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 Carvalho Fabiano Augusto Vallim Fonseca José Carlos Evangelista Misurelli Junior Schirlei Cristina Androczevecz Silva Marcelo Pereira de Oliveira João Jose de Moraes Marcio 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 no processo de fabricação ( lean )! MP1 MP2 Fabricação do tanque de combustível Tanque Estanhado e Pós-Pintado (convencional) MP1 Fabricação do tanque de combustível Tanque BGA Pré-Pintado Organo-Metálico (inovação) Eliminação de Etapas  Redução de custos, estoques e maior confiabilidade. Aço Limpeza Sn Conformação Montagem (solda) Pós Pintura PVC > 300 μ m TESTES DE LIBERAÇÃO Aço BGA PP Limpeza Conformação Montagem (solda) TESTES DE LIBERAÇÃO

Novo Tanque de Aço em BGA PP Inovação no Produto

 Inovação no Produto! ATENDIMENTO DO NOVO TANQUE DE AÇO EM BGA PP (ORGANO-METÁLICO) AOS REQUISITOS DE DESEMPENHO, SEGURANÇA e AMBIENTAL: Facilidade para atender aos diversos design ; Facilidade de fabricação; Integridade estrutural; Durabilidade; Segurança ao Impacto; Capacidade do tanque; Custo competitivo; Minimize poluição do ar; Facilidade de reciclagem.

 Inovação no Produto!

ATENDIMENTO DO NOVO TANQUE DE AÇO EM BGA PP (ORGANO-METÁLICO) AOS REQUISITOS DE DESEMPENHO, SEGURANÇA e AMBIENTAL:

Facilidade para atender aos diversos design ;

Facilidade de fabricação;

Integridade estrutural;

Durabilidade;

Segurança ao Impacto;

Capacidade do tanque;

Custo competitivo;

Minimize poluição do ar;

Facilidade de reciclagem.

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN Otimização do aço base e do revestimento metálico; Aço Convencional 0,03 a 0,06%C Aço Ultra baixo carbono (ULC) Excelente estampabilidade e estiramento Tanques de formas complexas Soldagem Convencional Otimização do processo de soldagem Controle restrito do revestimento GA (Zn-Fe) Eficiente soldagem de tanques complexos (inclusive 3D e multi eixos)  FACILIDADE DE FABRICAÇÃO Contour II : Solda-Costura

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN

Otimização do aço base e do revestimento metálico;

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN Otimização do aço base e do revestimento metálico; Aço Ultra baixo carbono (ULC) Adequado limite de Escoamento; Alto Alongamento total; Bom coeficiente de anisotropia normal; Bom expoente de encruamento; Valores baixos de dispersão. LE (MPa)

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN

Otimização do aço base e do revestimento metálico;

Adequado limite de Escoamento;

Alto Alongamento total;

Bom coeficiente de anisotropia normal;

Bom expoente de encruamento;

Valores baixos de dispersão.

Controle restrito do revestimento GA  FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN Otimização do aço base e do revestimento metálico; Revestimento GA com ótima soldabilidade 6 7 8 9 10 11 Corrente de solda [ kA ] ZE 75/75 ZN 50/50 Z 100 ZF 110 ZA 130 AZ 150 Laminado a Frio Laminado a Frio GI (HD) GA EG EG-P Número de soldas [adim.] Tipo de material 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN

Otimização do aço base e do revestimento metálico;

Controle restrito do revestimento GA  FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN Otimização do aço base e do revestimento metálico; Revestimento GA com ótima adesão e boa resistência ao “powdering”; Controle restrito do revestimento, visando boa soldabilidade; Baixos valores de dispersão. Revestimento por face (g/m²)

 FACILIDADE PARA ATENDER AOS DIVERSOS DESIGN

Otimização do aço base e do revestimento metálico;

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

Controle restrito do revestimento, visando boa soldabilidade;

Baixos valores de dispersão.

 INTEGRIDADE ESTRUTURAL  SEGURANÇA AO IMPACTO Resistência a solicitações mecânicas; Aço Ultra baixo carbono (ULC) Boa resistência à expansão Boa resistência à Fadiga Controle do LE inferior; Aço ULC com “Alloy Design” resistente à fadiga; Resistente aos gases quentes do escapamento (deformação por calor). Maior estabilidade dimensional em relação aos polímeros

 INTEGRIDADE ESTRUTURAL

 SEGURANÇA AO IMPACTO

Resistência a solicitações mecânicas;

Controle do LE inferior;

Aço ULC com “Alloy Design” resistente à fadiga;

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

Maior estabilidade dimensional em relação aos polímeros

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); 15 anos ou 240.000 km; Resistência a corrosão externa sem a necessidade de pós pintura ou aplicação de PVC; Resistência a vários tipos de combustíveis (Gasolina, E5, E22, E85, E100, diesel e biodiesel); Resistente aos gases quentes do escapamento (estabilidade térmica e deformação por calor). Reservatório combustível em BGA PP (Organo-metálico): VW Fox desde 2006 Fiat Palio a partir 2009 Retorno de campo : 0 (zero)

 DURABILIDADE

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

15 anos ou 240.000 km;

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

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

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

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); 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) Revestimento GA (Zn-Fe) Revestimento GA (Zn-Fe) Interior Exterior

 DURABILIDADE

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

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); O MAGNI A 36 é um revestimento organo-metálico, rico em alumínio e sem adição de cromo, aplicado para tanque de combustível. Protege a parte externa do tanque contra agentes corrosivos, calor, umidade e cria uma barreira física . Evita o contato do metal base (HDG - GA) com o combustível, não permitindo assim, reação deste com o Zn do revestimento. Resistente a todos os combustíveis atualmente utilizados. O processo de fabricação por estampagem não afeta a integridade da camada da tinta ou sua adesão ao revestimento metálico.

 DURABILIDADE

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

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

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

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

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

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); Aço Zn puro Camada de inibição Aço Delta Zeta Gama Encharque Aquecimento Sopro Ar / N2 GA (Zn-Fe) GI (Zn)

 DURABILIDADE

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

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); GA (Zn-Fe) EG (Zn-Ni) GI (Zn) EG (Zn) Maior resistência a corrosão na descontinuidade da tinta Scribe Corrosion

 DURABILIDADE

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

Maior resistência a corrosão na descontinuidade da tinta

 DURABILIDADE Otimização via sistema “duplex” – revestimento GA e revestimento organo-metálico (Magni A36); 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.

 DURABILIDADE

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

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 TANQUE Incremento da relação volume/capacidade; Incremento da superfície interna de aprox. 1,5 m²; Otimização do volume 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

 CAPACIDADE DO TANQUE

Incremento da relação volume/capacidade;

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

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

 CUSTO COMPETITIVO Monocamada para multicamada de alta densidade (HDPE).  MINIMIZE POLUIÇÃO DO AR; Atende todos limites emissões: PZEV; Brasil - SHED 24h (E22) - Tendência futura; Argentina - (E5 - 2010) => Mais critico p/ emissões  FACILIDADE DE RECICLAGEM Aço 100% reciclado. Siderúrgicas usam aprox. 20%.

 CUSTO COMPETITIVO

Monocamada para multicamada de alta densidade (HDPE).

 MINIMIZE POLUIÇÃO DO AR;

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

 FACILIDADE DE RECICLAGEM

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):

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

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:

4 etapas principais:

Seção de Entrada: Abastecimento de bobinas Grampeamento entre bobinas para manter continuidade do processo

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

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

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

Inspeção Visual

Testes Físicos e Químicos:

Cura

Camada de revestimento (pré-tratamento e tinta)

Peso de lubrificante

Aderência, Resistência ao Impacto e Embutimento

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. 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

Inovação Questões Econômicas Uma inovadora alternativa para aplicação do aço na indústria automotiva

Uma inovadora alternativa para aplicação do aço na indústria automotiva