Title

Efeito do resfriamento acelerado por caixas d’água na formação de microestrutura e no desempenho mecânico de vergalhão microligado ao vanádio, visando otimização de processo e validação em escala industrial

Effect of cooling accelerated by water boxes on the formation of microstructure and the mechanical Performance of vanadium microalloyed rebar, aiming to process optimization and validation on industrial scale

Authorship

SILVA, AMARILDO DA; AVELLAN, EDMAR MATOS ARAUJO; CRUZ, LUKYAN ALVES ROSSI

SILVA, AMARILDO DA

I am this author

AVELLAN, EDMAR MATOS ARAUJO

I am this author

CRUZ, LUKYAN ALVES ROSSI

I am this author

DOI

10.5151/2594-5327-44303

Downloads

Abstract

O presente trabalho investiga o efeito do resfriamento acelerado por caixas d’água sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de vergalhões de aço microligado ao vanádio, com o objetivo de viabilizar a produção industrial do vergalhão CA70 (limite de escoamento ≥ 700 MPa). Foram realizados ensaios industriais em escala real, laminando a 36 m/s um aço AM50 contendo 1000 ppm de vanádio, com temperatura de entrada na primeira caixa d’água de 920 °C e temperatura de saída no laying head de 629 °C. Utilizou-se um planejamento de experimentos (DOE) variando pressão e vazão das caixas. As amostras do vergalhão de 12,5 mm de diâmetro apresentaram limite de escoamento médio de 711,8 MPa na cabeça e 754,8 MPa na cabeça da bobina. A microestrutura revelou uma camada periférica de martensita temperada e um núcleo constituído por ferrita (57%) e perlita (43%), com distribuição homogênea. A precipitação de V(C,N) foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados demonstram que a combinação de microliga de vanádio com parâmetros otimizados de resfriamento acelerado permite superar consistentemente o patamar de 700 MPa, validando a rota para produção industrial do CA70.

This work evaluates the effect of accelerated cooling using water boxes on the microstructure and mechanical properties of vanadium microalloyed steel rebars, aiming at the industrial production of CA70 grade (yield strength ≥ 700 MPa). Industrial-scale rolling trials were performed using AM50 steel containing 1000 ppm of vanadium, processed at a rolling speed of 36 m/s. The temperature at the entry of the first water box was 920 °C, and the exit temperature at the laying head was 629 °C. A Design of Experiments (DOE) approach was applied, varying the pressure and flow rate of the cooling system.Mechanical characterization of 12.5 mm diameter rebars showed average yield strength values of 711.8 MPa at the bar head and 754.8 MPa at the coil head. Microstructural analysis revealed a peripheral layer composed of tempered martensite and a core consisting of ferrite (57%) and pearlite (43%) with homogeneous distribution. The precipitation of V(C,N) was confirmed by transmission electron microscopy (TEM).The results indicate that the combination of vanadium microalloying and optimized accelerated cooling parameters enables consistent attainment of yield strength above 700 MPa, demonstrating the feasibility of industrial production of CA70 grade rebar.

Keywords

Vergalhão de Alta Resitência, Vanádio, Resfriamento Acelerado, Microestrutura

CA70 Rebar, Vanadium, Accelerated Cooling, Microstructure