EVOLUÇÃO DA MICROESTRUTURA DE AÇOS MICROLIGADOS AO VNb E AO VNbTi NA LAMINAÇÃO CONTÍNUA DE TUBOS SEM COSTURA
MICROSTRUCTURE EVOLUTION OF VNb AND VNbTi MICROALLOYED STEELS DURING HOT ROLLING OF SEAMLESS TUBES
Carvalho, Ricardo Nolasco; Ferreira, Marcelo Almeida C.; Santos, Dagoberto Brandão; Barbosa, Ronaldo
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.00601008
Tecnol. Metal. Mater. Min., vol.6, n1, p.41-47, 2009
Resumo
O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo matemático para a evolução da microestrutura em aços microligados ao VNb e VNbTi durante a laminação contínua de tubos sem costura. Para isso, o ciclo termomecânico é caracterizado em termos de suas principais variáveis. Em seguida, este ciclo é simplificado para a simulação, devido às limitações do equipamento de torção a quente em reproduzir algumas deformações, velocidades de deformação e velocidades de resfriamento desenvolvidas industrialmente. A simulação por torção a quente é conduzida em uma máquina servohidráulica controlada por computador equipada com um forno radiante. Amostras para microscopia óptica foram obtidas pela interrupção da simulação depois de determinadas etapas do processo. Os resultados da evolução da microestrutura na simulação por torção são utilizados na seleção e ajuste das equações necessárias ao modelo. A comparação da evolução da microestrutura, obtidas em torção a quente e pelo modelo matemático, apresenta, em geral, uma boa correlação. A microestrutura final obtida na simulação é também idêntica àquela observada no material industrial.
Palavras-chave
Torção a quente, Laminação contínua, Tubos, Modelamento microestrutural
Abstract
The goal of this work is to develop a mathematical model for the microstructure evolution of VNb and VNbTi microalloyed steels, during the continuous seamless tube hot rolling. For this purpose, the thermomechanical cycle is characterized in terms of their main variables. Following, this cycle is simplified for hot torsion simulation, due to equipment limitations to reproduce some strain, strain rates and cooling rates industrially developed. The hot torsion simulation is conducted in a computer controlled servo-hydraulic machine equipped with a radiant furnace. Samples for optical microscopy were obtained from interruption of simulation after selected steps of process. The results of hot torsion simulation microstructure evolution are used to select and adjust the necessary equations. The comparison of microstructure evolution, from hot torsion and mathematical model, shows, in general, a good correlation. The final microstructure from simulation is also similar to that industrially observed.
Keywords
Hot torsion, Continuous rolling, Tubes, Microstructure modeling
Referências
1 PUSSEGODA, L. N.; BARBOSA, R.; YUE, S.; JONAS, J. J.; HUNT, P. J. Laboratory simulation of seamless-tube rolling.
Journal of Materials Processing Technology, v. 25, n. 1, p. 69-90, 1991.
2 PUSSEGODA, L. N.; YUE, S.; JONAS, J. J. Effect of intermediate cooling on grain refinement and precipitation during rolling of seamless tubes. Materials Science and Technology, v. 7, n. 2, p. 129-36, 1991.
3 MACCAGNO, T. M.; JONAS, J. J.; HODGSON, P. D. Spreadsheet modelling of grain size evolution during rod rolling. ISIJ International, v. 36, n. 6, p. 720, 1996.
4 SIWECKI, T. Modelling of microstructure evolution during recrystallization controlled rolling. ISIJ International, v. 32, n. 3, p. 368-76, 1992.
5 SELLARS, C. M.; BEYNON, J. H. Microstructural development during hot rolling of titanium microalloyed steels. In: HIGH STRENGTH LOW ALLOY STEELS, 1985, Wollongong. Proceedings... Wollongong: [s.n.], 1985. p. 142-50.
6 SELLARS, C. M. Modeling microstructural development during hot rolling. Materials Science and Technology, v. 6, p. 1072-81, 1990.
7 BEYNON, J. H.; SELLARS, C. M. Modeling microstructure and its effects during multipass hot rolling. ISIJ International, v. 32, n. 3, p. 359-67, 1992.
8 SICILIANO, F. J.; JONAS, J. J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.
9 URANGA, P.; FERNANDEZ, A. I.; LOPEZ, B.; RODRIGUEZ-IBABE, J. M. Transition between static and metadynamic recrystallization kinetics in coarse Nb microalloyed austenite. Materials Science and Engineering A, v. 345, n. 1-2, p. 319-27, 2003.
10 CARVALHO, R. N. Aspectos da precipitação e da recristalização na laminação contínua de tubos sem costura. 2007. 210 p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) − Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2007.
11 CARVALHO, R. N.; FERREIRA, M. A. C.; SANTOS, D. B.; BARBOSA, R. Simulação do processo de fabricação de tubos sem costura através de ensaios de torção. In: SEMINÁRIO DE LAMINAÇÃO - PROCESSOS E PRODUTOS LAMINADOS E REVESTIDOS, 42., 2005, Santos. SP. Anais... São Paulo: ABM, 2005. p. 372-82.
12 CARVALHO, R. N.; FERREIRA, M. A. C.; SANTOS, D. B.; BARBOSA, R. Evolução da microestrutura de um aço microligado ao V-N na laminação contínua de tubos sem costura. In: SEMINÁRIO DE LAMINAÇÃO - PROCESSOS E PRODUTOS LAMINADOS E REVESTIDOS, 44., 2007, Campos do Jordão. Anais… São Paulo: ABM, 2007., p. 378-88.
13 POLIAK, E. I.; JONAS, J. J. Initiation of dynamic recrystallization in constant strain rate hot deformation. ISIJ International, v. 43, n. 5, p. 684-91, 2003.
14 SELLARS, C. M. Physical metallurgy of hot working. WORKING AND FORMING PROCESSES, 1979, Sheffield. Proceedings... London: Metals Society, 1980. p.3-15 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.
15 HODGSON, P. D.; GIBBS, R. K. A mathematical model to predict the mechanical properties of hot rolled C-Mn and microalloyed of steels. ISIJ International, v. 32, n. 12, p. 1329-338, 1992.
16 PALMIERE, E. J.; GARCIA, C. I.; DEARDO, A. J. Compositional and microstructural changes which attend reheating and grain coarsening in steels containing niobium. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 25A, n. 2, p. 277-86, 1994.
17 SANTOS, D. B. Refinamento de grão ferrítico através da laminação controlada com deformações na região (γ + α). 1991. 252 p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) – Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 1991.
18 ROUCOULES, C. Dynamic and metadynamic recrystallization in HSLA steels. 1992. Thesis (PhD) − McGill University, Montreal, 1992 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-530, 2000.
19 ROUCOULES, C.; YUE, S.; JONAS, J. J. Effect of dynamic and metadynamic recrystallization on rolling load and microstructure. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON MODELING OF METAL ROLLING PROCESS, 1993, London. Proceedings… London: The Institute of Materials, 1993. p.1329-38 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.
2 PUSSEGODA, L. N.; YUE, S.; JONAS, J. J. Effect of intermediate cooling on grain refinement and precipitation during rolling of seamless tubes. Materials Science and Technology, v. 7, n. 2, p. 129-36, 1991.
3 MACCAGNO, T. M.; JONAS, J. J.; HODGSON, P. D. Spreadsheet modelling of grain size evolution during rod rolling. ISIJ International, v. 36, n. 6, p. 720, 1996.
4 SIWECKI, T. Modelling of microstructure evolution during recrystallization controlled rolling. ISIJ International, v. 32, n. 3, p. 368-76, 1992.
5 SELLARS, C. M.; BEYNON, J. H. Microstructural development during hot rolling of titanium microalloyed steels. In: HIGH STRENGTH LOW ALLOY STEELS, 1985, Wollongong. Proceedings... Wollongong: [s.n.], 1985. p. 142-50.
6 SELLARS, C. M. Modeling microstructural development during hot rolling. Materials Science and Technology, v. 6, p. 1072-81, 1990.
7 BEYNON, J. H.; SELLARS, C. M. Modeling microstructure and its effects during multipass hot rolling. ISIJ International, v. 32, n. 3, p. 359-67, 1992.
8 SICILIANO, F. J.; JONAS, J. J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.
9 URANGA, P.; FERNANDEZ, A. I.; LOPEZ, B.; RODRIGUEZ-IBABE, J. M. Transition between static and metadynamic recrystallization kinetics in coarse Nb microalloyed austenite. Materials Science and Engineering A, v. 345, n. 1-2, p. 319-27, 2003.
10 CARVALHO, R. N. Aspectos da precipitação e da recristalização na laminação contínua de tubos sem costura. 2007. 210 p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) − Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2007.
11 CARVALHO, R. N.; FERREIRA, M. A. C.; SANTOS, D. B.; BARBOSA, R. Simulação do processo de fabricação de tubos sem costura através de ensaios de torção. In: SEMINÁRIO DE LAMINAÇÃO - PROCESSOS E PRODUTOS LAMINADOS E REVESTIDOS, 42., 2005, Santos. SP. Anais... São Paulo: ABM, 2005. p. 372-82.
12 CARVALHO, R. N.; FERREIRA, M. A. C.; SANTOS, D. B.; BARBOSA, R. Evolução da microestrutura de um aço microligado ao V-N na laminação contínua de tubos sem costura. In: SEMINÁRIO DE LAMINAÇÃO - PROCESSOS E PRODUTOS LAMINADOS E REVESTIDOS, 44., 2007, Campos do Jordão. Anais… São Paulo: ABM, 2007., p. 378-88.
13 POLIAK, E. I.; JONAS, J. J. Initiation of dynamic recrystallization in constant strain rate hot deformation. ISIJ International, v. 43, n. 5, p. 684-91, 2003.
14 SELLARS, C. M. Physical metallurgy of hot working. WORKING AND FORMING PROCESSES, 1979, Sheffield. Proceedings... London: Metals Society, 1980. p.3-15 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.
15 HODGSON, P. D.; GIBBS, R. K. A mathematical model to predict the mechanical properties of hot rolled C-Mn and microalloyed of steels. ISIJ International, v. 32, n. 12, p. 1329-338, 1992.
16 PALMIERE, E. J.; GARCIA, C. I.; DEARDO, A. J. Compositional and microstructural changes which attend reheating and grain coarsening in steels containing niobium. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 25A, n. 2, p. 277-86, 1994.
17 SANTOS, D. B. Refinamento de grão ferrítico através da laminação controlada com deformações na região (γ + α). 1991. 252 p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) – Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 1991.
18 ROUCOULES, C. Dynamic and metadynamic recrystallization in HSLA steels. 1992. Thesis (PhD) − McGill University, Montreal, 1992 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-530, 2000.
19 ROUCOULES, C.; YUE, S.; JONAS, J. J. Effect of dynamic and metadynamic recrystallization on rolling load and microstructure. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON MODELING OF METAL ROLLING PROCESS, 1993, London. Proceedings… London: The Institute of Materials, 1993. p.1329-38 Apud SICILIANO, F.; JONAS, J.J. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 31A, n. 2, p. 511-30, 2000.