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Metalurgia

Alumínio afinado

CBA e Poli-USP desenvolvem chapas mais finas e resistentes

EDUARDO CESARChapas de alumínio mais finas e resistentes: matéria-prima inovadoraEDUARDO CESAR

Chapas de alumínio mais finas e mais apropriadas para luminárias e para a fabricação de carrocerias de automóveis, por exemplo, estão na mira de um amplo estudo que envolve a Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), do Grupo Votorantim, e a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). O estudo se baseia na análise da microestrutura de chapas de alumínio obtidas num processo chamado de Roll Caster, que faz a laminação a frio, ao contrário do processo tradicional, mais custoso, em que as chapas são laminadas a quente. Com o avanço tecnológico alcançado até agora, esse processo já consegue produzir chapas de 2,5 milímetros de espessura, contra 6 milímetros no passado recente. “Isso significa um ganho de produtividade e de competitividade, porque a bobina sai do processo com uma espessura que requer menos etapas durante a laminação”, explica o engenheiro metalurgista Ricardo do Carmo Fernandes, doutorando da Poli.

“Nossa estratégia é tirar maior proveito tecnológico do sistema Caster, desenvolvendo competências que levem à fabricação de produtos de menor custo e de melhor performance”, diz o engenheiro Wilke Martins Parra, chefe dos departamentos de folhas e de processos tecnológicos da CBA. “Conhecendo melhor as características do processo, podemos ampliar o leque de produtos, melhorar a sua qualidade e elevar a sua vida útil, por exemplo.” Nos últimos dois anos, complementa o engenheiro Jorge Valezin, coordenador geral de vendas, a CBA investiu US$ 87 milhões anuais em equipamentos, pesquisa e processos, além da expansão da capacidade de produção, passando de 240 mil para 340 mil toneladas por ano de alumínio primário.

Textura ideal
Até agora, os estudos realizados entre a Poli e a CBA já atingiram, de forma inédita no Brasil, chapas que podem ser utilizadas na fabricação de luminárias e acessórios para a montagem de telhas de alumínio. O objetivo final do estudo, segundo Fernandes, é alcançar a textura ideal em chapas finas para as estampagens profundas (moldagem por meio de prensagem), processo usado, por exemplo, na produção de carrocerias de automóveis. Fernandes é orientado pelo professor Angelo Fernando Padilha, do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Poli-USP. A equipe também é formada pela doutoranda Juliana de Paula Martins e pelo pós-doutorando Márcio Ferreira Hupalo.

O processo Caster estudado pelos pesquisadores utiliza o alumínio líquido que, ao passar por dois cilindros metálicos refrigerados internamente à água, resulta em uma chapa livre da laminação a quente do processo convencional. Essa técnica mais antiga parte de um material semi-acabado e fundido a partir da bauxita, a matéria-prima do alumínio, resultando em placas com espessuras que variam de 23 a 60 centímetros (cm). Depois, as chapas são formadas em uma temperatura que atinge 500 °C. O Caster elimina essa última etapa da linha de produção, deixando a infra-estrutura mais enxuta, com menos mobilização de capital. Um laminador a quente exige investimento de US$ 150 milhões, enquanto a laminação contínua pode ser montada com US$ 40 milhões – US$ 10 milhões do Caster e US$ 30 milhões do laminador a frio. E, de quebra, elimina-se a necessidade de uma instalação com 200 metros de comprimento para abrigar o laminador a quente, sem falar nos gastos com mão-de-obra, consumo de energia elétrica e manutenção.

Sob a ótica operacional, o Caster é mais versátil, ou seja, é muito vantajoso em caso de produção de várias ligas, facilitando o ajuste de composição química do metal e produzindo uma diversificada linha de produtos, com larguras maiores. Largura é um dado importante por vários motivos: inicialmente, a largura média de uma chapa de alumínio era de 85 cm. Hoje o mercado já exige 1,8 metro. Essa dimensão garante maior produtividade nas aplicações, explica Ayrton Filleti, coordenador do Comitê de Mercado da Indústria Automotiva, da Associação Brasileira do Alumínio (Abal). Segundo Filleti, por exigir 20% menos investimento em infra-estrutura de produção e proporcionar uma redução de cerca de 30% no custo operacional, o Caster já representa metade da capacidade instalada de laminação da indústria de alumínio da América Latina, com 35 máquinas em operação.

Sem deformação
“Produtos que antes sofriam um alto grau de deformação durante seu processamento são hoje obtidos nas dimensões próximas da espessura final desejada, com a microestrutura adequada.” É essa característica que vai determinar se a chapa laminada pode ser submetida a condições mais severas, sem sofrer deformações que a comprometam. Contudo, o processo Caster ainda tem gargalos significativos em relação à laminação a quente. Um deles é a escala reduzida de produção – 10 mil toneladas anuais por máquina -, além de problemas no resfriamento do equipamento, que leva à baixa resistência do material quando submetido à estampagem profunda, como exige, por exemplo, a indústria automobilística, que utiliza o alumínio em quantidades cada vez maiores.
São exatamente as deficiências do processo Caster que Fernandes e a equipe do professor Padilha estudam nos laboratórios da empresa e da Poli. Hoje, já se sabe, por exemplo, que fatores como as temperaturas envolvidas nas várias fases do processo e a velocidade de vazamento (transporte do material para outro recipiente na produção) têm impacto na textura da chapa laminada pelo Caster. “Com a variação de velocidade e de temperatura de vazamento iremos obter características diferentes na microestrutura das chapas”, diz Fernandes.

A CBA, que fatura US$ 700 milhões por ano – 50% provenientes de exportações -, pesquisa o Caster há mais de dez anos e por meio dessa rota tecnológica produz folhas com espessuras abaixo de 1 milímetro, destinadas a produtos que não exigem estampagem profunda, como o material utilizado na produção de embalagens marmitex. A intenção da empresa é migrar quase toda a produção para esse processo, incluindo laminados para aplicações em trocadores de calor (radiadores, aparelhos de ar-condicionado), embalagens para a indústria de alimentos, material de transporte etc., contribuindo para aumentar a participação e o consumo de alumínio no mercado doméstico. Um mercado ainda pequeno, com o consumo per capita de alumínio na ordem de 4 quilos anuais por habitante, contra 29 quilos por ano nos Estados Unidos. Uma defasagem que pode ser diminuída com a adoção de chapas mais finas de alumínio.

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