Universidade Federal de Ouro Preto - UFOPEscola de Minas

Departamento de Engenharia Metalúrgica e de MateriaisCampus Morro do Cruzeiro

Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil

RELATÓRIO DE ESTÁGIO

USINAS SIDERÚRGICAS DE MINAS GERAIS S/A

Thiago Felipe Cruz Miranda de Avelar

Julho de 2010

Universidade Federal de Ouro Preto - UFOPEscola de Minas

Departamento de Engenharia Metalúrgica e de MateriaisCampus Morro do Cruzeiro

Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil

RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO

USINA INTENDENTE CÂMARA

IPATINGA, MG

Relatório de Estágio de Férias do curso de Engenharia Metalúrgica

apresentado à Universidade Federal de Ouro Preto, sob a supervisão do Analista de laboratório

Cleydson Fernando Gomes Torres

Thiago Felipe Cruz Miranda de Avelar

Julho de 2010

Índice

1- Introdução......................................................................................................04

2- Objetivos........................................................................................................05

3- A Usiminas.....................................................................................................05

4- Desenvolvimento do estágio..........................................................................06

5- Área do Estágio: Laboratório de Testes Mecânicos......................................07

5.1- Metrologia..............................................................................................08

5.2- Recebimento do Material.......................................................................08

5.3- Preparação das Amostras.....................................................................08

5.4- Tipos de Ensaios Realizados:

5.4.1- Ensaio de Tração.....................................................................09

5.4.2- Ensaio de Charpy....................................................................10

5.4.3- Ensaio de Embutimento...........................................................11

5.4.4- Ensaio de Dureza....................................................................12

5.4.5- Ensaio de Dobramento............................................................13

5.4.6- Ensaio da Rugosidade Superficial...........................................14

5.4.7- Metalografia.............................................................................15

5.4.8- Outros tipos de ensaios realizados..........................................16

5.5- Emissão do Certificado de Inspeção......................................................16

6- Conclusão .....................................................................................................16

7 - Referências Bibliográficas ...........................................................................17

1. INTRODUÇÃO

No período de 12 de Julho de 2010 até o dia 10 de Agosto de 2010 foi

realizado o estágio na Usina Intendente Câmara, em Ipatinga-MG, pertencente

ao sistema Usiminas. Devido aos poucos dias de estágio, este não pôde

abranger todas as áreas da usina, que se divide basicamente em Área de

Redução, Área de Refino, Laminador de Chapas Grossas, Laminação a Frio 1

e Laminação a Frio 2. A área escolhida para o estágio foi a Área de U1 Laborat

(Laboratórios de Testes Mecânicos e Químicos), onde as atividades

específicas desenvolvidas no setor de estágio foram:

- Acompanhar as atividades de recebimento e corte de amostras para ensaios

mecânicos e metalográficos;

- Acompanhar as atividades de preparação de corpos de provas para ensaios

mecânicos e metalográficos;

- Acompanhar as atividades de realização de ensaios mecânicos e

metalográficos;

- Acompanhar as atividades relacionadas com emissão de Certificados de

Inspeção (Qualidade) do produto;

- Acompanhar as atividades de calibração e metrologia da gerência de

laboratórios;

- Acompanhar as atividades de recebimento e preparação de amostras para

análises químicas;

- Acompanhar as atividades de realização de análises químicas;

Do dia 12 ao dia 14 de Julho houve um programa de

recepção/integração dos estagiários, realizado na Superintendência de

Desenvolvimento Organizacional e de Pessoas. Além de receber as Boas

Vindas da empresa, tivemos orientações iniciais sobre Segurança e Medicina

do trabalho, que incluiu palestras e vídeos da empresa, enfatizando assim a

grande preocupação que tem a empresa para que não ocorra nenhum tipo de

acidente de trabalho dentro das instalações da usina, transporte interno e Fluxo

de Produção, além de visitas ao Zoobotânico e clube Associação Esportiva e

Recreativa Usipa, todos mantidos pela Usiminas e criados para atender,

principalmente, às necessidades de lazer daqueles que trabalharam na

construção da Usiminas.

Esse período foi de extrema importância para o contato inicial dos

estagiários à empresa e às pessoas responsáveis pelo nosso

encaminhamento. A facilidade que tivemos em manter um bom relacionamento

com os funcionários da empresa, não somente no período de integração como

em todo o decorrer do estágio, revelou um clima de convivência muito

apropriado para uma empresa de grande porte que se apóia na política de

dedicação dos empregados e comprometimento de todos.

2. OBJETIVOS

O estágio visa primordialmente propiciar-nos vivência de situações reais

de trabalho e desenvolvimento profissional na área de atuação. Vale ressaltar

também a importância da integração do estudante à empresa, criação de

networking e conhecimento do programa de estágio assim como participação

no planejamento e acompanhamento dos serviços técnico-administrativos,

possibilitando conhecimento de modelos e práticas administrativas da

Empresa.

3. A USIMINAS

A Usiminas foi idealizada em um momento de grande euforia brasileira,

por pessoas conscientes que acreditavam no potencial de uma grande usina

siderúrgica em Minas Gerais. Na década de 50 foi-se criada a Usiminas

(Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A), na cidade Ipatinga. Dois anos após

sua fundação a Usiminas tornou-se uma joint venture, com a participação de

capital estatal em parceria com acionistas japoneses, propondo um estilo de

gestão nos moldes da iniciativa privada. Em1958 começa a construção da

Usina Intendente Câmara, com trabalhadores vindos de todas as partes do

Brasil.

No dia 26 de outubro de 1962 foi oficialmente inaugurada a Usina

Intendente Câmara pelo então presidente João Goulart. Um dia após a

inauguração a usina já havia uma capacidade instalada para produção de 500

mil toneladas anuais de ferro gusa. Em 1969 a Usiminas iniciou sua expansão,

comprando novos fornos para Tiras a Frio, e em 79 sua capacidade de

produção passou a 3,5 milhões de toneladas de aço ao ano.

Em 1991 houve a realização do leilão de privatização da Usiminas, e

essa nova etapa marcou o início de épocas de expansão e desenvolvimento.

Vale ressaltar que ainda na década de noventa a Usiminas foi a primeira

siderúrgica do Brasil, sendo a segunda do mundo, a conquistar o certificado

ISO 14001 de Gestão Ambiental, demonstrando profundo respeito pelos

recursos naturais.

Hoje, o Grupo Usiminas consolidou-se entre os líderes no ramo da

siderurgia no Brasil. O Grupo conta com a Cosipa, subsidiária integral da

Usiminas, e acreditando no seu plano de desenvolvimento, que tem como

objetivo principal a expansão e modernização de suas usinas. A Usiminas

anuncia a construção da sua terceira usina em Santana do Paraíso, com

capacidade de produção de cinco milhões de toneladas de aço/ano para a

produção de placas.

A Usina Intendente Câmara está situada na região do Vale do Aço, e

conta com uma área de 7,0 x 1,5 Km2 rodeada por um cinturão verde em torno

de sua área industrial. Seus produtos vão desde Tiras a Frio, Revestidos,

Chapas Grossas e Tiras a Quente, mantendo sempre o principal objetivo de

desenvolver produtos de alta qualidade técnica e ecologicamente corretos,

fortalecendo assim sua liderança no mercado nacional e desenvolvendo sua

presença no cenário internacional. A produção de aço bruto da Usiminas

alcançou oito milhões de toneladas em 2008, cerca de 8% inferior à de 2007,

queda motivada basicamente pela parada programada do alto-forno da usina

de Cubatão e de dois alto-fornos da usina de Ipatinga.

4. DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO

Após os quatro primeiros dias de integração, foi se feita uma divisão dos

estagiários em grupos e cada qual seguiu para a área da usina designada no

plano de estágio. Para a área do Laboratório de Testes Mecânicos ficou dois

estagiários, o que possibilitou uma troca de idéias, dúvidas e informações, sem

prejudicar o entendimento das explicações dadas. Para seguir o projeto de lei

n° 993/2007 que dispõe sobre as novas normas de estágio, nosso horário de

estágio ficou estabelecido de segunda a sexta feira, de 07h30min as 15h00min

horas, com um intervalo de uma hora e trinta minutos para almoço. Todas as

nossas visitas na usina e nosso dia a dia na área eram acompanhados por

engenheiros, técnicos ou supervisores de turno, que sempre prestavam

explicações sobre funcionamento de máquinas, problemas que ocorriam, fluxo

de produção e respondiam prontamente às nossas perguntas. Também

participamos da reunião que ocorreu na área, para análise de eventuais

problemas, melhores soluções para estes e discussões à respeito da

segurança.

5. ÁREA DO ESTÁGIO: LABORATÓRIO DE TESTES MECÂNICOS

Na empresa, inúmeros profissionais e áreas se mobilizam para fazer

chegar até o cliente um produto único, com a qualidade e o capricho da marca

Usiminas.

Os produtos somente são liberados após execução e aprovação de

todos os ensaios previstos, sendo a qualidade superficial dos aços - padrões

visuais de defeitos - avaliada por inspetores especialmente treinados.

Quando solicitado pelo cliente ou houver previsão em norma ou projeto,

inclusões e descontinuidades internas são verificadas por meio de ensaios de

ultrassom, realizados por especialistas certificados pela Associação Brasileira

de Ensaios Não Destrutivos.

Composição química e propriedades mecânicas e metalográficas do aço

são garantidas por meio de ensaios específicos. Equipado com inovadores

recursos de robótica e automação, este laboratório faz parte da Rede Brasileira

de Calibração é está acreditado pelo INMETRO para a realização de ensaios

de tração, charpy e determinação da composição química do aço.

Durante todo o processo no laboratório se utiliza um programa chamado

LEME, que mostra todo o processo que o aço já passou e todo o processo

ainda a ser feito com a amostra: identificação, tipos de ensaios, resultados etc.

5.1. METROLOGIA:

A metrologia é a ciência das medições, abrangendo todos os aspectos

teóricos e práticos que asseguram a precisão exigida no processo produtivo,

procurando garantir a qualidade de produtos e serviços através de técnicas

estatísticas, programas de comparações intralaboratoriais ou interlaboratoriais,

cálculo de incertezas das medições, auditoria interna da qualidade,

planejamento anual de calibração de instrumentos/equipamentos, capacitação

de pessoal, verificação diária das calibrações dos equipamentos, verificação

intermediária dos padrões de referência, julgamento automático dos resultados

de ensaios e calibrações.

Como a empresa possui vários certificados de inspeção, ela mantém

uma equipe que cuida da garantia de qualidade de resultados de ensaio de

calibração.

5.2. RECEBIMENTO DO MATERIAL:

As amostras enviadas para o Laboratório de Testes Mecânicos são

recebidas pelos técnicos no setor de recebimento de amostras. As mesmas

são identificadas (número da amostra, tipos de ensaios a ser feitos) e assim

encaminhadas para o setor de preparação.

5.3. PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS:

Logo após as amostras serem recebidas e identificadas elas serão

transportadas para a etapa de preparação.

Durante esse processo são feitos os corpos de prova (CP’s), onde o

material é cortado (se utiliza: tesoura de corte, estampadeira, maquina de laser

a radiação invisível, maçarico - dependendo da espessura do material uma

dessas maquinas será usada para efetuar o corte) e depois devidamente

preparado.

A preparação é feita para a retirada da carepa que fica presa ao corpo de

prova no momento em que ele é cortado pelas máquinas, os grãos que foram

deformados durante esse processo são retirados para que não interfiram nos

resultados dos ensaios que serão feitos posteriormente.

Logo após os corpos de prova são medidos para constatar se estão

dentro dos parâmetros adotados e exigidos pelas normas e assim

encaminhados para a realização dos ensaios exigidos pelos clientes.

5.4. TIPOS DE ENSAIOS REALIZADOS:

5.4.1. ENSAIO DE TRAÇÃO:

O ensaio de tração consiste, basicamente, em se tracionar um corpo de

prova (CP) de seção reta retangular (CP prismático) ou circular (CP cilíndrico)

até a sua ruptura. A Figura 5.1 mostra as máquinas utilizadas para o Ensaio de

Tração. O objetivo desse ensaio é testar as propriedades mecânicas de um

material, no caso, o aço, através de um ensaio de tração, podendo verificar,

então qual é o alongamento causado no material, além da tensão máxima que

pode ser aplicada para que o mesmo rompa. Além disso, será analisado se o

material é dúctil ou frágil a partir da sua fratura.

Figura 5.1 – Máquinas de Ensaio de Tração

A Figura 5.2 mostra os formatos dos Corpos de Prova.

Figura 5.2 – Corpos de prova para o Ensaio de Tração.

5.4.2. ENSAIO DE CHARPY:

O ensaio é realizado em pêndulo de impacto. O corpo de prova é fixado

num suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de

aço endurecido de raio específico - é liberado de uma altura pré-definida,

causando a ruptura do corpo de prova pelo efeito da carga instantânea. A

altura de elevação do martelo após o impacto dá a medida da energia

absorvida pelo corpo de prova.

O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em

temperaturas mais baixas para testar a fragilização do material por efeito de

baixa temperatura.

No ensaio Charpy, o corpo de prova é bi-apoiado como uma viga

simples com um entalhe central. O corpo de prova é posicionado de forma que

o entalhe fique na face oposta à face de impacto, como mostrado na Figura

5.3. O posicionamento do entalhe é tal que o impacto ocorre na região de maior

tensão - a seção transversal média do corpo de prova.

Figura 5.3 – Máquina de Ensaio de Charpy e corpo de prova rompido após o

ensaio.

5.4.3. ENSAIO DE EMBUTIMENTO:

A operação de estampagem envolve dois tipos de deformações: o

estiramento, que é o afinamento da chapa, e a estampagem propriamente dita,

que consiste no arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por

meio de uma punção. Nessa operação, a chapa fica presa por um sujeitador

que serve como guia para o arrastamento. A ductilidade é a característica

básica para que o produto possa ser estampado.

Os ensaios de embutimento permitem deformar o material quase nas

mesmas condições obtidas na operação de produção propriamente dita, só que

de maneira controlada, para minimizar a variação nos resultados.

Existem ensaios padronizados para avaliar a capacidade de

estampagem de chapas. Os mais usados são os ensaios de embutimento

Erichsen, mostrado na Figura 5.4, e Olsen. Esses ensaios são qualitativos e,

por essa razão, os resultados obtidos constituem apenas uma indicação do

comportamento que o material apresentará durante o processo de fabricação.

Figura 5.4- Embutimento Erichsen.

5.4.4. ENSAIO DE DUREZA:

Dureza é uma propriedade mecânica relacionada à resistência que um

material, quando pressionado por outro material ou por marcadores

padronizados, apresenta ao risco ou à formação de uma marca permanente.

A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos,

íons ou moléculas e do estado do material. A medida da dureza é uma maneira

rápida, barata e não destrutiva de avaliar a resistência mecânica de um

material.

A maioria dos ensaios de dureza estática consiste na impressão de uma

pequena marca feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com

uma ponta de penetração. A medida da dureza do material é dada em função

das características da marca de impressão e da carga aplicada. Os principais

ensaios de dureza estáticos são o Ensaio de dureza Brinnel, Ensaio de dureza

Rockwell e Ensaio de dureza e microdureza Vickers e Knoop.

A Figura 5.5 mostra o durômetro utilizado para medir dureza Vickers e

Brinnel. A Figura 5.6 mostra o durômetro utilizado para medir dureza Rockwell.

Figura 5.5- Durômetro ótico para medir dureza Vickers e Brinnel.

Figura 5.6- Durômetro ótico para medir a dureza Rockwell.

5.4.5. ENSAIO DE DOBRAMENTO:

O ensaio de dobramento, mostrado na Figura 5.7, é indicado em geral

para componentes que serão efetivamente submetidos a operações de

dobramento ou flexão em serviço. As normas recomendam o procedimento

específico para vários tipos de componentes e materiais.

Entre as aplicações usuais estão: barras para construção civil, barras

soldadas, para finalidades de qualificação de solda e de soldadores, pequenos

componentes para uso em micro-eletrônica e peças acabadas como parafusos

e pinos.

Figura 5.7- Ensaio de dobramento.

5.4.6. ENSAIO DA RUGOSIDADE SUPERFICIAL:

Rugosidade Superficial é o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas

saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície. Essas

irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, como, por

exemplo, um Rugosímetro, mostrado na Figura 5.8.

A avaliação da rugosidade de um padrão de massa é realizada primeira

por inspeção visual, no entanto, para os padrões de massa das classes E e F a

avaliação também pode ser feita por comparação contra padrões de

rugosidade, utilizando-se instrumento de estilete ou por meio de um medidor

eletromecânico denominado Rugosímetro. A rugosidade de uma superfície é

caracterizada por meio de diferentes parâmetros de rugosidade. Cada

parâmetro descreve uma característica, que é importante para uma função

específica.

Figura 5.8: Rugosímetro Taylor Hobson portátil.

5.4.7. METALOGRAFIA:

A metalografia é o estudo da morfologia e estrutura dos metais.

Para a realização da análise, a amostra é cortada, lixado, polido e atacado com

reagente químico, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes

constituintes que compõe o metal.

Quanto ao tipo de observação, está subdividida, basicamente em duas

classes:

Microscopia: análise feita em um microscópio com aumentos que

normalmente são 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X, 1500X e 2500X.

Este tipo de análise é realizado em microscópios específicos, conhecidos

como "microscópios metalográficos" ou "microscópios metalúrgicos". Este tipo

de microscópio possui baixo campo focal, permitindo apenas a observação de

superfícies perfeitamente planas e polidas. Em razão disto, a preparação

metalográfica tem grande importância na qualidade de uma análise. Estes

microscópios, em geral, possuem sistemas de fotografia integrados, que

permitem o registro das análises realizadas.

Macroscopia: analise feita a olho nu, lupa ou com utilização de

microscópios estéreos (que favorecem a profundidade de foco e dão,

portanto, visão tridimensional da área observada) com aumentos que

podem variar de 5x a 64X.

Através das análises macrográficas e das análises micrográficas é

possível a determinação de diversas características do material, inclusive a

determinação das causas de fraturas, desgastes prematuros e outros tipos de

falhas.

5.4.8. OUTROS TIPOS DE ENSAIOS REALIZADOS:

Dentre os outros tipos de ensaios realizados pela empresa são eles: HIC,

DWTT, Jominy, Epstein, Determinação dos valores de RN, Banda de Ferrita,

Brandeamento, Tração BH, Tração Z e Tração Envelhecida.

5.5. EMISSÃO DO CERTIFICADO DE INSPEÇÃO

A qualidade dos aços Usiminas é garantida pela constante inovação em

seus processos de fabricação e por tecnologias que a empresa utiliza e

desenvolve.

Após o material solicitado pelo cliente ter passado por todos os testes

exigidos pelo mesmo, é gerado um certificado de inspeção que garante a

qualidade do produto. Só assim o material é liberado para ser transportado até

o comprador.

6. CONCLUSÃO

A experiência do estágio realizado nesta empresa proporcionou um

contato real com os processos metalúrgicos, principalmente na área que

corresponde ao laboratório de ensaios de liberação. Isto possibilitou a

aplicação dos conhecimentos teóricos na prática, fortalecendo o

amadurecimento profissional e as características de responsabilidade e pró-

atividade.

O contato com os profissionais do laboratório ajudou a entender como é

o dia-a-dia de trabalho de um Engenheiro Metalurgista nesta área e também

trouxe um grande aprendizado sobre os processos por essa empresa

desenvolvidos.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.usiminas.com/irj/portal

MALYNOWSKYJ, A. – Aspectos Gerais na Produção de Aço Líquido, 2007

FACO, R.J. – Siderurgia Para Não Siderurgistas, ABM, 2007