BRPI0817495B1 - método de regeneração de um bujão de punção e de laminação, linha de equipamento para regeneração de um bujão de punção e de laminação. - Google Patents

Abstract

bujão de punção e de laminação, método de regeneração de tal bujão de punção e de laminação, linha de equipamento para regeneração de tal bujão de punção e de laminação um bujão de punção e laminação tem uma película composta de óxidos tais como fe304, feo e fe (metal), tal como é formada na superfície do metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro cujo principal componente é fe e, graças a essa película, um bujão excelente em efeitos de proteção contra o calor e prevenção contra o emperramento pode ser concretizado e a vida media do bujão pode ser prolongada. além disso, ao regenerar este bujão, uma película pode ser novamente formada através das etapas de lavagem por jato de granalha do bujão conforme usado em punção e laminação e aspersão por arco elétrico nesta ordem; portanto, é possível regenerar o bujão a baixo custo e em um curto período de tempo.

Description

MÉTODO DE REGENERAÇÃO DE UM BUJÃO DE PUNÇÃO E DE LAMINAÇÃO, LINHA DE EQUIPAMENTO PARA REGENERAÇÃO DE UM BUJÃO DE PUNÇÃO E DE LAMINAÇÃO.

CAMPO DA TÉCNICA [0001 ] A presente invenção refere-se a um bujão de punção e de laminação (daqui por diante também denominado um “bujão” a título de concisão) usado repetidamente em uma fresa de punção e de laminação na fabricação de tubos de aço sem costura, a um método de regenerar tal bujão, e a uma linha de equipamento para regenerar tal bujão.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [0002] O processo de fabricação de tubo da Manesmann é um processo amplamente empregado para a produção de tubos de aço sem costura por usinagem a quente. No processo de fabricação de tubo da Manesmann, um tarugo redondo aquecido a uma temperatura predeterminada é fornecido como alimento para uma fresa de laminação e punção (punceta) e a porção axial central do tarugo redondo é puncionada, em que um tubo oco e em bruto chamado “invólucro oco” é obtido.

[0003] O invólucro oco, tanto no estado em que está quanto após expansão em diâmetro e adelgaçamento da parede, se necessário, ao passar por um alongador de mesma configuração que a fresa de laminação e de punção supramencionado, é fornecido como alimento para uma fresa de laminação alongador seguinte, tal como uma fresa de bujão ou uma fresa de mandril para alongamento e laminação. Daí por diante, o tubo resultante atravessa um redutor por estiramento, uma bobinadeira, um medidor calibrador, etc., para polimento, para ajuste de formato e de tamanho; um produto final então, é produzido formando um tubo de aço sem costura.

[0004] Na punção e laminação pela fresa de laminação e punção, um bujão em formato de projétil é usado como ferramenta de punção. Este bujão é montado na extremidade dianteira de uma barra ou mandril de reforço e usado para puncionar o tarugo aquecido a uma

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2/42 temperatura elevada de cerca de 1.200°C, de modo que seja exposto a condições de temperatura e pressão de contato elevadas. Portanto, uma película de carepa de óxido é formada na superfície do bujão para proteger o metal da base do bujão. A película de carepa protege o bujão contra o calor do tarugo e ao mesmo tempo tem o papel de evitar emperramento do tarugo.

[0005] A película de carepa na superfície do bujão é geralmente formada ao submeter o bujão feito de aço-ferramenta a um nível tal de trabalho que chegue a um tratamento térmico a uma temperatura elevada de cerca de 900°C a 1.000°C por várias a várias dezenas de horas.

[0006] Nos últimos anos, a demanda por tubos de aço sem costura tem mostrado uma tendência para um aumento significativo e, em particular, um aumento na demanda por tubo de aço sem costura para uso em ambientes severos é significativo. Tubos de aço sem costura feitos desta espécie de aço de alta liga como aço inoxidável, aço-liga a base de Ni ou aço com alto teor de Cr, com um teor de 9% ou maior, são adequados para o uso em ambientes severos.

[0007] Quando um bujão revestido de uma película de carepas é usado para punção e laminação na fabricação de tubos sem costura de aço de alta liga, um tarugo com alta resistência à deformação é puncionado e, portanto, a película de carepa no bujão é suscetível a desgaste e/ou descamação. Uma vez que a película de carepa no bujão tenha sido desgastada ou descamada, o efeito de proteção contra o calor é reduzido e a temperatura do metal da base sobe, e o bujão pode possivelmente ser danificado graças ao estrago do metal relacionado ao calor.

[0008] Quando um bujão revestido de película de carepa é usado para punção e laminação no processo de produção de tubo sem costura de aço de alta liga, a película de carepa é geralmente desgastada em algumas passagens de laminação e, portanto, a vida do mesmo é muito curta.

[0009] Se a punção e a laminação prosseguirem com o uso de um bujão com uma película de carepa danificada, ocorrerá falha por

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3/42 emperramento graças ao contato direto entre o metal da base do bujão e a superfície do tarugo e, ao mesmo tempo, falhas aparecerão na superfície interna do invólucro oco, prejudicando a qualidade do produto.

[0010] Portanto, na produção de tubo sem costura de aço de alta liga, a substituição do bujão tem que ser feita frequentemente e, como consequência, a eficiência de produção da fresa de laminação e de punção decresce. Em particular, na atual situação para a qual a produção eficiente de tubo de aço sem costura aponta, e a operação contínua do equipamento de produção do tubo da Manesmann alcança um estado avançado, uma redução na eficiência da produção da fresa de laminação e punção exerce uma influência na eficiência de todo o processo de produção de tubo de aço sem costura.

[0011] Para regeneração e reutilização, uma vez que o bujão é usado para punção e laminação e é desmontado do mandril, é necessário formar novamente a película de carepa; entretanto, um longo tempo e inúmeras etapas são exigidas para o tratamento térmico necessário para tal fim. Assim sendo, é necessário manter um imenso número de bujões de modo que até a substituição de bujão seja feita com alta frequência, qualquer falta de bujões pode não ocorrer para driblar a diminuição na eficiência de produção da fresa de laminação e punção.

[0012] Em vista de tal situação, várias investigações têm sido feitas até agora para prolongar a vida média do bujão e, então, reduzir, o máximo o possível, o número de bujões a serem mantidos preparados. Por exemplo, a Publicação de Patente Japonesa n^o 04-8498 (daqui por diante chamada de “Documento 1”) propõe um metal da base do bujão que tem sua força aumentada em temperaturas elevadas através da redução do teor de Cr e adição de Mo, W e/ou similares, assim como um bujão com carepa de óxido excelente em aderência, sendo formada na e presa à superfície do bujão.

[0013] O bujão proposto no Documento 1 tem uma desvantagem no fato de que quando a o percurso da punção do tarugo aumenta, o metal da

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4/42 base do bujão se torna insuficiente tanto em força em alta temperatura quanto em aderência da película de carepa, e, portanto, uma vida média satisfatoriamente longa não pode ser assegurada.

[0014] A Publicação de Pedido de Patente Japonesa n^o 0474848 (daqui por diante chamada de “Documento 2”) e a Publicação de Pedido de Patente Japonesa n^o 04-270003 (daqui por diante chamada de “Documento 3”) propõem bujões para os quais um metal da base do bujão tem uma composição química, adequada para aprimoramento em resistência à deformação em temperatura elevada e resistência à fissura, empregada e na superfície do qual uma carepa de óxido é formada. Entretanto, os bujões propostos nestes Documentos 2 e 3 têm uma desvantagem no fato de que a película de carepa na porção da ponta do bujão, onde a pressão de contato é a mais alta e a temperatura aumenta na punção, é derretida e perde a habilidade de proteção contra o calor e a resistência ao desgaste, com o resultado de que a ponta do bujão é prontamente submetida a danos, e/ou deformação devido ao estrago do metal relacionado a derretimento.

[0015] A Publicação de Patente Japonesa n^o 64-7147 (daqui por diante chamada de “Documento 4”) propõe um bujão para o qual um metal da base do bujão, que contém Cr e Cu conforme adicionados no mesmo, é usado e na superfície do qual uma película de carepa é formada. Entretanto, o bujão proposto no Documento 4 também tem uma desvantagem no fato de que a ponta do bujão é prontamente submetida a danos e/ou deformação devido ao estrago do metal relacionado a derretimento em ocasião de punção.

[0016] Não se pode esperar que os bujões propostos nos Documentos 1 a 4 supracitados, cujas composições químicas do metal da base do bujão foram ajustadas, em qualquer caso, quando aplicados à punção e laminação na fabricação de tubo sem costura de aço de alta liga, mostrem um tempo de vida útil satisfatoriamente prolongado através de tal projeto da composição do metal da base do bujão apenas.

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5/42 [0017] Além disso, todos os bujões propostos nos Documentos 1 a 4 supracitados, quando usados repetidamente para punção e laminação, requerem um longo período de tratamento por calor para a regeneração da película de carepa. Portanto, investigações foram feitas até agora para aumentar a vida média do bujão ao mudar a película de carepa da superfície do bujão para outra que não seja a de carepa de óxido.

[0018] Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente Japonesa n^o 10-180315 (daqui por diante chamada de “Documento 5”) propõe um bujão cuja resistência à flexão em temperatura elevada ao substituir parcialmente a superfície do bujão por material cerâmico, tal como SiC, Al₂O₃, ZrO₂ ou Si₃N₄ no lugar da carepa de óxido. A Publicação de Patente Japonesa n^o 59-13924 (daqui por diante denominado “Documento 6”) propõe um bujão com uma película formada na superfície do mesmo por aspersão por plasma de um pó de óxido de Fe.

[0019] Entretanto, o bujão proposto no Documento 5 está suscetível a danificação da porção de cerâmica devido ao impacto em ocasião de punção e exige, portanto, que seja manuseado de modo cuidadoso na ocasião de substituição e de manuseamento do bujão. Adicionalmente, o bujão constituído de cerâmica em si é mais caro e mais difícil de regenerar. Além disso, o bujão proposto no Documento 6 exige um aparelho de larga escala para a aspersão por plasma de pós para a preparação e regeneração do bujão, e, portanto, exige um alto custo.

Revelação da invenção [0020] Conforme mencionado acima, investigações têm sido feitas até agora para prolongar a vida média de um bujão de modo que a eficiência de produção na punção e laminação não seja reduzida. Entretanto, não se espera que somente o projeto da composição do metal da base do bujão estenda o suficiente prolongue a vida média de um bujão quando o bujão for usado em punção e laminação na produção de tubo sem costura de aço de alta liga.

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6/42 [0021] Além disso, no caso de reutilizar o bujão em punção e laminação, um longo período de tratamento térmico é necessário para a regeneração da película de carepa. Portanto, investigações têm sido feitas até agora em uma tentativa de constituir a película da superfície com um material cerâmico no lugar da carepa de óxido ou formar uma película por aspersão por plasma de pós de óxido de ferro. As medidas tomadas em cada caso, no entanto, não podem ser eficazes para o prolongamento da vida média do bujão.

[0022] A presente invenção, que foi feita em vista dos problemas discutidos acima, tem como objeto fornecer um bujão de punção e laminação que tenha uma vida média de bujão longa e, em uso reciclado do mesmo, pode ser regenerado a baixo custo e em um curto período de tempo, e um método para a regeneração de tal bujão para punção e laminação, assim como uma linha de equipamento para a regeneração do bujão de punção e laminação na qual o tal bujão possa ser regenerado em uma linha de equipamento (em linha) composta de uma série de aparelhos para a reciclagem do bujão.

[0023] Para realizar o objeto acima, os presentes inventores fizeram investigações intensivas em uma tentativa de prolongar a vida média do bujão no uso do mesmo para punção e laminação na produção de tubo de aço sem costura e executar a regeneração do mesmo a baixo custo e em um curto período de tempo para uso reciclado sem problemas.

[0024] Essencialmente, a presente invenção fornece um método de regeneração ou preparação de um bujão de punção e laminação e uma linha de equipamento para regenerar o bujão de punção e laminação, cada um definido nas reivindicações 1 e 9 respectivamente. Aspectos preferenciais adicionais são definidos nas reivindicações dependentes.

[0025] De acordo com o método (1), um bujão para punção e laminação para uso reciclado em uma fresa de punção e laminação a ser empregado na produção de produção pode ser obtido, em que o bujão tem

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7/42 uma película composta de óxidos e Fe, como formada sobre uma superfície de metal base para bujão jateada por granalha por meio de aspersão por arco elétrico com o uso de fio de ferro.

[0026] No bujão, de acordo com (1) a proporção das regiões ocupadas pelos óxidos da película supramencionada é preferivelmente 55 a 80%. É preferível, também, que a proporção das regiões ocupadas pelos óxidos na película seja mais elevada na lateral da camada de superfície do mesmo do que na lateral do metal da base do mesmo; nesse caso, a proporção das regiões ocupadas pelos óxidos na película é preferivelmente no máximo 40% da porção adjacente ao metal da base e 55 a 80% da porção da camada da superfície. O bujão tem preferivelmente a forma de um projétil, e a espessura da película na porção da ponta é preferivelmente mais espessa do que aquela na porção cilíndrica. Adicionalmente, é preferível que a superfície da película tenha um lubrificante aplicado na mesma. O fio de ferro preferivelmente contém W.

[0027] (2) Um método de regenerar ou preparar um bujão de punção e laminação para uso reciclado do mesmo é caracterizado pelo fato de que a superfície do bujão é submetida a limpeza por jato de granalha para remover, no caso de regeneração do bujão, a película como a usada para punção e laminação e uma película composta de óxidos e Fe é então formada por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro.

[0028] No método de acordo com (2), a remoção da película por limpeza por jato de granalha e a formação da película por aspersão por arco elétrico são preferivelmente executadas apenas na porção da ponta do bujão em forma de projétil.

[0029] (3) Uma linha de equipamento para regeneração de um bujão para uso reciclado em uma fresa de punção e laminação a ser empregado na produção de tubo de aço sem costura é caracterizado pelo fato de que a linha de equipamento compreende: um aparelho para entrega e recepção de mandril para entregar um mandril com o bujão supracitado

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8/42 estando montado no mesmo e recuperar o mandril após uso em punção e laminação; um aparelho de troca de bujão para receber o mandril após uso em punção e laminação do aparelho de entrega e recepção do mandril e entregar o mandril ao aparelho de entrega e recepção do mandril após substituição do bujão como quando é usado na punção e laminação com o bujão regenerado; um aparelho de limpeza por jato de granalha para receber o bujão como quando é usado em punção e laminação do aparelho de troca de bujão e submeter a superfície do bujão como quando é usado em punção e laminação para limpeza por jato de granalha; e um aparelho de aspersão por arco elétrico que possui um bocal de aspersão móvel, o aparelho de aspersão por arco elétrico sendo adaptado para receber o bujão tratado no aparelho de limpeza por jato de granalha, regenerando o bujão por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro em que o aparelho de aspersão por arco elétrico é configurado para mover o bocal de aspersão de tal maneira que o bocal de aspersão é gradualmente distanciado de uma superfície do metal da base do bujão, e que a aspersão por arco elétrico é completada em um estado tal que a distância de aspersão se torna grande, para a formação de uma película composta de óxidos e Fe na superfície do mesmo e entregando o bujão assim regenerado ao aparelho de troca de bujão, onde os ditos aparelhos estão dispostos na ordem acima para formar a linha de equipamento, e, em tal linha, o bujão como quando é usado para punção e laminação é sucessivamente substituído pelo bujão regenerado, montado no mandril, e então fornecido como alimento repetidamente para a fresa de punção e laminação.

[0030] A linha de equipamento de regeneração de acordo com (3) compreende, ainda, preferivelmente, um aparelho de aspersão de lubrificante, para aplicar um lubrificante na superfície do bujão regenerado na rota do aparelho de entrega e recepção de mandril à fresa de punção e laminação, onde a entrega do mandril com o bujão regenerado montado no mesmo é realizada.

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9/42 [0031] O bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção tem uma película formada na superfície do bujão que é composta de óxidos e Fe e, portanto, é excelente nas habilidades de proteger contra o calor evitar emperramento e, ao mesmo tempo, tem uma vida média prolongada e, além disso, já que a película é formada por aspersão por arco elétrico, o bujão pode ser preparado e regenerado a baixo custo e em um curto período de tempo.

[0032] De acordo com o método de regeneração do bujão de punção e de laminação de acordo com a presente invenção, o bujão, como usado em punção e laminação, é submetido à lavagem a jato de granalha e aspersão por arco elétrico, um após o outro, e uma película formada de óxidos e Fe é formada novamente na superfície do bujão e, portanto, o bujão pode ser regenerado a baixo custo e em um curto período de tempo.

[0033] Além disso, a linha de equipamento para regeneração do bujão de punção e laminação, de acordo com a presente invenção, pode ser realizada como uma linha de regeneração automatizada para regeneração e substituição de bujão em um curto período de tempo para uso reciclado de uma série de bujões, permitindo, então, regeneração em linha de bujões sem causar qualquer efeito adverso à eficiência da produção do tubo de aço sem costura como um todo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0034] A Figura 1 é uma representação dos resultados de medições de análise por raio-X das películas da superfície do bujão como uma função da distância da aspersão por arco elétrico.

[0035] A Figura 2 é uma representação das microestruturas secionadas das películas da superfície do bujão como uma função da distância da aspersão por arco elétrico.

[0036] A Figura 3 é uma representação da correlação entre a proporção de óxidos na película do bujão e a força de aderência da película.

[0037] A Figura 4 é uma representação da correlação entre a

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10/42 proporção de óxidos na película do bujão e a quantidade de desgaste da película.

[0038] A Figura 5 é uma representação da correlação entre a proporção de óxidos na película do bujão e o número de ciclos de punção e laminação (o número de passagens sucessivas).

[0039] A Figura 6 é uma representação das microestruturas secionadas das películas da superfície do bujão obtidas por aspersão por arco elétrico enquanto aumenta gradualmente a distância da aspersão.

[0040] A Figura 7 é uma representação da relação entre o teor de W e a eficiência de punção para bujões com uma película formada no mesmo por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro contendo W.

[0041] A Figura 8 é uma representação da relação entre a eficiência de punção e uma extensão da deformação da ponta do bujão para bujões com uma película formada no mesmo por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro contendo W.

[0042] A Figura 9 é uma representação esquemática secionada da porção da ponta e das proximidades da mesma de um bujão com uma película formada por aspersão por arco elétrico, como observado após 10 passagens de punção.

[0043] A Figura 10 é uma representação da correlação entre o número de passagens sucessivas de punção e a espessura da película remanescente na porção cilíndrica do bujão.

[0044] A Figura 11 é uma representação esquemática de toda a configuração de uma linha de equipamento de regeneração pra uso reciclado do bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção.

[0045] A Figura 12 é uma vista lateral que ilustra toda a configuração do aparelho de troca de bujão.

[0046] As Figuras 13(a) a 13(f) São representações secionadas de partes essenciais para ilustrar os mecanismos de montagem e desmontagem do bujão exemplificativo no aparelho de troca de bujão.

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11/42 [0047] A Figura 14 é uma vista lateral que ilustra toda a configuração do aparelho de limpeza por jato de granalha.

[0048] A Figura 15 é uma vista lateral que ilustra toda a configuração do aparelho de aspersão por arco elétrico.

[0049] A Figura 16 é uma representação esquemática de toda uma configuração de uma linha de equipamento de regeneração de bujão onde um aparelho de aspersão de lubrificante é disposto.

[0050] A Figura 17 é uma vista lateral que ilustra toda a configuração do aparelho de aspersão de lubrificante.

[0051] A Figura 18 é uma representação esquemática de toda uma configuração de outra linha de equipamento de regeneração de bujão onde um aparelho de aspersão de lubrificante é disposto.

MELHORES MANEIRAS DE EXECUTAR A INVENÇÃO [0052] O bujão de punção e laminação, de acordo com a presente invenção, é caracterizado pelo fato de que, na formação da película na superfície do metal da base do bujão, uma película composta de óxidos, tal como Fe₃O₄ e FeO, e Fe (metal) é formada no metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico na superfície do metal da base do bujão usando-se um fio de ferro cujo principal componente é Fe.

[0053] Para construir tal estrutura, se torna possível formar uma película, na superfície de um bujão recém preparado ou um bujão a ser regenerado, por aspersão por arco elétrico em períodos muito curtos de tempo se comparados aos casos convencionais de formação de película de carepa por tratamento de calor. Além disso, o aparelho de aspersão por arco elétrico pode ter uma configuração muito mais simples se comparado a técnica anterior do aparelho de aspersão por plasma. Adicionalmente, o fio de ferro, que é o material da aspersão por arco elétrico, pode ser obtido a um baixo custo se comparado ao pó convencional do material de aspersão por plasma.

[0054] A película composta de maneira mista por óxidos e Fe

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12/42 como formado na superfície do bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção é excelente nas habilidades de proteger contra o calor e evitar emperramento. A seguir, os recursos característicos do bujão de punção e laminação, de acordo com a presente invenção, são descritos.

[0055] A Figura 1 Mostra os resultados de medições de análise por raio-X das películas da superfície do bujão como uma função da distância da aspersão por arco elétrico. A Figura 2 mostra as microestruturas secionadas das películas da superfície do bujão como uma função da distância da aspersão por arco elétrico. A distância da aspersão é a distância do bocal de aspersão do aparelho de aspersão por arco elétrico até a superfície do metal da base do bujão, que é o alvo a ser revestido. Nas Figuras 1 e 2, são mostrados os resultados de medição e as microestruturas secionadas das películas formadas por aspersão por arco elétrico a partir das respectivas distâncias de aspersão de 200 mm, 400 mm, 600 mm, 800 mm, 1000 mm, 1200 mm e 1400 mm.

[0056] A Figura 1 mostra que, em películas formadas na superfície do metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico, o teor dos óxidos, Fe₃O₄ e FeO, aumenta e o teor de Fe diminui com o aumento da distância da aspersão. Isso é graças ao fato de que a oxidação do material de aspersão fundido (Fe) aspergido do bocal de aspersão prossegue na medida que a distância de aspersão aumenta.

[0057] Nas vistas secionadas das películas, conforme mostrado na Figura 2, cada região observada com uma cor cinza claro representa Fe, cada região observada com uma cor cinza escuro representa um óxido, e cada região observada com a cor preta representa um espaço vazio, conforme indicado nas Figuras. Conforme é visto a partir da mesma vista, quando a distância de aspersão é de 200 mm, por exemplo, os óxidos ocupam 20% a 30% de toda a região da película, com os 70% a 80% restantes de toda a região sendo ocupada por Fe. Quando a distância de aspersão é 1000 mm, os óxidos ocupam cerca de 80% da região da película,

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13/42 com os aproximados 20% restantes da região sendo ocupados por Fe. As microestruturas na Figura 2 também indicam que conforme a distância de aspersão é elevada, a proporção dos óxidos aumenta enquanto a quantidade de Fe diminui.

[0058] De tal maneira, a proporção de regiões ocupadas por óxidos na película (daqui por diante chamada de “razão de óxido”) varia dependendo da distância de aspersão. Portanto, ao ajustar a distância de aspersão, é possível controlar a razão de óxido na película.

[0059] A Figura 3 mostra a correlação entre a razão de óxido na película do bujão e a força de aderência da película. A força de aderência da película é indicativa do desempenho em firmeza e aderência estreita à superfície do metal da base do bujão e serve como indicador da resistência a descamação em punção e laminação. Desse modo, quando a força de aderência é alta, a película dificilmente é descamada e, quando a força de aderência é baixa, a película é facilmente descamada. Conforme mostrado na Figura 3, a resistência da película diminui na medida em que a razão de óxido na película aumenta e, se a razão de óxido excede 80%, ela diminui rapidamente.

[0060] A Figura 4 mostra a correlação entre a razão de óxido na película do bujão e a quantidade de desgaste da película. A quantidade de desgaste da película representa a diminuição no peso depois de 1600 repetições de esfregamento na película da superfície e serve como um indicador da resistência ao desgaste em punção e laminação. Portanto, quando a quantidade de desgaste é pequena, a película é dificilmente gasta e, quando a quantidade de desgaste é grande, a película é facilmente desgastada. Conforme mostrado na Figura 4, a resistência ao desgaste da película diminui na medida em que a razão de óxido na película aumenta e, se a razão de óxido excede 80%, ela diminui rapidamente.

[0061] As diminuições na resistência à descamação e a resistência da película ao desgaste com o aumento da razão de óxido na

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14/42 película, conforme mostrado na Figura 3 e na Figura 4, são atribuídas à diminuição do Fe (metal) que é interposta entre óxidos adjacentes discretos para, através disso, servir para aglutiná-los.

[0062] Enquanto a resistência à descamação e a resistência ao desgaste da película estão asseguradas em um nível mais alto, já que a razão de óxido na película diminui, conforme visto na Figura 3 e na Figura 4, . uma razão de óxido excessivamente baixa significa que o Fe ocupa a maior parte da película, com o resultado que a condutividade térmica se torna relativamente alta mas a habilidade de proteção contra o calor diminui. Portanto, a porção da ponta do bujão se torna prontamente suscetível a danos e deformação devido a desgaste relacionado à fusão na ocasião de punção e laminação.

[0063] A Figura 5 mostra a correlação entre a razão de óxido na película do bujão e o número de ciclos de punção e laminação sucessivos (número de passagens). Ao executar testagem demonstrativa, da qual os resultados mostrados naquela Figura foram derivados, os bujões de amostra de teste foram preparados com o uso de um aço de ferramenta de usinagem a quente conforme prescrito em JIS e uma película de cerca de 400- pm-de espessura foi formada na superfície de cada metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro.

[0064] Na ocasião de aspersão por arco elétrico, a posição do bocal de aspersão foi ajustada para a distância de aspersão correspondente de modo que a razão de óxido na película possa ser 25, 45, 60, 75, ou 85%. Adicionalmente, para comparação, uma película foi formada na superfície do metal da base do bujão por aspersão por plasma de um pó Fe₃O₄. Este bujão aspergido por plasma corresponde ao bujão proposto no Documento 6 supracitado e a película é composta 100% de óxidos.

[0065] Usando os bujões de amostras de testes obtidos, testes foram executados nos quais peças de usinagem foram sucessivamente puncionadas e laminadas. Foram usados como peças de usinagem tarugos

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15/42 redondos que tinham um diâmetro externo de 70 mm e um comprimento de 1000 mm cada e eram feitos de SUS304 (aço inoxidável austenítico em JIS) como sendo aço de alta liga. Estas peças de usinagem foram aquecidas a 1200°C e então submetidas a testagem de punção, usando os bujões de amostra de teste supramencionados, para produzir invólucros ocos com um diâmetro externo de 74 mm, uma espessura de parede de 8,6 mm e um comprimento de 2200 mm cada.

[0066] Neste teste, para cada bujão de amostra de teste, a aparência do mesmo foi examinada após cada passagem de punção e laminação, e a vida média do bujão foi avaliada e determinada em termos de número de passagens no momento em que o dano ou deformação devidos a desgaste de metal relacionados à fusão foi encontrado na porção da ponta do bujão, a saber, o número máximo de passagens no qual a punção e a laminação poderiam ser repetidas sucessivamente com sucesso (número de passagens de punção e laminação sucessivas).

[0067] Conforme indicam os círculos delineados na Figura 5, o número de passagens sucessivas de punção foi 0 (zero) no caso do bujão com a razão de óxido na película sendo 25%, o número de passagens sucessivas de punção foi 1 no caso do bujão com razão de óxido sendo 45% ou 85%, e o número de passagens sucessivas de punção foi 3 no caso do bujão com a razão de óxido sendo 60% ou 75%.

[0068] No caso do bujão aspergido por plasma, para comparação, o número de passagens de punção sucessivas foi 1, conforme indicado por um círculo sólido na Figura 5. 5. Além disso, no caso do bujão com a razão de óxido na película sendo 25% ou 45%, a ocorrência de danos ou deformação devido a desgaste de metal relacionado a derretimento foi observada na porção da ponta do bujão.

[0069] A partir dos resultados mostrados na Figura 5, é evidente que aqueles bujões que têm uma película formada por aspersão por arco elétrico com a razão de óxido da mesma ajustada a 55 a 80% têm uma vida

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16/42 média de bujão pelo menos duas vezes àquela do bujão aspergido por plasma e, ainda, aqueles bujões que têm uma película com a razão de óxido da mesma ajustada a 60 a 75% têm uma vida média de bujão pelo menos três vezes àquela do bujão aspergido por plasma.

[0070] Portanto, quando a razão de óxido na película é ajustada a 55 a 80%, o bujão, de acordo com a presente invenção, para uso em punção e laminação na produção de tubo sem costura de aço de alta liga, mostra uma vida média mais longa, se comparado ao bujão aspergido por plasma da técnica anterior. Adicionalmente, do ponto de vista de prolongar ainda mais a vida média do bujão, é preferível que a razão de óxido na película seja ajustada para 60-75%.

[0071] A seguir, em relação ao efeito da razão de óxido na película, conforme revelado pelos resultados mostrados na Figura 5, um aspecto de eficiência adicional é agora discutido. No caso dos bujões usados no teste, do qual os resultados mostrados na Figura 5 foram derivados, as películas foram formadas ao se executar aspersão por arco elétrico em tal condição que a distância fosse mantida constante de modo a obter uma película que tem uma razão de óxido uniforme por toda a região de uma porção adjacente ao metal da base até a porção da camada da superfície. A respeito disso, um estudo adicional foi feito, dessa vez usando bujões com uma película formada por aspersão por arco elétrico enquanto a distância de aspersão foi aumentada gradualmente de modo que a razão de óxido na película pudesse gradualmente aumentar em direção à lateral da camada de superfície.

[0072] Portanto, na formação da película, a aspersão por arco elétrico foi iniciada em um estado tal que o bocal de aspersão estava mais perto da superfície do metal da base do bujão, a saber em um estado tal que a distância de aspersão era curta, o bocal de aspersão foi então gradualmente distanciado daquela superfície, e a aspersão por arco elétrico foi completada em um estado tal que a distancia de aspersão tornou-se

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17/42 grande. Dessa forma, foi formada na superfície do metal da base do bujão uma película com uma razão de óxido que aumenta gradualmente em direção à lateral da camada de superfície. Nesta película, a razão de óxido estava baixa na porção adjacente ao metal da base e a razão de óxido estava alta na porção da camada da superfície.

[0073] A Figura 6 mostra as microestruturas secionadas das películas da superfície do bujão obtidas por aspersão por arco elétrico enquanto aumenta gradualmente a distância da aspersão. Na seção transversal da película, conforme mostrado naquela vista, de modo semelhante à Figura 2 Referida acima, cada região observada com uma cor cinza claro representa Fe, cada região observada com uma cor cinza escuro representa um óxido, e cada região observada com a cor preta representa um espaço vazio. Conforme mostrado na Figura 6, a película formada na superfície do metal da base do bujão tem uma razão de óxido baixa na porção adjacente ao metal da base e a porção da camada da superfície mostra uma razão de óxido elevada.

[0074] Usando bujões de amostra de teste que têm tal película, os testes, conforme o teste de punção mencionado acima, foram executados de modo semelhante. A avaliação foi feita com base na vida média do bujão expressa em termos do número mencionado acima de ciclos sucessivos de punção e laminação sucessivos (número de passagens). Para comparação, um bujão com uma película uniforme em razão de óxido em toda a região, como formada na superfície do metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico enquanto mantém uma distância de aspersão constante, foi testado também da mesma maneira. Os resultados do teste são mostrados abaixo, na tabela 1.

Tabela 1

Teste no	Condições de aspersão por arco elétrico	Número de passagens sucessivas de punção
Distância de aspersão
1	Constante a 1.000 mm	2 passagens

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18/42

2	Variada de 200 mm a 1.000 mm	4 passagens
3	Variada de 400 mm a 1.000 mm	3 passagens
4	Variada de 500 mm a 1.000 mm	2 passagens

[0075] Conforme mostrado na tabela, o bujão do teste n² 1 estava provido de uma película por aspersão por arco elétrico de uma distância de aspersão constante de 1000 mm, e a razão de óxido na película estava uniformemente a cerca de 80% por toda a extensão da película.

[0076] Por outro lado, o bujão do teste n^o 2 estava provido de uma película por aspersão por arco elétrico enquanto variava gradualmente a distância de aspersão de 200 mm para 1.000 mm, o bujão de teste n^o 3 estava provido de uma película por aspersão por arco elétrico enquanto variava gradualmente a distância de aspersão de 400 mm para 1.000 mm, o bujão de teste n^o 4 estava provido de uma película por aspersão por arco elétrico enquanto variava gradualmente a distância de aspersão de 500 mm para 1000 mm. Como consequência, na película do bujão do Teste n^o 2, a razão de óxido foi de cerca de 25% na porção adjacente ao metal da base e cerca de 80% na porção da camada da superfície; na película do bujão do Teste n^o 3, a razão de óxido foi de cerca de 40% na porção adjacente ao metal da base e cerca de 80% na porção da camada da superfície; e na película do bujão do Teste n^o 4, a razão de óxido foi de cerca de 50% na porção adjacente ao metal da base e cerca de 80% na porção da superfície da camada.

[0077] Os bujões dos Testes n— 1 a 4 todos tiveram uma espessura de película de cerca de 400 pm.

[0078] Conforme mostrado na Tabela 1, o bujão do teste n^o 1 com uma razão de óxido uniforme na película, o número de passagens sucessivas de punção foi 2. Por outro lado, entre os bujões dos Testes n— 2 a 4 nos quais a razão de óxido na película era maior na lateral da camada de superfície do que na lateral do metal da base, o número de passagens

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19/42 sucessivas de punção foi 4 no caso do Teste n^o 2, e o número de passagens sucessivas de punção foi 3 no caso do bujão do Teste n^o 3 e, em cada caso, o número de passagens sucessivas de punção foi maior se comparado ao bujão do Teste n^o 1. 1. No caso do bujão do Teste n^o 4, o número de passagens sucessivas de punção foi 2 e, portanto, foi equivalente ao número de passagens sucessivas de punção para o bujão do Teste n^o 1. 1.

[0079] Dos resultados mostrados na Tabela 1, é evidente que: Os bujões que têm uma película na qual a razão de óxido é maior na lateral da camada de superfície do que na lateral do metal da base são comparáveis em vida média de bujão a ou maior do que os bujões que têm uma película uniforme em razão de óxido por toda a região da mesma; os bujões com uma película tendo uma razão de óxido de 40% ou menos da porção adjacente ao metal da base tem uma vida média de bujão prolongada. Isso acontece devido ao fato de que a porção adjacente da película ao metal da base tem razão de óxido baixa e, portanto, é rica em Fe (metal), de modo que aderência da película ao metal da base do bujão seja fortificado e, como consequência, a tensão imposta é relaxada e a película é dificilmente descamada.

[0080] Assim sendo, é preferível que a razão de óxido na película do bujão da presente invenção seja mais alta na lateral da camada de superfície do que na lateral do metal da base e, em particular, é mais preferível que a razão de óxido na porção adjacente ao metal da base não seja menor do que 40% e a razão de óxido na porção da camada da superfície seja 55 a 80%.

[0081] Agora, o aspecto de espessura da película formada na superfície do metal da base do bujão é discutido. Enquanto cada bujão testado acima tinha um formato externo semelhante a um projétil com uma película uniformemente sendo formada por toda a extensão da porção cilíndrica do bujão até a porção da ponta, a espessura da película na porção cilíndrica e aquela na porção da ponta eram variadas agora de modo a

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20/42 identificar as influências da espessura do filme na porção cilíndrica e aquela na porção da ponta. Os bujões de amostra de teste assim preparados com tal película foram testados da mesma maneira que no teste de punção citado acima. A avaliação foi feita com base na vida média do bujão expressa em termos do número supramencionado de ciclos sucessivos de punção e laminação (número de passagens), semelhante nos resultados de avaliação conforme mostrados na Tabela 1. Os resultados dos testes obtidos são mostrados abaixo na Tabela 2.

Tabela 2

Teste no.	Espessura da película	Número de passagens sucessivas de punção
Porção cilíndrica	Porção de ponta
11	400 pm	400 pm	4 passagens
12	400 pm	600 pm	5 passagens
13	400 pm	800 pm	6 passagens
14	600 pm	800 pm	6 passagens
15	800 pm	800 pm	1 passagem
16	400 pm	1.200 pm	10 passagens

[0082] Conforme mostrado na tabela acima, o bujão do teste n^o 11 Foi provido de uma película que tem uma espessura uniforme de cerca de 400 pm da porção cilíndrica à porção da ponta. O bujão do Teste n^o 12 foi provido de uma película que tem uma espessura de cerca de 400 pm da porção cilíndrica e uma espessura de cerca de 600 pm na porção da ponta, o bujão do Teste n^o 13 foi provido de uma película que tem uma espessura de cerca de 400 pm da porção cilíndrica e uma espessura uniforme de cerca de 800 pm na porção da ponta, o bujão do Teste n^o 14 foi provido de uma película que tem uma espessura de cerca de 600 pm da porção cilíndrica e uma espessura de cerca de 800 pm na porção da ponta. O bujão do Teste n^o 15 foi provido de uma película que tem uma espessura de cerca de 800 pm em toda a extensão da porção cilíndrica à porção da ponta. O bujão do Teste n^o 16 foi provido de uma película que tem uma espessura de cerca de 400 pm, como os bujões dos Testes n— 11 a 13, na porção cilíndrica e uma

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21/42 espessura maior que em qualquer outro bujão, a saber cerca de 1200 pm, na porção da ponta.

[0083] Em qualquer dos bujões dos Testes n— 11 a 16, a película foi formada por aspersão por arco elétrico enquanto a distância de aspersão variava de 200 mm a 1000 mm e, portanto, a razão de óxido na película era maior na lateral da camada de superfície do que na lateral do metal da base.

[0084] Conforme mostrado na Tabela 2, o número de passagens sucessivas de punção foi 4 com o bujão do Teste n^o 11 pequeno e uniforme em espessura de película em toda a extensão. Com os bujões dos Testes n— 12, 13, 14, e 16 nos quais a película era mais pesada na porção da ponta do que na porção cilíndrica, os números de passagens sucessivas de punção formam de 5, 6, 6 e 10, respectivamente, e o número de passagens de punção sucessivas aumentou com o aumento na espessura da película na porção da ponta do bujão. Com o bujão do Teste n² 15 grande e volumoso em espessura de película em toda a extensão, a película na porção cilíndrica do bujão foi descamada após uma única passagem de punção e, portanto, o número de passagens sucessivas de punção foi apenas 1.

[0085] A partir dos resultados mostrados na Tabela 2, é evidente que quanto mais pesada a espessura da película na porção da ponta do bujão, mais prolongada é a vida média do bujão. Além disso, quando a espessura da película na porção cilíndrica é excessivamente pesada, ocorre descamação da película na ocasião de punção e a vida média do bujão é, então, diminuída. Portanto, é preferível que a espessura da película seja mais pesada na porção da ponta do que na porção cilíndrica e que a espessura da película na porção cilíndrica do bujão seja mais leve do que 800 pm, mais preferivelmente, na faixa de 400 pm a 600 pm.

[0086] Enquanto isso, em ocasião de punção e laminação de um tarugo na fresa de punção e laminação, o tarugo aquecido a temperatura elevada é fornecido de alimento em uma direção axial deste em uma taxa constante enquanto o tarugo é girado por meio de uma pluralidade de roletes

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22/42 giratórios (roletes de punceta) dispostos em volta do tarugo. Na frente do tarugo induzido, há um bujão disposto ao longo de uma linha axial do tarugo e a face frontal do tarugo é pressionada contra a ponta do bujão, em que a punção e a laminação são iniciadas. Quando o tarugo é fornecido de alimento até o bujão atravessar completamente o tarugo, a punção e a laminação terminam.

[0087] Nesta ocasião, a velocidade na qual o tarugo é fornecido de alimento em uma direção axial deste (daqui por diante denominado “velocidade de alimentação”) é determinada pelo número de revoluções dos roletes de punceta. Entretanto, a real velocidade de alimentação durante a punção se torna mais vagarosa, se comparada com a velocidade teórica de alimentação calculada a partir do número de revoluções dos roletes de punceta devido às influências da resistência de fricção entre o bujão e o tarugo em contato um com o outro e semelhantes. A razão da velocidade (=(velocidade real de alimentação)/(velocidade teórica de alimentação) x 100 [%]) é geralmente chamada de “eficiência de punção”.

[0088] Quando a eficiência de punção é alta, não apenas a eficiência da produção da fresa de punção e laminação é aperfeiçoada, mas também o tempo de contato entre o bujão e o tarugo é diminuído, já que o prolongamento da vida média do bujão pode ser esperado. Portanto, em punção e laminação, é muito importante aperfeiçoar a eficiência da punção.

[0089] Portanto, é realizada uma discussão sobre o aprimoramento da eficiência da punção por meio dos bujões mencionados acima. Primeiramente, bujões de amostra para teste foram preparados através da formação de uma película na superfície do bujão, por aspersão por arco elétrico e, posteriormente, formando por cima do mesmo uma camada de um lubrificante usado comumente em ambientes de temperatura elevada, sendo que eles foram testados da mesma maneira ocorrida no teste de punção supramencionado. Para fins de comparação, bujões que não continham a camada de lubrificante também foram submetidos ao mesmo

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23/42 teste. A análise foi realizada com base na média da eficiência da punção calculada a partir dos dados de eficiência da punção nas respectivas passagens até o término da vida útil de um bujão. Os resultados dos testes obtidos dessa maneira são mostrados abaixo na Tabela 3.

Tabela 3

Teste Número	Condições da aspersão por arco elétrico	Lubrificante	Média de eficiência da punção
Distância da aspersão
21	Constante a 600 mm	Nenhum	59,0%
22	Constante a 1000 mm	Nenhum	59,9%
23	Variação entre 200 mm e 1000 mm	Nenhum	73,8%
24	Constante a 600 mm	Ácido bórico	80,3%
25	Constante a 1000 mm	Vidro aquoso	82,1%
26	Variação entre 200 mm e 1000 mm	Nitrito de boro	85,8%

[0090] Conforme mostrado na Tabela acima, os bujões dos Testes de números 21 a 23 não tinham camada de lubrificante na superfície da película, portanto, as películas estavam expostas. Por outro lado, os bujões dos Testes de números. 24 a 26 tinham, na superfície da película, uma camada de lubrificante conforme aplicada. O lubrificante utilizado no bujão do Teste de número 24 foi ácido bórico (H₃BO₃) vidro aquoso (uma solução aquosa concentrada de silicato de sódio (Na₂SiO₃) para o bujão de teste de número 25 ou nitrito de boro (BN) para o bujão de teste de número 26. 26.

[0091] As películas nos bujões dos Testes de número 21, 22, 24 e 25 foram formadas por executar aspersão por arco elétrico enquanto uma distância de aspersão constante é mantida e, portanto, a razão de óxido na película se manteve uniforme por toda a extensão. As películas nos bujões dos Testes de número 23 e 26 foram formadas através da execução de aspersão por arco elétrico enquanto a distância da aspersão sofria uma variação gradativa de 200 mm até 1000 mm, e a razão de óxido na película estava mais alta na parte da camada da superfície do que na parte de metal da base.

[0092] Conforme mostrado na Tabela 3, os bujões dos Testes de

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24/42 número 21,22 e 23, que não tinham uma camada de lubrificante na superfície da película, apresentaram uma média de eficácia da punção de 59,0%, 59,9% e 73,8%, respectivamente. Ao contrário, os bujões dos Testes de número 24, 25 e 26, que tinham uma camada de lubrificante na superfície da película, mostraram uma média de eficácia da punção de 80,3%, 82,1% e 85,8%, respectivamente; a média de eficácia da punção foi maior, dessa maneira, em cerca de 10% a 20%, conforme comparado com os bujões dos Testes de número 21-23, que não tinham uma camada de lubrificante.

[0093] A partir dos resultados mostrados na Tabela 3, é evidente que a aplicação de um lubrificante na superfície da película resulta em um aprimoramento da eficácia da punção. Portanto, é preferível que o bujão da presente invenção tenha uma camada de lubrificante na superfície da película. Além do ácido bórico, vidro aquoso e nitrito de boro, grafite e similares também podem ser usados como um lubrificante.

[0094] Adicionalmente, a eficácia do fio de ferro que será usado na aspersão por arco elétrico para formar uma película na superfície de metal da base do bujão é discutida. Dessa maneira, foram formadas películas na superfície de metal da base do bujão com o uso de diversos fios de ferro para a aspersão por arco elétrico, e as amostras de teste preparadas dessa forma foram submetidas ao mesmo teste, como o teste de punção mencionado acima. A análise foi feita com base na média de eficácia da punção mencionada acima, da mesma maneira que os resultados da análise foram expostos na Tabela 3 contida acima. Os resultados dos testes obtidos dessa maneira são mostrados abaixo na Tabela 4.

Tabela 4

Teste Número	Condições da aspersão por arco elétrico	Média de eficiência da punção
Fio
31	Fe	73.8%
32	Fe-W	81.4%
33	Fe-Mn-W	79.6%

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25/42 [0095] Conforme mostrado na Tabela acima, a película sobre o bujão de teste de número 31 foi formada pela aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro do tipo Fe, livre de outros elementos de metal a não ser que o Fe (se houver, em níveis de conteúdo inevitáveis). Nota-se que o fio de ferro baseado em Fe também foi utilizado em aspersão por arco elétrico em todos os bujões mencionados acima na presente invenção.

[0096] As películas nos bujões dos testes de número 32 foram formadas por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro do tipo Fe-W que contem 4% de W em massa. A película no bujão do teste de número 33 foi formada por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro do tipo Fe-Mn-W, que contem adicionalmente 3% de Mn em massa.

[0097] As películas nos bujões dos Testes de número 31 a 33 foram formadas através da execução de aspersão por arco elétrico enquanto a distância da aspersão sofria uma variação gradativa de 200 mm até 1000 mm, e, por isso, a razão de óxido na película estava mais alta na parte da camada da superfície do que na parte de metal da base.

[0098] Conforme mostrado na Tabela 4, a média de eficácia da punção foi de 73,8% no caso do bujão do teste de número 31, que tinha uma película formada por aspersão por arco elétrico com o uso do fio de ferro do tipo Fe. Ao contrário, os bujões dos Testes de número 32 e 33, que tinham uma película formada por aspersão por arco elétrico, com o uso de um fio de ferro que contém W, mostrou uma média de eficácia da punção de 81,4% e 79,6%, respectivamente, que foi mais alta em cerca de 10% quando comparada com o bujão do teste de número 31 preparado pelo uso do fio de ferro do tipo Fe.

[0099] A partir dos resultados mostrados na Tabela 4, é evidente que o uso de um fio de ferro que contém W na formação da película por aspersão por arco elétrico resulta no aprimoramento de uma eficácia da punção. Esse acontecimento se deve ao fato de que o WO₃, que é um óxido que tem um ponto de fusão baixo, é formado adicionalmente como um óxido

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26/42 na película e esse WO₃ é fundido na ocasião da punção, sendo que, desse modo, produz um efeito de lubrificação líquida. Portanto, é preferível que a película no bujão da presente invenção seja formada por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro contendo W.

[0100] Posteriormente, é realizada uma discussão sobre a extensão apropriada de teor de W no fio de ferro que contém W, para ser utilizado em aspersão por arco elétrico. Neste ponto, películas de aspersão por arco elétrico foram formadas na superfície de metal da base do bujão com o uso de fios de ferro que sofrem variação no teor de W (% em massa), e os bujões de amostra para teste preparados dessa maneira foram testados da mesma forma mencionada no teste de punção.

[0101 ] A Figura 7 mostra a relação entre o teor de W e a eficácia da punção para bujões com uma película formada em cima do mesmo por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro que contem W. Como mostrado nessa vista, percebe-se que conforme o teor de W no fio de ferro para aspersão por arco elétrico é aumentado, a eficiência da punção aumenta também. Isso se deve ao fato de que quando a aspersão por arco elétrico é executada com o uso de um fio de ferro com um alto teor de W, a quantidade de WO₃ formada na película aumenta e o efeito do líquido lubrificante, dessa forma, é aperfeiçoado na ocasião da punção. Portanto, para aperfeiçoar a eficácia da punção, é eficaz aumentar o teor de W no fio de ferro para a aspersão por arco elétrico.

[0102] A Figura 8 mostra a relação entre a eficácia da punção e a extensão da deformação da ponta do bujão para bujões com uma película formada em cima do mesmo por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro que contem W. Como mostrado nesta figura, percebe-se que existe uma tendência para o aumento da deformação da ponta do bujão conforme ocorre um aumento da eficácia da punção. Isso se deve ao fato de que enquanto um bujão revestido, que mostra uma eficácia da punção alta, pode ser obtido por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro

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27/42 com um alto teor de W, conforme indicam os resultados mostrados na Figura 7 referida acima, um bujão que mostra uma eficácia de punção alta , ao contrário, sofre uma perda da massa da própria película devido à fusão de WO₃ durante a punção, que resulta no decréscimo da habilidade de proteção contra o calor da película.

[0103] Quando a extensão da deformação da ponta do bujão excede 2,5 mm, a freqüência da ocorrência da falha de emperramento durante a punção, em geral, aumenta. Portanto, com vista nos resultados mostrados na Figura 8, é preferível que a eficácia da punção do bujão não seja maior do que 90%, de modo que a extensão da deformação da ponta do bujão não pode ser maior do que 2,5 mm; por essa compreensão, o limite superior do teor de W no fio de ferro para uso na aspersão por arco elétrico é preferencialmente determinado em 10% em massa. A partir do ponto de vista de aspecto prático, o teor de W fica, mais preferivelmente, dentro da faixa de 2 a 5% em massa.

[0104] Muito embora, conforme descrito acima na presente invenção, a eficácia da película formada na superfície de metal da base do bujão por aspersão por arco elétrico seja evidente agora, é desejável levar em consideração a característica econômica disso na prática da regeneração de tal bujão que tem uma película por aspersão por arco elétrico na operação real. Portanto, bujões de amostra para teste foram preparados ao se formar uma película por aspersão por arco elétrico de cerca de 800 pm de espessura na porção da ponta do bujão e de cerca de 400 pm de espessura na porção cilíndrica, e foram submetidos a testes de punção sob as mesmas condições, conforme o teste de punção mencionado acima; o número de passagens de punção sucessivas foi de 1 passagem até 10 passagens. A forma como a película em cada bujão foi mantida após cada passagem foi examinada. Para fins de comparação, os bujões foram preparados por tratamento por calor e formaram uma película de carepa, de 300 pm ou 500 pm de espessura, na superfície do bujão por toda a extensão, a partir da porção da ponta da

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28/42 porção cilíndrica e submetida à mesma investigação.

[0105] A Figura 9 é uma representação esquemática secional da porção da ponta e da proximidade do bujão com uma película formada por aspersão por arco elétrico, conforme observado após 10 passagens da punção. A Figura 10 é uma representação da correlação entre o número de sucessivas passagens da punção e a espessura da película remanescente na porção cilíndrica do bujão.

[0106] Conforme mostrado na Figura 9, no caso do bujão revestido por aspersão por arco elétrico, a película na porção da ponta do bujão foi perdida pelo desgaste e dcarepação após 10 passagens da punção, enquanto não foi percebido um desgaste ou dcarepação significante da película na porção cilíndrica. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 10 foi revelado que a espessura da película na porção cilíndrica do bujão revestido por aspersão por arco elétrico foi mantida intacta mesmo após 10 passagens da punção. Por outro lado, no caso dos bujões revestidos por carepa, a espessura da película diminuiu de forma rápida não só na porção da ponta, mas também na porção cilíndrica e, como mostrado na Figura 10, a espessura da película na porção cilíndrica do bujão diminuiu em cerca de 100 pm e a vida útil do bujão acabou após 3 ou 4 passagens da punção.

[0107] Tendo em vista os anteriores, não é sempre necessário submeter à porção cilíndrica do bujão revestido por aspersão por arco elétrico ao tratamento de regeneração, já que a película da porção cilíndrica dificilmente é danificada durante a punção; existe a possibilidade de o bujão poder ser reutilizado após submeter apenas a porção da ponta, onde a película é danificada, ao tratamento de regeneração.

[0108] Posteriormente, para verificar se o bujão após o tratamento de regeneração somente da porção da ponta pode ser reutilizado ou não, o seguinte teste é executado. Primeiramente, de forma preliminar, sob as mesmas condições que as do teste mencionado acima, três bujões de amostra para teste revestidos por aspersão por arco elétrico com uma

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29/42 película de cerca de 800 pm de espessura, na porção da ponta do bujão, e uma película de cerca de 400 pm de espessura, na porção cilíndrica do bujão, foram preparados e submetidos a teste de punção; o número de passagens de punção sucessivas foi 5. Esses bujões, após ciclos de punção 5 preliminares, foram submetidos, respectivamente, a tratamentos de regeneração sob as condições A, B e C fornecidas abaixo na Tabela 5 e, posteriormente, os bujões regenerados foram submetidos ao teste de punção sob as mesmas condições do teste mencionado acima; A análise foi feita em termos de vida útil do bujão, como expressado nos termos do número de 10 passagens da punção sucessivas.

[0109] Com fins de comparação, um bujão com uma película de carepa de 600 pm de espessura formada em toda a extensão da superfície do bujão, através de tratamento por calor, como mostrado abaixo na Tabela 5 sob a letra D, foi submetido ao mesmo teste e análise. Os resultados dos 15 testes desses bujões são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5

Teste Número	Condições do tratamento de regeneração	Condição da película	Número de passagens da punção sucessivas
A	Limpeza por jato de granalha por toda a superfície Aspersão por arco elétrico por toda a superfície	Porção da ponta Espessura de 800 pm Porção cilíndrica Espessura de 400 pm	6 passagens
B	Limpeza por jato de granalha omitida Aspersão por arco elétrico apenas na porção da ponta	Porção da ponta Espessura de 800 pm Porção cilíndrica Como utilizado na punção	2 passagens
C	Limpeza por jato de granalha apenas na porção da ponta Aspersão por arco elétrico apenas na porção da ponta	Porção da ponta Espessura de 800 pm Porção cilíndrica Como utilizado na punção	6 passagens
D	Tratamento por calor (formação de película de carepa)	Porção da ponta Espessura de 600 pm Porção cilíndrica Espessura de 600 pm	3 passagens

[0110] Conforme mostrado na Tabela acima, o bujão, após tratamento de regeneração A, foi o preparado por: remoção de toda a película, como usada nos ciclos de punção e laminação preliminares pela

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30/42 limpeza por jato de granalha; e formação repetida de uma película em toda a extensão da superfície por aspersão por arco elétrico. O bujão, após tratamento de regeneração B, foi o preparado por: formação repetida de uma película, somente na porção da ponta do bujão, por aspersão por arco elétrico após os ciclos de punção preliminares, sem conduzir a limpeza por jato de granalha. O bujão, após o tratamento de regeneração B, teve a película da porção cilíndrica mantida, conforme utilizado nos ciclos de laminação e punção preliminares.

[0111] O bujão, após tratamento de regeneração C, foi o preparado por: remoção da película somente na porção da ponta por limpeza por jato de granalha somente da porção da ponta do bujão, após a punção preliminar; e a formação repetida de uma película por aspersão por arco elétrico somente naquela porção da ponta. Neste bujão, após o tratamento de regeneração C, a película da porção cilíndrica permaneceu na condição conforme utilizada nos ciclos de laminação e punção preliminares.

[0112] Conforme mostrado na Tabela 5, no caso do bujão após o tratamento de regeneração A, isto é, após a limpeza por jato de granalha por toda a superfície seguida por aspersão por arco elétrico, o número de passagens da punção sucessivas foi 6. Com o bujão, após o tratamento de regeneração C, isto é, após a limpeza por jato de granalha somente da porção da ponta do bujão seguida por aspersão por arco elétrico somente na porção da ponta, o número de passagens da punção sucessivas também foi 6 e, dessa forma, a vida útil que poderia ser alcançada foi igual à do bujão após o tratamento de regeneração A.

[0113] Por outro lado, com o bujão após o tratamento de regeneração B, isto é, após a aspersão por arco elétrico somente na porção da ponta do bujão sem a limpeza por jato de granalha, a força de adesão da película na porção da ponta do bujão foi baixa por causa da omissão da limpeza por jato de granalha no tratamento de regeneração, e o número de passagens da punção sucessivas não foi maior do que 2. Com o bujão

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31/42 revestido por carepas, o número de passagens da punção sucessivas foi de apenas 3.

[0114] A partir dos resultados acima, é evidente que os bujões revestidos por aspersão por arco elétrico, quando regenerados através da formação repetida da película por aspersão elétrica seguida de limpeza por jato de granalha apenas na porção da ponta do bujão, podem ter uma vida útil longa. Adicionalmente, em tal tratamento de regeneração parcial, o consumo de material de lavagem a jato na limpeza por jato de granalha e do fio de ferro para aspersão por arco elétrico pode ser reduzido, portanto, tal tratamento é econômico e vantajoso. É, portanto, desejável que, nos bujões regenerados revestidos por aspersão por arco elétrico em operação industrial real, apenas a porção da ponta do bujão seja submetida à limpeza por jato de granalha e aspersão por arco elétrico.

[0115] Agora, um método de regeneração e uma linha do equipamento de regeneração apropriado para regenerar o bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção são descritos.

[0116] A Figura 11 é uma representação esquemática da configuração completa da linha do equipamento de regeneração para o uso reciclado do bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção. Conforme mostrado na figura, a linha de equipamento de regeneração compreende: um aparelho de recepção e entrega de mandril 20; um aparelho de troca de bujão 30; um aparelho de limpeza por jato de granalha 40 e um aparelho de aspersão por arco elétrico 50, onde uma linha de regeneração de bujão seqüencial é formada.

[0117] O aparelho de recepção e entrega de mandril 20 é disposto nas proximidades de um laminador de punção e laminação 10 em um equipamento de tubo da Mannesmann, que é operado continuamente, e entrega um mandril 2 com um bujão 1 revestido por aspersão por arco elétrico conforme montado no laminador de punção e laminação 10. Este aparelho de entrega e recepção de mandril 20é equipado com duas linhas

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32/42 paralelas 21 e 22 conectadas ao laminador de punção e laminação10. Uma daquelas linhas, a 21, é uma linha de extração para retirar o bujão 1, conforme usado em punção e laminação, junto com o mandril 2, a partir do laminador de punção e laminação 10, e a outra linha 22 é uma linha de entrega para entregar o mandril 2 com um bujão 1 regenerado montado no laminador de punção e laminação 10.

[0118] O aparelho de troca de bujão 30 é disposto de forma que fique adjacente à linha de extração 21 no aparelho de recepção e entrega de mandril 20, onde o aparelho de troca de bujão 30: recebe, da linha de extração 21, um mandril 2 com um bujão 1 conforme usado na punção e laminação sendo montada; substitui o bujão 1 no mandril 2 recebido por um bujão 1 regenerado, que é aproveitado durante a passagem pelo aparelho de limpeza por jato de granalha 40 e o aparelho de aspersão por arco elétrico 50; e, adicionalmente, envia o mandril 2 com o bujão 1 regenerado sendo montado para a linha de entrega 22.

[0119] O manejo do mandril 2 nessas etapas é feito por meio de um motor traseiro, um condutor, um manipulador ou similares. Aqui, o aparelho de troca de bujão 30 executa a substituição do bujão de forma automática e uma estrutura específica é descrita posteriormente na presente invenção com referência na Figura 12 e na Figura 13.

[0120] O aparelho de limpeza por jato de granalha 40 é um aparelho para: receber um bujão 1 conforme usado na punção e laminação desmontado de um mandril 2 no aparelho de troca de bujão 30; e submeter à superfície de um bujão 1 à limpeza por jato de granalha. O bujão 1, conforme usado na punção e laminação, é privado da película remanescente na superfície do bujão por limpeza por jato de granalha, conforme a primeira etapa de regeneração. Aqui, o aparelho de limpeza por jato de granalha 40 é operado automaticamente para executar limpeza por jato de granalha e uma estrutura específica é descrita posteriormente na presente invenção com referência na Figura 14.

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33/42 [0121] O aparelho de aspersão por arco elétrico 50 é um aparelho para: o recebimento do bujão 1 privado da película no aparelho de limpeza por jato de granalha 40; a formação repetida da película na superfície exposta do bujão 1 por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro; e a entrega do bujão 1, então regenerado, para o aparelho de troca de bujão 30. O bujão 1, após a limpeza por jato de granalha, é submetido à aspersão por arco elétrico conforme a segunda etapa de regeneração, onde uma película é formada novamente na superfície do bujão para fornecer um bujão regenerado revestido por aspersão por arco elétrico. Aqui, o aparelho de aspersão por arco elétrico 50 é operado de forma automática para executar uma aspersão por arco elétrico, e uma estrutura específica é descrita posteriormente, na presente invenção, com referência na Figura 15.

15.

[0122] A transferência do bujão 1 entre o aparelho de troca de bujão 30 e o aparelho de limpeza por jato de granalha 40, entre o aparelho de limpeza por jato de granalha 40 e o aparelho de aspersão por arco elétrico 50 e entre o aparelho de aspersão por arco elétrico 50 e o aparelho de troca de bujão 30 é feita por meio de um condutor ou similar.

[0123] A Figura 12 é uma vista lateral que ilustra a configuração como um todo do aparelho de troca de bujão. De frente para o mandril 2 com um bujão 1 montado no mesmo, estão dispostos um manipulador de bujão 31 e uma mesa de troca de bujão 32. O manipulador de bujão 31 executa a própria tarefa de modo que transfere um bujão 1, conforme usado na punção e na laminação, que é desmontado na mesa de troca de bujão 32, em um condutor entre o aparelho de troca de bujão 30 e o aparelho de limpeza por jato de granalha 40, enquanto permite que o bujão 1 regenerado seja transferido de um condutor entre o aparelho de aspersão por arco elétrico 50 e o aparelho de troca de bujão 30 para a mesa de troca de bujão 32 (conforme a Figura 11 citada acima) [0124] Por outro lado, abaixo do mandril 2, estão dispostos

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34/42 cilindros de troca de bujão 35 que apóiam o mandril 2 ao longo de todo o comprimento do mesmo de maneira que possibilita o movimento do mesmo para cima e para baixo e apóiam o mandril 2 de forma que permite os movimentos para frente e para trás do mesmo. Adicionalmente, na parte posterior do mandril 2, está disposto um condutor de troca de bujão 36 do tipo vagonete de esteira de transferência para os movimentos para frente e para trás do mandril 2 e, no condutor de troca de bujão 36 da vagonete da esteira de transferência, está disposto um propulsor do bujão 37 que move uma haste interna 38 fornecida dentro do mandril 2 para realizar a montagem ou desmontagem do bujão 1.

[0125] A Figura 13 (a) até a 13 (f) são representações secionais das partes essenciais para a ilustração dos mecanismos de desmontagem e montagem do bujão exemplificativo no aparelho de troca de bujão. As vistas mostram como um bujão 1, conforme usado em uma punção e laminação, que é recebido da linha de extração 21 é desmontado Conforme mostrado na Figura 13 (a), o mandril 2 com o bujão 1 conforme usado na punção e laminação sendo montado no mesmo é posicionado na mesa de troca de bujão 32 por meio de um batente do bujão 33 e, dessa maneira, colocado em uma posição pré-determinada para a substituição do bujão. Nessa ocasião, o bujão 1 é apoiado na mesa de troca de bujão 32 por meio de um cassete 34 e é fixado no mandril 2 pelas forças de compressão aplicadas pelos pinos 39 até ser elevado por força de catraca através de impulso na haste interna 38 dentro do mandril.

[0126] Posteriormente, conforme mostrado na Figura 13 (b), o propulsor do bujão 37 (Figura 12) avança de forma que uma porção cônica da haste interna 38 alcança e se afasta da posição dos pinos 39, por meio dos quais as forças de compressão dos pinos 39 contra o mandril 2 são reduzidas, tornando possível desmontar o bujão 1.Daí por diante, conforme mostrado na Figura 13 (c), a parte superior da haste interna 38 toca a superfície inferior do interior do bujão 1, onde a posição do bujão 1 é

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35/42 determinada pela batente do bujão 33 e pela haste interna 38.

[0127] Posteriormente, conforme mostrado na Figura 13 (d), o movimento retrátil do mandril 2 em direção ao fim de um ciclo é iniciado, sendo que o fim do ciclo é determinado pelo mandril 2 e pela haste interna 38, e, subseqüentemente, conforme mostrado na Figura 13 (e), o mandril 2, juntamente com a haste interna 38, é movido para trás para uma posição retrátil. Posteriormente, conforme mostrado na Figura 13 (f), na preparação para a montagem de um próximo bujão, a haste interna 38 é movida adicionalmente para trás, para uma posição intermediária na qual os pinos 39 não são impulsionados para cima. O desmonte do bujão 1 conforme usado na punção e na laminação é, dessa maneira, concluído.

[0128] A montagem do bujão 1 regenerado no mandril 2 se torna possível ao executar as etapas mostradas nas Figuras 13(a) a 13(f) na ordem reversa.

[0129] A Figura 14 é uma vista lateral que ilustra a configuração como um todo do aparelho de limpeza por jato de granalha. Lá, está disposta uma mesa giratória de granalha de polimento 41 que gira em torno do eixo geométrico vertical, e o bujão 1, conforme utilizado na punção e na laminação, é colocado de forma vertical no centro dessa mesa giratória de granalha de polimento 41. Nessa ocasião, o bujão 1 é posicionado com o ajuste de um membro projetado (não mostrado) localizado no meio da mesa giratória de granalha de polimento 41 no interior da orifício da inserção de mandril (não mostrado), com uma abertura na face da extremidade posterior do bujão Ao redor da mesa giratória de granalha de polimento 41, estão dispostos bocais de injeção 42 que injetam materiais de lavagem a jato, como contas de aço ou partículas de alumina contra o bujão 1 por meio de ar comprimido. Na Figura 14, é mostrado um estado de três bocais de injeção 42 sendo dispostos para injetar contra a porção da ponta, a primeira metade da porção cilíndrica e a metade posterior da porção cilíndrica (porção de rolo) do bujão 1.

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36/42 [0130] E, enquanto a mesa giratória de granalha de polimento 41 com o bujão 1 que é colocado na mesma é girada, os materiais de lavagem a jato são injetados a partir dos bocais de injeção 42, por meio dos quais as partículas de lavagem a jato são direcionadas para a superfície do bujão 1 em alta velocidade e a película remanescente da superfície do bujão 1 pode, dessa forma, ser removida por descarga.

[0131] O período de tempo requerido para remover, por limpeza por jato de granalha, a película do bujão conforme utilizado na punção e na laminação, em geral, depende do número de bocais de injeção 42 dispostos. Por exemplo, no caso de um bocal de injeção 42, são gastos cerca de 2 minutos; com a disponibilidade de dois bocais, cerca de metade desse tempo, isto é, cerca de 1 minuto é suficiente e com a disponibilidade de três, cerca de um terço (1/3), isto é, cerca de 40 segundos é suficiente.

[0132] Para reduzir um período de tempo requerido para limpeza por jato de granalha, é desejável que uma quantidade maior de bocais de injeção 42 seja disposta. Aumentar a pressão da injeção de materiais de lavagem a jato de cada bocal de injeção 42, ou com a disposição de uma quantidade maior de aparelhos de limpeza por jato de granalha, também é eficaz na redução da quantidade de tempo requerida para a limpeza por jato de granalha.

[0133] No aparelho de limpeza por jato de granalha mostrado na Figura 14, a montagem ou desmonte do bujão 1 em ou a partir da mesa giratória de granalha de polimento 41 pode ser executado com o uso de um autômato de transferência articulado.

[0134] Adicionalmente, considera-se que o aparelho de limpeza por jato de granalha, do tipo que injeta o material de lavagem a jato por meio de ar comprimido, é mostrado na Figura 14, o aparelho também pode ser do tipo que injeta materiais de lavagem a jato com o uso de uma força centrífuga aplicada por uma roda de turbina.

[0135] A Figura 15 é uma vista lateral que ilustra a configuração

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37/42 como um todo do aparelho de aspersão por arco elétrico. Lá, está disposta uma mesa giratória de aspersão 51 que gira em torno de um eixo geométrico vertical, e o bujão 1, após a limpeza por jato de granalha, é colocado de forma vertical no centro dessa mesa giratória de aspersão 51. Nessa ocasião, o bujão 1 é posicionado com o ajuste de um membro projetado (não mostrado), que fica localizado no centro da mesa giratória de aspersão 51, no interior do orifício de inserção de mandril na face da extremidade posterior do bujão.

[0136] Em torno da mesa giratória de aspersão 51, estão dispostos bocais de aspersão 52 para a aspersão do material de aspersão fundido a arco elétrico (Fe no caso de um fio de ferro do tipo Fe ou Fe e W no caso de um fio de ferro que contém W) contra o bujão 1 por meio de ar comprimido ou gás de nitrogênio. Na Figura 15, é mostrado um estado de três bocais de aspersão 52 sendo dispostos para aspersão contra a porção da ponta, a primeira metade da porção cilíndrica e a metade posterior da porção cilíndrica (porção de rolo) do bujão 1.

[0137] E, enquanto a mesa giratória de aspersão 51 com o bujão 1 disposto em cima é girada, o material de aspersão é aspergido dos bocais de aspersão 52, onde a superfície do bujão 1 é aspergida com o material de aspersão. Nessa ocasião, cada um dos bocais de aspersão 52 pode ser adequadamente movido por meio de um braço articulado, e uma película composta de óxidos e Fe pode ser formada novamente por toda a superfície do bujão 1. Adicionalmente, enquanto injetam os materiais de aspersão, os bocais de aspersão 52 podem ser movidos individualmente para que sejam distanciados de forma gradual do bujão 1.

[0138] Um período de tempo requerido para a formação da película por aspersão por arco elétrico depende, em geral, do número de bocais de aspersão 52 dispostos. Por exemplo, no caso de um bocal de aspersão 52, são gastos cerca de 3 minutos; com a disposição de dois bocais, cerca de metade do tempo, isto é, cerca de 1,5 minutos é suficiente e

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38/42 com a disposição de três, cerca de um terço (1/3), isto é, cerca de 1 minuto é suficiente; Dessa maneira, o período de tempo de tratamento pode ser reduzido se comparado ao requerido para a formação de película de carepa através de tratamento térmico.

[0139] Para reduzir o período de tempo requerido para aspersão por arco elétrico, é desejável aumentar o número de bocais de aspersão 52 a serem dispostos. O aumento do número de aparelhos de aspersão por arco elétrico em si, também é eficaz na redução da quantidade de tempo requerida para a aspersão por arco elétrico.

[0140] No aparelho de aspersão por arco elétrico mostrado na Figura 15, a montagem ou desmonte do bujão 1 em ou a partir da mesa giratória de aspersão 51 pode ser executado com o uso de um autômato de transferência articulado.

[0141] Através do uso da linha de equipamento de regeneração de bujão que contém uma configuração como a mencionada acima, é possível, na regeneração do bujão, submeter a superfície do bujão à limpeza por jato de granalha para remover a película remanescente e depois formar novamente a película na superfície do bujão, dessa maneira, exposta por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro.

[0142] Muito embora, nessa ocasião, um período de tempo para a limpeza por jato de granalha para a remoção da película, e um período de tempo para a aspersão por arco elétrico a fim de formar novamente uma película sejam requeridos para uma regeneração do bujão, um período total do tempo pode ser reduzido substancialmente se comparado com o requerido para a formação da película de carepa por tratamento térmico.

[0143] Portanto, o bujão conforme usado na punção e na laminação pode ser regenerado em um período curto de tempo para o uso da reciclagem na punção e na laminação; dessa maneira, mesmo quando o número de bujões é pequeno, a eficácia da produção do laminador de punção e laminação pode ser segura de forma suficiente. Além disso, a aspersão por

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39/42 arco elétrico pode ser executada em um aparelho, que tem uma configuração simples, com o uso de um material de aspersão pouco dispendioso.

[0144] Adicionalmente, a linha de equipamento de regeneração de bujão mencionada acima pode ser fornecida de forma independente da linha de laminação, na qual peças de usinagem trabalham na laminadora de punção e laminação em uma usina de produção de tubo da lMannesmann operada de forma contínua, que constitui uma linha de regeneração de bujão automatizada para a regeneração e troca de bujão em um curto período de tempo. Portanto, a linha de equipamento de regeneração de bujão mencionada acima torna possível regenerar bujões de punção e laminação e utilizá-los de uma maneira reciclada enquanto combina com a eficácia de todo o processo para a produção de tubos de aço sem costura.

[0145] Quando desejável empregar uma configuração de forma que uma camada de lubrificante é formada na superfície do bujão com uma película formada novamente no mesmo, um aparelho de aspersão de lubrificante pode ser disposto ao longo do trajeto de transferência do bujão entre o aparelho de aspersão por arco elétrico 50 e o aparelho de troca de bujão 30.

[0146] A Figura 16 é uma representação esquemática de toda a configuração da linha de equipamento de regeneração do bujão, onde o aparelho de aspersão de lubrificante é disposto. Conforme mostrado nessa Figura, o aparelho de aspersão de lubrificante 60 é para: receber o bujão 1 com uma película formada novamente no aparelho de aspersão por arco elétrico 50; formar uma camada de lubrificante na película da superfície do bujão 1; e entregar este bujão 1 ao aparelho de troca de bujão 30.

[0147] A Figura 17 é uma vista lateral que ilustra a configuração como um todo do aparelho de aspersão do lubrificante. No aparelho de aspersão de lubrificante 60, está disposta uma mesa giratória de aspersão 61 que gira em torno de um eixo geométrico vertical, e o bujão 1, após a aspersão por arco elétrico, é colocado de forma vertical no centro dessa

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40/42 mesa giratória de aspersão 61. Nessa ocasião, o bujão 1 é posicionado com o ajuste de um membro projetado (não mostrado), que fica localizado no centro da mesa giratória de aspersão 61, no interior do orifício de inserção de mandril na face da extremidade posterior do bujão. Em torno da mesa giratória de aspersão 61, está disposto um bocal de aspersão 62 que asperge um lubrificante em forma de névoa contra o bujão 1 por meio de um gás comprimido. Na Figura 17, é mostrado um estado de um bocal de aspersão 62 único que é disposto para aspergir contra a porção da ponta do bujão 1.

[0148] E, enquanto a mesa giratória de aspersão 61 com o bujão 1 disposto em cima é girada, o lubrificante é aspergido dos bocais de aspersão 62, onde a superfície do bujão 1 pode ser adicionalmente revestida com a camada de lubrificante. Em casos nos quais o lubrificante contém água, é desejável que o lubrificante após a aspersão seja seco em ar quente, por exemplo.

[0149] A Figura 18 é uma representação esquemática de toda a configuração de outra linha de equipamento de regeneração do bujão, onde o aparelho de aspersão de lubrificante é disposto. Na linha de equipamento de regeneração de bujão mostrado na vista, o aparelho de aspersão de lubrificante 60 é disposto na linha de entrega 22, que se destina a partir do aparelho de recepção e entrega de mandril 20 para o laminador de punção e laminação 10. Nesse caso, o bujão 1 como montado no mandril 2 pode ser coberto com um lubrificante na superfície da camada do mesmo, através da aspersão do lubrificante, com o uso do aparelho de aspersão de lubrificante 60 (bocal de aspersão 62 na Figura 17) durante a transferência do mandril 2 com o bujão revestido novamente com a película sendo montado no mesmo ao longo da linha de entrega 22.

[0150] O escopo da presente invenção não é limitado às modalidades mencionadas acima, mas diversas modificações podem ser feitas sem divergir do espírito da presente invenção. Por exemplo, enquanto a regeneração e o uso da reciclagem do bujão, conforme utilizado na punção e

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41/42 na laminação, foram descritos acima na presente invenção, um bujão recémpreparado também pode ser usado na punção e na laminação para o uso da reciclagem do mesmo da mesma maneira. Além disso, quanto ao método de aspersão, não só a técnica da aspersão por arco elétrico, mas também a técnica da aspersão por chama de fio pode ser aplicada [0151] Nas modalidades mencionadas acima, a linha de equipamento de regeneração para o uso da reciclagem do bujão de punção e laminação tem uma configuração de forma que o bujão é desmontado do mandril e somente o bujão é submetido a etapas do tratamento de regeneração do bujão, como limpeza por jato de granalha, aspersão por arco elétrico e, adicionalmente, aspersão de lubrificante opcional. Todavia, isso pode ser configurado de forma que o bujão junto com mandril, sem o desmonte do bujão a partir do mandril, seja submetido ao tratamento de regeneração.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0152] O bujão de punção e laminação de acordo com a presente invenção, que tem uma película composta de óxidos e Fe como formada na superfície do bujão, é excelente na habilidade de proteção contra o calor e emperramento e, adicionalmente, a vida útil do bujão pode ser prolongada e, adicionalmente, a película pode ser formada e regenerada com um custo baixo em um período de tempo curto, já que é formada por aspersão por arco elétrico.

[0153] Adicionalmente, de acordo com o método de regeneração do bujão de punção e laminação da presente invenção, o bujão revestido pode ser regenerado por um custo baixo em um período de tempo curto, já que a película composta por óxido e Fe é formada novamente na superfície do bujão através das etapas de: limpeza por jato de granalha do bujão conforme utilizado na punção e na laminação; e aspersão por arco elétrico, sendo nessa ordem.

[0154] Adicionalmente, a linha de equipamento para regenerar o

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42/42 bujão de punção e laminação, de acordo com a presente invenção, pode servir como uma linha de regeneração em série automatizada para regenerar e substituir bujões em um período curto de tempo para o uso da reciclagem do mesmo, tornando possível a regeneração do bujão em linha, sem afetar a 5 eficácia de todo o processo de produção de tubo de aço sem costura. Dessa maneira, a presente invenção é muito útil na produção de tubo sem costura de aço de alta liga.

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para regenerar ou preparar um bujão de punção e de laminação (1) para o uso reciclado do mesmo, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície do bujão (1) é submetida à lavagem por jato de granalha para remover, no caso da regeneração do bujão (1), uma película de bujão conforme usada na punção e na laminação, e em que uma película composta de óxidos e Fe é então formada por aspersão por arco elétrico com o uso de um fio de ferro, de tal maneira que um bocal de aspersão (52) é gradualmente distanciado de uma superfície do metal da base do bujão, e a aspersão por arco elétrico é completada em um estado tal que a distância de aspersão aumenta, para a formação de um filme composto de óxidos e Fe na superfície do mesmo, a razão de óxido sendo mais baixa em uma porção adjacente ao metal da base e a razão de óxido sendo mais alta em uma porção da camada da superfície.
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após regenerar ou preparar o bujão (1) novamente, a proporção das regiões ocupadas pelos óxidos na película é de 55 a 80%.
3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após regenerar ou preparar o bujão (1) novamente, a razão de óxido na película aumenta gradualmente em direção à lateral da camada de superfície.
4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que após regenerar ou preparar o bujão (1) novamente, a proporção das regiões ocupadas pelos óxidos na película não é de mais de 40% na porção adjacente em relação à base metal e de 55 a 80% na porção da camada de superfície.
5. 5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o bujão (1) tem um formato do tipo projétil e após regenerar ou preparar o bujão (1) novamente, a espessura da película na porção da ponta do mesmo é mais pesada que aquela na porção

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   2/4 cilíndrica do mesmo.
6. 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que após regenerar ou preparar o bujão (1) novamente, o bujão (1) tem uma camada lubrificante formada sobre a superfície da película.
7. 7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o fio de ferro contém W.
8. 8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a lavagem por jato de granalha e uma formação de película por aspersão por arco elétrico são executadas somente em uma porção da ponta do bujão (1) de formato do tipo projétil.
9. 9. Linha de equipamento para regeneração de um bujão de punção e laminação (1) para uso reciclado em um laminador de punção e laminação (10) a ser empregado na produção de tubo de aço sem costura, CARACTERIZADA pelo fato de que a linha de equipamento compreende:

   um aparelho de entrega e recepção de mandril (20) para entregar um mandril (2) com o bujão (1) estando montado no mesmo e recuperar o mandril (2) após uso em punção e laminação;

   um aparelho de troca de bujão (30) para receber o mandril (2) após uso em punção e laminação do aparelho de entrega e recepção do mandril (20) e entregar o mandril (2) ao aparelho de entrega e recepção do mandril (20) após substituição do bujão regenerado (1) pelo bujão (1) usado da mesma forma na punção e laminação;

   um aparelho de lavagem a jato de granalha (40) para receber o bujão (1) conforme usado na punção e laminação do aparelho de troca de bujão (30) e submeter a superfície do bujão (1) usado da mesma forma em punção e laminação à lavagem a jato de granalha; e um aparelho de aspersão por arco elétrico (50) que possui um bocal de aspersão móvel (52), o aparelho de aspersão por arco elétrico (50) sendo adaptado para receber o bujão (1) tratado no aparelho de lavagem a jato

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   3/4 de granalha (40), regenerar o bujão (1) por aspersão por arco elétrico usando um fio de ferro em que o aparelho de aspersão por arco elétrico (50) é configurado para mover o bocal de aspersão (52) de tal maneira que o bocal de aspersão (52) é gradualmente distanciado de uma superfície do metal da base do bujão, e que a aspersão por arco elétrico é completada em um estado tal que a distancia de aspersão aumenta, para a formação de um filme composto de óxidos e Fe na superfície do mesmo, a razão de óxido sendo mais baixa em uma porção adjacente ao metal da base e a razão de óxido sendo mais alta em uma porção da camada da superfície, e entregar o bujão (1) então regenerado para o aparelho de troca de bujão (30), em que, sendo disposto na ordem acima e disposto nesses aparelhos, os bujões (1) conforme usados em punção e laminação são substituídos sucessivamente, cada um pelo bujão regenerado (1) a ser montado no mandril (2) e fornecido como alimento para o laminador de punção e laminação (10), o que é executado de maneira repetitiva.
10. 10. Linha de equipamento de regeneração de um bujão de punção e laminação (1), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um aparelho de aspersão de lubrificante (60) para aplicar um lubrificante na superfície do bujão regenerado (1) na rota de entrega na qual a entrega do mandril (2) com o bujão regenerado (1) montado no mesmo a partir do aparelho de entrega e recepção de mandril (20) para o laminador de punção e laminação (10) é realizada.
11. 11. Linha de equipamento de regeneração de um bujão de punção e laminação (1), de acordo com a reivindicação 9 ou 10, CARACTERIZADA pelo fato de que o bocal de aspersão (52) é móvel por meio de um braço articulado.
12. 12. Linha de equipamento de regeneração de um bujão de punção e laminação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que o bocal de aspersão (52) pertence a uma pluralidade de bocais de aspersão (52) que podem ser movidos

    Petição 870190102748, de 11/10/2019, pág. 12/13

    4/4 individualmente de forma a serem gradualmente distanciados do bujão (1).