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REDUÇÃO
NO
CONSUMO
DE
HIDROGÊNIO
EM
FORNOS
DE
RECOZIMENTO TIPO SINO UTILIZANDO A CURVA DE DESTILAÇÃO DO ÓLEO
DE LAMINAÇÃO.
Fernando Kawata
Julia Ferrari Pompeo
Ricardo Alves Almeida
Carlos Roberto Gianini Jr.
No presente trabalho a ser apresentado foram analisadas o comportamento do
óleo de laminação em fornos de recozimento com hidrogênio EBNER utilizando
curvas de destilação do óleo de laminação para garantir que o material seja limpo
em uma determinada faixa de temperatura mais eficiente favorecendo a redução do
gasto com gás de atmosfera, além desse fator notamos que materiais com óleo
protetivo no recozimento ocasionam a impregnação de borras nas tubulações
aumentando os custos de operação.
Palavras-chave: Recozimento, Tiras relaminadas, Óleo de laminação,
Têmpera.
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INTRODUÇÃO
Devido a um mercado consumidor que exige cada vez mais baixos preços e
alta qualidade, existe a necessidade de se desenvolver processos com maior
produtividade, qualidade e baixo custos.
Além dos pontos descritos acima, precisamos sempre reduzir custos fixos
como: energia elétrica, gás combustível e atmosfera de fornos. Nos fornos de
recozimento do tipo sino (Figura 1), é ultilizado o gás hidrogênio puro para formação
da atmosfera redutora, fazendo com que o H2 combinado com o hidrocarboneto e o
residual da emulsão nas tiras relaminadas saturem a atmosfera e assim favorecer o
aspecto superficial de limpeza. Todo esse processo deve ser realizado em um
volume de hidrogênio ideal sem que ocorra o desperdício.
OBJETIVOS
O objetivo desse trabalho é diminuir o consumo de gás hidrogênio utilizado na
atmosfera dos fornos do tipo sino para recozimento de bobinas (Figura 1)
objetivando a melhoria no aspecto superficial utilizando a curva de evaporação do
óleo de laminação utilizado na relaminação a frio de tiras contínuas analisando
sempre as variáveis do processo e procedimentando, para uma melhor prática de
trabalho.
Figura 1 – Forno de recozimento do tipo sino.
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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
PROCESSO
DE
RECOZIMENTO
PLENO
E
A
CONCEPÇÃO
DO
EQUIPAMENTO
Como em qualquer outra relaminadora de aço é obrigatório ter um processo de
recozimento para que seja realizado a recuperação, recristalização e crescimento de
grão em materiais encruados. Os patamares de cada ciclo são definidos a partir da
qualidade do material e a temperatura crítica linha A1 do diagrama de fases Fe-C
(Figura 2).
Figura 2 – Diagrama de fases Ferro-Carbono.
(Fonte: www.docstoc.com)
Linha Crítica
Portanto a temperatura de recozimento do aço deve ficar abaixo da linha crítica
para que não ocorra a transformação de grãos austeníticos. O recozimento é
constituídos de basicamente dois tipos de ciclos: normalização e coalescimento. No
processo de normalização a intenção é aquecer os materiais até a linha crítica
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(Figura 2) e favorecer o resfriamento rápido para que a microestrutura final seja mais
homegênea e mais fina do que a bruta de fusão vinda das usinas siderúrgicas e o
coalescimento é um tipo de tratamento térmico onde temos o aquecimento até a
linha A1 (Figura 2), porém no resfriamento é feita por patamares com diminuições de
5ºC/h para favorecer a esferoidização dos carbonetos na matriz ferrítica
principalmente para melhorar a solubilização do carboneto no processo de
martêmpera. Nesse processo utilizamos fornos de alta convecção (Figura 3) como
podemos observar na figura abaixo.
Figura 3 - Corte esquemático de um forno tipo sino de recozimento de bobinas.
(Fonte: Revista Industrial Heating)
 Recuperador: a função é utilizar o residual de hidrogênio para retornar para a
queima e ajudar no aquecimento da carga.
 Queimador: maçarico de gás natural utilizado para aquecimento da carga.
 Suporte: Em fornos de rolos utilizamos convectores e divisores para favorecer
uma melhor circulação da atmosfera interna da campânula do forno de
recozimento.
 Ventilador: uma das principais partes de um forno, pois é ele que faz toda a
recirculação da atmosfera favorecendo a convecção dos gases.
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 Motor do ventilador: realiza a rotação do eixo que está ligado as pás de
ventilação e este é refrigerado a água e blindado.
 Forno: é o módulo que realiza o aquecimento utilizando maçaricos alimentados
por oxigênio e gás natural.
 Campanula: é a parte do forno que utilizamos para enclausurar a carga e
eliminar o contato com a atmosfera oxidante.
 Difusor: é utilizado para separar os rolos um dos outros favorecendo uma troca
térmica homogênia.
ÓLEO EMULSIVO
Na relaminação de tiras a frio além de todo a concepção do equipamento na
qual engloba um laminador é necessário a utilização de insumos para que torne o
processo estável e que não tenha problemas no decorrer do encruamento que
possam comprometer a qualidade.
A maior parte da emulsão é direcionada sempre nos cilindros, pois se hover
uma variação térmica brusca, pode favorecer o aparecimento de trincas ou até a
quebra no cilindro devido a dilatação entre a camada tratada e o núcleo ocasionado
pela diferença de dureza entre as camadas do cilindro.
Figura 4 - Processo de laminação
E o óleo de laminação é o principal insumo a ser utilizado, este tem
caracteristicas especificas de refrigeração, lubrificação, limpeza, melhorar a
velocidade devido a diminuição do atrito, qualidade de superfície e nível de sujeira e
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redução de atmosfera nos fornos sinos, a solução do líquido utilizado na
relaminação como emulsão tem aproximadamente 3% de óleo miscível na base
água. Tem base mineral e por isso é mais difícil a quebra intramolecular.
O óleo emulsivo com alta demugabilidade tendem a ser retirado no processo
de relaminação e assim não formar um contaminante que ao entrar no forno de
recozimento o resíduo possa gerar fuligem ou saturar a atmosfera com vapor de
óleo e aderir no material relaminado causando manchas e sujeira para o próximo
processo.
INFLUÊNCIA DAS VARIAVÉIS DE PROCESSO

Temperatura
Influencia no controle das 3 fases do recozimento pleno que é a recuperação,
recristalização e crescimento de grão, além dessa classe também realizamos a
esferoidização, mas para ambas o processo consiste em solubilizar todo o carbono e
elemento de liga na matriz ferritica e no processo de resfriamento controlado seja
favorecido a formação de carbonetos mais homogêneos para os processos
seguintes.

Vazão de hidrogênio
Quanto maior o volume de hidrogênio no interior da campânula, menor será a
sujidade encontrada no material processado devido um maior craqueamento do óleo
existente na superfície do material quando atrelado a faixa de temperatura de
evaporação do óleo.

Tempo
Chamamos de linha de encharque que é o tempo necessário que o forno leva
para termos toda a carga com a mesma temperatura e em todos os pontos de todas
as
bobinas,
dessa
forma
não
teremos
nenhuma
consequentemente diferenças nas propriedades físicas.
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heterogeneidade
e
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MATERIAIS E MÉTODOS
DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROCESSO
Abaixo temos a curva de evaporação do óleo que utilizamos para reduzir o
consumo de hidrogênio e direcionar o gás para a faixa.
Figura 5 - Reação generalizada do processo de craqueamento.
Gráfico 1 – Curva de evaporação do óleo emulsivo utilizado no processo de relaminação.
(Fonte: Daido Química do Brasil)
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A reação ocorre mais facilmente quando o óleo de laminação encontra-se no
estado gasoso, devido as moléculas estarem em maior agitação favorecendo assim
a reação entre a molécula de óleo de laminação e a molécula de hidrogênio,
favorecendo então a utilização da curva de evaporação. Alguns contaminantes
podem modificar a curva de evaporação dificultando assim a parametrização do
processo prejudicando a qualidade superficial, como por exemplo: vazamento de
óleo hidráulico e utilização de óleo protetivo com baixa compatibilidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Gráfico 2 – Curva das variáveis do processo de recozimento em forno tipo sino.
Maior vazão de hidrogênio
entre as temperaturas de
150°C e
450°C,
conforme
curva de evaporação do óleo.
Para a análise comparativa de sujidade após o recozimento do material em
forno tipo sino, foi utilizada uma vazão média de hidrogênio no processo cerca de
35% menor que a anteriormente utilizada. Para verificar a eficiência na limpeza dos
materiais, foi realizado pela empresa Daido Química do Brasil o teste de reflectância
antes da redução de hidrogênio (Figura 7b) e após a redução de hidrogênio (Figura
8b).
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Figura 6a. Amostra antes da redução de
Figura 7a. Amostra após a redução de
hidrogênio no forno HC6.
hidrogênio no forno HC6.
Figura 6b. Resultado do teste:
Figura 7b. Resultado do teste:
92% de reflectância
96% de reflectância
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CONCLUSÃO
Com este trabalho, podemos identificar as seguintes conclusões acerca do uso
da curva de evaporação do óleo de laminação com o intuito de reduzir o consumo do
gás hidrogênio nos fornos tipo sino:
A utilização de uma maior vazão de hidrogênio somente na faixa onde o óleo
de laminação se encontra em fase gasosa, de acordo com a curva de evaporação,
faz com que o crequeamento deste seja mais eficiente, tendo uma redução da
sujidade na superfície da chapa superior a 4%, de acordo com o teste de
reflectância, utilizando uma vazão de hidrogênio cerca de 35% menor no processo
de recozimento.
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.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. CALLISTER JR., W. D. Ciência de engenharia de materiais: uma
introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
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ASM, 1991.
3. HEIFELD, K. REINSTAEDTLER, R. – O LAMINADOR MKW – SEU
DESENVOLVIMENTO, SUA APLICAÇÃO, SUA POSSIBILIDADES –
METALURGIA vol. 25 – n143º: outubro 1969.
4. ANTUNES, A – Setores da Indústria Química Orgânica. Rio de
Janeiro:
E-papers, 2007.
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REDUCTION IN CONSUMPTION IN HYDROGEN ANNEALING FURNACES
USING THE BELL CURVE TYPE OF OIL DISTILLATION OF ROLLING.
Fernando Kawata
Julia Ferrari Pompeo
Ricardo Almeida Alves
Roberto Carlos Gianini Jr.
In the present work to be made were analyzed the behavior of rolling oil into
the annealing furnace with hydrogen using EBNER distillation curves rolling oil to
ensure that the material is cleaned in a certain temperature range favoring more
efficient reduction of spent gas atmosphere, and this factor we note that materials
with protective oil in annealing cause the impregnation of sediment in the pipes
increasing operating costs.
Keywords: Annealing, rerolled strips, rolling oil, tempera.
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