rolled-On

(RO), o cilindro transfere para a tira sua textura superficial e rugosidade pré-definidas.

Já que a textura do material é obtida durante a laminação, o produto final apresenta

“backside”, isto é, mesma textura superficial em ambos os lados da tira.

Utilizando cilindros com rugosidades diferentes pode-se transferir uma “textura

superficial” diferenciada para a tira. Por exemplo, texturas com vales ou microcavidades

podem ser impressas na tira para reter o lubrificante, diminuindo conseqüentemente o

atrito entre a peça e a ferramenta durante a estampagem, possibilitando assim uma

estampagem mais profunda.

Existem várias técnicas para texturização de cilindros de laminação

[11]

, cada uma com

sua particularidade, apresentando diferentes resultados: distribuições de cavidades ou

vales, faixas de rugosidade, densidades de picos, homogeneidade da tira e

reprodutibilidade; elas foram comparadas em vários artigos

[24,25,26]

. Serão mostradas na

Figura 3.28 algumas técnicas para texturização de cilindros de laminação.

(a) (b) (c) (d)

Figura 3.28 – Técnicas de texturização de cilindros de laminação

[11]

(a) SBT, (b) Laser, (c) EDT e (d) EBT.

PORET E PONTET

[6]

produziram acabamento RO utilizando preparação de cilindro por

EDT e laminando tanto em laminadores do tipo Sendzimir quanto em laminadores de

encruamento.

Resultados dos autores mostraram que utilizando Sendzimir foi possível em um único

passe de laminação transferir até 80% da rugosidade do cilindro em aços inoxidáveis

ferríticos, enquanto que com laminador de encruamento, a taxa de transferência de

rugosidade caía para 40 a 50%.

As Figura 3.29 eFigura 3.30 mostram topografias da superfícies de materiais laminados

nos laminadores Sendzimir e de encruamento respectivamente. Na topografia resultante

da laminação de encruamento (Figura 3.30) pode-se observar a formação de um platô

médio, que é responsável pelo aumento do brilho da superfície do material.

Figura 3.29 - Topografia da superfície após laminação no laminador

Sendzimir.

[6]

O modelamento de transferência de rugosidade da superfície do cilindro para tira

durante a laminação de encruamento é avaliado

[10,12,15]

e apresenta boa aproximação ao

caso real. Existem programas comerciais como “FE-PACKAGE ABAQUS”

[23]

que

simulam com precisão o comportamento de transferência de rugosidade em cilindros

texturizados por EBT.

BÜNTEN

[21]

realizou o modelamento por elementos finitos da laminação de

encruamento avaliando a transferência da rugosidade. A simulação da laminação foi

feita para aço galvanizado utilizando ou não lubrificação durante processo. O resultado

demonstra claramente o mecanismo básico de transferência elasto-plástico 3D,

conhecido como combinação de processos de penetração e fenômenos de extrusão

reversa.

Figura 3.30 - Topografia da superfície da tira após laminação no

laminador de encruamento.

[6]

O segredo para uma boa aplicação do passe de encruamento durante a laminação é a

promoção de uma boa transferência da topografia e rugosidade da superfície do cilindro

para a tira do material. A sua superfície interfere diretamente na aplicação fim como:

estampagem, soldagem, pintura ou aplicação de revestimento. Os artigos

[4,11,21]

discutem o efeito de transferência de topografia durante a laminação, utilizando

cilindros texturizados.

WEIDERMAN

[27]

e ZEIGER

[28]

ponderam que a superfície que apresenta topografia

com baixa área de rolamento (“bearing”) e alta densidade de picos contribui para uma

boa estampabilidade. BUTLER and POPE

[29]

afirmam que superfícies ideais para

processos de estampagem possuem rugosidades de 1,4 a 2 μm Ra e densidade de picos

de 55 a 80 picos/micropolegadas.

•

Shot Blast Texturing (SBT)

[25]

: Esferas de granalha são atiradas por uma roda

centrifugadora contra a superfície do cilindro de laminação. O impacto destas esferas

inflige uma deformação local, provocando aparecimento de microcavidades.

Controlando a força, o diâmetro e a quantidade das esferas atiradas, pode-se conseguir a

rugosidade final objetivada (Figura 3.28-a).

(a) (b)

Figura 3.31 – Microestrutura das duas faces da superfície da tira

laminada com cilindro texturizado por SBT.

[26]

O resultado da textura superficial da tira é mostrado na Figura 3.31 e os valores de

rugosidade obtidos são apresentados na Tabela 3.3. Avaliando os valores de rugosidade

pode-se afirmar que apresentaram grande variação, a distribuição de textura na

superfície da tira foi esparsa e desigual e a transferência de rugosidade foi menor que

70%.

[26]

Tabela 3.3 - Resultado da medida de rugosidade (Ra) e densidade de picos (peak

counts-PC) na tira laminada com cilindro texturizado por SBT (rugosidade

do cilindro igual a 2 μm Ra e 128 PC).

Superfície superior Superfície inferior

Número da bobina

Ra (μm) PC Ra (μm) PC

Nº2 0,782 58 1,104 63

Nº7 0,938 58 1,089 49

•

Laser Bean Texturing (LBT)

[25,30]

: Um feixe de laser é focado na superfície do

cilindro, este feixe passa por uma roda inversora que interrompe sua passagem

intermitentemente. Em cada ponto iluminado ocorre o derretimento localizado da

superfície do material formando microcavidades. A velocidade da roda inversora e o

diâmetro do feixe a laser é que definem a rugosidade final da superfície do cilindro.

(Figura 3.28-b).

(a) (b)

Figura 3.32 - Microestrutura da superfície da tira laminada com cilindro

texturizado por LBT em duas ampliações.

[30]

O resultado da textura superficial da tira laminada com cilindro texturizado por LBT é

mostrado na Figura 3.32 à direita, a ampliação da cratera formada. Avaliando a

transferência de rugosidade neste processo é observado modelo da cratera na Figura

3.33. Pode-se constatar que a taxa de transferência de rugosidade é baixa, em torno de

50% e só é possível transferir 25% da altura do pico formado, ficando achatado na sua

extremidade superior.

Figura 3.33 - Modelo da micro-cavidade formada pelo feixe de laser no

cilindro, depois laminado na tira.

[30]

A vantagem deste processo é sua elevada homogeneidade superficial. Fazendo

programações em um sistema microprocessado é possível obter qualquer padrão de

textura, inclusive desenhos. Novos sistemas de laser conseguem alterar formatos e

dimensões das crateras formadas melhorando a taxa de transferência da rugosidade do

cilindro.

•

Electrical Discharge Texturing (EDT)

[6,24]

: Eletrodos são posicionados axialmente

a superfície do cilindro, que fica imerso em um meio dielétrico. Descargas elétricas são

induzidas entre o eletrodo (anôdo) e cilindro (catodo), provocando eletro-erosão em sua

superfície. A combinação da corrente, tensão, freqüência de oscilação definem a

condição final do cilindro texturizado (Figura 3.28-c).

Tabela 3.4 - Rugosidade Ra medida em várias posições ao longo do comprimento dos

cilindros texturizados por EDT antes e após a laminação de 1750t de

aço

[26]

Número

bobina

Status

online

Posição 1 Posição 2 Posição 3 Posição 4 Posição 5

Valor

médio

Fator

perda

pré 2,031 2,128 2,238 2,224 2 2,12

Cilindro

laminação

superior

pós 1,76 1,74 1,85 1,71 1,65 1,74 18%

pré 2,036 2,195 2,205 2,186 2,056 2,14

Cilindro

laminação

inferior

pós 1,66 1,97 1,79 1,82 1,76 1,80 15,7%

O resultado da textura superficial da tira laminada com cilindro texturizado por EDT é

mostrado na Figura 3.34. Verifica-se que a taxa de transferência de rugosidade é alta,

em torno de 80% e a textura é bem homogênea e repetitiva. De acordo com a Tabela

3.4, após laminação de 1750 toneladas de material, ocorreu somente uma perda de

rugosidade do cilindro em torno de 18%.

Figura 3.34 - Microestrutura da superfície das duas faces da tira laminada

com cilindro texturizado por EDT.

[26]

O sistema apresenta maior homogeneidade quando aplicado em grandes áreas e boa

repetibilidade se comparado com processo SBT. É possível alterar parâmetros de

processamento como corrente/tensão dos eletrodos, ou até mesmo alterar o tipo de

material do eletrodo para se obter a combinação rugosidade e densidade de picos

desejados.

•

Electron Beam Texturing (EBT)

[22]

: Um feixe de elétrons de alta energia é

utilizado para derreter a superfície do cilindro, formando microcavidades. A freqüência

de pulsação, a intensidade do feixe de elétrons, o deslocamento e rotação do cilindro são

parâmetros utilizados para definição da rugosidade final do mesmo. (Figura 3.28-d).

A Figura 3.35 apresenta o padrão da textura EBT sobre cilindro de laminação. Seu

padrão parece com a cavidade formada pelo processo LBT, porém mais irregular. É

possível com este sistema obter padrões de cavidades seqüenciadas, semi - aleatórios ou

completamente aleatórios

[31,32]

Figura 3.35 - Microestrutura da superfície do cilindro texturizado por EBT.

[11]

• Ink Jet Texturing (IJT)

[33]

: Um microprocessador ligado a um cabeçote de uma

impressora de jato de tinta é utilizado para imprimir na superfície do cilindro uma

mascara de tinta com a textura escolhida. Posteriormente este cilindro é submetido ao

ataque químico que desgasta a superfície que não foi protegida pela tinta.

A vantagem deste processo é o menor custo do equipamento. Assim como no processo a

laser, se o sistema de jateamento estiver acoplado em uma unidade de movimentação

micro-processada, é possível obter qualquer padrão de textura desejada.

•

Topocrom

[34]

: É a tecnologia de texturização de cilindro que utiliza campo elétrico

entre o eletrodo de trabalho e a superfície do cilindro de laminação, tal qual como no

processo EDT. Porém neste caso os íons do eletrólito de cromo são depositados por

redução eletrolítica na superfície do cilindro de laminação. Ajustando os parâmetros de

eletro deposição é possível controlar o tamanho e a quantidade de material depositado.

A faixa da rugosidade da textura obtida pelo método Topocrom vai de 0,2 a 20µm Ra,

apresenta uma excelente uniformidade e repetibilidade. A precisão da rugosidade

controlada é de ±0.1µm e a taxa de transferência máxima é elevada. É uma técnica que

oferece textura fina, que esta sendo muito demandada pela industria

automobilística

[34,35]

Na Figura 3.36 é possível observar a estrutura superficial da tira laminada com cilindro

texturizado por Topocrom. A textura apresentada é isotrópica e bem homogênea, com

distribuição contínua das cavidades, porém aleatórias. A tabela 7 apresenta valores de

Ra/PC são sempre os mesmos tanto na superfície superior quanto inferior, valores de Ra

mostraram-se dentro da faixa de 0,9 a 1,2µm Ra e PC equivalente a 90.

Figura 3.36 - Microestrutura da superfície das duas faces da tira laminada

com cilindro texturizado por TOPOCROM.

[26]

A vantagem principal desta técnica é a alta vida dos cilindros. A Tabela 3.5 apresenta

variação da rugosidade após 12 laminações (12 “schedules”) total de 1.081t laminadas,

um ínfimo decréscimo no valor da rugosidade final foi observado. O revestimento do

cilindro com cromo afere maior dureza a sua superfície, o que diminui a formação de

defeitos superficiais.

Tabela 3.5 - Resultado medida de rugosidade (Ra) e densidade de picos (peak

counts-PC) tira laminada com cilindro texturizado por Topocrom,

e após 12 bobinas

[26]

Superfície de cima Superfície de baixo

Status

Ra (μm) PC Ra (μm) PC

Após 1 bobina 1,013 89 1,009 88

Após 12 bobinas 1,010 93 0,985 94

Foram apresentadas acima diferentes técnicas para preparar à superfície do cilindro afim

de se obter o acabamento final desejado. No presente trabalho, os cilindros serão

texturizados por retífica utilizando rebolo grosso A36.

Durante a revisão bibliográfica foi encontrada uma patente de SAMBUCO

[36]

que

utilizou esta mesma metodologia para texturização de tiras de alumínio durante a

laminação de encruamento. Seu trabalho utilizou rebolo grosso A36 e parâmetros de

retífica de cilindros definidos para obtenção de altos valores de rugosidade em torno de:

1,7 a 2,3μm Ra, 11 a 14μm Rz e 14 a 18μm Rt. É também apresentado, no mesmo

trabalho,um segundo acabamento fino obtido por jateamento de areia sobre superfície

do cilindro preparada com rugosidade inferior (~0,3μm Ra).

Para o caso de alta rugosidade a patente sugere dois passes finais, um de semi-

acabamento: 35rpm para rotação do cilindro, 400 a 500rpm para rotação do rebolo e

velocidade de deslocamento da mesa igual a 1,32 m/min; e passe final de acabamento

com: 100rpm para rotação do cilindro, 50rpm para rotação do rebolo e velocidade de

deslocamento da mesa igual a 1,32m/min e amperagem do motor de rotação cilindro de

30 a 40 A.

4 PRODUTO ALVO

Neste capítulo é apresentado a caracterização do acabamento lixado (produto alvo).

O acabamento RO a ser desenvolvido para o aço 439, na espessura de 1,5mm deverá

apresentar aspecto visual próximo, ou seja, similar ao acabamento lixado do aço 304

com 0,8mm de espessura, também produzido pela ArcelorMittal Inox Brasil e utilizado

principalmente para revestimento interno de elevadores.

Para caracterização superficial utilizaram-se equipamentos de perfilometria (Hommel

Werke - Modelo T8000), microscopia óptica (Leica - DMRM) e eletrônica de varredura

(FEI - XL30), bem como utilização de medidores de brilho (Byk Gardner - Mirror-Tri-

Gloss) e de cor (Byk Gardner - Spectro-Guide). Todos os parâmetros de cor e brilho

estão descritos em norma específica ASTM E313. Para caracterização da intensidade de

amarelamento da superfície utilizou-se o índice de amarelamento (YE) fornecido pelo

colorímetro.

(a)

(b)

Figura 4.1 – Imagem de microscopia do aço 304 lixado

(a) microscopia óptica (b) microscopia eletrônica.

As Figura 4.1 (a) e (b) mostram respectivamente imagens de microscopia óptica e

eletrônica de varredura da amostra com acabamento lixado. Na Figura 4. é possível

observar caracterização detalhada da superfície do mesmo material. Importante

ressaltar, que os parâmetros de rugosidade Ra e brilho serão mais utilizados para

comparar superfícies.

Na figura 4.2 é possível observar padrão de rugosidade da superfície bem homogênea,

com valores de St próximos de Sp, valores de Ra equivalentes de Sa e valores de Rt

próximos ao de Ry. No gráfico da topografia superficial é apresentado um perfil de

linhas bem distribuídas sem presença de picos ou sobressaltos.

Figura 4.2 – Caracterização da superfície do aço 304 lixado.

Aço 304, acabamento lixado

Rugosidade

Sa = 0.97µm

St = 18.5µm

Sp = 11.9µm

Sv = 6.63µm

Ssk = -0.354

Ra = 0,92µm

Rt = 7,94µm

Ry = 7,60µm

Na Figura 4. é mostrado resultado da caracterização superficial da amostra, a direita

superior são apresentados os valores de diferentes parâmetros de rugosidade,

topografias e brilho da amostra analisada, a descrição destes parâmetros está no capítulo

3.1.

Brilho – 20°

Long.:53 GU

A rugosidade objetivada para o novo acabamento RO deverá será igual a

1,0μm de Ra e brilho medido com ângulo de incidência da luz em 20° igual a

50GU.

Podem ser vistos nesta mesma tabela três mapas da topografia da superfície. Do lado

esquerdo superior é apresentado o mapa topográfico com vista de topo de uma área de

amostragem de 5 x 5mm, a escala em cores indica a altura dos picos e a profundidade

dos vales. Do lado direito inferior, é visto em escala ampliada parte da superfície

analisada. Ilustrativamente, o gráfico central da tabela apresenta um perfil

bidimensional de uma linha aleatória extraída do mapa da superfície.

O material apresenta em sua superfície planicidade elevada, bem homogênea, presença

de vales profundos e poucos picos. O parâmetro de rugosidade Ra foi escolhido para

representar a rugosidade da superfície por ele ser mais conhecido e utilizado.

Define-se então:

5 FASE 1 - SIMULAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL EM

LABORATÓRIO

O trabalho experimental foi dividido em três fases principais de desenvolvimento e cada

uma identifica condições ideais de processamento aplicado à fase seguinte.

A primeira fase

visa realizar simulações de laminação de encruamento em laboratório a

fim de identificar qual a rugosidade do cilindro é necessária para se obter acabamento

superficial da tira com aspecto mais próximo do acabamento lixado, conforme

apresentado no capítulo anterior.

A segunda fase

do trabalho apresenta os resultados da experiência industrial de

laminação com cilindro rugoso, utilizando valores de rugosidade indicados na fase

anterior. Os parâmetros de laminação como carga e trações são combinados para

verificação das condições de transferência de rugosidade do cilindro para tira. É

definida nesta fase a melhor condição para processamento do material 439/RO em

escala industrial.

O novo produto 439/RO “padrão” identificado na fase anterior é utilizado na terceira

fase para avaliação do seu comportamento às diferentes aplicações que ele poderá ser

submetido e seu resultado é comparado a de seu antecessor (acabamento lixado). São

avaliadas as propriedades de resistência à corrosão, à oxidação e de estampabilidade.

Nesta seção será apresentada a primeira fase

e para entendimento adequado da

simulação da laminação em laboratório, este capítulo foi dividido nos seguintes tópicos:

•

Metodologia;

•

O equipamento;

•

Caracterização dos cilindros de laminação;

•

Caracterização das amostras a serem laminadas;

•

Resultados;

•

Análise e discussão dos resultados;

•

Conclusões.

As simulações de LE para o estudo preliminar de transferência de rugosidade e brilho

do cilindro para tira foram realizadas no laminador FENN do Centro de Pesquisa da

ArcelorMittal Inox Brasil e tem como objetivo identificar qual a rugosidade do cilindro

que confere a tira aspecto superficial mais próximo do acabamento lixado.

A simulação em laboratório foi programada com intuito de se obter a relação da

rugosidade final da amostra com a espessura do material laminado e com a rugosidade

inicial do cilindro, aplicando pequenas deformações (~3%). O conhecimento do

processo de transferência de rugosidade do cilindro para tira irá permitir definir a

rugosidade ideal do cilindro a fim de se obter aspecto visual do produto lixado.

As amostras de aço 439 padrão utilizadas, foram recolhidas da linha industrial antes da

etapa de encruamento do material, acabamento (2D). O aço 439 é um aço inoxidável

ferrítico com teor de cromo de 17% e biestabilizado com titânio e nióbio (%Ti +%Nb ~

0,4). A Tabela 5.1 descreve as amostras com diferentes espessuras utilizadas para

simulação em laboratório, elas possuíam a dimensão de 100x250mm.

Tabela 5.1 – Amostras de aço 439 com acabamento 2D utilizadas para simulação

laboratório.

ID Espessura(mm)

1 0,50

2 1,00

3 1,50

4 2,25

O rebolo é identificado por sua sigla; a letra identifica o tipo de abrasivo utilizado (A-

alumina e C – carbeto de silício) e o número a quantidade de partículas de abrasivo por

milímetro quadrado. Logo, quanto maior o número presente na sigla do rebolo menor o

particulado abrasivo. Desta maneira o cilindro retificado com AC36 apresentaria

rugosidade maior do que o cilindro retificado com C80.

A necessidade de explorar a transferência de rugosidade em uma faixa mais abrangente

da rugosidade do cilindro (0,5 a 3,5μm Ra) e a impossibilidade de utilizar um só rebolo

para atender toda faixa, serviu como justificativa para utilizar três rebolos descritos

(AC36, A46 e C80). Cada rebolo possui um tamanho de grão abrasivo distinto, outras

variações geradas, que não a rugosidade do cilindro, serão desconsideradas.

Na tabela 5.2 é apresentado o número da identificação da experiência com respectivas

rugosidade de cada cilindro de laminação, a faixa de rugosidade do cilindro explorada

foi de 0,24 a 3,46 μm Ra.

Tabela 5.2 - Variáveis de processamento rugosidade do cilindro (Ra) e tipo de rebolo.

CILINDRO EXP.

Rugosidade

Objetivada (μm Ra)

Rebolo da retífica

SUPERIOR 1,50 A46 1ª

INFERIOR 1,50 A46

SUPERIOR 2,20 A46 2ª

INFERIOR 1,80 A46

SUPERIOR 1,50 A46 3ª

INFERIOR 0,90 A46

SUPERIOR 2,50 AC36 4ª

INFERIOR 2,50 AC36

SUPERIOR 1,00 C80 5ª

INFERIOR 1,50 C80

SUPERIOR 2,80 AC36 6ª

INFERIOR 3,50 A46

SUPERIOR 0,50 C80 7ª

INFERIOR 0,25 C80

SUPERIOR 3,00 A46 8ª

INFERIOR 3,50 A46

Para avaliar a retífica do cilindro e conhecer sua textura inicial, foram moldadas réplicas

das várias condições e posteriormente caracterizadas, o resultado é apresentado na seção

5.3. As amostras depois de laminadas foram enviadas ao laboratório para caracterização

de sua superfície, o resultado pode ser visto na seção 5.5.

O trabalho foi realizado no laminador da marca FENN modelo 4-085, conforme

mostrado na Figura 5.1, este possui configurações tanto duo/quadruo, reversíveis

preparado com sistema elétrico de controle de velocidade. Controle do laminador é

realizado através de software supervisório e sistemas PLC.

Figura 5.1 – Laminador FENN, laboratório de simulação termomecânica.

Para a simulação em laboratório, o laminador foi montado com a configuração duo

utilizando cilindros com diâmetro de 255mm.A laminação foi realizada a seco em um

passe imprimendo deformações no material de até 3%.

Os cilindros utilizados foram caracterizados pela sua rugosidade e topografia

superficial. Devido à limitação do equipamento de medição de brilho permitir medidas

somente em superfícies planas, não foi possível avaliar o brilho dos cilindros.

Nesta seção na Tabela 5.3 é apresentado o resultado da caracterização superficial de

alguns dos cilindros preparados para esta experiência e a descrição das rugosidades

utilizadas é encontrada na Tabela 5.2. É observado que tanto na primeira quanto na

terceira experiência o cilindro inferior apresentou padrões de homogeneidade superior

aos demais, na terceira experiência a face superior apresentou maior heterogeneidade

dentre os materiais laminados.

Ao mesmo tempo em que se avaliavam os resultados de laminação utilizando cilindros

rugosos, foi necessário desenvolver nova metodologia para retificar cilindros com alta

rugosidade. Novos conceitos em retífica de cilindros foram desenvolvidos, porém seus

resultados não serão apresentados neste trabalho.

A seguir serão apresentadas às caracterizações das superfícies dos cilindros utilizados.

Na próxima seção será mostrada a caracterização das amostras a serem ensaiadas.

Tabela 5.3 – Caracterização superfície do cilindro.

1ª experiência - Rebolo A46

Rugosidade

Sa = 1.53µm

St = 22.8µm

Sp = 13.8µm

Sv = 8.96µm

Rugosidade

Ra = 1,45µm

Rt = 13,38µm

Ry = 12,81µm

Rz = 10,55µm

2ª experiência - Rebolo A46 – Cilindro Superior

Rugosidade

Sa = 2.05µm

St = 30.3µm

Sp = 15.6µm

Sv = 14.7µm

Rugosidade

Ra = 1,90µm

Rt = 16,53µm

Ry = 15,47µm

Rz = 12,68µm

2ª experiência - Rebolo A46 – Cilindro Inferior

Rugosidade

Sa = 1.79µm

St = 27.4µm

Sp = 10.5µm

Sv = 16.9µm

Rugosidade

Ra = 1,69µm

Rt = 14,70µm

Ry = 13,89µm

Rz = 11,23µm

3ª experiência - Rebolo A46 – Cilindro Superior



Rugosidade

Sa = 1.83µm

St = 29.3µm

Sp = 12.6µm

Sv = 16.7µm

Rugosidade

Ra = 1,65µm

Rt = 14,45µm

Ry = 13,73µm

Rz = 11,41µm

3ª experiência - Rebolo A46 – Cilindro Inferior



Rugosidade

Sa = 0.984µm

St = 15.9µm

Sp = 7.85µm

Sv = 8.05µm

Rugosidade

Ra = 0,92µm

Rt = 8,19µm

Ry = 7,61µm

Rz = 6,65µm

5ª experiência - Rebolo C80 – Cilindro Inferior

Rugosidade

Sa = 1.8µm

St = 17.5µm

Sp = 6.75µm

Sv = 10.8µm

Rugosidade

Ra = 1,63µm

Rt = 12,37µm

Ry = 11,93µm

Rz = 9,85µm



As amostras antes de laminadas foram caracterizadas quanto sua rugosidade, brilho e

topografia e são apresentadas na Tabela 5.4, abaixo. Cada amostra possui aspecto

superficial particular como será tratado adiante. Porém o processo de lixamento

“desbasta” a sua superfície original revelando um outro visual.

Tabela 5.4 – Espessura da amostra, rugosidade e brilho(20°) da superfície.

ID esp Rugosidade (μm)

(mm) Ra Rt Ry Sa St Sp Sv Ssk

Brilho

(GU 20°)

1 0,5 0,17 1,89 1,79 0,194 6,08 1,97 4,11 -0,127 110

2 1,0 0,33 4,38 4,14 0,141 15,70 3,80 6,95 -1,37 73

3 1,5 0,13 2,24 2,14 0,141 10,10 2,56 7,55 -2,97 343

4 2,25 0,27 3,80 3,64 0,328 12,70 4,07 8,59 -1,99 64

Nas topografias e perfis apresentados na Tabela 5.5 é possível observar com mais

detalhes as diferenças superficiais de cada amostra. As amostras 1 e 3 apresentaram

menor valor de rugosidade conseqüentemente maior brilho. A amostra 2 com 1mm de

espessura foi a que mais apresentou imperfeições em sua superfície. Apesar das análises

mostrarem variações, visualmente todas a mostras apresentavam aspecto parecido.

Tabela 5.5 – Topografia das amostras antes de serem laminadas.

Amostra 1 – 439/2B/0,5mm

Amostra 2 – 439/2B/1,0mm

Amostra 3 – 439/2D/1,5mm

Amostra 4 – 439/2B/2,25mm

Estes materiais foram obtidos antes do encruamento na linha de produção da

ArcelorMittal Inox Brasil, porém existem variações no processamento do material

devido as diferentes espessuras utilizadas. Estas variações geraram diferentes condições

superficiais para cada amostra. Serão desconsideradas para este estudo as pequenas

variações apresentadas.

Na seção seguinte serão mostrados os resultados das amostras após serem laminadas em

laboratório e na seqüência a análise e discussão destes resultados.

As rugosidades das amostras finais (Ra

) e iniciais (Ra

) e dos cilindros (Ra

cil

) foram

medidas, bem como o brilho das amostras antes (B

) e depois (B

) de laminadas. As

Tabela 11.1 e Tabela 11.2 no apêndice apresentam em valores todos os resultados

obtidos da caracterização superficial em ambas as faces das amostras laminadas em

laboratório.

As tabelas apresentam primeiramente a condição das amostras [espessura, largura,

brilho inicial e rugosidade (Ra, Ry, Rt) inicial], as condições de processo (carga de

laminação, alongamento sofrido, rugosidade do cilindro), o resultado da amostra após

laminação [brilho final e rugosidade (Ra, Ry, Rt) finais] e finalmente a equação que

descreve a taxa de transferência de rugosidade (T

) que é dada por:

cil

T =

(5-1)

Para facilitar a avaliação dos resultados obtidos, estes últimos foram agrupados em duas

condições diferentes, o que permitirá avaliar com mais detalhe as relações de carga e

rugosidade inicial do cilindro com a rugosidade final da amostra obtida após laminação.

O primeiro grupo do estudo da rugosidade inicial do cilindro é mostrado nas Tabela 5.6

e Tabela 5.7.

Na Tabela 5.6 são apresentados os resultados da caracterização superficial para aço 439

com 0,5mm de espessura em função da rugosidade do cilindro utilizado.

Tabela 5.6 – Caracterização das amostras 439/0,5mm, diferentes rugosidade de cilindro.

cil

= 0,24μm, Rebolo = C80

Rugosidade

Sa = 0.408µm

St = 7.82µm

Sp = 2.47µm

Sv = 5.35µm

= 2,2

Ra = 0,52µm

Rt = 3,57µm

Ry = 3,97µm

Brilho – 20°

Long.: 89,67 GU

cil

= 0,56μm, Rebolo = C80

Rugosidade

Sa = 0.441µm

St = 6.68µm

Sp = 2.6µm

Sv = 4.08µm

= 0,9

Rugosidade

Ra = 0,49µm

Rt = 3,53µm

Ry = 3,77µm

Brilho – 20°

Long.: 124,67 GU

cil

= 1μm, Rebolo = C80

Rugosidade

Sa = 1.01µm

St = 10.6µm

Sp = 5.5µm

Sv = 5.09µm

= 0,8

Rugosidade

Ra = 0,76µm

Rt = 5,03µm

Ry = 5,43µm

Brilho – 20°

Long.: 44 GU

cil

= 1,5μm, Rebolo = C80

Rugosidade

Sa = 0.742µm

St = 8µm

Sp = 3.84µm

Sv = 4.16µm

= 0,7

Rugosidade

Ra = 1,05µm

Rt = 7,27µm

Ry = 7,33µm

Brilho – 20°

Long.: 40,6 GU

cil

= 1,5μm, Rebolo = A46

Rugosidade

Sa = 1.06µm

St = 10.6µm

Sp = 4.23µm

Sv = 6.37µm

= 0,5

Rugosidade

Ra = 0,74µm

Rt = 4,83µm

Ry = 5,1µm

Brilho – 20°

Long.: 81,33 GU

cil

= 1,82μm, Rebolo = A46

Rugosidade

Sa = 0.906µm

St = 9.37µm

Sp = 3.25µm

Sv = 6.12µm

=0,7

Rugosidade

Ra = 1,25µm

Rt = 7,47µm

Ry = 8,43µm

Brilho – 20°

Long.: 97 GU

cil

= 2,21μm, Rebolo = A46

Rugosidade

Sa = 1.08µm

St = 10.2µm

Sp = 3.94µm

Sv = 6.3µm

=0,5

Rugosidade

Ra = 1,01µm

Rt = 6,3µm

Ry = 7,2µm

Brilho – 20°

Long.: 87,7 GU

cil

= 2,52μm, Rebolo = AC36

Rugosidade

Sa = 1.41µm

St = 13µm

Sp = 5.9µm

Sv = 7.12µm

=0,7

Rugosidade

Ra = 1,68µm

Rt = 10,9µm

Ry = 12,33µm

Brilho – 20°

Long.: 64 GU

cil

= 2,75μm, Rebolo = AC36

Rugosidade

Sa = 1.69µm

St = 19.9µm

Sp = 7.72µm

Sv = 12.2µm

=0,7

Rugosidade

Ra = 1,8µm

Rt = 13,47µm

Ry = 15,23µm

Brilho – 20°

Long.: 45 GU

cil

= 3μm, Rebolo = A46

Rugosidade

Sa = 2.88µm

St = 18.9µm

Sp = 8.83µm

Sv = 10.1µm

=0,6

Rugosidade

Ra = 1,66µm

Rt = 10,6µm

Ry = 11,5µm

Brilho – 20°

Long.: 46 GU

cil

= 3,5μm, Rebolo = A46

Rugosidade

Sa = 1.46µm

St = 18.5µm

Sp = 7.02µm

Sv = 11.5µm

= 0,5

Rugosidade

Ra = 1,65µm

Rt = 11,6µm

Ry = 11,7µm

Brilho – 20°

Long.: 55 GU

A Tabela 5.7 apresenta a comparação das topografias medidas nas amostras de aço 439,

0,5mm de espessura depois de laminado (fundo azul) e a superfície do cilindro da qual

elas foram geradas(fundo marrom).

Tabela 5.7 – Comparação topografia e perfil de alguns parâmetros de rugosidade. (Ra =

1,5; 2,21; 1,82; 1,5; 0,93; 1,5 μm) respectivamente.

Rebolo A46 - Ra

Cil

= 1,5μm

Rebolo A46 – Ra

Cil

= 1,5μm

Rebolo A46 – Ra

Cil

= 1,82μm

Rebolo A46 – Ra

Cil

= 2,21μm

Rebolo A46 – Ra

Cil

= 0,93μm

Rebolo C80 – Ra

Cil

= 1,5μm

As Tabela 5.8 e Tabela 5.9 mostram os resultados para avaliação da transferência de

textura em função da carga de laminação do aço 439 de 0,5mm de espessura e laminado

com cilindro retificado a 1,5 μm Ra (experiência 1).

Tabela 5.8 – Variação dos parâmetros caracterização de superfície com a carga aplicada.

Carga

Real (t)

Along.

(%)

Rugosidade (μm)

Ra Rt Ry Sa St Sp Sv

Brilho

(GU 20°)

6,92 1,19 1,25 7,5 8,4 1,08 10,2 3,94 6,3 97

16,01 1,04 1,44 9,4 10,3 1,25 14,2 5,88 8,1 117

44,00 7,81 2,03 13,3 13,9 1,50 16,5 9,35 7,2 42

86,59 9,35 2,15 17,7 17,3 1,50 17,0 8,45 8,5 39

Tabela 5.9 – Topografia superfície 439/0,5mm laminada Ra

cil

= 1,5 em diferentes cargas

de laminação.

Carga = 10t –R

cil

= 1.5μm Ra – A46

Carga = 20t –R

cil

= 1.5μm Ra – A46

Carga = 60t –R

cil

= 1.5μm Ra – A46

Carga = 90 t –R

cil

= 1.5 μm Ra – A46

Nesta seção é mostrada a análise e a discussão dos resultados que foram divididas em

três partes, a saber: relações de transferência de rugosidade com a carga, a avaliação da

transferência de rugosidade, discussão sobre a condição ideal de rugosidade para

cilindro de laminação.

5.6.1 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE VERSUS CARGA DE LAMINAÇÃO

Para o estudo da correlação de transferência de rugosidade com a carga de laminação

são laminadas com diferentes reduções amostras de aço 439 com 0,5mm de espessura

utilizando cilindro com rugosidade superficial igual a 1,5μm preparados com rebolo

A36.

É curioso observar Tabela 5.8 que apesar da rugosidade do cilindro ser igual a 1,5μm

Ra, aplicando maiores cargas foi possível obter rugosidade com valores até 2,15μm Ra.

Os parâmetros de rugosidade Ry e Rt se mostraram fortemente dependentes da carga de

laminação, apresentando valores de ajuste ξ

superior a 0,97.

Os valores do gráfico Figura 5.2 mostram a dependência da carga real aplicada com

alguns parâmetros de rugosidade e com o alongamento. O parâmetro de rugosidade

“Ry” apresentou melhor ajuste.

Figura 5.2 – Comportamento de alguns parâmetros de superfície em

função da carga de laminação (toneladas).

Foi extraída deste gráfico a relação carga versus alongamento dado pela equação (5.3).

965,2t)laminação( carga125,3(%)oAlongament

−

(5-2)

Analisando a Tabela 5.8 é observável que o valor de brilho apresenta um máximo para

um dado valor de carga em torno de 16t. Ao contrário da rugosidade o valor de brilho

não cresce continuamente com a carga de laminação. Valores de rugosidade chegam a

dobrar enquanto que o brilho máximo equivale a aproximadamente 15% do valor

inicial.

O gráfico da Figura 5.3, apresenta o comportamento assintótico da variação da

rugosidade superficial com incremento da carga de laminação. É visível que no início da

faixa pequena variação da carga promove grandes variações de transferência de

rugosidade, como o que ocorre em 20t.

Transferência de Rugosidade

y = 2,9891Ln(x) + 4,0434

= 0,9371

0 20406080100

Carga de Laminação (t)

Rugosidade Amostra (um St)

Figura 5.3 – Rugosidade da amostra laminada “St” x carga de laminação (t)

O parâmetro da superfície que melhor representou a rugosidade em função da variação

de carga de laminação foi “St” e ele é expresso pela função logarítmica apresentada no

gráfico da figura 5.3.

5.6.2 TRANSFERÊNCIA DE RUGOSIDADE DURANTE LAMINAÇÃO EM

LABORATÓRIO

Conhecer o comportamento da transferência de rugosidade passa pelo entendimento da

sua relação com a espessura do material laminado e com a rugosidade inicial do cilindro

utilizado. Para o caso prático é necessário saber se existe necessidade de ajustar os

parâmetros de laminação como rugosidade do cilindro para cada espessura utilizada.

É avaliada a dependência da rugosidade final da tira (Raf) com três variáveis

selecionadas: espessura, alongamento (along) e rugosidade do cilindro (Rcil). Para

verificar a interação entre as variáveis e o peso de cada uma delas na transferência de

rugosidade, é aplicado a metodologia de análise de resposta de superfície descrita por

BOX

[36]

, com auxílio do software de estatística MINITAB v13.32, cujo resultado é

apresentado na Tabela 5.10.

Tabela 5.10 – Regressão da rugosidade final da tira em função do alongamento,

rugosidade do cilindro e da espessura do material laminado.

MINITAB STATISTICAL SOFTWARE

Response Surface Regression: Raf versus along; Rcil; espessura

The analysis was done using coded units.

Estimated Regression Coefficients for Raf

Term Coef SE Coef T P

Constant 1,0240 0,12846 7,971 0,000

along 0,5237 0,15880 3,298 0,002

Rcil 0,6912 0,09700 7,126 0,000

espessura -0,1693 0,07726 -2,191 0,034

along*along 0,2962 0,25416 1,165 0,250

Rcil*Rcil -0,0567 0,14283 -0,397 0,693

espessura*espessura 0,1622 0,14079 1,152 0,256

along*Rcil 0,0120 0,22251 0,054 0,957

along*espessura -0,0775 0,19324 -0,401 0,690

Rcil*espessura -0,1411 0,11077 -1,274 0,209

S = 0,3630 R-Sq = 76,5% R-Sq(adj) = 71,8%

Analysis of Variance for Raf

Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P

Regression 9 19,2760 19,2760 2,14178 16,25 0,000

Linear 3 18,5585 14,3394 4,77980 36,27 0,000

Square 3 0,4404 0,4353 0,14510 1,10 0,359

Interaction 3 0,2772 0,2772 0,09239 0,70 0,556

Residual Error 45 5,9306 5,9306 0,13179

Lack-of-Fit 39 5,8816 5,8816 0,15081 18,45 0,001

Pure Error 6 0,0491 0,0491 0,00818

Total 54 25,2066

Unusual Observations for Raf

Observation Raf Fit SE Fit Residual St Resid

13 1,799 1,792 0,290 0,007 0,03 X

14 3,030 2,425 0,243 0,605 2,24R

26 2,400 1,669 0,109 0,731 2,11R

27 2,190 1,481 0,110 0,709 2,05R

34 0,796 1,519 0,137 -0,724 -2,15R

36 1,225 1,911 0,132 -0,686 -2,03R

45 2,310 1,547 0,133 0,763 2,26R

R denotes an observation with a large standardized residual.

X denotes an observation whose X value gives it large influence.

Estimated Regression Coefficients for Raf using data in uncoded units

Termos

Coeficiente

Constante -0,370156

along -0,115727

Rcil 0,851051

espessura -0,387143

along*along 0,296207

Rcil*Rcil -0,0343617

espessura*espessura 0,211789

along*Rcil 0,00934147

along*espessura -0,0885408

Rcil*espessura -0,125524

Na Tabela 5.10 é apresentada a regressão linear da rugosidade final da tira (Raf) em

função do alongamento, espessura da amostra e rugosidade de cilindro. Esta função

pode ser escrita como somatória dos termos multiplicada pelo seu coeficiente

correspondente. Os coeficientes dos termos desta função são apresentados em negrito na

parte final da mesma tabela. O fator de ajuste da função aos pontos foi igual a 71,8%

(em azul sublinhado, na mesma tabela).

Para compreender a importância de cada parâmetro da função é apresentado a Figura

5.4. Nesta figura são representados três gráficos que descrevem a rugosidade final da

tira (ordenada) em função do alongamento, da rugosidade de cilindro (Rcil) e da

espessura (abscissas).

Figura 5.4 – Correlação de Raf x alongamento, espessura e Rcil.

Os valores mínimos e máximos do eixo das abscissas são apresentados acima do gráfico

e o valor em vermelho é o valor corrente lido na posição da linha vermelha. A linha

pontilhada azul marca o valor de Raf (y) também em azul. Ele é o resultado da função

devida da composição dos valores em vermelho. Para cada combinação de valores em

vermelho é mostrado novo resultado para a função em azul.

Na Figura 5.4 observa-se o peso de cada variável na função rugosidade final da tira após

ter sido laminada. Esta influência é dada pela inclinação da reta, quanto maior a

inclinação maior é a variação de Raf. Conclui-se então que na simulação em laboratório

a rugosidade do cilindro possui maior influência seguida do alongamento dado no

material.

Conclui-se também que a rugosidade final da tira após ser laminada (Raf) aumenta com

a rugosidade do cilindro e com o alongamento. Pelo contrário, a rugosidade da tira

diminui com o aumento de espessura. Esta dependência inversa já tinha sido observada

BUSCH

[4]

. (ver Figura 3.18-b)

Fixando o alongamento no material em 1,5%, constrói-se o gráfico 3D (com auxílio do

MINITAB) mostrando a dependência da rugosidade final da amostra laminada com sua

espessura e rugosidade do cilindro utilizado. (Figura 5.5)

Figura 5.5 - Correlações da rugosidade final obtida na tira versus parâmetros de

laminação com alongamento igual a 1,5%.

A variação crescente da rugosidade do cilindro induz o aparecimento de patamares cada

vez mais elevados, especialmente as rugosidades 0,56, 1,82 e 3μm Ra apresentaram

aspectos bem regulares. Utilizando rebolo C80 a rugosidade máxima atingida foi de

1,5μm Ra, com rebolo A46 a rugosidade máxima obtida foi de 3,5μm Ra, já com rebolo

A36 rugosidade máxima obtida foi 2,75μm Ra.

Analisando os resultados da seção anterior, as condições que mais se aproximaram do

aspecto de lixado foram rebolo A46/Ra

cil

= 1,9 a 2,2μm e rebolo C80/ Ra

cil

= 1,5μm. Não

foi analisada a eficácia do rebolo A36. É curioso observar que existe uma condição de

retífica que atende o resultado utilizando rebolo fino C80 e Ra

cil

= 1,9μm.

5.6.3 CONDIÇÃO IDEAL DO CILINDRO DE LAMINAÇÃO

Depois de analisado o resultado da simulação, foi possível obter a similaridade com

aspecto acabamento lixado em mais de uma condição. Estas condições aprovadas são

mostradas em mais detalhes nas Tabela 5.12, Tabela 5.11 e Tabela 5.13. Cada tabela

apresenta um aspecto diferente da caracterização da superfície da amostra.

Tabela 5.11 – Perfil de rugosidade para três condições de rugosidade de cilindro.

304A / lixado

cil

= 1,5-C80/-

439/1,5mm

cil

= 1,82-A46

/439/1,5mm

cil

= 2,52-AC36/-

439/1,5mm

Tabela 5.12 – Topografia com resultados mais próximos do acabamento lixado.

304A /lixado

Rugosidade

Sa = 0.97µm

St = 18.5µm

Sp = 11.9µm

Sv = 6.63µm

Rugosidade

Ra = 0,92µm

Rt = 7,94µm

Ry = 7,60µm

Brilho – 20°

Long.:54 GU

cil

= 1,5-C80/-

439/1,5mm

Rugosidade

Sa = 1.01µm

St = 11.6µm

Sp = 6.02µm

Sv = 5.55µm

Rugosidade

Ra = 1,1µm

Rt = 6,9µm

Ry = 7,5µm

Brilho – 20°

Long.:41 GU

cil

= 1,82-A46/-

439/1,5mm

Rugosidade

Sa = 0.906µm

St = 9.37µm

Sp = 3.25µm

Sv = 6.12µm

Rugosidade

Ra = 1,01µm

Rt = 6,3µm

Ry = 7,2µm

Brilho – 20°

Long.:88 GU

cil

= 2,52-AC36/-

439/1,5mm

Rugosidade

Sa = 1.41µm

St = 13µm

Sp = 5.9µm

Sv = 7.12µm

Rugosidade

Ra = 1,33µm

Rt = 10,2µm

Ry = 11,8µm

Brilho – 20°

Long.:57 GU

Tabela 5.13 – Comparação topografias das superfícies material lixado e material RO

laminado em laboratório.

304A / lixado

cil

= 1,5-C80/-

439/1,5mm

cil

= 1,82-A46/-

439/1,5mm

cil

= 2,52-AC36/-

439/1,5mm

O parâmetro da superfície que melhor representou a rugosidade em função da variação

de carga de laminação foi “St” (topográfico) ou “Rt” (perfil).

O aumento da rugosidade do cilindro e o alongamento promovem aumento na

rugosidade final da tira (relação direta) e pelo contrário a espessura apresenta

comportamento de uma relação inversa, onde seu aumento promove diminuição de Raf.

A rugosidade do cilindro possui maior influência para variação da rugosidade final da

tira.

A simulação em laboratório permitiu identificar que várias condições atenderam a

especificação inicial, porém a situação que mais se aproximou da resposta desejada,

utilizou rebolo C80, rugosidade de cilindro 1,5μm Ra.

Entretanto,

Devido a facilidade de processamento do cilindro, custo e homogeneidade da

superfície,

definiu-se utilizar rebolo AC36 e rugosidade superficial do cilindro

de 2

m Ra.

6 FASE 2 - EXPERIÊNCIA INDUSTRIAL

Neste capítulo é feita a descrição da segunda fase do trabalho apresentando os

resultados da experiência industrial de laminação com cilindro rugoso. A rugosidade do

cilindro utilizada por sugestão da simulação realizada em laboratório é a de 2μm Ra,

que é igual ao dobro da rugosidade objetivada na tira.

O objetivo da experiência é de identificar quais os parâmetros de laminação (carga,

tração de ré e tração de vante, alongamento) que interferem diretamente com a

transferência de rugosidade do cilindro para a tira, e com isso avaliar quais os valores

que deveriam ser utilizados para aperfeiçoar a transferência de rugosidade do cilindro de

laminação para tira.

Para melhor entendimento da experiência industrial, este capítulo foi dividido nos

seguintes tópicos:

•

Metodologia;

•

Equipamento;

•

Caracterização dos cilindros de laminação;

•

Caracterização das amostras a serem analisadas;

•

Resultados;

•

Análise e discussão dos resultados;

•

Conclusões.

Ensaios de laboratório mostraram qual é a rugosidade do cilindro mais adequada para

esta experiência e também deram algumas indicações do comportamento de

transferência de rugosidade. Aplicando conceitos adquiridos em laboratório, definiu-se

utilizar cilindros com rugosidade superficial de 2μm de Ra e 794mm de diâmetro.

Para avaliação do comportamento de transferência de rugosidade do cilindro para tira

durante laminação, foram identificados como principais parâmetros a carga de

laminação, a tração de vante e a tração de ré. O planejamento da experiência é

apresentado na Tabela 6.1.

Tabela 6.1 – Parâmetros da experiência industrial realizada laminador de encruamento.

N Car

(

)

Vante

(

)

Ré

(

)

Alon

(

)

0 400 18 20

2,48

100 5 10 0,19

100 5 15 0,25

100 5 20 0,27

100 10 10 0,27

100 10 15 0,34

100 10 20 0,40

105 18 10 0,47

105 18 15 0,50

105 18 20 0,57

130 5 10 0,51

130 5 15 0,59

130 5 20 0,78

130 10 10 0,60

130 10 15 0,72

130 10 20 0,85

130 18 10 0,78

130 18 15 0,86

130 18 20 1,00

174 5 10 0,86

174 5 15 1,00

174 5 20 1,19

174 10 10 1,00

174 10 15 1,13

174 10 20 1,28

174 18 10 1,22

174 18 15 1,32

174 18 20 1,45

350 5 10 1,87

350 5 15 2,00

350 5 20 2,22

350 10 10 2,00

350 10 15 2,24

350 10 20 2,40

350 18 10 2,36

350 18 15 2,49

350 18 20 2,49

400 5 10 2,12

400 5 15 2,00

400 5 20 2,45

400 10 10 2,36

400 10 15 2,48

400 10 20 2,48

400 18 10 2,48

400 18 15 2,48

400 18 20 2,48

46 170 10 15 1,23

Os valores do alongamento mostrados na última coluna da tabela acima foram anotados

durante processamento do material. A primeira linha da Tabela 6.1 apresenta o valor

utilizado anteriormente e a última linha o melhor valor encontrado para os parâmetros.

As condições de laminação aplicadas na experiência são as seguintes: aço 439 de

1,5mm de espessura com 1.240mm de largura, laminado a uma velocidade de 20m/min

utilizando cilindro texturizado com rebolo grosso e apresentando rugosidade superficial

de ~2μm Ra.

Foram realizadas experiências no laminador de encruamento industrial da ArcelorMittal

Inox Brasil, fabricante SECIM (Figura 6.1). A descrição das características do

laminador industrial são apresentadas na Tabela 6.2.

Figura 6.1 – Laminador de encruamento, área industrial da ArcelorMittal

Inox Brasil.

Tabela 6.2 – Valores máximos dos parâmetros de processamento do laminador de

encruamento.

Largura

máxima

Espessura

máxima

Diâmetro

cilindros

Velocidade

(máx)

Tração

máxima

Força de

laminação

Motor do

laminador

1500mm 3,5mm 800-

750mm

150m/min 20t 1200t 515kw

Nesta seção é apresentado na Tabela 6.3 o resultado da caracterização superficial no

centro e borda de um dos cilindros preparado para esta experiência com rebolo A45

objetivando e apresentando rugosidade na faixa de 1,9 a 2,1 μm Ra. Para avaliar a

superfície dos cilindros foram modeladas réplicas da suas superfícies em epóxi e

posteriormente caracterizadas no perfilômetro.

Tabela 6.3 - Caracterização superfície do cilindro.

Réplica do Cilindro - Centro

Topografia

Sa = 2.05 µm

St = 14.5 µm

Sp = 6.59 µm

Sv = 7.91 µm

Rugosidade

Ra = 2,03 µm

Rt = 9,66 µm

Rz = 7,51 µm

Para realização de experiência industrial foi selecionada a bobina de aço inoxidável 439

com 3t de peso, 1,5mm de espessura por 1245mm de largura. A composição química e

as propriedades mecânicas do material são apresentadas na Tabela 3.1 e Tabela 3.2,

respectivamente. Na Tabela 6.4 é apresentada a caracterização da amostra antes de ser

laminada. Pode-se observar praticamente ausência de rugosidade.

Tabela 6.4 – caracterização superficial da amostra original com acabamento 2D.

(0 – S) Amostra Original

Topografia

Sa = 0.0603 µm

St = 4.54 µm

Sp = 2.6 µm

Sv = 1.94 µm

Ssk = 0.311

Após aplicar a variação dos parâmetros apresentados Tabela 6.1, durante laminação

com cilindro rugoso, amostras tamanho (A4 - 210 x 297 mm) foram cortadas no centro

da largura da tira e caracterizadas quanto seu aspecto visual (rugosidade e brilho).

A tabelas apresenta as condições de processo (carga de laminação, tensão de vante,

tensão de ré e alongamento sofrido), o resultado da amostra após laminação (brilho final

e rugosidade (Ra, Ry, Rt) finais).

A Figura 6.2 mostra os valores percentuais da taxa de transferência de rugosidade T

[calculada segundo equação (5.1)] e da taxa de transferência de brilho (brilho final da

tira laminada dividido pelo brilho inicial da tira) em função da carga de laminação. Os

pontos nesta figura representam a média aritmética de todas as variações dos parâmetros

de laminação, previstas na experiência, para cada uma das cargas de laminação.

y = -0,05x + 97,78

= 0,98

y = 21,31Ln(x) - 69,44

= 1,00

= 0,93

100

90 140 190 240 290 340 390 440

Carga (t)

Taxa de Transferência (%)

Brilho

Figura 6.2 – Taxa de transferência do brilho e da rugosidade (Ra e Ry) em função da

carga de laminação.

Pode-se observar a partir das equações de ajuste neste gráfico, forte correlação

logarítmica da carga de laminação com a taxa de transferência da rugosidade (vermelho)

e uma correlação praticamente linear para a taxa de transferência do brilho (azul). É

observado maior variação para taxa de transferência de rugosidade Ra do que para os

demais parâmetros.

O gráfico da Figura 6.3 apresenta a relação linear existente entre a rugosidade Ra e o

brilho medido em cada amostra ensaiada. A relação é inversa, quanto maior a

rugosidade obtida na superfície do material, menor é seu brilho e sua equação é

mostrada no gráfico:

y = -23,173x + 107,45

= 0,6862

100

105

110

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

Rugosidade(um Ra)

Brilho (GU)

Figura 6.3 – Relação de rugosidade e brilho material laminado.

As diferentes combinações de aplicação da carga e das trações de vante e de ré, durante

a laminação de encruamento, irão promover um alongamento de 1 a 3% do material.

Para obter resultado desejado no produto final é necessário conciliar a quantidade de

alongamento sofrido, a rugosidade e brilho obtido em sua superfície.

O gráfico da Figura 6.4 mostra que a taxa de transferência de rugosidade, dada pela

equação (7.1) e brilho variam linearmente com o alongamento sofrido pela amostra e

estão representados pelas equações das retas ajustadas no mesmo gráfico.

Rcil=2,02μm Ra, Bcil=103GU

y = -7,2091x + 93,539

= 0,7545

y = 14,643x + 23,421

= 0,9162

100

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Alongamento(%)

Taxa Transferência (%

)

Brilho

Figura 6.4 –Taxa de transferência do brilho e da rugosidade Ra em função do

alongamento sofrido durante laminação.

Para aço 439 com 1,5mm de espessura laminado com cilindro de rugosidade superficial

de 2μm Ra a taxa de transferência de rugosidade em função do alongamento do material

é dada pela equação:

421,23(%)oAlongament.643,14T

(6-1)

Foi visto nas figuras anteriores o efeito da carga de laminação e do alongamento da tira

para transferência de rugosidade do cilindro durante a laminação. Para verificar a

interação das trações de laminação com o resultado desta transferência foi realizado um

estudo estatístico, aplicando metodologia de analise de regressão de resposta de

superfície, que será apresentado em seguida.

Considerando os parâmetros de laminação, carga, tração de vante e de ré e a taxa de

transferência de rugosidade é realizada a análise de regressão de resposta de superfície

com auxílio do software de estatística MINITAB v13.32, cujo resultado é apresentado

na Tabela 6.5.

Tabela 6.5 – Análise da regressão da taxa de transferência de rugosidade em função dos

parâmetros de laminação com cilindro rugoso igual a 2μm Ra.

MINITAB STATISTICAL SOFTWARE

Response Surface Regression: Tx. Ra versus Carga; tração “vante”; tração “ ré”

The analysis was done using coded units.

Estimated Regression Coefficients for Tx. Ra

Term Coef SE Coef T P

Constant 0,50956 0,016589 30,717 0,000

Carga 0,14952 0,006724 22,237 0,000

vante 0,02245 0,006655 3,373 0,002

ré 0,00796 0,006685 1,191 0,241

Carga*Carga -0,05592 0,018163 -3,079 0,004

vante*vante -0,02018 0,011904 -1,695 0,099

ré*ré -0,00376 0,011170 -0,337 0,738

Carga*vante 0,01936 0,008118 2,385 0,022

Carga*ré -0,00251 0,008170 -0,307 0,760

vante*ré -0,00720 0,007985 -0,902 0,373

S = 0,03602 R-Sq = 93,4% R-Sq(adj) = 91,7%

Analysis of Variance for Tx. Ra

Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P

Regression 9 0,660616 0,660616 0,073402 56,56 0,000

Linear 3 0,635697 0,656345 0,218782 168,58 0,000

Square 3 0,016355 0,016766 0,005589 4,31 0,011

Interaction 3 0,008564 0,008564 0,002855 2,20 0,105

Residual Error 36 0,046720 0,046720 0,001298

Total 45 0,707337

Estimated Regression Coefficients for Tx. Ra using data in uncoded units

Termo

Coeficiente

Constant -0,0492802

Carga 0,00206121

Tração vante 0,0127965

Tração ré 0,00949443

Carga*Carga -2,48521E-06

vante*vante -0,000477551

ré*ré -0,000150558

Carga*vante 0,0000198585

Carga*ré -3,34674E-06

vante*ré -0,000221588

Na Tabela 6.5 é apresentada a regressão linear da taxa de transferência de rugosidade

em função das trações de vante e de ré e da carga de laminação. Os coeficientes desta

função são apresentados em negrito no final da própria tabela, o fator de ajuste aos

pontos foi muito bom igual a 91,7%.

A Figura 6.5 apresenta 6 gráficos que descrevem o alongamento, a rugosidade da Tira

(Ra) e a taxa de transferência da rugosidade (Tx.Ra) (ordenadas/linhas) em função da

carga de laminação e das trações de vante e de ré (abscissas/colunas).

Optimal

0,95117

Cur

alongam e

Targ: 1,50

d = 0,91655

Targ: 1,0

d = 0,99164

Tx. Ra

Maximum

d = 0,94683

y = 1,6252

y = 0,9916

y = 0,4734

400,0

100,0

18,0

5,0

20,0

10,0

vante(t) ré(t)Carga(t)

[240,9516] [6,4027] [15,8270]

Figura 6.5 – Correlação de Raf x alongamento, espessura e Rcil.

Para análise dos dados e entendimento da correlação entre os parâmetros observados,

foi utilizado MINITAB, que ajustou funções para as medições fornecidas. Aplicando

três restrições (abaixo) nas funções obtidas foi possível identificar uma das soluções

(em azul na figura anterior) para o modelo. Restrições (“

Target”):

Alongamento do material deveria ser 1,5%;

Rugosidade da tira Ra deveria ser 1 μm Ra;

A taxa de transferência deveria ser máxima.

A solução apontada pelo modelo indicou que a carga de laminação deveria se igual a

240t, tração de vante 6,4t e de ré 16t. Analisando com mais cuidado a Figura 6.5,

verifica-se que a carga possui uma influência maior na variação da taxa de transferência

de rugosidade, como está comprovado no gráfico da Figura 6.2.

Adotando valor da carga de laminação sugerido pelo modelo, monta-se o gráfico 3D da

Figura 6.6 que apresenta a variação da taxa de transferência de rugosidade em função

das trações de vante e de ré para carga de laminação 241t.

0,44

vante(t)

0,45

0,46

0,47

0,48

0,49

0,50

0,51

Tx. Ra

ré(t)

Hold values: Carga(t): 240,952

Figura 6.6 –Correlações dos parâmetros de laminação com carga de laminação

igual a 240,95t.

Observando o gráfico acima, verifica-se o aumento crescente da taxa de transferência de

rugosidade com a tração de ré e a presença de um patamar máximo em 10 t para tração

de vante. Este resultado sugere que a tração de ré deve ser definida em valores bem

superiores a tração de vante, com intuito de maximizar a transferência de rugosidade.

Verificou-se a dependência “linear” decrescente do brilho da superfície do material com

a rugosidade superficial da tira laminada.

Para aço 439 com 1,5mm de espessura laminado com cilindro de rugosidade superficial

de 2μm Ra a taxa de transferência de rugosidade em função do alongamento do material

é dada pela equação (6.1):

421,23(%).643,14

= oAlongamentT

A função representada pela somatória dos termos vezes suas respectivas constantes

listados Tabela 6.5 são aplicáveis e podem auxiliar na laminação com cilindros

texturizados. A avaliação desta função indica que a carga possui maior influência no

aumento da taxa de transferência de rugosidade durante laminação de encruamento.

Os valores dos parâmetros de laminação carga e trações foram definidos para as

condições de laminação de encruamento do aço 439 de 1,5mm de espessura, cilindro de

laminação com rugosidade superficial 2,0 μm, são mostradas abaixo.

Defini-se a prática de laminação descrita pelos seguintes parâmetros de laminação:

A solução apontada pelo modelo indicou que a carga de laminação deveria se igual

a 240t

tra

ão de vante 6

4t e de ré 16t

alon

amento de 1

5%.

7 FASE 3 - AVALIAÇÃO DO PRODUTO OBTIDO

Este capítulo apresenta a avaliação às propriedades superficiais, estampabilidade,

resistência à corrosão e oxidação obtidas para produto 439/RO desenvolvido na fase

anterior.

Para validar a acabamento RO, será avaliado seu comportamento em comparação ao

acabamento lixado, aplicando-o em diferentes aços inoxidáveis ferríticos como AISI

430, com menor espessura e menor rugosidade. Análises de resistência à corrosão,

oxidação e estampagem serão utilizadas para verificar comportamento final do produto

obtido.

Este capítulo foi dividido nos seguintes tópicos:

•

Metodologia;

•

Resultados;

•

Análise, discussão dos resultados e conclusões.

O acabamento RO foi desenvolvido na ArcelorMittal Inox Brasil em aço inoxidável

ferrítico 430 com espessura igual a 0,4mm e utilizando rebolo grosso na retífica para

preparação dos cilindros de laminação. Após sua produção, foi realizada caracterização

do seu aspecto superficial e se comparou o seu resultado ao do acabamento lixado.

Além da caracterização da superfície obtida, foram avaliadas outras propriedades como:

resistência à oxidação em baixas temperaturas, resistência a corrosão e estampabilidade.

RAMANATHAN

(38)

realizou estudo de oxidação em aço austenítico estabilizado com

nióbio, baseado em seu trabalho foram planejados dois ensaios em laboratório para

avaliar a resistência à oxidação a baixas temperaturas dos acabamentos sugeridos

(lixado e RO) em aços 430, 439 e 304.

O primeiro estudo foi realizado para conhecer a temperatura de amarelamento do

material, para este estudo utilizou-se forno mufla Vulcan modelo 3-550 em dois tempos

de tratamento 3 e 24hs a diferentes temperaturas.

O segundo estudo visou conhecer a cinética de oxidação (amarelamento x tempo) em

condição de aquecimento e resfriamentos cíclicos. Para isso, foi utilizado o

equipamento Dip Dry (Figura 7.1) da Analógica a temperaturas de aquecimento iguais a

240°C e 180°C, em ciclos de aquecimento e resfriamento com periodicidade de 30

minutos cada.

Figura 7.1 – Equipamento Dip Dry e suas quatro células de

aquecimento, resfriamento, repouso e de solução aquosa.

Para avaliação da resistência à corrosão, foi aplicada metodologia de ensaio

potenciostático em circuito aberto (OCP) descrita por Kolman

(39)

utilizando

OCP em

solução NaCl 3,5% p/v à temperatura ambiente

. Foram feitos testes de exposição

atmosférica e resistência ao meio salino utilizando câmara de névoa salina da Equilan,

solução de NaCl 5%, pH 6,5 a 7 e temperatura 35°C de acordo com a norma ASTM

B117.

Finalmente, para avaliação da estampabilidade (estiramento/ embutimento) foram

realizados ensaios em prensa hidráulica (Erichsen modelo 142-40) do tipo: - SWIFT

(LDr e Orelhamento) com lubrificação em ambos lados da chapa, força de 5kN no

prensa chapas e velocidade de 600mm/min e - ERICHSEN, com cargas de 50kN no

prensa chapas e velocidade do teste 20mm/min. Pasta grafitada Molykote e PVC como

lubrificante foram utilizados. Este ensaio está de acordo com com norma DIN 50101.

Neste capítulo será apresentada a caracterização do acabamento RO aplicado em vários

diferentes aços. Os resultados estão divididos em sete etapas: caracterização da

superfície, resistência à oxidação contínua e cíclica em baixas temperaturas, resistência

à corrosão em célula potenciostática, câmara de névoa salina e exposição atmosférica e

finalmente estampabilidade dos materiais.

7.2.1 CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE

Visando comparar o acabamento RO com o acabamento lixado, são apresentados nas

Tabela 7.1 e Figura 7.3 alguns parâmetros superficiais de vários aços com diferentes

espessuras. Como é possível constatar, os acabamentos apresentaram mesmo brilho

superficial.

Tabela 7.1 – caracterização superfície.

Cor

Aço Espessura

(mm)

acabamento Brilho

85°GU

L C h°

Rugos.

μm Ra

0,4 LIXADO 113 76,2 5,4 90,2 0,31 12,4 430

0,4 RO 115 76,0 1,9 90,3 0,49 4,2

304 0,8 LIXADO 53 55 4 91,7 0,92 11,5

439 1,5 RO 55 52 2,2 92,1 1,02 4,7

A Figura 7.2 apresenta ilustrativamente as análises obtidas por microscopia óptica,

microscopia eletrônica de varredura e perfilometria, onde são mostrados aspectos

superficiais do acabamento RO.

Os parâmetros de cor são equivalentes, mostrando pequena variação no parâmetro

saturação (C). Esta variação é retratada no parâmetro de amarelamento (YE) que mostra

forte amarelamento da superfície lixada devido a oxidação superficial. O YE mais

elevado indica que o acabamento lixado, inicialmente já possui oxidação em sua

superfície, com valores três vezes maiores do que o acabamento RO.

Figura 7.2 – Caracterização superficial acabamento RO do aço 430A, microscopia

óptica, eletrônica de varredura e perfilometria.

As imagens da superfície apresentadas na Figura 7.3 mostram que os acabamentos são

muito similares, com uma homogeneidade ligeiramente melhor para acabamento lixado.

As cotas do parâmetro de rugosidade St obtidos nas topografias são 3,75 e 3,68μm.

Figura 7.3 – Análise superfície aço 430/lixado linha superior e 430/RO linha inferior.

Amplitude

Sa = 0.616 µm

St = 9.61 µm

Sp = 3.6 µm

Sv = 6.01 µm

Ssk = -1.3

Rugosidade

Ra = 0,54 µm

Rt = 5,65 µm

Rz = 4,43 µm

Brilho – 20°

Long.: 94 GU

Trans.: 59 GU

7.2.2 OXIDAÇÃO CONTÍNUA EM BAIXAS TEMPERATURAS

Para esta avaliação são apresentados os gráficos das Figura 7.4 e Figura 7.65, eles

mostram a relação da oxidação (amarelamento) versus a temperatura dos aços

estudados, para os tempos de 3 e 24hs.

Figura 7.4 – Índice de amarelamento x temperatura, para tratamento de 3 horas.

Verificando o gráfico de YE de três horas (Figura 7.4) é possível constatar que para

todas as amostras analisadas existe um limiar na inclinação em 180°C, isto quer dizer

que a partir da temperatura 180°C observa-se um aumento da variação de

amarelamento, representada pelo aumento da inclinação da reta do gráfico.

Figura 7.5 – Índice de amarelamento x temperatura, para tratamento de 24 horas.

É definido como valor de inicio do amarelamento visual YE igual a 20. Extrapolando

este valor para os outros aços/acabamento a 3 e 24h calcula-se qual seria a temperatura

de oxidação para cada condição, e estas são apresentadas na Tabela 7.2.

Tabela 7.2 – Temperaturas de amarelamento (°C) por produto.

Aço T

amarelo

(3h) T

amarelo

(24h)

P430 (I8) 200°C 180°C

P304 (I8) 200°C 180°C

439 (I8) 220°C 190°C

P430 (RO) 333°C 245°C

Na Figura 7.6 observam-se as amostras tratadas às várias temperaturas nos tempos de

3hs-acima e 24hs-abaixo. Na primeira coluna pode ser vista amostra sem tratamento e

nas demais colunas amostras tratadas as temperaturas de (140, 160, 180, 200, 220 e

240°C) respectivamente. As linhas apresentam os aços 304/I8, 430A/IL, 430E/I8 e

439/I8.

Figura 7.6 – Amostras processadas para levantamento da temperatura de

amarelamento.

É possível distinguir a diferença de amarelamento entre as várias condições e visualizar

claramente a diferença de oxidação das amostras com acabamento RO. È possível

concluir que quanto maior a temperatura e maior tempo de tratamento maior será o

amarelamento do material, independente do tipo de aço.

7.2.3 OXIDAÇÃO CÍCLICA EM BAIXAS TEMPERATURAS

Após estudo de oxidação anterior indicar temperaturas de amarelamento (180°C e

240°C) para os acabamentos em questão, foi programado um estudo da cinética de

oxidação utilizando estas temperaturas.

Figura 7.7 – Amostras processadas para levantamento da cinética de oxidação

cíclica.

O objetivo de avaliar a cinética de oxidação é conhecer melhor a evolução da oxidação

destes acabamentos quando submetidos a temperaturas limites em condições

aproximadas a aplicações de aquecimento e resfriamento cíclico, como em mesa de

fogões.

A Figura 7.7 apresenta o resultado das amostras tratadas no “Dip Dry”, onde é visível a

diferença de oxidação entre as várias amostras. Nesta figura as amostras com

acabamento RO (segunda linha) apresentaram menor intensidade de oxidação.

Figura 7.8 – Índice de amarelamento x tempo, para temperatura igual a 180°C.

As Figura 7.8 e Figura 7.9 apresentam os resultados da variação do amarelamento

(oxidação) para o diferentes aços e acabamentos com espessura 0,5mm tratadas a

temperaturas 180°C e 240°C pelo tempo de 20 dias. Nos pontos medidos foi ajustada

função exponencial do tipo:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−+=

)tempo(dias

exp.

Ayy

(7-1)

-2 0 2 4 6 8 101214161820

Oxidação cíclica a 240°C

304-I8

430-I8

439-I8

430-RO

304-2B

430-2B

439-2B

Indice de Amarelamento (YE)

tempo (dias)

Figura 7.9 – Índice de amarelamento x tempo, para temperatura igual

a 240°C.

A partir do ajuste da curva é possível determinar qual amarelamento máximo alcançado

para cada condição e qual foi o tempo decorrido para atingir este patamar.

7.2.4 RESISTÊNCIA À CORROSÃO EM CÉLULA ELETROQUÍMICA

Esta seção irá apresentar comparação da resistência à corrosão dos aços 304, 430, para

os acabamentos lixados e RO. O ensaio utilizado no laboratório para levantar a

resistência à corrosão é conhecido como ensaio de polarização eletroquímica (curva

potenciodinâmica).

Este ensaio depende da qualidade superficial da amostra a ser analisada. E apesar de ser

uma excelente ferramenta para caracterizar resistência à corrosão por pite em metais

com diferentes composições químicas e com superfície polida (lisa), o acabamento

rugoso produz um ruído elevado que inviabiliza utilização desta técnica.

Referência bibliográfica

(39)

sugeriu que ensaio de potencial de circuito aberto (OCP)

permitiria comparar à resistência a corrosão em diferentes aços e acabamentos com

superfícies rugosas.

Figura 7.10 – Apresenta as curvas potencial

vs. tempo obtidas neste trabalho

para os aços inoxidáveis 304 e 430, comparando os

acabamentos encruado 2B (azul), lixado (verde, marrom) e RO

(vermelho).

Neste ensaio, são realizados os levantamentos das curvas de potencial em circuito

aberto versus tempo(s) em meio salino com 0,15% NaCl. A análise das curvas permite

saber qual é o tempo necessário para que o potencial se estabilize e o valor do potencial

de corrosão de cada material, quanto maior este valor, maior será sua resistência a

corrosão em comparação aos demais materiais.

Solução salina foi preparada e as amostras foram ensaiadas em período de 100hs cada.

O gráfico da Figura 7.10 apresenta as curvas com o patamar do potencial de corrosão de

cada amostra. É possível observar que em “condições de laboratório” o comportamento

da amostra 430/RO é similar ao comportamento do 304 lixado e que o material 430/2B

apresentou potencial mais estável indicando maior resistência à corrosão.

7.2.5 RESISTÊNCIA À CORROSÃO EM CÂMARA DE NÉVOA SALINA

Para avaliação da resistência à corrosão em meio salino, as amostras selecionadas (430 e

439), foram submetidas a exposição em câmara de névoa salina a solução de 5% NaCl,

durante 1000hs. Resultado qualitativo comparando as diferentes superfícies são

apresentados a seguir.

Figura 7.11 – Amostras de 430 RO (esquerda) e lixado (direita) após

1000hs de tratamento em câmara de névoa salina, solução

de cloreto de sódio 5%.

As Figura 7.11 e Figura 7.12 mostram resultado das amostras após exposição em

câmara de névoa salina. Está visível que o acabamento RO apresentou melhor

comportamento à resistência ao meio salino e o material 439/RO dentre as amostras

avaliadas apresentou o melhor resultado, observar quantidade e tamanho dos pontos de

corrosão formados (setas em verde).

Figura 7.12 – Amostras de 439 RO (direita) e lixado (esquerda) após

1000h de exposição em câmara de névoa salina.

7.2.6 RESISTÊNCIA À CORROSÃO POR EXPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA

Para concluir a avaliação da resistência a corrosão do acabamento RO é apresentado o

estudo de corrosão por exposição atmosférica em área industrial. As Figura 7.13 e

Figura 7.14 apresentam a evolução do brilho e do amarelamento da superfície das

amostras analisadas, onde se observa leve amarelamento da amostra exposta

outdoor.

Figura 7.13 – Gráfico do brilho

vs tempo (dias) de exposição indoor e outdoor

da amostra de 430/RO.

Vale ressaltar que as caracterizações das amostras expostas em

outdoor são obtidas da

face inferior, aquela que está voltada para baixo. Não foi observada após período de

exposição variação do aspecto visual que reprovasse o material. Ocorreu leve

amarelamento somente naquela amostra exposta externamente. Lembrando que

amarelamentos só são perceptíveis visualmente em valores acima de 20.

Figura 7.14 – Gráfico do índice de amarelamento

vs tempo(dias) de exposição indoor e

outdoor da amostra de 430/RO.

7.2.7 ESTAMPABILIDADE

Para avaliar estampabilidade do novo acabamento foram realizados ensaios de

estiramento e embutimento nos aços 430 e 439 nos acabamentos: lixado , Rolled-On

(RO) e somente encruado com cilindro liso (2B).

Tabela 7.3 – Valores ensaios Swift e Erichsen aços 430 e 439 com

acabamentos lixado, 2B, RO.

Aço

Acabamento

430

lixado

430

439

lixado

439

Melhor

Espessura(mm) 0,6 0,6 0,6 1,5 1,5

Estiramento

Índice Erichsen (mm)

8,7

9,74 8,67 8,67 9,82

↑

Embutimento

Swift LDR

2,1 2,1 1,94

2,18 2,2

↑

Orelhamento (%)

2,6

2,07 4,7 5,8 3,2

↓

É possível observar na Tabela 7.3 que os aços 430 e 439 com acabamento RO

apresentaram melhor resultado de estiramento, com IE (índice Erichsen) em torno de

12% superior aos demais. O maior valor de IE favorece a conformação com menor raio

de canto o que exige maior deformação na espessura do material.

O acabamento RO desenvolvido na ArcelorMittal Inox Brasil possui aspecto visual do

acabamento lixado, diferindo deste último apenas por não apresentar amarelamento em

sua superfície. Este amarelamento acontece devido ao aquecimento sofrido pelo

material durante seu processo de lixamento que degrada sua superfície.

Os resultados dos estudos de cinética de oxidação das amostras podem ser vistos nos

gráficos de barra da Figura 7.15 e da Figura 7.16. Avaliando os gráficos conclui-se que

o acabamento RO quando submetido a 180°C possui o mesmo comportamento que o

acabamento 2B, oxidando muito pouco.

100

Figura 7.15 – Comparação entre amostras resultados dos parâmetros de

amarelamento e tempo de amarelamento. Para teste de

oxidação cíclica a 180°C.

Análises de laboratório mostraram que a temperatura de amarelamento do aço 430/RO é

até 67% superior ao acabamento lixado.

Figura 7.16 – Comparação entre amostras resultados dos parâmetros de

amarelamento e tempo de amarelamento. Para teste de

oxidação cíclica a 240°C.

O RO inicia o processo de oxidação a temperatura mais elevada como 240°C, porém

nas análises o acabamento 2B apresentou melhor resistência a esta oxidação.

101

O acabamento RO mostrou possuir varias vantagens em relação ao acabamento

lixado, apresentando maior grau de estiramento, melhor resistência à corrosão e

oxidação a baixas temperaturas e melhor estampabilidade, facilitando estiramento

de cantos em peças mais complexas.

Na análise de resistência à corrosão por OCP o patamar final de estabilização representa

a capacidade de resistência à corrosão das amostras analisadas e quanto maior for seu

valor, maior é a resistente a corrosão do material.

Na Figura 7.10 pode-se observar que o material 430/RO (laranja) apresenta valor de

patamar de estabilização maior que 430/lixado (marrom) e possui valor de patamar

equivalente ao 304/lixado (verde). O acabamento que suportou melhor a resistência à

corrosão foi o acabamento liso 2B.

Todas as vezes que se deseja obter aços de qualidade para estampagem profunda (DDQ-

“

Deep Drawing Quality”), como cubas e pias, deseja-se que o material apresente um

alto valor de LDR nos ensaios SWIFT, ou maior facilidade para embutimento. Nos

materiais e acabamentos vistos acima o aço 439 mostrou valor de LDR superior aos

demais, porém se compararmos somente os acabamentos, o aço 430/RO apresentou

melhor capacidade de estiramento que o acabamento lixado.

Resumindo:

102

8 CONCLUSÕES FINAIS

O acabamento RO do aço 439 com 1,5 mm de espessura foi desenvolvido com sucesso

pela equipe da ArcelorMittal Inox Brasil e além de possuir aspecto visual similar a do

acabamento lixado, ele apresenta ‘

back side’.

Foram obtidas taxas de transferência de rugosidade em torno de 50%, com a utilização

de cilindros com rugosidade superficial em torno de 2μm Ra retificados com rebolo

AC36.

O processo de laminação com cilindro texturizado foi desenvolvido, a carga de

laminação definida no processo é de

240t, tração de vante 6,4t e de ré 16t, alongamento

de 1,5%.

Para laminação de encruamento do aço 439 com 1,5mm de espessura utilizando cilindro

texturizado com rugosidade superficial igual a 2μm Ra, a taxa de transferência de

rugosidade em função do alongamento do material é dada pela equação:

42,23(%)oAlongament.643,14T

Análises de laboratório mostraram que a temperatura de amarelamento do aço 430/RO

com espessura de 0,4mm e rugosidade de 0,5μm Ra é até 40% em média superior ao

acabamento lixado.

O material 430/RO apresentou maior resistência à corrosão a imersão em meio salino

com 0,15% NaCl do que o 430/lixado aplicando teste OCP. O material 439/RO mostrou

possuir propriedade de estiramento

13% superior ao produto equivalente com

acabamento lixado.

O desenvolvimento do “

know-how” do acabamento Rolled-On permite aumentar

competitividade no mercado, pois é um produto moderno com menor custo que outros

similares.

103

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107

10 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Durante o período da execução deste trabalho o “Know-how” do produto Rolled-On foi

desenvolvido e o produto está padronizado na empresa, já foram vendidas mais de 780

toneladas de material para mercado externo.

Trabalhos para desenvolvimento de mercado ainda estão sendo realizados. O

acabamento RO pode ser utilizado em aplicações de cesto de lavar roupas, frisos de

carro, molduras de monitores de computador e televisões de plasma, linha branca,

“

grills”, churrasqueiras, coifas e utensílios de cozinha, balcões e aplicações

arquiteturais como revestimentos de fachadas. Diferentes aplicações como revestimento

interno de elevadores e mesa de fogões ainda estão sendo testadas e devido às vantagens

apresentadas, ele é um sucedâneo natural do acabamento lixado.

Algumas sugestões de continuação destes estudos são citadas:

•

Reavaliar retífica do cilindro utilizando rebolo C80 e Ra

cil

=1,9μm Ra;

•

Testar aplicação da textura no último passe utilizando o laminador Sendzimir.

•

Testar acabamento obtido por jateamento de granalha;

•

Reavaliar estampabilidade para as amostras com diferentes condições de

alongamento e rugosidade superficial obtidas na experiência industrial;

•

Reavaliar resistência à corrosão para as amostras com diferentes condições de

alongamento e rugosidade superficial obtidas na experiência industrial;

• Reavaliar resistência à oxidação para as amostras com diferentes condições de

alongamento e rugosidade superficial obtidas na experiência industrial;

•

Avaliar condição de estampabilidade de material RO obtido com textura

superficial isotrópica (cilindro jateado com granalha) e anisotrópica (retificado

com rebolo);

•

Testar retífica a laser

•

Avaliar condição de revestimento do cilindro com cromo (Topcrom).

•

Testar outras formas de preparação de cilindro.

108

11 APÊNDICE I

Tabelas de Resultados das Caracterizações das Amostras após Laminação.

109

Tabela 11.1 – Resultado caracterização da face superior das amostras após laminadas em laboratório com várias rugosidades de cilindro.

cil

249

(mm) GU Ra Ry Rt Kgf % Ra

Ra Ry Rt GU

Amostas Aço espe ssura tipo Largura

Brilho

inicial

Rai Ryi Rti

Rebolo

hLado

tipo

Carga Max

Laminação

Alongamento Rugosidade

cilindro

/Ra

cil

(Ra

-Ra

)/Ra

cil

Raf Ryf Rtf

Brilho

Final 20°

1.1A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,006 Superior 439-0,5 7840 1,13 1,5 32,07087199 0,59 0,48 0,552 0,89 7,23 7,23 60,67

1.1B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,007 Superior 439-0,5 10460 1,47 1,5 39,61439205 0,44 0,33 0,503 0,67 5,27 5,50 55,33

2.1A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,007 Superior 430A-0,5 18290 1,47 1,5 69,26837768 0,49 0,41 0,346 0,73 4,70 5,10 128,00

2.1B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,003 Superior 430A-0,5 14410 0,67 1,5 83,36306698 0,62 0,54 0,301 0,93 6,10 6,77 111,33

3.1A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,014 Superior 439-1,25 10770 0,96 1,5 20,60126936 0,43 0,34 0,638 0,64 5,30 5,30 219,00

3.1B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Superior 439-1,25 11130 0,75 1,5 24,0182365 0,31 0,22 0,799 0,46 3,43 3,90 274,00

4.1A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,037 Superior 439-2,25 13090 1,61 1,5 17,53089158 0,47 0,29 0,828 0,70 5,20 5,50 53,00

4.1B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,024 Superior 439-2,25 12710 1,06 1,5 21,13514098 0,35 0,17 0,724 0,53 4,67 5,20 46,33

1.2A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,002 Superior 439-0,5 8887 0,5 2,21 62,96663911 0,48 0,41 1,209 1,07 7,27 8,43 133,00

1.2B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,006 Superior 439-0,5 6923 1,19 2,21 28,31972535 0,57 0,49 0,882 1,25 7,47 8,43 97,00

2.2A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,003 Superior 430A-0,5 12090 0,59 2,21 69,94167105 0,42 0,37 0,176 0,93 6,10 6,53 65,00

2.2B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,004 Superior 430A-0,5 13508 -0,83 2,21 #NÚM! 0,43 0,37 0,171 0,95 6,50 7,43 63,33

3.2A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,018 Superior 439-1,25 9821 1,24 2,21 16,56768213 0,30 0,24 #DIV/0! 0,67 4,30 4,67 #DIV/0!

3.2B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,01 Superior 439-1,25 8151 0,69 2,21 18,44816559 0,18 0,12 #DIV/0! 0,40 3,90 4,00 #DIV/0!

4.2A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,031 Superior 439-2,25 15858 1,35 2,21 23,20239339 0,40 0,28 0,880 0,88 6,03 6,50 56,33

4.2B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,022 Superior 439-2,25 24130 0,96 2,21 41,90937661 0,29 0,17 0,844 0,65 5,73 5,80 54,00

1.3A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,008 Superior 439-0,5 10844 1,59 1,5 38,41623914 0,72 0,60 0,491 1,07 7,90 8,37 54,00

1.3B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,005 Superior 439-0,5 15677 1,02 1,5 70,25031678 0,60 0,49 0,679 0,91 6,30 7,00 74,67

2.3A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,004 Superior 430A-0,5 9185 0,74 1,5 46,01712647 0,72 0,64 0,359 1,08 6,83 6,93 132,67

2.3B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,006 Superior 430A-0,5 12459 1,25 1,5 50,96568802 0,69 0,61 0,274 1,03 6,70 7,07 101,33

3.3A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Superior 439-1,25 16474 0,72 1,5 35,55044278 0,26 0,17 0,664 0,39 4,03 4,27 227,67

3.3B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Superior 439-1,25 13117 0,77 1,5 28,30612832 0,36 0,27 0,579 0,53 3,60 3,80 198,67

4.3A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,026 Superior 439-2,25 15804 1,15 1,5 25,24908047 0,55 0,37 0,984 0,82 6,10 6,00 63,00

4.3B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,024 Superior 439-2,25 9525 1,04 1,5 15,83888417 0,40 0,22 0,865 0,60 4,40 4,93 55,33

1.4A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 AC36 0,002 Superior 439-0,5 15993 0,31 2,52 113,3144435 0,61 0,55 0,588 1,55 11,57 12,87 64,67

1.4B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 AC36 0,003 Superior 439-0,5 19434 0,57 2,52 112,4273313 0,53 0,46 0,521 1,33 10,17 11,80 57,33

2.4A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0,002 Superior 430A-0,5 12926 0,45 2,52 91,58397402 0,61 0,56 0,289 1,54 9,77 10,83 107,00

2.4B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0,005 Superior 430A-0,5 14700 0,9 2,52 65,8722751 0,79 0,74 0,114 1,99 13,87 14,17 42,00

3.4A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,031 Superior 439-1,25 12134 2,1 2,52 15,59787511 0,56 0,50 0,397 1,40 9,90 11,23 136,00

3.4B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,021 Superior 439-1,25 24600 1,41 2,52 38,42091955 0,56 0,51 0,376 1,41 8,27 9,23 129,00

4.4A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,044 Superior 439-2,25 13690 1,92 2,52 16,81288836 0,60 0,50 0,693 1,52 9,83 9,93 44,33

4.4B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,05 Superior 439-2,25 20701 2,2 2,52 23,84907518 0,58 0,47 0,703 1,47 9,37 10,60 45,00

5.4A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,033 Superior 439-1 16078 2,99 2,52 28,04435043 0,85 0,68 0,690 2,15 13,53 15,97 29,67

5.4B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,029 Superior 439-1 16078 2,66 2,52 29,9159884 0,75 0,58 0,853 1,90 12,07 12,90 36,67

1.5A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,013 Superior 439-0,5 11959 2,7 1 33,23483451 1,04 0,87 0,370 1,04 7,27 7,33 40,67

1.5B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,005 Superior 439-0,5 14439 0,97 1 64,70270613 0,73 0,56 0,515 0,73 5,33 5,35 56,67

2.5A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,006 Superior 430A-0,5 12091 1,25 1 49,46032056 0,87 0,75 0,276 0,87 5,63 6,03 102,00

2.5B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,004 Superior 430A-0,5 9364 0,9 1 46,91392186 0,89 0,77 0,298 0,89 7,13 7,27 110,33

3.5A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,019 Superior 439-1,25 16732 1,26 1 27,47345954 0,67 0,54 0,548 0,67 5,27 5,37 188,00

3.5B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,015 Superior 439-1,25 8837 1 1 16,33057666 0,66 0,53 0,500 0,66 5,50 6,00 171,67

4.5A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,027 Superior 439-2,25 16149 1,2 1 25,3179753 0,56 0,29 0,885 0,56 4,50 4,87 56,67

4.5B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,033 Superior 439-2,25 19841 1,44 1 28,13661231 0,59 0,32 0,865 0,59 4,07 4,37 55,33

5.5A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,037 Superior 439-1 14363 3,36 1 23,65999395 1,09 0,66 0,946 1,09 6,93 7,53 40,67

5.5B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,015 Superior 439-1 21526 1,36 1 55,69138739 0,89 0,46 0,868 0,89 7,13 7,37 37,33

1.6A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 AC36 0,001 Superior 439-0,5 10866 0,25 2,75 108,8779741 0,66 0,60 0,427 1,83 14,53 15,63 47,00

2.6A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0,005 Superior 430A-0,5 17977 1,04 2,75 80,55686323 0,76 0,72 0,196 2,10 14,57 16,07 72,67

2.6B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0 Superior 430A-0,5 19082 0 2,75 #DIV/0! 0,65 0,61 0,252 1,80 12,03 13,03 93,33

3.6A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,012 Superior 439-1,25 13721 0,86 2,75 28,34897993 0,31 0,27 #DIV/0! 0,86 8,00 9,53 #DIV/0!

3.6B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,018 Superior 439-1,25 16726 1,21 2,75 28,21617466 0,30 0,25 #DIV/0! 0,83 7,07 7,93 #DIV/0!

4.6A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,022 Superior 439-2,25 14958 0,98 2,75 25,97929777 0,40 0,30 0,667 1,11 9,00 8,97 42,67

4.6B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,022 Superior 439-2,25 15815 0,94 2,75 27,46774932 0,40 0,31 0,719 1,11 8,10 10,90 46,00

5.6A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,007 Superior 439-1 16845 0,61 2,75 63,795835 0,58 0,43 0,636 1,61 12,27 13,07 27,33

5.6B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,013 Superior 439-1 19309 1,21 2,75 53,6609599 0,60 0,44 0,605 1,65 11,90 13,30 26,00

1.7A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,011 Superior 439-0,5 18938 2,19 0,56 57,21476262 0,93 0,63 0,815 0,52 3,57 3,97 89,67

1.7B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,008 Superior 439-0,5 13115 1,64 0,56 46,46154337 0,74 0,43 0,791 0,41 3,33 3,50 87,00

2.7A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,011 Superior 430A-0,5 8698 2,19 0,56 26,27806554 0,89 0,68 0,362 0,50 3,50 3,80 134,00

2.7B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,01 Superior 430A-0,5 13270 2,05 0,56 42,04760402 0,83 0,62 0,370 0,47 3,13 3,30 137,00

3.7A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,02 Superior 439-1,25 9691 1,33 0,56 15,50943192 0,52 0,29 0,539 0,29 2,67 2,77 185,00

3.7B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,015 Superior 439-1,25 6914 0,99 0,56 12,77691604 0,52 0,29 0,583 0,29 2,63 2,70 200,00

4.7A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,031 Superior 439-2,25 12979 1,39 0,56 18,99002799 0,62 0,14 1,271 0,35 2,80 2,90 81,33

4.7B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,042 Superior 439-2,25 16891 1,83 0,56 21,23224594 0,75 0,27 1,245 0,42 3,50 3,67 79,67

5.7A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,024 Superior 439-1 15525 2,2 0,56 31,75384487 0,75 -0,02 1,403 0,42 4,00 4,33 60,33

5.7B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,019 Superior 439-1 12836 1,77 0,56 29,50687648 0,88 0,11 1,388 0,49 4,87 5,00 59,67

1.8A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 -0,001 Superior 439-0,5 19350 -0,12 3 #NÚM! 0,55 0,49 0,500 1,65 11,57 11,70 55,00

1.8B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 -0,014 Superior 439-0,5 21960 -2,77 3 #NÚM! 0,55 0,50 0,418 1,66 11,80 12,30 46,00

2.8A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,003 Superior 430A-0,5 18460 -0,55 3 #NÚM! 0,97 0,93 0,157 2,91 16,60 18,40 58,00

2.8B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,003 Superior 430A-0,5 21380 -0,5 3 #NÚM! 1,02 0,98 0,131 3,05 19,03 20,00 48,33

2.8C 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,001 Superior 430A-0,5 8920 -0,3 3 #NÚM! 0,93 0,89 0,116 2,79 17,13 18,37 43,00

3.8A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,023 Superior 439-1,25 16530 1,57 3 24,66898215 0,80 0,76 0,287 2,41 13,30 14,60 98,33

3.8B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,019 Superior 439-1,25 13000 1,28 3 21,3456236 0,73 0,69 0,248 2,20 11,97 13,40 85,00

4.8A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,045 Superior 439-2,25 15840 1,98 3 19,23597215 0,73 0,64 0,672 2,19 11,97 13,33 43,00

4.8B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,037 Superior 439-2,25 19090 1,63 3 25,56644158 0,77 0,68 0,578 2,30 18,40 13,50 37,00

5.8A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 A46 0,025 Superior 439-1 7260 2,25 3 14,54912741 1,01 0,87 0,597 3,03 17,80 19,43 25,67

5º Exp.

6º Exp.

7º Exp.

8º Exp.

1º Exp.

2º Exp.

3º Exp.

4º Exp.

110

Tabela 11.2 – Resultado caracterização da face inferior das amostras após laminadas em laboratórios com várias rugosidades de cilindro.

(mm) GU Ra Ry Rt

Kgf % Ra

Ra Ry Rt GU

Amostas Aço espessura tipo Largura

Brilho

inicial

Rai Ryi Rti

Rebolo

Lado

tipo

Carga Max

Laminação

Alongamento Rugosidade

cilindro

PM Ra

/Ra

cil

(Ra

-Ra

)/Ra

cil

Raf Ryf Rtf

Brilho

Final 20°

1.1A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,006 Inferior 439-0,5 7840 1,13 1,5 32,07087199 0,54 0,42 0,618 0,81 5,30 5,67 68,00

1.1B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,007 Inferior 439-0,5 10460 1,47 1,5 39,61439205 0,45 0,34 0,691 0,68 5,10 5,23 76,00

2.2A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,007 Inferior 430A-0,5 18290 1,47 1,5 69,26837768 0,51 0,43 0,288 0,76 4,93 5,00 106,67

2.2B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,003 Inferior 430A-0,5 14410 0,67 1,5 83,36306698 0,62 0,54 0,312 0,93 5,50 6,13 115,33

3.3A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,014 Inferior 439-1,25 10770 0,96 1,5 20,60126936 0,28 0,19 0,551 0,41 3,50 3,63 189,00

3.3B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Inferior 439-1,25 11130 0,75 1,5 24,0182365 0,19 0,10 0,624 0,28 2,60 2,73 214,00

4.4A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,037 Inferior 439-2,25 13090 1,61 1,5 17,53089158 0,43 0,25 0,729 0,65 4,40 4,50 46,67

4.4B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,024 Inferior 439-2,25 12710 1,06 1,5 21,13514098 0,40 0,22 0,880 0,60 4,27 4,83 56,33

1.2A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,002 Inferior 439-0,5 8887 0,5 1,82 62,96663911 0,51 0,42 1,242 0,93 6,83 7,43 136,67

1.2B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,006 Inferior 439-0,5 6923 1,19 1,82 28,31972535 0,56 0,46 0,797 1,01 6,30 7,20 87,67

2.2A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,003 Inferior 430A-0,5 12090 0,59 1,82 69,94167105 0,39 0,33 0,206 0,71 5,10 5,37 76,33

2.2B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,004 Inferior 430A-0,5 13508 -0,83 1,82 #NÚM! 0,55 0,49 0,197 1,01 7,00 7,43 73,00

3.2A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,018 Inferior 439-1,25 9821 1,24 1,82 16,56768213 0,36 0,28 #DIV/0! 0,65 4,43 4,47 #DIV/0!

3.2B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,01 Inferior 439-1,25 8151 0,69 1,82 18,44816559 0,23 0,16 #DIV/0! 0,42 3,30 3,70 #DIV/0!

4.2A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,031 Inferior 439-2,25 15858 1,35 1,82 23,20239339 0,40 0,25 0,771 0,73 6,20 6,80 49,33

4.2B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,022 Inferio

439-2,25 24130 0,96 1,82 41,90937661 0,39 0,24 0,734 0,71 7,47 7,93 47,00

1.3A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,008 Inferior 439-0,5 10844 1,59 0,93 38,41623914 0,80 0,61 0,739 0,74 4,83 5,10 81,33

1.3B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,005 Inferior 439-0,5 15677 1,02 0,93 70,25031678 0,59 0,41 0,755 0,55 3,83 4,27 83,00

2.3A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,004 Inferior 430A-0,5 9185 0,74 0,93 46,01712647 0,76 0,63 0,430 0,71 5,30 5,57 159,00

2.3B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,006 Inferior 430A-0,5 12459 1,25 0,93 50,96568802 0,78 0,65 0,315 0,73 4,73 5,03 116,67

3.3A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Inferior 439-1,25 16474 0,72 0,93 35,55044278 0,28 0,14 0,843 0,26 2,60 2,70 289,00

3.3B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,011 Inferior 439-1,25 13117 0,77 0,93 28,30612832 0,30 0,16 0,734 0,28 2,63 2,83 251,67

4.3A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,026 Inferior 439-2,25 15804 1,15 0,93 25,24908047 0,68 0,39 0,953 0,63 9,07 9,07 61,00

4.3B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,024 Inferio

439-2,25 9525 1,04 0,93 15,83888417 0,49 0,20 0,938 0,46 5,87 6,10 60,00

1.4A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 AC36 0,002 Inferior 439-0,5 15993 0,31 2,51 113,3144435 0,67 0,60 0,539 1,67 13,30 14,13 59,33

1.4B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 AC36 0,003 Inferior 439-0,5 19434 0,57 2,51 112,4273313 0,67 0,60 0,582 1,68 10,93 12,33 64,00

2.4A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0,002 Inferior 430A-0,5 12926 0,45 2,51 91,58397402 0,61 0,56 0,259 1,52 9,97 11,47 96,00

2.4B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 AC36 0,005 Inferior 430A-0,5 14700 0,9 2,51 65,8722751 0,66 0,62 0,113 1,67 12,87 12,60 41,67

3.4A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,031 Inferior 439-1,25 12134 2,1 2,51 15,59787511 0,53 0,48 0,282 1,33 8,93 9,10 96,67

3.4B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 AC36 0,021 Inferior 439-1,25 24600 1,41 2,51 38,42091955 0,50 0,44 0,357 1,25 8,07 8,83 122,33

4.4A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,044 Inferior 439-2,25 13690 1,92 2,51 16,81288836 0,50 0,40 0,599 1,27 9,17 9,67 38,33

4.4B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 AC36 0,05 Inferior 439-2,25 20701 2,2 2,51 23,84907518 0,69 0,59 0,568 1,74 13,73 14,33 36,33

5.4A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,033 Inferior 439-1 16078 2,99 2,51 28,04435043 0,89 0,72 0,829 2,23 15,20 15,97 35,67

5.4B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 AC36 0,029 Inferior 439-1 16078 2,66 2,51 29,9159884 0,79 0,62 0,876 1,99 12,10 12,93 37,67

1.5A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,013 Inferior 439-0,5 11959 2,7 1,5 33,23483451 0,51 0,39 0,400 0,76 5,03 5,43 44,00

1.5B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,005 Inferior 439-0,5 14439 0,97 1,5 64,70270613 0,40 0,29 0,670 0,61 4,27 4,43 73,67

2.5A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,006 Inferior 430A-0,5 12091 1,25 1,5 49,46032056 0,52 0,44 0,330 0,77 5,23 5,80 122,00

2.5B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,004 Inferior 430A-0,5 9364 0,9 1,5 46,91392186 0,44 0,36 0,305 0,65 5,07 5,47 113,00

3.5A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,019 Inferior 439-1,25 16732 1,26 1,5 27,47345954 0,28 0,19 0,656 0,41 3,10 3,20 225,00

3.5B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,015 Inferior 439-1,25 8837 1 1,5 16,33057666 0,30 0,22 0,515 0,45 3,93 4,17 176,67

4.5A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,027 Inferior 439-2,25 16149 1,2 1,5 25,3179753 0,33 0,15 0,776 0,49 5,47 5,70 49,67

4.5B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,033 Inferior 439-2,25 19841 1,44 1,5 28,13661231 0,36 0,18 0,797 0,55 4,83 4,90 51,00

5.5A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,037 Inferior 439-1 14363 3,36 1,5 23,65999395 0,55 0,26 1,078 0,82 6,13 6,33 46,33

5.5B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,015 Inferio

439-1 21526 1,36 1,5 55,69138739 0,50 0,22 1,008 0,75 5,57 5,93 43,33

1.6A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 0,001 Inferior 439-0,5 10866 0,25 3,46 108,8779741 0,52 0,47 0,409 1,80 13,47 15,23 45,00

2.6A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0,005 Inferior 430A-0,5 17977 1,04 3,46 80,55686323 0,63 0,59 0,173 2,17 18,47 18,47 64,00

2.6B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 0 Inferior 430A-0,5 19082 0 3,46 #DIV/0! 0,62 0,59 0,226 2,16 15,40 16,80 83,67

3.6A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,012 Inferior 439-1,25 13721 0,86 3,46 28,34897993 0,23 0,19 #DIV/0! 0,79 8,47 9,13 #DIV/0!

3.6B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,018 Inferior 439-1,25 16726 1,21 3,46 28,21617466 0,51 0,47 #DIV/0! 1,75 13,80 14,33 #DIV/0!

4.6A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,022 Inferior 439-2,25 14958 0,98 3,46 25,97929777 0,47 0,39 0,536 1,63 12,43 12,70 34,33

4.6B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,022 Inferior 439-2,25 15815 0,94 3,46 27,46774932 0,47 0,39 0,505 1,61 13,47 13,50 32,33

5.6A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 A46 0,007 Inferior 439-1 16845 0,61 3,46 63,795835 0,53 0,40 0,558 1,82 13,07 13,87 24,00

5.6B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 A46 0,013 Inferio

439-1 19309 1,21 3,46 53,6609599 0,62 0,50 0,527 2,15 14,83 15,53 22,67

1.7A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,011 Inferior 439-0,5 18938 2,19 0,24 57,21476262 2,03 1,32 1,133 0,49 3,53 3,77 124,67

1.7B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 C80 0,008 Inferior 439-0,5 13115 1,64 0,24 46,46154337 1,78 1,07 1,142 0,43 3,03 3,10 125,67

2.7A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,011 Inferior 430A-0,5 8698 2,19 0,24 26,27806554 1,78 1,28 0,434 0,43 2,83 3,10 160,67

2.7B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 C80 0,01 Inferior 430A-0,5 13270 2,05 0,24 42,04760402 1,75 1,25 0,432 0,42 2,77 2,80 160,00

3.7A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,02 Inferior 439-1,25 9691 1,33 0,24 15,50943192 1,17 0,63 0,666 0,28 3,27 3,37 228,33

3.7B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 C80 0,015 Inferior 439-1,25 6914 0,99 0,24 12,77691604 1,11 0,57 0,747 0,27 2,23 2,27 256,33

4.7A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,031 Inferior 439-2,25 12979 1,39 0,24 18,99002799 1,53 0,40 1,193 0,37 3,63 3,80 76,33

4.7B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 C80 0,042 Inferior 439-2,25 16891 1,83 0,24 21,23224594 1,64 0,51 1,281 0,39 3,40 3,77 82,00

5.7A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,024 Inferior 439-1 15525 2,2 0,24 31,75384487 1,50 -0,29 1,969 0,36 2,63 2,93 84,67

5.7B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 C80 0,019 Inferior 439-1 12836 1,77 0,24 29,50687648 1,67 -0,13 1,992 0,40 3,77 4,37 85,67

1.8A 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 -0,001 Inferior 439-0,5 19350 -0,12 3,5 #NÚM! 0,47 0,43 0,418 1,66 10,57 11,50 46,00

1.8B 439 0,5 439-0,5 100 110 0,17 1,79 1,89 A46 -0,014 Inferior 439-0,5 21960 -2,77 3,5 #NÚM! 0,82 0,77 0,394 2,86 16,60 18,00 43,33

2.8A 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,003 Inferior 430A-0,5 18460 -0,55 3,5 #NÚM! 0,44 0,41 0,195 1,55 10,57 11,37 72,33

2.8B 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,003 Inferior 430A-0,5 21380 -0,5 3,5 #NÚM! 0,58 0,55 0,104 2,04 12,57 13,90 38,33

2.8C 430A 0,5 430A-0,5 100 370 0,12 0,92 1,02 A46 -0,001 Inferior 430A-0,5 8920 -0,3 3,5 #NÚM! 0,53 0,50 0,116 1,85 12,23 13,53 43,00

3.8A 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,023 Inferior 439-1,25 16530 1,57 3,5 24,66898215 0,35 0,31 0,241 1,23 8,97 9,03 82,67

3.8B 439 1,25 439-1,25 140 343 0,13 2,14 2,24 A46 0,019 Inferior 439-1,25 13000 1,28 3,5 21,3456236 0,47 0,44 0,293 1,65 11,00 12,93 100,33

4.8A 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,045 Inferior 439-2,25 15840 1,98 3,5 19,23597215 0,43 0,36 0,547 1,51 9,70 10,70 35,00

4.8B 439 2,25 439-2,25 123 64 0,27 3,64 3,8 A46 0,037 Inferior 439-2,25 19090 1,63 3,5 25,56644158 0,38 0,30 0,505 1,31 9,07 11,17 32,33

5.8A 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 A46 0,025 Inferior 439-1 7260 2,25 3,5 14,54912741 0,62 0,50 0,558 2,17 13,37 14,20 24,00

5.8B 439 1 439-1 100 43 0,43 6,14 6,68 A46 0,017 Inferio

439-1 17280 1,63 3,5 41,99422862 0,49 0,37 0,597 1,73 12,37 13,20 25,67

1º Exp.

2º Exp.

3º Exp.

4º Exp.

5º Exp.

6º Exp.

7º Exp.

8º Exp.

111

Orlando Abreu Gomes, Margareth Spangler, Berenice Gonzáles e Eu em março 2001.

"O que você deixa para trás não é o que é gravado em monumentos de pedra, mas o que é

tecido nas vidas de outros." (Péricles)

Esta dissertação é pra mim um marco importante, uma consolidação de um cilho de 11

anos de pesquisa em metalurgia.

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