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Universidade Federal de Ouro Preto - UFOPEscola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de MateriaisCampus Morro do Cruzeiro
Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
USINAS SIDERÚRGICAS DE MINAS GERAIS S/A
Thiago Felipe Cruz Miranda de Avelar
Julho de 2010
Universidade Federal de Ouro Preto - UFOPEscola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de MateriaisCampus Morro do Cruzeiro
Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil
RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO
USINA INTENDENTE CÂMARA
IPATINGA, MG
Relatório de Estágio de Férias do curso de Engenharia Metalúrgica
apresentado à Universidade Federal de Ouro Preto, sob a supervisão do Analista de laboratório
Cleydson Fernando Gomes Torres
Thiago Felipe Cruz Miranda de Avelar
Julho de 2010
Índice
1- Introdução......................................................................................................04
2- Objetivos........................................................................................................05
3- A Usiminas.....................................................................................................05
4- Desenvolvimento do estágio..........................................................................06
5- Área do Estágio: Laboratório de Testes Mecânicos......................................07
5.1- Metrologia..............................................................................................08
5.2- Recebimento do Material.......................................................................08
5.3- Preparação das Amostras.....................................................................08
5.4- Tipos de Ensaios Realizados:
5.4.1- Ensaio de Tração.....................................................................09
5.4.2- Ensaio de Charpy....................................................................10
5.4.3- Ensaio de Embutimento...........................................................11
5.4.4- Ensaio de Dureza....................................................................12
5.4.5- Ensaio de Dobramento............................................................13
5.4.6- Ensaio da Rugosidade Superficial...........................................14
5.4.7- Metalografia.............................................................................15
5.4.8- Outros tipos de ensaios realizados..........................................16
5.5- Emissão do Certificado de Inspeção......................................................16
6- Conclusão .....................................................................................................16
7 - Referências Bibliográficas ...........................................................................17
1. INTRODUÇÃO
No período de 12 de Julho de 2010 até o dia 10 de Agosto de 2010 foi
realizado o estágio na Usina Intendente Câmara, em Ipatinga-MG, pertencente
ao sistema Usiminas. Devido aos poucos dias de estágio, este não pôde
abranger todas as áreas da usina, que se divide basicamente em Área de
Redução, Área de Refino, Laminador de Chapas Grossas, Laminação a Frio 1
e Laminação a Frio 2. A área escolhida para o estágio foi a Área de U1 Laborat
(Laboratórios de Testes Mecânicos e Químicos), onde as atividades
específicas desenvolvidas no setor de estágio foram:
- Acompanhar as atividades de recebimento e corte de amostras para ensaios
mecânicos e metalográficos;
- Acompanhar as atividades de preparação de corpos de provas para ensaios
mecânicos e metalográficos;
- Acompanhar as atividades de realização de ensaios mecânicos e
metalográficos;
- Acompanhar as atividades relacionadas com emissão de Certificados de
Inspeção (Qualidade) do produto;
- Acompanhar as atividades de calibração e metrologia da gerência de
laboratórios;
- Acompanhar as atividades de recebimento e preparação de amostras para
análises químicas;
- Acompanhar as atividades de realização de análises químicas;
Do dia 12 ao dia 14 de Julho houve um programa de
recepção/integração dos estagiários, realizado na Superintendência de
Desenvolvimento Organizacional e de Pessoas. Além de receber as Boas
Vindas da empresa, tivemos orientações iniciais sobre Segurança e Medicina
do trabalho, que incluiu palestras e vídeos da empresa, enfatizando assim a
grande preocupação que tem a empresa para que não ocorra nenhum tipo de
acidente de trabalho dentro das instalações da usina, transporte interno e Fluxo
de Produção, além de visitas ao Zoobotânico e clube Associação Esportiva e
Recreativa Usipa, todos mantidos pela Usiminas e criados para atender,
principalmente, às necessidades de lazer daqueles que trabalharam na
construção da Usiminas.
Esse período foi de extrema importância para o contato inicial dos
estagiários à empresa e às pessoas responsáveis pelo nosso
encaminhamento. A facilidade que tivemos em manter um bom relacionamento
com os funcionários da empresa, não somente no período de integração como
em todo o decorrer do estágio, revelou um clima de convivência muito
apropriado para uma empresa de grande porte que se apóia na política de
dedicação dos empregados e comprometimento de todos.
2. OBJETIVOS
O estágio visa primordialmente propiciar-nos vivência de situações reais
de trabalho e desenvolvimento profissional na área de atuação. Vale ressaltar
também a importância da integração do estudante à empresa, criação de
networking e conhecimento do programa de estágio assim como participação
no planejamento e acompanhamento dos serviços técnico-administrativos,
possibilitando conhecimento de modelos e práticas administrativas da
Empresa.
3. A USIMINAS
A Usiminas foi idealizada em um momento de grande euforia brasileira,
por pessoas conscientes que acreditavam no potencial de uma grande usina
siderúrgica em Minas Gerais. Na década de 50 foi-se criada a Usiminas
(Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A), na cidade Ipatinga. Dois anos após
sua fundação a Usiminas tornou-se uma joint venture, com a participação de
capital estatal em parceria com acionistas japoneses, propondo um estilo de
gestão nos moldes da iniciativa privada. Em1958 começa a construção da
Usina Intendente Câmara, com trabalhadores vindos de todas as partes do
Brasil.
No dia 26 de outubro de 1962 foi oficialmente inaugurada a Usina
Intendente Câmara pelo então presidente João Goulart. Um dia após a
inauguração a usina já havia uma capacidade instalada para produção de 500
mil toneladas anuais de ferro gusa. Em 1969 a Usiminas iniciou sua expansão,
comprando novos fornos para Tiras a Frio, e em 79 sua capacidade de
produção passou a 3,5 milhões de toneladas de aço ao ano.
Em 1991 houve a realização do leilão de privatização da Usiminas, e
essa nova etapa marcou o início de épocas de expansão e desenvolvimento.
Vale ressaltar que ainda na década de noventa a Usiminas foi a primeira
siderúrgica do Brasil, sendo a segunda do mundo, a conquistar o certificado
ISO 14001 de Gestão Ambiental, demonstrando profundo respeito pelos
recursos naturais.
Hoje, o Grupo Usiminas consolidou-se entre os líderes no ramo da
siderurgia no Brasil. O Grupo conta com a Cosipa, subsidiária integral da
Usiminas, e acreditando no seu plano de desenvolvimento, que tem como
objetivo principal a expansão e modernização de suas usinas. A Usiminas
anuncia a construção da sua terceira usina em Santana do Paraíso, com
capacidade de produção de cinco milhões de toneladas de aço/ano para a
produção de placas.
A Usina Intendente Câmara está situada na região do Vale do Aço, e
conta com uma área de 7,0 x 1,5 Km2 rodeada por um cinturão verde em torno
de sua área industrial. Seus produtos vão desde Tiras a Frio, Revestidos,
Chapas Grossas e Tiras a Quente, mantendo sempre o principal objetivo de
desenvolver produtos de alta qualidade técnica e ecologicamente corretos,
fortalecendo assim sua liderança no mercado nacional e desenvolvendo sua
presença no cenário internacional. A produção de aço bruto da Usiminas
alcançou oito milhões de toneladas em 2008, cerca de 8% inferior à de 2007,
queda motivada basicamente pela parada programada do alto-forno da usina
de Cubatão e de dois alto-fornos da usina de Ipatinga.
4. DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO
Após os quatro primeiros dias de integração, foi se feita uma divisão dos
estagiários em grupos e cada qual seguiu para a área da usina designada no
plano de estágio. Para a área do Laboratório de Testes Mecânicos ficou dois
estagiários, o que possibilitou uma troca de idéias, dúvidas e informações, sem
prejudicar o entendimento das explicações dadas. Para seguir o projeto de lei
n° 993/2007 que dispõe sobre as novas normas de estágio, nosso horário de
estágio ficou estabelecido de segunda a sexta feira, de 07h30min as 15h00min
horas, com um intervalo de uma hora e trinta minutos para almoço. Todas as
nossas visitas na usina e nosso dia a dia na área eram acompanhados por
engenheiros, técnicos ou supervisores de turno, que sempre prestavam
explicações sobre funcionamento de máquinas, problemas que ocorriam, fluxo
de produção e respondiam prontamente às nossas perguntas. Também
participamos da reunião que ocorreu na área, para análise de eventuais
problemas, melhores soluções para estes e discussões à respeito da
segurança.
5. ÁREA DO ESTÁGIO: LABORATÓRIO DE TESTES MECÂNICOS
Na empresa, inúmeros profissionais e áreas se mobilizam para fazer
chegar até o cliente um produto único, com a qualidade e o capricho da marca
Usiminas.
Os produtos somente são liberados após execução e aprovação de
todos os ensaios previstos, sendo a qualidade superficial dos aços - padrões
visuais de defeitos - avaliada por inspetores especialmente treinados.
Quando solicitado pelo cliente ou houver previsão em norma ou projeto,
inclusões e descontinuidades internas são verificadas por meio de ensaios de
ultrassom, realizados por especialistas certificados pela Associação Brasileira
de Ensaios Não Destrutivos.
Composição química e propriedades mecânicas e metalográficas do aço
são garantidas por meio de ensaios específicos. Equipado com inovadores
recursos de robótica e automação, este laboratório faz parte da Rede Brasileira
de Calibração é está acreditado pelo INMETRO para a realização de ensaios
de tração, charpy e determinação da composição química do aço.
Durante todo o processo no laboratório se utiliza um programa chamado
LEME, que mostra todo o processo que o aço já passou e todo o processo
ainda a ser feito com a amostra: identificação, tipos de ensaios, resultados etc.
5.1. METROLOGIA:
A metrologia é a ciência das medições, abrangendo todos os aspectos
teóricos e práticos que asseguram a precisão exigida no processo produtivo,
procurando garantir a qualidade de produtos e serviços através de técnicas
estatísticas, programas de comparações intralaboratoriais ou interlaboratoriais,
cálculo de incertezas das medições, auditoria interna da qualidade,
planejamento anual de calibração de instrumentos/equipamentos, capacitação
de pessoal, verificação diária das calibrações dos equipamentos, verificação
intermediária dos padrões de referência, julgamento automático dos resultados
de ensaios e calibrações.
Como a empresa possui vários certificados de inspeção, ela mantém
uma equipe que cuida da garantia de qualidade de resultados de ensaio de
calibração.
5.2. RECEBIMENTO DO MATERIAL:
As amostras enviadas para o Laboratório de Testes Mecânicos são
recebidas pelos técnicos no setor de recebimento de amostras. As mesmas
são identificadas (número da amostra, tipos de ensaios a ser feitos) e assim
encaminhadas para o setor de preparação.
5.3. PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS:
Logo após as amostras serem recebidas e identificadas elas serão
transportadas para a etapa de preparação.
Durante esse processo são feitos os corpos de prova (CP’s), onde o
material é cortado (se utiliza: tesoura de corte, estampadeira, maquina de laser
a radiação invisível, maçarico - dependendo da espessura do material uma
dessas maquinas será usada para efetuar o corte) e depois devidamente
preparado.
A preparação é feita para a retirada da carepa que fica presa ao corpo de
prova no momento em que ele é cortado pelas máquinas, os grãos que foram
deformados durante esse processo são retirados para que não interfiram nos
resultados dos ensaios que serão feitos posteriormente.
Logo após os corpos de prova são medidos para constatar se estão
dentro dos parâmetros adotados e exigidos pelas normas e assim
encaminhados para a realização dos ensaios exigidos pelos clientes.
5.4. TIPOS DE ENSAIOS REALIZADOS:
5.4.1. ENSAIO DE TRAÇÃO:
O ensaio de tração consiste, basicamente, em se tracionar um corpo de
prova (CP) de seção reta retangular (CP prismático) ou circular (CP cilíndrico)
até a sua ruptura. A Figura 5.1 mostra as máquinas utilizadas para o Ensaio de
Tração. O objetivo desse ensaio é testar as propriedades mecânicas de um
material, no caso, o aço, através de um ensaio de tração, podendo verificar,
então qual é o alongamento causado no material, além da tensão máxima que
pode ser aplicada para que o mesmo rompa. Além disso, será analisado se o
material é dúctil ou frágil a partir da sua fratura.
Figura 5.1 – Máquinas de Ensaio de Tração
A Figura 5.2 mostra os formatos dos Corpos de Prova.
Figura 5.2 – Corpos de prova para o Ensaio de Tração.
5.4.2. ENSAIO DE CHARPY:
O ensaio é realizado em pêndulo de impacto. O corpo de prova é fixado
num suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de
aço endurecido de raio específico - é liberado de uma altura pré-definida,
causando a ruptura do corpo de prova pelo efeito da carga instantânea. A
altura de elevação do martelo após o impacto dá a medida da energia
absorvida pelo corpo de prova.
O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em
temperaturas mais baixas para testar a fragilização do material por efeito de
baixa temperatura.
No ensaio Charpy, o corpo de prova é bi-apoiado como uma viga
simples com um entalhe central. O corpo de prova é posicionado de forma que
o entalhe fique na face oposta à face de impacto, como mostrado na Figura
5.3. O posicionamento do entalhe é tal que o impacto ocorre na região de maior
tensão - a seção transversal média do corpo de prova.
Figura 5.3 – Máquina de Ensaio de Charpy e corpo de prova rompido após o
ensaio.
5.4.3. ENSAIO DE EMBUTIMENTO:
A operação de estampagem envolve dois tipos de deformações: o
estiramento, que é o afinamento da chapa, e a estampagem propriamente dita,
que consiste no arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por
meio de uma punção. Nessa operação, a chapa fica presa por um sujeitador
que serve como guia para o arrastamento. A ductilidade é a característica
básica para que o produto possa ser estampado.
Os ensaios de embutimento permitem deformar o material quase nas
mesmas condições obtidas na operação de produção propriamente dita, só que
de maneira controlada, para minimizar a variação nos resultados.
Existem ensaios padronizados para avaliar a capacidade de
estampagem de chapas. Os mais usados são os ensaios de embutimento
Erichsen, mostrado na Figura 5.4, e Olsen. Esses ensaios são qualitativos e,
por essa razão, os resultados obtidos constituem apenas uma indicação do
comportamento que o material apresentará durante o processo de fabricação.
Figura 5.4- Embutimento Erichsen.
5.4.4. ENSAIO DE DUREZA:
Dureza é uma propriedade mecânica relacionada à resistência que um
material, quando pressionado por outro material ou por marcadores
padronizados, apresenta ao risco ou à formação de uma marca permanente.
A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos,
íons ou moléculas e do estado do material. A medida da dureza é uma maneira
rápida, barata e não destrutiva de avaliar a resistência mecânica de um
material.
A maioria dos ensaios de dureza estática consiste na impressão de uma
pequena marca feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com
uma ponta de penetração. A medida da dureza do material é dada em função
das características da marca de impressão e da carga aplicada. Os principais
ensaios de dureza estáticos são o Ensaio de dureza Brinnel, Ensaio de dureza
Rockwell e Ensaio de dureza e microdureza Vickers e Knoop.
A Figura 5.5 mostra o durômetro utilizado para medir dureza Vickers e
Brinnel. A Figura 5.6 mostra o durômetro utilizado para medir dureza Rockwell.
Figura 5.5- Durômetro ótico para medir dureza Vickers e Brinnel.
Figura 5.6- Durômetro ótico para medir a dureza Rockwell.
5.4.5. ENSAIO DE DOBRAMENTO:
O ensaio de dobramento, mostrado na Figura 5.7, é indicado em geral
para componentes que serão efetivamente submetidos a operações de
dobramento ou flexão em serviço. As normas recomendam o procedimento
específico para vários tipos de componentes e materiais.
Entre as aplicações usuais estão: barras para construção civil, barras
soldadas, para finalidades de qualificação de solda e de soldadores, pequenos
componentes para uso em micro-eletrônica e peças acabadas como parafusos
e pinos.
Figura 5.7- Ensaio de dobramento.
5.4.6. ENSAIO DA RUGOSIDADE SUPERFICIAL:
Rugosidade Superficial é o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas
saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície. Essas
irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, como, por
exemplo, um Rugosímetro, mostrado na Figura 5.8.
A avaliação da rugosidade de um padrão de massa é realizada primeira
por inspeção visual, no entanto, para os padrões de massa das classes E e F a
avaliação também pode ser feita por comparação contra padrões de
rugosidade, utilizando-se instrumento de estilete ou por meio de um medidor
eletromecânico denominado Rugosímetro. A rugosidade de uma superfície é
caracterizada por meio de diferentes parâmetros de rugosidade. Cada
parâmetro descreve uma característica, que é importante para uma função
específica.
Figura 5.8: Rugosímetro Taylor Hobson portátil.
5.4.7. METALOGRAFIA:
A metalografia é o estudo da morfologia e estrutura dos metais.
Para a realização da análise, a amostra é cortada, lixado, polido e atacado com
reagente químico, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes
constituintes que compõe o metal.
Quanto ao tipo de observação, está subdividida, basicamente em duas
classes:
Microscopia: análise feita em um microscópio com aumentos que
normalmente são 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X, 1500X e 2500X.
Este tipo de análise é realizado em microscópios específicos, conhecidos
como "microscópios metalográficos" ou "microscópios metalúrgicos". Este tipo
de microscópio possui baixo campo focal, permitindo apenas a observação de
superfícies perfeitamente planas e polidas. Em razão disto, a preparação
metalográfica tem grande importância na qualidade de uma análise. Estes
microscópios, em geral, possuem sistemas de fotografia integrados, que
permitem o registro das análises realizadas.
Macroscopia: analise feita a olho nu, lupa ou com utilização de
microscópios estéreos (que favorecem a profundidade de foco e dão,
portanto, visão tridimensional da área observada) com aumentos que
podem variar de 5x a 64X.
Através das análises macrográficas e das análises micrográficas é
possível a determinação de diversas características do material, inclusive a
determinação das causas de fraturas, desgastes prematuros e outros tipos de
falhas.
5.4.8. OUTROS TIPOS DE ENSAIOS REALIZADOS:
Dentre os outros tipos de ensaios realizados pela empresa são eles: HIC,
DWTT, Jominy, Epstein, Determinação dos valores de RN, Banda de Ferrita,
Brandeamento, Tração BH, Tração Z e Tração Envelhecida.
5.5. EMISSÃO DO CERTIFICADO DE INSPEÇÃO
A qualidade dos aços Usiminas é garantida pela constante inovação em
seus processos de fabricação e por tecnologias que a empresa utiliza e
desenvolve.
Após o material solicitado pelo cliente ter passado por todos os testes
exigidos pelo mesmo, é gerado um certificado de inspeção que garante a
qualidade do produto. Só assim o material é liberado para ser transportado até
o comprador.
6. CONCLUSÃO
A experiência do estágio realizado nesta empresa proporcionou um
contato real com os processos metalúrgicos, principalmente na área que
corresponde ao laboratório de ensaios de liberação. Isto possibilitou a
aplicação dos conhecimentos teóricos na prática, fortalecendo o
amadurecimento profissional e as características de responsabilidade e pró-
atividade.
O contato com os profissionais do laboratório ajudou a entender como é
o dia-a-dia de trabalho de um Engenheiro Metalurgista nesta área e também
trouxe um grande aprendizado sobre os processos por essa empresa
desenvolvidos.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.usiminas.com/irj/portal
MALYNOWSKYJ, A. – Aspectos Gerais na Produção de Aço Líquido, 2007
FACO, R.J. – Siderurgia Para Não Siderurgistas, ABM, 2007