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