Estudo das propriedades mecânicas do aço zincado por imersao r quente e a galvalume® produzidos na CSN-PR

Abstract

Resumo: Com início de operação em julho de 2003, a Linha de Galvanização Contínua nº5 - LGC#5 da Companhia Siderúrgica Nacional - CSN, localizada em Araucária -PR é do tipo "Dual Purpose" permitindo a produção de aço galvanizado com revestimentos convencionais (zinco puro) e de liga alumínio-zinco (Galvalume ), pelo processo de imersão à quente. Esta linha é a primeira no Brasil a produzir o Galvalume que é a chapa de aço revestida com uma liga contendo aproximadamente 55%Al, 43,5%Zn e 1,5%Si, especialmente concebida para atender principalmente os mercados de construção civil e linha branca. O Galvalume apresenta propriedades mecânicas diferentes do aço galvanizado, processados segundo o mesmo ciclo térmico, devido a maior temperatura do metal fundido no pote (465ºC para o zinco e 600ºC para a liga 55%Al-Zn) com conseqüente diferença nos teores de carbono em solução sólida no aço e também a maior resistência inerente ao revestimento 55%Al-Zn. Através de ensaios mecânicos de corpos de prova revestidos e decapados de diferentes espessuras produzidos na LGC#5, objetiva-se comparar e quantificar as diferenças de propriedades mecânicas (limite de escoamento, limite de resistência à tração, alongamento total, coeficiente de encruamento e coeficiente de anisotropia) das chapas galvanizadas e Galvalume buscando possíveis correlações entre estas propriedades na direção longitudinal, transversal e diagonal à direção de laminação. As espessuras das chapas zincadas e Galvalume estudados estão compreendidas entre 0,35 e 0,65mm representando as espessuras produzidas atualmente pela LGC#5 e revestimento de zinco apresentando 260g/m2 e revestimento 55%Al-Zn de 150g/m2, comparando-se aproximadamente as mesmas espessuras de revestimento para ambos os produtos. O limite de escoamento e limite de resistência à tração específicos apresentaram boa correlação em função da espessura da tira. O Galvalume apresenta superior limite de escoamento e limite de resistência à tração específicos e alongamento total e coeficiente de encruamento menores quando comparado ao aço zincado para toda a faixa de espessura e direções estudadas. Foram encontradas diferenças significativas entre o limite de escoamento entre as três direções estudadas tanto para o Galvalume quanto para a chapa zincada. O revestimento 55%Al-Zn desempenha papel detrimental marcante no alongamento total e no coeficiente de encruamento do produto revestido. O coeficiente de anisotropia apresentou grande variação mesmo para a mesma espessura e direção. Com este trabalho a CSN-PR disponibilizará de maior entendimento das propriedades mecânicas do Galvalume produzido na LGC#5 servindo como base para desenvolvimento de novas aplicações para este produto.

Abstract: With Start up on July of 2003, the CSN's Continuous Galvanizing Line -CGL#5- is a Dual Purpose one, located in Araucária-PR- Brazil, is designed to produce galvanized steel by conventional coating (pure zinc) and Al-Zn alloy coating (Galvalume ) by the hot dip process. It is the first one in Brazil producing the Galvalume , a steel sheet coated with an alloy containing approximately 55%Al, 43,5%Zn and 1,5%Si, specially conceived for both civil construction and home appliance markets. The Galvalume shows mechanical properties slightly different from hot dip galvanized steel - HDG- even under the same heat cycle processing. It is due to the higher molten metal temperature (465ºC for zinc and 600ºC for Al-Zn alloy) resulting in consequent different levels on the carbon in the steel solid solution and also the higher strength of the 55%Al-Zn coating. Through tensile test for coated and stripped samples, for different thicknesses, cut from steel sheets produced at CGL#5, the aim of this paper is to compare and to evaluate the different results of the mechanical properties (yield stress, tensile strength, total elongation, hardening coefficient and anisotropy coefficient) of the HDG and Galvalume trying to get some relation between them for the straight, transverse and diagonal direction regarding to the rolling direction. The studied thicknesses for the galvanized and Galvalume varies from 0,35 to 0,65mm which represents the major part of the thicknesses CSN-PR has actually been producing. The studied coating mass for zinc product was 260g/m2 and 150g/m2 for Galvalume , comparing approximately the same coating thicknesses for both products. The specific yield stress and tensile strength shows good relation as function of the strip thickness. Galvalume shows higher specific yield stress and tensile strength and lower total elongation and hardening coefficient regarding to the galvanized products for the studied thickness range and the three directions. It was observed significant differences among the yield stress for the three directions for both Galvalume and galvanized samples. The 55%Al-Zn coating have significant influence in decreasing the total elongation and the hardening coefficient of the coated product. The anisotropy coefficient figures showed some variation even for the same thickness and direction. With this paper CSN-PR would better understand the mechanical properties of the Galvalume for future uses developing new applications for this products.