Chapas de aço laminadas a frio para aplicações com requisito de planicidade restrita

Abstract

A planicidade isenta de ondulações é um requisito essencial aos aços aplicados em painéis longos de produtos da linha branca, móveis e painéis arquitetônicos. Os aços com planicidade restrita caracterizam-se também pela espessura baixa e resistência relativamente elevada, o que os torna um produto siderúrgico peculiar. Os aços laminados a frio recozidos em caixa representam uma opção dentro deste mercado, mas as limitações naturais do processo produtivo tornam o atendimento aos requisitos de planicidade um desafio, principalmente em função das ondulações intermediárias que ocorrem na chapa, as limitações de correção dos laminadores do tipo quadruo e a ausência de aplainamento posterior. Neste contexto, esta dissertação trata da correção de deficiências de planicidade através do desenvolvimento de um método de produção de um aço ABNT NBR 5915 com espessura entre 0,50 e 0,60 mm e largura entre 1100 e 1550 mm, recozido em caixa para aplicação em gabinetes de refrigeradores. Uma formulação matemática foi desenvolvida para estudar a instabilidade plástica correlacionando a deformação e as deficiências de planicidade a partir da teoria de Swift. A metodologia empregada envolveu a introdução de uma ondulação central controlada da ordem de 30 i-units na fase de laminação a frio e a sua correção após o recozimento em caixa no laminador de encruamento. Um lote de 10 bobinas produzidas nestas condições foi avaliado na linha de inspeção e os resultados do experimento foram comparados estatisticamente com o histórico de produção do material. Um estudo da redução da espessura devida a deformação em instabilidade plástica foi conduzido para avaliar as condições de empescoçamento da chapa em função da deficiência de planicidade. Amostras dos testes em linha de produção foram avaliados em laboratório, de modo a conhecer o efeito das ondulações sobre algumas propriedades mecânicas finais da chapa e a sua estrutura cristalina. A avaliação da deformação em instabilidade plástica demonstrou que ondulações superiores a 1000 i-units podem comprometer a espessura e causar o empescoçamento da chapa, no entanto deficiências na planicidade final da ordem de 30 i-units já seriam suficientes para degradar o aspecto do material e impossibilitar a sua aplicação em produtos da linha branca. Os resultados do experimento conduzidos na linha de produção demonstraram que a ondulação central controlada foi eficaz na eliminação das ondulações localizadas, porém a planicidade geral da chapa não experimentou evolução estatisticamente significativa em relação ao material produzido anteriormente. Os ensaios laboratoriais apontaram que não houve variação nas propriedades mecânicas e na morfologia do aço testado. O experimento contribuiu na formulação de um modelo mais refinado do processo produtivo, o qual foi aplicado com sucesso e possibilitou a homologação do material por diversos fabricantes, permanecendo em fornecimento regular com aplicação em painéis de produtos da linha branca e móveis de aço.<br>

Abstract : Buckles-free flatness is an essential requirement for steel applied to long panels of white goods, furniture and architectural panels. The steels with restricted flatness are also characterized by low thickness and relatively high strength, which makes these steel products quite peculiar. Batch annealed cold rolled steels represent an option within this market, although due to some natural limitations of the production processes meeting the flatness requirements are much of a challenge, mainly due to the occurrence of quarter buckles, the limitation of shape correction put up by the 4-high mill stands and the absence of flattener and leveller. This dissertation addresses the correction of flatness deficiencies and proposes the development of a production method for an ABNT NBR 5915 batch annealed steel ranging from 0,50 to 0,60 mm in thickness and a from 1100 to 1550 mm in width, for application in refrigerator cabinets. The selected technique involved the introduction of steady and controlled central buckles of around 30 i-units into the entire coils during cold rolling, and its correction after annealing within the temper mill. A set of ten coils produced under these conditions had its wave height and wavelength measured on the inspection line and the experimental results were statistically compared to that material production records. A theoretical analysis of lack of flatness and true deformation on the instability strains based on Swift´s theory was carried on to evaluate the necking conditions of isotropic and anisotropic steel strips submitted to cold rolling. Samples from the shop floor experiment were taken to the laboratory, in order to know the effect of buckles on some mechanical properties of the plate and its crystalline structure. The evaluation of plastic instability demonstrated that buckles of up to 1000 i-units can compromise the strip thickness and cause the rejection of the coil owing by a necking issue, however flatness flaws of just 30 i-units are able to degrade the appearance of the material and block off its application in appliances and other long panels. Test results from the inspection line demonstrated that the insertion of centre buckles into the cold rolled strip was effective to eliminate the quarter buckles at the finishing line but overall sheet flatness did not experienced statistically significant improvement when compared to the previously produced material. The laboratory tests indicated that there were no change in the main mechanical properties and the morphology of the tested steel as well. This experiment contributed to the formulation of a more refined model of the production process, which was successfully applied and led to several homologations, remaining the restricted flatness coils for long panels in regular supply for white goods and steel furniture customers.