Neste artigo são discutidos algumas das principais características necessárias para se ter uma matéria-prima adequada para o processo de forjamento (frio, morno ou quente), com alguns destaques especiais na fabricação do aço, controles e inspeções de processo e produtos, que são os principais responsáveis pelos bons resultados de uma matéria-prima apta para o processo de transformação secundária
A ArcelorMittal é a maior fabricante de aço e uma das maiores produtoras de minério de ferro do planeta, além de líder mundial em reciclagem de sucata metálica. Guiada por uma filosofia de produzir soluções em aço seguro e sustentável, é a principal fornecedora de produtos siderúrgicos de qualidade para todos os principais mercados, incluindo o automotivo, o de construção, o de eletrodomésticos e o de embalagens.
Como todos os processos industriais, o desenvolvimento e aperfeiçoamento do segmento de Forjaria estão em constante evolução, com apoio em tecnologias que envolvem simulações tridimensionais utilizando softwares que analisam a conformação mecânica, como por exemplo, Abaqus, QForm, Deform etc., e auxiliam na avaliação do comportamento da peça produzida. Essa tecnologia facilita o entendimento do comportamento do ferramental, matéria-prima ou demais características do produto final.
A ArcelorMittal também segue nessa linha de evolução contínua, fornecendo produtos adequados para qualquer tipo de transformação, seja para forjamento, trefilação, extrusão, laminação etc., fornecendo fio-máquinas ou barras em diversos comprimentos que vão desde blanks/bolachas de 8 mm até comprimentos de 12 metros, proporcionando soluções e ganhos de produtividades para os nossos clientes.
Fabricação do Aço Destinado à Forjaria
Para a fabricação de um aço apto para forjaria, utiliza-se basicamente dois tipos de usinas: integrada e semi-integrada, sendo que na primeira o aço é fabricado desde a redução do minério de ferro enquanto na segunda o aço é fabricado a partir de sucatas metálicas, devidamente selecionadas por empresas do grupo que têm essa preocupação e estratégia voltada para os propósitos da empresa e meio ambiente.
Lingotamento Contínuo
Um fator bastante controlado nos aços destinados à forjaria é a segregação. Essa característica de qualidade poderá ser melhorada utilizando dispositivos denominados agitadores eletromagnéticos, que induzem um campo magnético que resulta num fluxo rotacional durante o vazamento do aço líquido na etapa de lingotamento contínuo.
Além do controle de segregação, esses agitadores eletromagnéticos tornaram-se imprescindíveis para aços de alta qualidade trazendo outros benefícios no produto, como a eliminação e geração de poros, controle dimensional (romboidade e abaulamento), melhorias na qualidade superficial, pin-holes etc.
A quantidade de agitadores eletromagnéticos depende da seção de saída das lingoteiras, podendo ser colocados no molde (M-SEM) e/ou no meio raio (S-SEM). Em alguns casos também são colocados no final do comprimento metalúrgico (F-SEM), tomando cuidado em não superdimensionar a quantidade dos agitadores ou do campo magnético, sob o risco de gerar segregação reversa.
Outra importante variável nesse processo é que o jato de metal líquido entre o distribuidor e o molde seja protegido, a fim de evitar a reoxidação do aço em contato com a atmosfera e que possa gerar problemas de qualidade no produto final, como o nível de micro e macroinclusões.
Utilizando os recursos das usinas mundiais, a ArcelorMittal possui lingoteiras com dimensionamento adequadas para promover uma excelente taxa de compactação no produto laminado.
Esmerilhamento
Operação realizada logo após a fabricação dos tarugos oriundos do lingotamento. Consiste em desbastar a superfície do tarugo, removendo carepas grosseiras, região colunar ou trincas geradas na solidificação do metal líquido. Com isso, evita que esses defeitos sejam impressos ou transferidos para o material durante a laminação a quente.
Laminação a Quente
Na laminação a quente o processo é realizado acima da temperatura de recristalização, e para um melhor desempenho na conformação do produto são utilizadas cadeiras horizontais e verticais que vão deformando o produto em formatos pré-estabelecidos, sendo mais comum o oval-redondo.
Inspeções
É necessário um acompanhamento mais aprimorado para os materiais destinados para forjaria além de segregação, composição química, microestrutura, propriedades mecânicas etc. Nessa matéria apresentaremos os 3 principais ensaios que estão relacionados à matéria-prima:
a. Eddy Current: também chamados de Correntes Parasitas ou Correntes de Foucault, utilizados para avaliar defeitos superficiais. Usualmente são utilizados dois equipamentos em conjuntos, um que realiza leitura de defeitos longitudinais (Circograph) e outro que realiza leitura transversal (Defectomat). A profundidade ou extensão do defeito é indicada pelo tempo que a corrente leva para percorrer a região analisada.
b. Partículas Magnéticas: Também utilizado para avaliação de defeitos superficiais, baseia-se na geração de um fluxo magnético que percorre toda a superfície do material ensaiado. Por se tratar de barras, é muito comum utilizar o recurso por meio úmido, onde a barra é envolvida por um filme contendo solução de partículas ferromagnéticas e que se aglomeram quando há um campo de fuga do magnetismo aplicado. Essa região é a que indica que o material tem algum tipo de problema, como trincas, e que pode ser facilmente observado quando o material for exposto a uma luz negra ou ultravioleta.
c. Ensaio de Recalque: muito utilizado em matéria-prima com bitolas inferiores a 30 mm e destinado para a indústria de fixadores. O teste baseia-se com um pequeno corpo de prova do material e aplicado a compressão até uma altura pré-determinada. Dentre as diversas avaliações possíveis do ensaio, é provável checar eventuais descontinuidades superficiais na matéria-prima que impactem no desempenho da mesma.
d. Ultrassom: Utilizado para identificar defeitos internos, como por exemplo: vazios, trincas ou inclusões grosseiras. Uma onda de som ultrassônica de pulso-ecoante é enviada através do material e em casos de haver algum defeito interno, o mesmo atuará como um obstáculo e devolverá parcialmente a onda. Essa informação é capturada pelo sistema informatizado, que indicará o tamanho e localização do defeito interno.
Tipos de Aços
A ArcelorMittal dispõe de uma ampla gama de aços carbono ligados e não-ligados em seu portfólio, com produtos adequados para forjamento a quente, morno ou frio, atendendo às normas SAE, ABNT, DIN etc.
Na forjaria, é muito comum consumir aços com requisitos de temperabilidade garantida, onde se utiliza pequenos ajustes na composição química para garantir que o produto final tenha a dureza esperada. Esse requisito é identificado pelo sufixo H nos aços SAE/ABNT, como por exemplo, SAE 1045H, SAE 4140H etc.
A dureza pode ser avaliada conforme a curva Jominy de cada tipo de aço. Abaixo é mostrada a diferença dessa curva entre um material SAE 4140 padrão e SAE 4140H, conforme Figura 5.
Barras com Comprimentos Pré-determinados e Corte/Blanks
Algumas soluções que auxiliam as forjarias na competividade é justamente a possibilidade de fornecer barras com comprimentos prédeterminados que evitam as perdas por sobra. É possível ser enviado em comprimentos múltiplos direto do laminado a quente, ou então, agregando serviços de cortes que variam de comprimentos que vão a partir de 8 mm (bolachas) ou blanks.
Conclusão
A ArcelorMittal está apta para fornecer aços de alto desempenho para o segmento de forjaria, com equipe técnica especializada para o desenvolvimento de produtos e serviços de pós-vendas. Algumas vantagens precisam ser consideradas, como por exemplo, utilização das nossas capacidades mundiais das usinas para a produção de aços especiais, que vão desde aços Superclean até as soluções avançadas e personalizadas para um ótimo desempenho no processo de forjaria. Como benefício, muitos destes aços já são homologados em diversas indústrias, principalmente a automotiva.
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