Estudo da otimização de manganês em aço SAE 1541 modificado e da sua influência nas propriedades mecânicas de vergalhões

Abstract

O cenário atual da indústria siderúrgica é de competitividade crescente, principalmente pela entrada de novas empresas no ramo e pelo baixo custo do aço proveniente de importações. Essa condição de mercado representa uma forte motivação para a realização de trabalhos que buscam melhorias na eficiência dos processos produtivos dentro das usinas, com a finalidade de redução de custos de produção. Com base nesse conceito, este trabalho visa estudar a viabilidade técnica de otimização do teor de manganês adicionado em um aço SAE 1541 modificado, fabricado numa usina siderúrgica da região sul do Brasil. O projeto foi desenvolvido para esse aço, pois representa um grande volume de produção para a empresa e, na composição química atual, vem conferindo a vergalhões boa margem nas propriedades mecânicas com relação aos valores estabelecidos por norma. A liga é produzida a partir de aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados a quente e resfriados ao ar para obtenção de barras nervuradas para concreto armado, também denominadas vergalhões. Estes, por sua vez, atendem às propriedades mecânicas estabelecidas pela norma brasileira ABNT NBR 7480, categoria CA50. A composição química proposta ao longo do trabalho deve garantir que as propriedades mecânicas descritas na norma continuem sendo atendidas. Além do acompanhamento de todas as etapas de produção do aço com a redução de manganês proposta, foram realizados: levantamento e análise de histórico de dados, ensaios de composição química, caracterização microestrutural, ensaios de tração e dobramento. Os resultados obtidos mostram que a metodologia proposta para avaliação de propriedades mecânicas é válida, e que pode ser aplicada em outros estudos de modificação de composição química em aços. Além disso, este estudo indica que é viável otimizar o teor de manganês e, ainda assim, garantir o atendimento às especificações da norma brasileira ABNT NBR 7480 para vergalhões a serem utilizados em estruturas de concreto armado.

The current scenario of the steel industry is increasingly competitive, mainly because of the entry of new firms into the sector and also because of low-cost imports. The characteristics of this market strongly motivate studies that seek to improve the efficiency of production processes at the plants in order to reduce manufacturing costs. Based on this concept, the present study aims to assess the technical feasibility of optimizing the manganese content added to modified SAE 1541 steel, manufactured at a large steel plant in southern Brazil. The project was designed for this type of steel as it represents a sizeable volume of production for the firm and also because, with the current chemical composition, the mechanical properties of rebars are way above specifications. The alloy is manufactured in an electric arc furnace, giving rise to billets rolled into a continuous train in different passes and air cooled to produce ribbed bars for reinforced concrete, also known as rebars. These rebars comply with the mechanical properties established by ABNT NBR 7480, grade CA50. The chemical composition proposed in the paper must guarantee that the mechanical properties described in the technical standards be met. All stages of steel production with the lower manganese content proposed in the paper were monitored, and data, chemical composition, microstructure, tensile strength and bending properties were surveyed and analyzed. Results show that the proposed method for assessment of the mechanical properties is valid and that it can be applied in other studies aiming to investigate modifications to the chemical composition of steel. Also, this study shows that it is possible to optimize manganese content and meet the specifications of ABNT NBR 7480 for rebars used in reinforced concrete structures.