Avaliação da velocidade de resfriamento sobre as propriedades mecânicas do vergalhão fabricado com o aço 1020 no processo Tempcore

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso tem como finalidade apresentar um estudo sobre o aço de baixo carbono, o SAE 1020. Este tipo de aço é muito aplicado nos materiais de construção mecânica, devido as suas características serem de boa resistência mecânica, trabalhabilidade, disponibilidade e baixo custo. O aço é produzido via aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados em um trem contínuo em diferentes passes de conformação mecânica e resfriados ao ar para obtenção do vergalhão. Este por sua vez, atende as propriedades mecânicas estabelecidas pela norma brasileira ABNT NBR 7480, categoria CA50. Para adequação das suas propriedades mecânicas, o vergalhão passa pelo tratamento térmico, com o controle do resfriamento durante a laminação e durante a etapa de resfriamento no rolo. Sabe-se que na produção industrial do aço, a solidificação e o resfriamento são muito rápidos para que o equilíbrio termodinâmico seja alcançado, o que pode gerar variações nas propriedades mecânicas que acabam dificultando a aplicação em campo, devido as inúmeras variáveis, há um empecilho de produzir vergalhões com propriedades mais homogêneas. Este trabalho se propôs a estudar as variações da microestrutura em diferentes regiões do vergalhão em rolo CA50 do aço SAE 1020 tratado termicamente, e laminado a quente, aplicando inclusive variações nas taxas de resfriamento antes da etapa de enrolamento. Para isto foi feita a caracterização microestrutural e a caracterização mecânica. Neste estudo foram realizadas algumas alterações no processo de equalização da caixa de resfriamento por água, em que são equipamentos de tratamento térmico cujo propósito é resfriar o material depois do último passe de laminação. O resfriamento é realizado mediante a aplicação de água que flui no contato com a barra no sentido de laminação. As modificações neste processo foram elaboradas para verificar em qual condição de resfriamento teria uma menor variação de microestrutura e de propriedade mecânica do vergalhão em rolo. Os resultados obtidos mostraram que a condição com 50% abaixo da vazão nominal obteve menor variação de suas propriedades, atingindo uma microestrutura um pouco mais homogênea, no qual os seus parâmetros atendem a norma ABNT NBR 7480.

This course completion paper aims to present a study on the low carbon steel, SAE 1020. This type of steel is widely applied in mechanical construction materials, due to its characteristics of good mechanical strength, workability, availability, and low cost. The steel is produced via electric steelworks, giving rise to billets that are rolled in a continuous train in different mechanical forming passes and cooled in air to obtain the rebar. This, in turn, meets the mechanical properties established by the Brazilian standard ABNT NBR 7480, category CA50. To adapt its mechanical properties, the rebar goes through heat treatment, with cooling control during rolling and during the cooling stage in the roller. It is known that in the industrial production of steel, solidification and cooling are too fast to reach thermodynamic equilibrium, which can generate variations in mechanical properties that end up hindering the application in the field, due to the many variables, there is a hindrance to produce rebar with more homogeneous properties. This work proposed to study the microstructure variations in different regions of the rebar coil CA50 of heat-treated and hot-rolled SAE 1020 steel, applying variations in the cooling rates before the coiling stage. For this, microstructural and mechanical characterization was performed. In this study some changes were made in the process of equalization of the water cooling box, which is heat treatment equipment whose purpose is to cool the material after the last rolling pass. The cooling is done by applying water that flows in contact with the bar in the rolling direction. The modifications in this process were designed to verify in which cooling condition there would be a smaller variation in microstructure and mechanical properties of the rebar roll. The results obtained showed that the condition with 50% below the nominal flow rate obtained less variation in its properties, reaching a slightly more homogeneous microstructure, in which its parameters meet the ABNT NBR 7480 standard.