LINGOTAMENTO: Um Estudo dos Tipos e das Variáveis de Fabricação

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ALANE CRISTIANE DUTRA MATOS

DIOGO FEITOSA RIBEIRO

NATANAEL PINHO DA SILVA ALVES

ORMÍNIO LOPES LEITE

PEDRO FELIPE LAVRA DIAS

LINGOTAMENTO: um estudo dos tipos e das variáveis de fabricação

São Luís

2016

ALANE CRISTIANE DUTRA MATOS

DIOGO FEITOSA RIBEIRO

NATANAEL PINHO DA SILVA ALVES

ORMÍNIO LOPES LEITE

PEDRO FELIPE LAVRA DIAS

LINGOTAMENTO: um estudo dos tipos e das variáveis de fabricação

Trabalho apresentado para obtenção de nota da terceira avaliação da disciplina de Transformação de fases dos materiais da Universidade Estadual do Maranhão.

Professor: Adilton

São Luís

2016

1 INTRODUÇÃO

O lingotamento é um dos processos mais empregados pelas empresas de fabricação de metais para a estocagem de seu material. Esse processo consiste na solidificação de um metal líquido em moldes, formando placas ou barras com diversas dimensões que facilitem o transporte desse material.

Historicamente, o escorrimento de metais no estado líquido de matéria para o interior de moldes perfilados é uma tecnologia que a população chinesa domina desde a antiguidade - criação peças a partir do ferro e bronze. Não obstante, a conceituação em si de lingotamento surge em 1840, no experimento do estadunidense George Sellers de lingotar canos de chumbo.

Na preparação de aços, por exemplo, após a passagem pelos conversores ou fornos, uma estrutura líquida de metal é produzida, entretanto, para a comercialização do mesmo, necessita-se solidificar esse material.

Dessa forma, por meio de enormes panelas revestidas com material refratário, esse metal, ainda líquido, é transferido para a região de lingotamento onde as lingoteiras – para o lingotamento convencional – ou os moldes seguidos de rolos de suporte – para lingotamento contínuo – aguardam-no para a solidificação.

Como pode-se perceber, para os aços e ligas, existem dois tipos de lingotamento adequados às diferentes especificações do material. Além disso, nesse processo existem diversas variáveis que afetam na qualidade do produto e é esse estudo que será abordado no referido trabalho.

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

Conceituar o processo de lingotamento, definindo seus tipos e aplicações assim como as variáveis desse procedimento que afetam nas propriedades do material.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir o lingotamento convencional e contínuo;

Exemplificar os tipos de aços para lingotamento convencional;

Analisar a transmissão de calor na solidificação;

Fazer um estudo sobre a contração na solidificação;

Evidenciar a estrutura dos lingotes;

Detectar os produtos do lingotamento contínuo.

3 TIPOS DE LINGOTAMENTO

Como já fora mencionado, o processo de lingotar uma peça metálica se resume a dois: o lingotamento convencional e o contínuo. Por ter uma rentabilidade de material formado muito superior, a maior parte da fabricação aços, em um âmbito global, é arranjada por meio do lingotamento contínuo.

É importante mencionar, antes da elucidação dos tipos de lingotamento que nesse tipo de processo, como o material é resfriado, tem-se uma enorme preocupação com o surgimento de trincas e empenos devido a contração do mesmo. Além disso, como o aço ou liga é deixado, de certa forma, de maneira bruta, tem-se um cuidado com a precipitação de novas fases que podem fragilizar a peça, acarretando perdas de propriedades. Deve-se ter cuidado com a oxidação da superfície, tanto no processo como após.

3.1 LINGOTAMENTO CONVENCIONAL

Essa técnica consiste em um, a priori, aço fundido que então será solidificado dentro de um molde respeitando um certo tempo de resfriamento conforme a sua qualidade. Nesse processo, como já fora mencionado, o aço se localiza incialmente nas panelas para assim escorrer nas formas, lingoteiras.

O lingotamento convencional é assim, um processo um tanto quanto complicado de se aplicar. Uma vez que a utilização de lingoteiras – serão especificadas posteriormente – se faz presente, a criação das placas de material é restrita para determinados tipos de material.

 Devido a isso, no caso dos aços – objeto de estudo nesse caso – apenas aqueles fabricados em pequenas quantidades e com precisas exigências quanto a solidificação é empregado o processo de lingotamento convencional.

Essa vazão pode ocorrer de duas maneiras: Direta: o aço é vazado por cima das formas, sendo impulsionado pela ação da gravidade (nesse estilo desgasta-se mais as lingoteiras além de possibilitar a formação de bolhas de ar no interior do material); Indireta: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base por meio de tubulações com material refratário (processo mais caro devido a maior utilização de materiais refratários entretanto, além de permitir o enchimento simultâneo de várias moldes, esse enchimento é mais uniforme).

3.1.1 Tipos de lingoteira

Precedentemente à explanação dos tipos de lingoteiras se faz necessária a sua conceituação:

Lingoteiras têm, em geral, a forma de uma caixa, feita de ferro fundido, pesando 1-1,5 vezes o peso do lingote a ser produzido. O projeto da combinação lingoteira/lingote é feito visando otimizar as varáveis de solidificação e considerando sua conformação mecânica posterior. (COSTA & MEI,2010, p. 503-504)

Nesse sentido, é correto afirmar que extrema é a valia do formato desses moldes uma vez que, como será visto adiante, as condições de resfriamento e de surgimento de trincas ou empenos no material está umbilicalmente relacionado com as lingoteiras.