3.2. HASTANELERĐN TEMEL ÖZELLĐKLERĐ
3.3.1. Talep ve Sipariş Yönetimi
A idéia de fabricar uma chapa metálica diretamente do metal líquido, sem reaquecimento foi idealizada inicialmente por George Sellers em 1840 (PEHLKE, 1978). O interesse pela nova tecnologia atraiu a atenção de Sir Henry Bessemer por volta de 1846 (BESSEMER, 1891). Bessemer (1856), considerado um dos mais importantes inventores da indústria metalúrgica, revolucionou a forma de produzir o aço através dos conversores de aço os quais receberam o seu nome (JEWKES; SAWERS, 1960). Após realizar alguns experimentos, Bessemer registrou a sua patente em 1857, Figura 3.13. Entretanto, ele observou a grande dificuldade de obter tiras de aço diretamente do fundido (BESSEMER, 1891). Desde então pressionado com as necessidades da época, se dedicou nos trabalhos relacionados principalmente aos conversores de aço. A idéia inovadora anteriormente desenvolvida não progrediu (CRAMB, 1989, LUITEN, 1973, LUITEN; BLOK, 2003).
Figura 3.13. Projeto do laminador duo inicialmente desenvolvido por Bessemer - H. Bessemer, US Patent no. 409,053, (1865) (LUITEN; BLOK, 2003, LUITEN, 1973).
Hazelett (1966) seguindo a idéia de Bessemer (1891) fabricou tiras de alumínio e latão usando laminadores tipo duo (twin roll) e também conseguiu produzir tiras de aço, apesar da baixa qualidade das tiras fundidas.
Hazelett tentou fabricar as tiras usando apenas um cilindro do laminador (single roll). Entretanto, ele encontrou problemas referentes à variação de espessura da tira e irregularidades da borda. Nas suas pesquisas concluiu que a laminação deve ser realizada por dois cintos adaptados nos cilindros. Este laminador conhecido atualmente por Hazelett Caster é mostrado esquematicamente na Figura 3.14 (HAZELETT, 1966).
Figura 3.14. Hazelett Belt Caster (HAZELETT, 1966).
O equipamento desenvolvido por Hazelett (1966) não progrediu para materiais ferrosos
devido a elevada temperatura de fusão que degrada a correia metálica. Assim, este equipamento tem sido empregado na produção de tiras metálicas não ferrosas, Figura 3.14.
Figura 3.15. Distribuição mundial do processo Hazelett para produção de tiras não ferrosas. http://www.hazelett.com/casting_machines/strip_casting_machines/customers/customers.php (acessado em 12/03/2008).
Pouco capital na indústria do aço foi investido entre 1975 e 1985 devido à crise energética dos derivados do petróleo (LUITEN; BLOK, 2003). O lingotamento contínuo apresentava grandes desvantagens devido aos altos custos aplicados para essa recente tecnologia. O desenvolvimento de uma nova tecnologia alternativa para a produção de forma
mais compacta e flexível de produtos siderúrgicos era então necessária. Assim, em 1980 as vantagens da tecnologia da fabricação de tiras fundidas (strip caster) foram reconhecidas para a produção primária de chapas. A tecnologia emergiu entre várias redes empresariais, principalmente nos EUA e Japão (KUBEL, 1988, LUITEN; BLOK, 2003).
Em 1985 iniciou-se uma competitiva corrida tecnológica para a pesquisa e desenvolvimento do processo de fabricação de tiras fundidas entre os maiores produtores de aço do mundo (CRAMB, 1989, CRAMB, 2000). Surgiram 11 empresas abrangendo uma larga área geográfica. Até por volta de 1990, às atividades das 11 empresas permaneceriam ativas (LUITEN, 1973, LUITEN; BLOK, 2003).
A Tabela 3.2 mostra a situação das 11 empresas. Seis das onze empresas continuam ativas, quatro pararam as suas atividades. Duas das micro-redes empresariais se uniram para formar a Eurostrip. Três das seis micro-redes ativas operam em escala industrial e iniciaram um inovativo processo tecnológico para tiras fundidas ferrosas (LUITEN, 1973, LUITEN; BLOK, 2003).
Tabela 3.2. Situação atual das 11 empresas (LUITEN, 1973, LUITEN; BLOK, 2003). Empresa Fornecedor Escala Situação Molde Tipo de aço
Armco (EUA) - - 1981-1994 1- rolo Carbono
Allegheny
(EUA) Voest (Áustria) Piloto 1983-1995 1- rolo Inoxidável
Usinor/IRSID
(França) e
Thyssen/RWTH
(Alemanha)
Clecim (França) Industrial (Eurotrip ‘98) 1984- 2- rolos Inoxidável Carbono
CSM/AST
(Itália) Voest (Áustria) Industrial (Eurotrip ‘98) 1985- 2- rolos Inoxidável Carbono
Krupp Stahl
(Alemanha)/
Nippon Metal
(Japão)
- Piloto 1986-1992 2- rolos Inoxidável
Nippon Steel Corporation
(Japão)
Mitsubishi
(Japão) Industrial 1985- 2- rolos Inoxidável
BHP (Austrália) IHI (Japão) Industrial 1985- 2- rolos Carbono Pacific Metals
(Japão) Hitachi Zosen (Japão) Piloto 1985- 2- rolos Inoxidável
British Steel
(Inglaterra) eng. (Inglaterra) British Steel Modelo quente 1986- 2- rolos
Inoxidável Carbono Bessemer Consortium/ IMI (Canadá) Hatch et Associès
(Canadá) Modelo quente 1987-1998 2- rolos Carbono
POSCO/RIST
No desenvolvimento da tecnologia de tiras fundidas os termos “modelo quente”, “escala piloto” e “escala industrial” denotam os diferentes tipos de escalas dos equipamentos utilizados. O “modelo quente” denota uma escala piloto de pequena capacidade. O suprimento de metal é menor do que cem quilogramas; a largura da tira é tipicamente 10-25cm. O termo “escala piloto” é usado para denotar o equipamento com média capacidade de metal (até 10 toneladas) com largura de 80-160 cm. Uma “escala industrial” apresenta um equipamento com grande capacidade de processamento de metal, podendo ser maior do que 60 toneladas, com largura de 80-160 cm.
Em 1986 a tecnologia de lingotamento de placas finas (Thin Slab Casting) foi introduzida inicialmente pela Nucor Stell Industries – USA. A tira era produzida diretamente do fundido e laminada a quente em uma única etapa (near-net-shape). O comprimento da instalação da NUCOR era de aproximadamente 260 m. Em comparação, a instalação convencional pode ser maior do que 900 m em comprimento. Devido a essa característica, a nova tecnologia ficou conhecida como “processo compacto de produção de chapas” (CARPENTER, 2004). A Figura 3.16 compara a instalação do processo convencional (Cold
Figura 3.16. Comparação do lingotamento contínuo (thick slab caster), lingotamento contínuo de placas finas (thin slab cast) e fabricação de tiras fundidas (strip caster), (CARPENTER, 2004, TSUKIGAHORA et al., 1993).
A Tabela 3.3 mostra os custos envolvidos na produção de tiras de aço a partir do fundido com diferentes rotas de processamento até a obtenção do produto comercial. O sucesso da tecnologia de tiras fundidas (strip caster) na aplicação comercial depende da operação de custo, o qual é muito elevado quando envolve rotas de produção tradicional. A estimativa do custo de operação é difícil por causa de incertezas na vida de componentes essenciais, por exemplo, os cilindros e os materiais cerâmicos utilizados no processamento (HENDRICKS, 1995).
Tabela 3.3. Custo relativo de diferentes processos de obtenção de tiras de aço (TSUKIGAHORA et al., 1993, HENDRICKS, 1995).
Lingotamento contínuo + Laminação Lingotamento de placas finas + Laminação Tiras fundidas (Strip casting) Custo do processo de operação, % 100 90 – 110 135 – 165
Capital de custo absoluto,
% 100 27 – 33 9 – 11
Capital de custo por
tonelada, % 100 45 – 55 55 – 65
Em setembro de 1999, a Thyssen-Krupp Steel, Usinor e Voest Alpine
Industrieanlagenbau estabeleceram a Eurotrip (BAGSARIAN, 2000, LINDENBERG et al.,
2000). A companhia planejava desenvolvimento da tecnologia da produção de tiras fundidas (strip caster) comercial para o aço inox e carbono (LINDENBERG et al., 2000). A instalação da planta industrial foi construída por Krupp Thyssen Nirosta em Krefeld, na Alemanha (ZAPUSKALOV, 2003).
A segunda escala industrial da Eurotrip localizava-se em Terni, na Itália, a qual era usada para o desenvolvimento de tiras fundidas de aço carbono e de silício (WALTER et al., 2001, LINDENBERG et al., 2002). Antes de associar-se com a Krupp Thyssen. Acciai
Speciali Terni (AST) e Centro Sviluppo Materiali (CSM), instituição de pesquisa localizada
em Terni, na Itália, planejava um fundidor para fabricar tiras em escala industrial (TOLVE et al., 1997). Os fundamentos da tecnologia da tira fundida (strip caster) foram estudados no laboratório de fundição cedida pela Aachen University of Technology (RWTH) na Alemanha (LINDENBERG et al., 2000).
Em 2000, a Nippon Steel e a POSCO, uma empresa coreana, conduziu um estudo similar, firmando um acordo para compartilhar a pesquisa e desenvolvimento da tecnologia de produção de tiras fundidas (strip caster) (ZAPUSKALOV, 2003).
Em março de 2000, a Nucor juntou-se com a BHP (Broken Hill Proprietary Ltd.) uma produtora de aço australiana e a IHI (Ishikawajima-Harima Heavy Industries) uma construtora de equipamentos pesados, para formar a Castrip Limited Liability Company (Castrip LCC) (ZAPUSKALOV, 2003). Os componentes básicos do fundidor da BHP foram trazidos da Austrália para os EUA. A planta era projetada para produção de tiras de aço carbono e inox. O objetivo da Castrip era estabelecer uma produção de tiras fundidas de
qualidade, inicialmente empregando aço carbono e mais tarde, aço inoxidável (ZAPUSKALOV, 2003). As primeiras aplicações das tiras de aço de baixo carbono eram para telhados, caixa de força, armação de móveis, etc. (ZAPUSKALOV, 2003).
Em agosto de 2000, foi feito um acordo entre a SMS (Alemanha) e MAIN AG/MTA (Suíça) para construção de um fundidor de alta escala comercial destinado para a produção de tiras de aço carbono e inox (ZAPUSKALOV, 2003).
A Nippon Steel Corporation, uma produtora de aço, e Mitsubishi Heavy Industries, uma
fábrica de equipamentos, têm continuado o seu programa de pesquisa e desenvolvimento da fundição do aço inox para produção de tiras, desde 1985 (YANAGI et al., 1994). Em 1997, a
Nippon Steel’s Hikari Works (Japão) construiu uma máquina comercial, para tiras fundidas do
aço inoxidável austenítico (FURUKAWA, 1998).
O interesse no processo de tiras fundidas (strip caster) por várias indústrias mostra o beneficio da comercialização em larga escala, dessa nova tecnologia. Por exemplo, a Danieli, uma empresa de manufatura de equipamentos, indicou seus interesses em uma indústria pioneira na fabricação de tiras de aço carbono e inox, localizado em ABC (Itália) (ZAPUSKALOV, 2003).