Desenvolvimento de aço baixo carbono em aciaria elétrica para produção de arames galvanizados

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Nicolodi, Anderson
• Orientador(a): Bielefeldt, Wagner Viana
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Aço-carbono; Aciaria; Arame de aço; Propriedades mecânicas
• Palavras-chave em Inglês: Low carbon steel; Steelmaking; Galvanized wire; Boron; Nitrogen; Residual elements
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/219425

As empresas siderúrgicas estão procurando, cada vez mais, atingir os melhores padrões de qualidade de seus produtos, aliados ao menor custo de produção e à alta produtividade. Nas trefilarias de aços de usinas semi-integradas, em particular, uma forma de reduzir os custos do processo é viabilizar a produção do aço a ser trefilado na própria usina. Em usinas integradas, o aço é produzido em uma aciaria à oxigênio a partir do ferro-gusa obtido em um alto-forno. Enquanto em usinas semi-integrada, tipicamente, o aço é produzido em uma aciaria elétrica, o que implica em algumas diferenças, i.e. maior teor de nitrogênio e de elementos residuais. Estas diferenças influenciam nas propriedades mecânicas dos produtos, dificultando a produção de arames galvanizados a partir de aços baixo carbono em aciarias elétricas que atendam as normas técnicas ou internas. O objetivo geral deste estudo foi viabilizar a produção de um aço baixo carbono em aciaria elétrica para fabricação de arames galvanizados com propriedades mecânicas similares aos produzidos por aços de aciaria a oxigênio. Para este fim, foram produzidos seis aços baseados no aço SAE 1005: um aço em aciaria a oxigênio de usina integrada (1005 BOF), um aço em aciaria a oxigênio de usina integrada com adição de boro (1005 BOF-B), um aço em aciaria elétrica (1005 FEA) e três aços com diferentes níveis de adição de boro em aciaria elétrica (1005 FEA-BB, 1005 FEA-MB e 1005 FEA-AB). Estes aços foram empregados na produção de arames galvanizados BWG 12. A caracterização dos aços e arames galvanizados visou determinar composição química, resistência mecânica (ensaio de tração), microestrutura e comportamento frente ao envelhecimento estático. Além disso, buscou-se avaliar a influência dos parâmetros do processo de recozimento nas propriedades mecânicas do arame galvanizado 1005 FEA. Os resultados obtidos indicam que a adição de boro na produção de aço em aciaria elétrica permite reduzir consideravelmente o limite de resistência a tração e aumentar o alongamento máximo de arames galvanizados produzidos em aciaria elétrica, tornando-os similares aos produzidos em usinas integradas. Estas observações são maximizadas para o aço com teor de boro intermediário estudado (1005 FEA-MB). Não foram verificadas mudanças significativas no tamanho de grão ferrítico dos arames galvanizados com a adição de boro nos aços de aciaria elétrica e no aço de aciaria a oxigênio. Com a adição de boro se esperava uma diminuição dos efeitos do envelhecimento estático por deformação em função da fixação de nitrogênio livre em nitretos, o que foi observado para os aços produzidos em aciaria a oxigênio. Já os aços microligados ao boro produzidos em aciaria elétrica apresentaram maior aumento no limite de resistência a tração com o passar do tempo do que o aço 1005 FEA. No15 entanto, mesmo após longos períodos de envelhecimento, os limites de resistência a tração dos aços microligados ao boro foram significativamente menores do que o observado no aço 1005 FEA. A alteração de parâmetros do processo de recozimento, mesmo nas condições extremas testadas (velocidade de 30 m/min ou temperatura de 746 ºC), foi menos efetiva que a adição de boro na diminuição do limite de resistência a tração dos arames galvanizados. Nas condições em que o estudo foi realizado, observou-se que a produção de um aço baixo carbono em aciaria elétrica para fabricação de arames galvanizados, com propriedades mecânicas similares aos de aciaria a oxigênio, pode ser realizada com adições adequadas de boro na composição dos aços.