24 25 Construmetal2012 Beneficios Do Uso de Acos Microligados Ao Niobio Em Edificios Industriais

8/15/2019 24 25 Construmetal2012 Beneficios Do Uso de Acos Microligados Ao Niobio Em Edificios Industriais

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Benefícios do uso de aços microligados aoNióbio em edifícios industriais

Roberval José Pimenta

Leonardo Magalhães Silvestre


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Aços estruturais são uma soluçãopara os grandes desafios enfrentadosna construção de prédios industriais.

Para atingir maior eficiência econômica, existe uma forte demanda parase construir mais rápido baixando o consumo energético e de matérias

primas simultaneamente. Outro fator que vem encorajando o usointensivo de aço na construção é o ambiental, com o reconhecimentode que as emissões de dióxido de carbono precisam ser reduzidascontinuamente.

Aços Microligados mostram-se como uma ótima solução.


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• Aços microligados são aços cujas propriedades são modificadas através depequenas adições de elementos ligantes (usualmente em teores menoresque 0,15%).

• O desenvolvimento de aços microligados envolve tanto um trabalhoapropriado de metalurgia, quanto uma tecnologia de processo adequada.

• Mesmo adicionado em baixos teores, o elemento Nióbio, possibilitaaumento de resistência e de tenacidade simultaneamente, sendo omicroligante mais usado para tal finalidade.

• Os benefícios econômicos da obtenção destas melhores propriedades, comadições tão pequenas de elemento ligante, são a razão para o contínuoaumento do uso dos aços microligados no mercado.

Uma visão sobre os aços modernos para

aplicações estruturais.


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Refino de grão pela adição de nióbio e precipitação

Fonte: “ Progress in Thermomechanical Control Process Steel Plates ”, Dr. Kasutoshi Ichikawa, NSC 2011.


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Ensaio de tração

http://d/DADOS/Eventos/Construmetal%202012/Apresenta%C3%A7%C3%A3o/Strain%20Stress%20test.avi


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Como agente microligante o nióbio é uma excelente solução pelasseguintes razões:» Adições de nióbio são menores que 0,05% em massa.

» Nióbio refina o tamanho de grão promovendo uma microestrutura mais fina ehomogênea.» Refino de grão é um mecanismo único aumentando resistência e tenacidade domaterial simultaneamente.

» A adição de nióbio permite reduzir o teor de carbono, aumentando a formabilidadeplástica e a soldabilidade.

» O uso de materiais de mais alta resistência permite reduzir o tamanho e o peso dasestruturas.

» Tamanhos e massas menores resultam em reduções de custo e menor emissão deCO2.

Uma visão sobre os aços modernos para

aplicações estruturais.


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Este trabalho apresenta um caso real de um edifícioindustrial onde se obteve redução de custo da obra,resultado de uma solução de engenharia otimizadarealizada pela CODEME para a nova planta desinterização da CBMM em Araxá, Minas Gerais, Brasil.A tecnologia de aços ao nióbio foi usada no projetoestrutural das vigas e perfis.


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• Vigas e chapas laminadas a quente e perfis soldados de ASTM A572 Gr 50 microligado;• Perfis laminados a quente de aço carbono ASTM A36.

O prédio de Sinterização II é de açoestrutural, composto de:


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Especificações dos aços:Designação

PadrãoAplicação Limite deEscoamento

(MPa)

Limite de Ruptura(MPa)

Deformação(%)

Composição Química(%)C Mn Si P S Nb

ASTM A 572Gr. 50

Perfis Soldados >345 >450 >21


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Diferenças de dimensõesentre as vigas de açocarbono e aços ao nióbio.


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Redução de Massa

Forma

Projeto A Projeto B

Diferença (Kg)B – A

Diferença (%)Redução de

consumo adotandoo projeto A

Massa (Kg)ASTM A572 Gr. 50

Aço de altaresistência

Massa (Kg)ASTM A36

Aço carbonotradicional

Tipo H – perfil soldado 156.809 210.633 53.824 26

Tipo H – laminada a quente 104.282 129.255 24.973 19

Tipo L – viga laminada aquente

22.614 22.614 - 0

TOTAL: 283.705 362.502 78.797 22


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Redução na Emissão de CO2

Linha Produtiva Referência Projeto A (HSS)Projeto B (Aço

Carbono)Redução = B – A

Emissão de CO 2(kg/t aço)

Emissão de CO 2 para284 t de aço (kg)

Emissão de CO 2 para363 t de aço (kg)

Redução na Emissão deCO2 (kg)

Coqueria 51 14.512 18.549 4.037

Alto-forno 1.000 284.000 363.000 79.000

Convertedor BOF 245 69.495 88.826 19.331Met. Panela e Vácuo 39 10.962 14.012 3.049

Ling. Contínuo 20 5.623 7.187 1.564

Lam. a Quente 189 53.534 68.426 14.892

Decapagem 77 21.925 28.024 6.099

TOTAL 1.620 460.052 588.024 127.972

Um carro europeu médio roda 30.000 km por ano, gerando 4.500 kg de dióxido de carbono.A redução de 21,7 % ou 127.972 kg de CO 2 atingida é o equivalente as emissões de 28

carros europeus por um ano.

Referência: Niobium-Bearing Plate Steels for the 21st Century


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Redução no Consumo de EnergiaLinha Produtiva Referência Projeto A (HSS)

Projeto B (AçoCarbono)

Redução = B – A

Consumo de Energia(GJ / t aço)

Consumo de energiapara 284 t de aço (GJ)

Consumo de energiapara 363t de aço (GJ)

Redução no consumo deenergia (GJ)

Coqueria 3,89 1.105 1.412 307

Alto-forno 12,48 3.544 5.530 986

Convertedor BOF 1,02 290 370 81Met. Panela e Vácuo 0,72 204 261 57

Ling. Contínuo 0,34 97 123 27

Lam. a Quente 2,67 758 969 211

Decapagem 1,40 398 508 111

TOTAL 22,52 6.396 8.175 1.779

A energia poupada usando aços de alta resistência, comparado a um açocarbono convencional, foi de 1.779 GJ, representando um ganho de 21%

na eficiência energética do projeto.

Referência: Niobium-Bearing Plate Steels for the 21st Century


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Redução de Custos na EstruturaTipo de Aço

MassaTotal (%)

Preço unitáriodo aço (%)

Custo total (%)

ASTM A36 – Aço carbonoconvencional

100 100 100

ASTM A572 Gr. 50 – Aço dealta resistência

78 106 83

Redução de custo adotandoaços microligados

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* Mercado brasileiro


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ConclusõesQuando usados na construção de umprédio os aços ao nióbio apresentam os

seguintes benefícios:» Redução de massa = 22%.» Redução na emissão de CO 2 = 21,7% ou 27.972 kg dedióxido de carbono.

» Redução do gasto energético= 21% ou 1.779 GJ.» Redução de custo = 17% na estrutura.

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