Demandas do mercado de aços para fins eletromagnéticos

Prof. Fernando J G LandgrafLaboratório Hubertus Colpaert

Departamento de Eng. Metalúrgica e de MateriaisEscola Politécnica

USP

O Mercado de aços para fins eletromagnéticos

• No mundo, aços para fins eletromagnéticos consomem perto de 1% do total de aços.

• Em 2007, foram 14 milhões de toneladas.

• No Brasil, estima-se 420.000 t em 2007.

Aço elétrico: produção mundial por regiões em

2007

Total:14 Mt

Tipos de aços elétricos

• Três famílias:• Aços de grão orientado (60.000 tpa)– Usuários: fabricante de transformadores

• Aços totalmente processados (180.000 tpa)– Usuários: motores da Embraco, WEG,

• Aços semi-processados (180.000 tpa)– Usuários: motores da Tecumseh, WEG, indústria

automobilística.

Processamento de aços elétricosPMT 2200

Octaedro da engenharia dos

materiais:uma estratégia de

abordagem

Preços típicos em julho 2008

• totalmente processados: R$ 3,30 / kg• semi-processados: R$ 2,70 / kg• -SAE 1006: R$ 2,20 / kg

• (dólar a R$1,65/ US$)

Composições químicas

Aço GO Aço Total. Proc.

Aço Semiproces.

%Si 3 2 a 3,5 0 a 1,2%Al 0,02 0 a 0,2 0,03 a 0,3

%Mn 0,06 0,2 a 0,4 0,2 a 0,4%C 0,02 0,003 0,003 a 0,06%P 0,01 0,01 0,01 a 0,09

%Sb - - 0 a 0,03

Propriedade principal: “perda magnética”

• Máquinas elétricas tem que ter alta eficiência energética.

• Rendimentos variam de 99% a 50%• 30% da potência perdida é gasta no processo

de magnetizar e desmagnetizar o aço: a histerese magnética

histerese

Fração histerética:Depende da microestrutura

Fração de Perdas Parasitas: depende da espessura, resistividade elétrica OU SEJA, DA COMPOSIÇÃO!

“Perda magnética é diretamente proporcional à área da histerese

Perdas típicas de diferentes aços

02468101214161820

1006SR

1006CR

0.5%Si 2%Si 3%Si GO

pe

rdas

(W

/kg

) Pa

Pp

Ph

Empresas hoje lutam por redução de 0,3W/kg nas perdas

Tendências

• Aumentar silício para reduzir perdas• Aumentar alumínio para aumentar

permeabilidade e reduzir perdas• Baixar carbono para menos de 30ppm• Baixar N e S para menos de 20ppm• Aumentar tamanho dos óxidos, sulfetos e

nitretos (inclusões menores que 1 μm são deletérias) : uso de terras raras.

Justificativa da tendência

• Aumentar teor de silício:– Fração parasita da perda é inversamente

proporcional à resistividade elétrica.– Resistividade elétrica quintuplica com adição de

3%Si

Dúvidas que merecem mais estudo

• Silício 1,2% é uma barreira na aciaria?• O que é melhor, aumentar só Si, ou reduzir

silício e aumentar Al? • Fósforo ≈ 0,09% de fato reduz desgaste de

ferramenta de corte no puncionamento?• Adição de antimônio: o quanto de fato

aumenta permeabilidade?