20090715 64congresso bh fabiano fonseca

Aço Pré-Pintado CSN para Aplicação em Tanques de Combustíveis

Tecnologia de Fabricação e Características do Produto BGA PP Organo-Metálico

15 de Junho | 2009

Jose Eduardo Ribeiro de CarvalhoFabiano Augusto Vallim FonsecaJosé Carlos Evangelista Misurelli Junior

Schirlei Cristina Androczevecz SilvaMarcelo Pereira de Oliveira

João Jose de MoraesMarcio Pedroso Bastos

Companhia Siderúrgica Nacional - CSN

Gerência Geral de Desenvolvimento de Produto - GGDP

Gerência de Desenvolvimento de Produto GS/PR (Galvanizados e Pré-Pintados) - GDZ

Novo Tanque de Aço em BGA PP Inovação no Processo de

Manufatura

INOVAÇÃO EM TANQUES DE COMBUSTÍVEIS EM AÇO INOVAÇÃO EM TANQUES DE COMBUSTÍVEIS EM AÇO

Inovação no processo de fabricação (Inovação no processo de fabricação (leanlean)!)!

MP1 MP2 Fabricação do tanque de combustível

Aço LimpezaSn Conformação

Montagem (solda)

Pós Pintura

PVC

> 300μm

TESTES DE LIBERAÇÃO

Tanque Estanhado e Pós-Pintado (convencional)Tanque Estanhado e Pós-Pintado (convencional)

MP1 Fabricação do tanque de combustível

Aço

BGA PPLimpezaConformação

Montagem (solda)

TESTES DE LIBERAÇÃO

Tanque BGA Pré-Pintado Organo-Metálico (inovação)Tanque BGA Pré-Pintado Organo-Metálico (inovação)

Eliminação de Etapas Eliminação de Etapas ReduçãoRedução de custos, estoques e maior de custos, estoques e maior confiabilidade.confiabilidade.

Novo Tanque de Aço em BGA PP Inovação no Produto

Inovação no Produto!Inovação no Produto!ATENDIMENTO DO NOVO TANQUE DE AÇO EM BGA PP ATENDIMENTO DO NOVO TANQUE DE AÇO EM BGA PP (ORGANO-METÁLICO) AOS REQUISITOS DE DESEMPENHO, (ORGANO-METÁLICO) AOS REQUISITOS DE DESEMPENHO, SEGURANÇA e AMBIENTAL:SEGURANÇA e AMBIENTAL:

• Facilidade para atender aos diversos Facilidade para atender aos diversos designdesign;;• Facilidade de fabricação;Facilidade de fabricação;• Integridade estrutural;Integridade estrutural;• Durabilidade;Durabilidade;• Segurança ao Impacto;Segurança ao Impacto;• Capacidade do tanque;Capacidade do tanque;• Custo competitivo;Custo competitivo;• Minimize poluição do ar;Minimize poluição do ar;• Facilidade de reciclagem.Facilidade de reciclagem.

FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGNDESIGN

• Otimização do aço base e do revestimento metálico;Otimização do aço base e do revestimento metálico;

Aço Aço Convencional Convencional 0,03 a 0,06%C0,03 a 0,06%C

Aço Ultra Aço Ultra baixo carbono baixo carbono

(ULC)(ULC)

Excelente Excelente estampabilidade estampabilidade

e estiramentoe estiramento

Tanques de Tanques de formas formas

complexascomplexas

Soldagem Soldagem ConvencionalConvencional

Otimização do Otimização do processo de processo de

soldagemsoldagem

Controle restrito Controle restrito do revestimento do revestimento

GA (Zn-Fe)GA (Zn-Fe)

Eficiente Eficiente soldagem de soldagem de

tanques tanques complexos complexos

(inclusive 3D e (inclusive 3D e multi eixos)multi eixos)

FACILIDADE DE FABRICAÇÃOFACILIDADE DE FABRICAÇÃO

Contour II : Solda-Costura



Aço Ultra Aço Ultra baixo carbono baixo carbono

(ULC)(ULC)

• Adequado limite de Adequado limite de Escoamento;Escoamento;

• Alto Alongamento total;Alto Alongamento total;

• Bom coeficiente de Bom coeficiente de anisotropia normal;anisotropia normal;

• Bom expoente de Bom expoente de encruamento;encruamento;

• Valores baixos de dispersão.Valores baixos de dispersão.

230220210200190180170160150140130

LSL USL

LSL 140Target *USL 220Sample Mean 176,84Sample N 50StDev(Within) 4,05325

Process DataCp 3,29CPL 3,03CPU 3,55Cpk 3,03

Potential (Within) Capability

LE

(M

Pa)

LE

(M

Pa)


GAGA

FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGNDESIGN• Otimização do aço base e do revestimento metálico;Otimização do aço base e do revestimento metálico;

Revestimento GA com ótima soldabilidade

6

7

8

9

10

11

Co

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[ kA

]

ZE 7

5/7

5

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5

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Laminadoa Frio

GI (HD) GA EG EG-P

Nú

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.]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000


GAGA



• Revestimento GA com Revestimento GA com ótima adesão e boa ótima adesão e boa resistência ao “powdering”;resistência ao “powdering”;

• Controle restrito do Controle restrito do revestimento, visando boa revestimento, visando boa soldabilidade; soldabilidade;

• Baixos valores de Baixos valores de dispersão.dispersão.

4543413937353331292725

LSL USL

LSL 25Target *USL 45Sample Mean 31,04Sample N 50

StDev(Within) 1,71877

Process Data

Cp 1,94CPL 1,17CPU 2,71Cpk 1,17

Potential (Within) Capability

Re

ve

sti

me

nto

R

ev

es

tim

en

to

po

r fa

ce

(g

/m²)

po

r fa

ce

(g

/m²)

INTEGRIDADE ESTRUTURALINTEGRIDADE ESTRUTURAL SEGURANÇA AO IMPACTOSEGURANÇA AO IMPACTO• Resistência a solicitações mecânicas;Resistência a solicitações mecânicas;

Aço Ultra Aço Ultra

baixo carbono baixo carbono (ULC)(ULC)

Boa resistência à Boa resistência à expansãoexpansão

Boa resistência à Boa resistência à FadigaFadiga

• Controle do LE inferior;Controle do LE inferior;

• Aço ULC com “Alloy Aço ULC com “Alloy Design” resistente à Design” resistente à fadiga;fadiga;

• Resistente aos gases Resistente aos gases quentes do escapamento quentes do escapamento (deformação por calor).(deformação por calor).

•Maior estabilidade Maior estabilidade dimensional em relação dimensional em relação aos polímerosaos polímeros

0

50

100

150

200

250

300

1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09

Δσ (M

Pa)

Ciclos até fratura

ASTM E466-02 Senóide (R=0,2-25 Hz) - Espessura de 0,80mm

Aço ULC Convencional

Aço ULC CSN para Tanques

DURABILIDADEDURABILIDADE• Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36);revestimento organo-metálico (Magni A36);

• 15 anos ou 240.000 km;15 anos ou 240.000 km;

• Resistência a corrosão externa sem Resistência a corrosão externa sem a necessidade de pós pintura ou a necessidade de pós pintura ou aplicação de PVC;aplicação de PVC;

• Resistência a vários tipos de Resistência a vários tipos de combustíveis (Gasolina, E5, E22, combustíveis (Gasolina, E5, E22, E85, E100, diesel e biodiesel);E85, E100, diesel e biodiesel);

• Resistente aos gases quentes do Resistente aos gases quentes do escapamento (estabilidade térmica e escapamento (estabilidade térmica e deformação por calor).deformação por calor).

Reservatório combustível em BGA Reservatório combustível em BGA PP (Organo-metálico):PP (Organo-metálico):

VW Fox desde 2006VW Fox desde 2006

Fiat Palio a partir 2009Fiat Palio a partir 2009

Retorno de campo : 0 (zero)Retorno de campo : 0 (zero)


Pre tratamento

Substrato de aço ULC adequado para tanques

Pre tratamento

Magni Epoxy Paint (↑Al) – A36

Magni Epoxy Paint (↑Al ) – A36

Dry Film (lubrif. sóluvel em água)

Dry Film (lubrif. sóluvel em água)

Interior

Exterior

Revestimento GA (Zn-Fe)

Revestimento GA (Zn-Fe)


• O MAGNI A 36 é um revestimento organo-metálico, rico em alumínio e O MAGNI A 36 é um revestimento organo-metálico, rico em alumínio e sem adição de cromo, aplicado para tanque de combustível. sem adição de cromo, aplicado para tanque de combustível.

•Protege a parte externa do tanque contra agentes corrosivos, calor, Protege a parte externa do tanque contra agentes corrosivos, calor, umidade e cria uma barreira física .umidade e cria uma barreira física .

•Evita o contato do metal base (HDG - GA) com o combustível, não Evita o contato do metal base (HDG - GA) com o combustível, não permitindo assim, reação deste com o Zn do revestimento. Resistente a permitindo assim, reação deste com o Zn do revestimento. Resistente a todos os combustíveis atualmente utilizados. todos os combustíveis atualmente utilizados.

•O processo de fabricação por estampagem não afeta a integridade da O processo de fabricação por estampagem não afeta a integridade da camada da tinta ou sua adesão ao revestimento metálico.camada da tinta ou sua adesão ao revestimento metálico.


EncharqueEncharque

AquecimentoAquecimento

Sopro Ar / N2Sopro Ar / N2

GA (Zn-Fe)

Aço

Zn puroCamadade inibição Aço

DeltaZeta

Gama

GI (Zn)


GA (Zn-Fe)

EG (Zn-Ni)

GI (Zn)

EG (Zn)

Scribe CorrosionScribe Corrosion

• Maior resistência a corrosão Maior resistência a corrosão na descontinuidade da tintana descontinuidade da tinta


Testes realizados

Corrosão Externa:

• Corpos-de-prova: Scribe,

embutimento, batida de pedra;

• Teste de névoa salina (ASTM

B117): 2000 horas;

• Teste de corrosão cíclica (SAE

J2334): 160 ciclos;

Avaliação

Qualitativa: Monitoramento visual e

fotográfico;

Quantitativa: profundidade dos pites

ao longo do CP;

Integridade do revestimento: avanço

da corrosão sob o filme de tinta,

após o risco “scribe” e danos na

área de batida de pedra.

Critério de falha: perfuração.

CAPACIDADE DO TANQUECAPACIDADE DO TANQUE

• Incremento da relação volume/capacidade;Incremento da relação volume/capacidade;

• Incremento da superfície Incremento da superfície interna de aprox. 1,5 m²;interna de aprox. 1,5 m²;

• Otimização do volume Otimização do volume interno em aprox. 7,4 L;interno em aprox. 7,4 L;

Espessura do tanque de aço pré-pintado - 0,8 a 1,00 Espessura do tanque de polímero – 5 a 7mm

CUSTO COMPETITIVOCUSTO COMPETITIVOMonocamada para multicamada de alta densidade (HDPE).Monocamada para multicamada de alta densidade (HDPE).

MINIMIZE POLUIÇÃO DO AR;MINIMIZE POLUIÇÃO DO AR;Atende todos limites emissões: PZEV; Brasil - SHED 24h Atende todos limites emissões: PZEV; Brasil - SHED 24h (E22) - Tendência futura; Argentina - (E5 - 2010) => Mais (E22) - Tendência futura; Argentina - (E5 - 2010) => Mais critico p/ emissõescritico p/ emissões

FACILIDADE DE RECICLAGEMFACILIDADE DE RECICLAGEMAço 100% reciclado. Siderúrgicas usam aprox. 20%.Aço 100% reciclado. Siderúrgicas usam aprox. 20%.

Tecnologia de Aplicação do Revestimento Organo-

metálico pelo Processo “Coil Coating”

Fluxo de produção dos aços Galvanizados (GA):Fluxo de produção dos aços Galvanizados (GA):

Coil Coating:É um processo altamente

eficiente para aplicação de tintas sobre tiras metálicas, conferindo alta qualidade, uniformidade e repetibilidade dos revestimentos aplicados

Entre todos os processos de aplicação de tintas a substratos metálicos, é o mais eficiente, o mais confiável e o mais amigável ao meio ambiente

Coil Coating - o processo:

4 etapas principais:

Seção de Entrada:

Abastecimento de

bobinas

Grampeamento

entre bobinas para

manter continuidade

do processo

Pré-Tratamento:

Limpeza das superfícies a

serem pintadas

Aplicação de tratamento

superficial para proteção

anti-corrosiva e aderência

das tintas

Todos os vapores do processo são lavados antes

do lançamento para atmosfera, minimizando o

impacto ambiental

Revestimento:

Aplicação das camadas de

tintas

Estufas para cura dos

revestimentos aplicados

Solventes são incinerados

para recuperação de energia

Seção de Saída:

Inspeção Visual

Testes Físicos e

Químicos:

Cura

Camada de revestimento (pré-tratamento e tinta)

Peso de lubrificante

Aderência, Resistência ao Impacto e Embutimento

Vantagens do processo:Vantagens do processo:

• Excelência no pré-tratamento do material a ser pintado;

• Melhor aderência da camada de tinta;

• Menor variabilidade da espessura de camada de tinta;

• Elevado controle da temperatura de cura da tinta;

• Melhor utilização de energia;

• Melhor Controle da eliminação da emissão de solventes e efluentes;

• Melhor controle das propriedades físicas e químicas da tinta.

Considerações Finais

InovaçãoInovação Questões Questões EconômicasEconômicas

Uma inovadora alternativa para aplicação do aço na indústria automotiva

20090715 64congresso bh fabiano fonseca

Automotive