. - Antonio Gorni On Line

40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
EVOLUÇÃO DIMENSIONAL DAS
BOBINAS APÓS A AUTOMAÇÃO DO
LAMINADOR DE TIRAS A QUENTE DA COSIPA 1
(2)
Marcos Roberto Soares Silva
(3)
Pedro Segundo da Silva Vallim
(4)
Roberto Gomes Colella
(5)
Antonio Augusto Gorni
(6)
Heli Lacerda Gomes
RESUMO
Após a modernização do Laminador de Tiras a Quente da COSIPA
as bobinas laminadas a quente atingiram níveis de qualidade que permitem o
atendimento dos mercados mais exigentes com relação aos requisitos
dimensionais. Esta reforma também permitiu o aumento do rendimento de produto
a quente e das linhas que utilizam a bobina a quente como matéria prima. Este
trabalho tem como objetivo mostrar a evolução dos resultados dimensionais das
bobinas produzidas no Laminador de Tiras a Quente da COSIPA.
Palavras-chave: Laminação de Tiras a Quente, Qualidade, Automação.
1
Contribuição a ser apresentada no 40º Seminário de Laminação – Processos e Produção de
Laminados e Revestidos da Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais - ABM, a ser realizado
de 21 a 23 de Outubro de 2003 em Vitória (ES).
2
Sócio da A.B.M. Engenheiro Metalurgista, Analista de Operação da Gerência de Suporte Técnico
da Laminação de Tiras a Quente da Companhia Siderúrgica Paulista – COSIPA, Cubatão SP. EMail: [email protected]
3
Sócio da A.B.M. Engenheiro Mecânico, Analista de Operação da Gerência de Suporte Técnico da
Laminação de Tiras a Quente da Companhia Siderúrgica Paulista – COSIPA, Cubatão SP.
4
Sócio da A.B.M. Engenheiro Metalurgista, Analista de Operação da Gerência de Suporte Técnico
da Laminação de Tiras a Quente da Companhia Siderúrgica Paulista – COSIPA, Cubatão SP;
5
Sócio da A.B.M. Engenheiro de Materiais, M.Eng., Dr.Eng, Analista de Operação da Gerência de
Suporte Técnico da Laminação de Tiras a Quente da Companhia Siderúrgica Paulista – COSIPA,
Cubatão SP;
6
Técnico Metalurgista, Assistente técnico da Gerência de Suporte Técnico da Laminação de Tiras a
Quente da Companhia Siderúrgica Paulista – COSIPA, Cubatão SP;
489
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
INTRODUÇÃO
A competitividade entre os produtores de bens e serviços dentro de
um mercado globalizado têm exigido dos diversos segmentos industriais a escolha
de fornecedores que permitem a otimização de seus processos e a redução de
custos.
A modernização do Laminador de Tiras a Quente (LTQ) da COSIPA
foi definida com o objetivo de capacitar a empresa para o fornecimento de produtos
com tolerâncias dimensionais mais restritas, propriedades mecânicas com estreitos
intervalos de variação e prazos de entrega confiáveis, que permitem minimizar os
custos de estocagem sem riscos à produção.
Após o período de adaptação necessário para a definição da
chamada curva de aprendizado dos novos equipamentos, incluindo os ajustes nos
parâmetros dos
modelos matemáticos e a adequação dos equipamentos
mecânicos às novas solicitações de trabalho, os resultados esperados dos
investimentos surgiram, definindo um novo patamar para a qualidade dimensional
das bobinas a quente.
Este trabalho vem apresentar um comparativo entre os resultados
de qualidade obtidos antes e após a reforma do LTQ e que permitem que o
laminado a quente da COSIPA seja competitivo nos mercados mais exigentes.
HISTÓRICO
Os resultados de desempenho em termos de precisão de
espessura, largura e de propriedades mecânicas que os laminados a quente
vinham apresentando começavam a não mais atender as expectativas de nossos
clientes internos – ou seja, os setores de Decapagem, Laminação de Acabamento
e Tesoura a Quente – e externos. Este último caso mostrava-se particularmente
mais crítico, ocorrendo aumento da insatisfação devido aos defeitos relacionados
com propriedades mecânicas e as freqüentes limitações quanto ao fornecimento de
espessuras restritas e sua uniformidade.
Outra conseqüência da heterogeneidade na qualidade da bobina
apresentava-se no rendimento de produto. Este era afetado principalmente pelo
excesso de descarte por espessura e largura no inicio e final da bobinas e desvios
de bobinas por irregularidades de espessura ou largura, todos ocasionados
basicamente pela definição manual do set-up do Trem Acabador. O desempenho
de espessura ao longo da tira também apresentava grande variabilidade em função
da baixa eficiência do sistema automático de controle de espessura (AGC,
Automatic Gauge Control) existente no laminador. O fruto de todo este baixo nível
de controle do equipamento era um elevado índice de retrabalho, baixo rendimento
490
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
integrado do produto, grande dispersão dos resultados dimensionais. Todos esses
fatores vinham provocando insatisfação do cliente.
Concluiu-se então pela premente necessidade da modernização do
Laminador de Tiras a Quente com o objetivo de eliminar todas estas carências de
qualidade que o produto laminado a quente apresentava.
DESENVOLVIMENTO
A implantação da modernização do Laminador de Tiras a Quente
com todas as facilidades de controle de equipamento, modelos matemáticos (AGC,
APC, etc) e coleta de dados trouxe uma nova filosofia de trabalho para o
equipamento, em sua parte operacional como nas solicitações de todo o conjunto
mecânico [1].
A automação do Trem Acabador foi especificada de tal forma a
garantir uma variação máxima de espessura dos produtos da ordem de 50% das
normas ASTM-A568 e ASTM-A635, assim como um rígido controle das
temperaturas de acabamento e bobinamento, conforme mostrado nas Tabelas I e II.
Espessura (mm)
Precisão (µ
µ m)
Garantia (%)
Objetivado (%)
2,00 ~4,00
4,01 ~7,00
7,01 ~12,00
± 50
± 50
± 50
70
60
40
80
70
50
2,00 ~4,00
4,01 ~7,00
7,01 ~12,00
± 100
± 100
± 100
90
80
75
95
85
80
Tabela I:
Garantia de desempenho para a ponta inicial do material, expressa em termos de
porcentagem do comprimento da ponta do material (medidor de espessura por Raios-X
ligado + 0,3 s).
Inicialmente, como todo projeto deste porte exige, ocorreu uma fase
de aprendizado do sistema com uma curva de recuperação de produção prédefinida. Passada esta fase, estando já ajustados os parâmetros dos modelos
matemáticos, percebeu-se que esta nova forma de operação do equipamento criou
novos padrões de solicitações mecânicas no equipamento, gerando novos pontos
de desgaste e, por conseqüência, aumentando-se as necessidades de inspeção
para que as equipes de manutenção mecânica e elétrica atingissem o completo
controle da maquina. Estas limitações iniciais de ordem mecânica e elétrica
dificultaram a obtenção imediata dos resultados propostos pelo fornecedor com
relação às tolerâncias dimensionais.
491
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
Com a correção dos problemas mecânicos do equipamento e a
criação dos novos pontos e critérios de inspeção, os quais foram completamente
equacionados em meados de 2002, nosso laminador começou a apresentar os
resultados esperados por toda a administração da empresa.
Espessura (mm)
≤ 2,00
2,00 ~2,50
2,51 ~4,50
4,51 ~6,00
6,01 ~ 8,00
8,01 ~10,00
10,01 ~12,50
≤ 2,00
2,00 ~2,50
2,51 ~4,50
4,51 ~6,00
6,01 ~ 8,00
8,01 ~10,00
10,01 ~12,50
≤ 2,00
2,00 ~2,50
2,51 ~4,50
4,51 ~6,00
6,01 ~ 8,00
8,01 ~10,00
10,01 ~12,50
Largura (mm)
Desvio no centro
da tira (µ
µ m) [2 σ ]
600 ~1200
35/45
35/45
40/50
50/60
75/80
90/95
100/105
1201 ~1500
35/45
35/45
40/50
60/70
80/80
90/95
100/105
> 1500
35/45
35/45
40/50
60/70
80/80
90/95
100/105
Tabela II: Garantia de espessura no centro da tira para o corpo da bobina.
RESULTADOS OBTIDOS
Os gráficos da figura 1 mostram o desempenho do Laminador de
Tiras a Quente em termos da precisão de espessura conseguida após a
implantação de sua automação. Como se pode observar, o grau de acerto de
espessura elevou-se substancialmente após a implantação da automação,
passando de 93,54% para 99,40% no topo da bobina a quente, e de 98,20% para
99,83% na bobina como um todo.
492
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
O acerto em termos de largura também melhorou, conforme mostra
a figura 2: ele aumentou de 97,44% para 98,30% no topo da bobina a quente e de
99,13% para 99,35% na bobina como um todo.
A figura 3 mostra uma amostragem, feita ao longo de algumas
semanas de operação, relativa ao atual desempenho em termos de acerto de
espessura conseguido pelo Laminador de Tiras a Quente da COSIPA para várias
classes de espessura. Já a figura 4 mostra uma abordagem análoga para o acerto
em termos de largura. Esses resultados mostraram-se bastante satisfatórios,
mostrando que o desempenho dimensional do produto evoluiu da maneira prevista
após a implantação de melhoria no equipamento.
CONCLUSÕES
O desempenho do acerto dimensional mostrou que a modernização
do Laminador de Tiras a Quente da COSIPA permitiu novamente que seu produto
laminado a quente esteja em condições de igualdade na disputa dos mercados
mais competitivos em termos de qualidade.
A habilitação do corpo técnico da laminação a quente em
decorrência desse avanço tecnológico e os recursos proporcionados pelas novas
ferramentas disponibilizadas pelo sistema permite prever também uma melhoria no
desempenho do equipamento em relação ao projeto original e melhores condições
para o desenvolvimento de novos produtos.
BIBLIOGRAFIA
1. COLELLA, R.G. e outros. In: Seminário de Laminação, Processos e Produtos
Laminados e Revestidos, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais,
Ouro Preto, Outubro de 2002.
493
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
100.0%
100.0%
99.9%
99.9%
99.8%
99.8%
99.7%
99.7%
99.6% 99.5%
99.6%
99.6%
99.5% 99.4%
99.5%
99.5%
99.5%
99.3% 99.4%
99.3%
99.3% 99.4%
99.3%
99.2%
99.2%
99.1%
99.0% 99.0%
99.0%
98.9%
98.9%
98.8%
98.7%
99.0%
98.0%
Espessura : topo da bobina
97.0%
96.0%
95.0%
94.0%
93.54%
93.0%
92.0%
12/05/03
100.0%
99.5%
15/05/03
18/05/03
21/05/03
24/05/03
27/05/03
30/05/03
02/06/03
05/06/03
08/06/03
11/06/03
100.0%
100.0%
100.0%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9%
99.9% 99.9%
99.9% 99.9%
99.9%
99.9%
99.8%
99.8%
99.8%
99.8%
99.8%
99.8%
99.8%
99.8%
99.7% 99.8%
99.7%
99.6%
99.6%
99.4%
Espessura : comprimento total da bobina
99.0%
98.5%
98.20%
98.0%
97.5%
97.0%
12/05/03
15/05/03
18/05/03
21/05/03
24/05/03
27/05/03
30/05/03
02/06/03
05/06/03
08/06/03
11/06/03
Figura 1: Comparação entre o desempenho de espessura no topo da bobina e no
seu comprimento total em relação às referências de desempenho
obtidas antes da automação do Laminador de Tiras a Quente.
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100.0%
99.0%
99.5% 99.6%
99.0%
99.7%
99.7%
99.3%
99.2%
99.0%
98.6%
98.4%
99.4%
99.3%
98.4%
98.9%
98.5%
98.5%
98.0%
97.44%
98.0%
97.6%
97.2%
97.5%
97.0%
97.0%
99.4%
98.7%
98.1%
97.8%
97.7% 97.7%
97.4%
97.2%
97.1%
96.4%
Largura : topo da bobina
96.0%
95.8%
95.0%
94.0%
93.0%
92.0%
12/05/03
15/05/03
18/05/03
21/05/03
24/05/03
27/05/03
30/05/03
02/06/03
05/06/03
08/06/03
11/06/03
100.0%
99.8%
99.5%
99.6%
99.13%
99.5%
99.4%
99.4%
99.4%
99.3%
99.3%
99.2%
99.0%
99.7%
99.7%
99.6%
99.5%
99.5%
99.4%
99.4%
99.3%
99.3%
99.2%
99.2%
99.2%
99.1%
98.7%
99.8%
99.5%
99.4%
99.4%
99.3%
99.3%
99.2%
99.1%
98.6%
98.5%
Largura : comprimento total da bobina
98.0%
97.5%
97.0%
12/05/03
15/05/03
18/05/03
21/05/03
24/05/03
27/05/03
30/05/03
02/06/03
05/06/03
08/06/03
11/06/03
Figura 2: Comparação entre o desempenho de largura no topo da bobina e no seu
comprimento total em relação às referências de performance obtidas
antes da automação do Laminador de Tiras a Quente.
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40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
100%
98%
Performance de
ESPESSURA
(E < 3,11 mm) produto Liso
96%
94%
92%
90%
88%
Mês +- 100 mícrons
Mês +- 50 mícrons
Sem +- 50 mícrons
86%
84%
MÉDIA/02
Sem +- 100 mícrons
16
17
18
19
20
21
22
23
17
18
19
20
21
22
23
21
22
23
100%
98%
96%
94%
92%
Performance de
90%
ESPESSURA
88%
(3,11 <=E< 7,51 mm) 86%
produto liso
84%
82%
80%
78%
Mês +- 100 mícrons
76%
Mês +- 50 mícrons
74%
Sem +- 50 mícrons
72%
Sem +- 100 mícrons
MÉDIA/02
16
100%
95%
Performance de
ESPESSURA
(E >= 7,51 mm)
produto Liso
90%
85%
80%
75%
70%
Mês +- 100 mícrons
Mês +- 50 mícrons
Sem +- 50 mícrons
65%
Sem +- 100 mícrons
55%
60%
MÉDIA/02
16
17
18
19
20
Figura 3: Desempenho semanal em 2003 da espessura da tira laminada a quente,
por faixa de espessura, considerando tolerâncias de ±50 µ e de ±100 µ.
496
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
100%
Performance de
LARGURA
(E < 3,11 mm) produto Liso
99%
98%
97%
96%
95%
Mês -5 / +10 mm
Sem -5 / +10 mm
94%
MÉDIA/02
16
17
18
19
20
21
22
23
100%
Performance de
LARGURA
99%
(3,11 <=E < 7,51 mm)
98%
produto liso
97%
96%
95%
Mês -5 / +10 mm
94%
Sem -5 / +10 mm
MÉDIA/02
16
17
18
19
20
21
22
23
MÉDIA/02
16
17
18
19
20
21
22
23
100%
Performance de
LARGURA
(E >= 7,51 mm)
produto Liso
99%
98%
97%
96%
95%
Mês -5 / +10 mm
Sem -5 / +10 mm
94%
Figura 4: Desempenho semanal em 2003 da largura da tira laminada a quente,
por faixa de espessura, considerando tolerância de -5 / + 15 mm.
497
40° Seminário de Laminação. Processos e Produtos Laminados e Revestidos
DIMENSIONAL EVOLUTION OF HOT COILS AFTER THE
AUTOMATION OF COSIPA’S HOT STRIP MILL 1
(2)
Marcos Roberto Soares Silva
(3)
Pedro Segundo da Silva Vallim
(4)
Roberto Gomes Colella
(5)
Antonio Augusto Gorni
(6)
Heli Lacerda Gomes
RESUMO
After the revamping of COSIPA Hot Strip Mill, the quality of the coils produced in
this equipment reached levels that satisfy the requirements imposed by the most
demanding markets regarding dimensional requirements. This modernization also
allowed the performance of the subsequent lines that process hot coils produced
by COSIPA. The aim of this work is to show the evolution of the dimensional
results at COSIPA Hot Strip Mill that are being achieved after its automation.
Keywords: Hot Strip Mill, Quality, Automation.
1
Paper to be presented in the 40th Rolling Seminar - Processes, Rolled and Coated Products,
Brazilian Metallurgy and Materials Association, Vitória, Brazil, October 21 to 23, 2003.
2
A.B.M. Member. Metallurgical Engineer, Process Analist, Hot Rolling Technical Support Section,
Companhia
Siderúrgica
Paulista
COSIPA,
Cubatão,
SP,
Brazil.
E-Mail:
[email protected].
3
A.B.M. Member. Mechanical Engineer, Process Analist, Hot Rolling Technical Support Section,
Companhia Siderúrgica Paulista - COSIPA, Cubatão, SP, Brazil.
4
A.B.M. Member. Metallurgical Engineer, Process Analist, Hot Rolling Technical Support Section,
Companhia Siderúrgica Paulista - COSIPA, Cubatão, SP, Brazil.
5
A.B.M. Member. Materials Engineer, M. Eng., Dr. Eng., Process Analist, Hot Rolling Technical
Support Section, Companhia Siderúrgica Paulista - COSIPA, Cubatão, SP, Brazil.
6
A.B.M. Member. Metallurgical Technician, Technical Assistant, Hot Rolling Technical Support
Section, Companhia Siderúrgica Paulista - COSIPA, Cubatão, SP, Brazil.
498