Curso: Engenharia Mecânica

Disciplina: Tecnologia Metalúrgica

Período: 2017.1

Prof. Ms. Thayza Pacheco dos Santos Barros

ALTO FORNO E ACIARIA

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Alto forno Serve para produzir o ferro gusa, que é uma forma

intermediária na produção dos aços

Entra na parte superior do forno minério de ferro,

coque (ou carvão vegetal) e fundente.

É insuflado ar pelas ventaneiras que queima o coque

gerando CO que faz a redução do minério de ferro a

ferro mas esse ferro incorpora um percentual de

carbono (ferro gusa).

Ex. de reação de redução: ½ Fe2O3 + 3/2CO = Fe

+3/2CO2

Alto Forno O alto forno é um forno de cuba que operado em regime de contra corrente.

No topo do forno o coque, calcário, e o material portador de ferro (sinter, pelotas

e minério granulado) são carregado em diferentes camadas.

A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gás

que sobe.

Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) é injetado

através das ventaneiras.

Em frente as ventaneiras o O2, presente no ar, reage com o coque formando

monóxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro

presente na carga que desce em contra corrente.

• A matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar o fundo do forno (cadinho)

na forma do produto final de metal fundido (gusa) e escória líquida (mistura de

óxidos não reduzidos). Estes produtos líquidos são vazados em intervalos

regulares de tempo.

• Os produtos do alto forno são o gusa (que segue para o processo de refino do

aço), a escória (matéria-prima para a indústria de cimento), gases de topo e

material particulado.

• Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele será operado continuamente

de 4 a 10 anos com paradas curtas para manutenções planejadas.

Alto Forno

Alto forno

Produção do Aço Líquido-métodos mais

usados atualmente

• A produção do aço líquido se dá através da oxidação controlada das

impurezas presentes no gusa líquido e na sucata.

• Este processo é denominado refino do aço e é realizado em uma

instalação conhecida como aciaria.

• O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes

processos:

Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente

líquida).

Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA (carga

predominantemente sólida).

Aciaria

A composição do gusa está longe da composição típica dos açosdevendo ser reduzido os teores de carbono enxofre fósforo manganêsentre outros.

O princípio químico é a oxidação dos elementos envolvendo a injeçãocontrolada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para aescória.

CONVERSORES

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Conversores: ar ou O2 é soprado durante 15 a 20 minutos através ou sobre100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a própria oxidação doselementos (reações são exotérmicas)

Tipos de conversores:

• Bessemer

• Conversor Thomas

• Conversor LD (Linz Donawitz)

BESSEMER

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Constituído de chapas de aço e revestido com material

refratário;

Fundo móvel com orifícios para injeção de ar sob pressão;

Grande vantagem: Pode ser colocado na posição horizontal

para entrada do ferro gusa e sucata e na posição vertical para

o processo de produção do aço;

NÃO precisa de combustível.

BESSEMER

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THOMAS

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Funcionamento semelhante ao Bessemer;

Diferença: Revestimento refratário desse conversor, que é

feito com um material chamado dolomita, que resiste ao

ataque da escória à base de cal e, por isso, esse material

permite trabalhar com um gusa com alto teor de fósforo.

Desvantagem: não elimina o enxofre do gusa e o

revestimento interno do forno é atacado pelo silício

CONVERSOR LINZ-DONAWITZ

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O oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa

líquido, através de uma lança de aço. A região de contato é

denominada zona de impacto;

Zona de impacto: 2500°C a 3000°C;

A diferença de temperatura provoca agitação, o que acelara as

reações químicas.

Utiliza O2 puro.

CONVERSOR LINZ-DONAWITZ

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VANTAGENS DOS CONVERSORES

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Alta capacidade de produção;

Dimensões relativamente pequenas;

Alta capacidade de produção;

Não é necessário combustível.

DESVANTAGENS DOS CONVERSORES

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Impossibilidade de trabalhar com sucata;

Perda de metal por queima;

Presença considerável de oxido de ferro e gases, os quais

devem ser removidos no vazamento.

FORNOS ELÉTRICOS

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É nos fornos elétricos que se transforma sucata em aço. Por

esse processo, transforma-se energia elétrica em energia

térmica, por meio da qual ocorre a fusão do gusa e da sucata,

sob condições controladas de temperatura e oxidação. São os

principais:

ARCO ELÉTRICO;

INDUÇÃO;

FORNO ELÉTRICO A ARCO

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Constituído de chapas de aço;

Revestido por material refratário (soleira fria);

Os eletrodos responsáveis, juntamente com a carga metálica,

pela formação do arco elétrico estão colocados na abóbada

(parte superior) do forno.

FORNO ELÉTRICO A ARCO

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Metalurgia de Panela

Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado.

O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na

temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na

cadeia de produção de aço carbono.

Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a

produção de aço.

- Forno de panela

- Desgaseificação

Forno de Panela

Forno na metalurgia de panela

Exercícios

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Responda às seguintes perguntas:

a) Por que o ferro-gusa é duro e quebradiço?

b) Como o gusa se transforma em aço?

c) Como são chamados os equipamentos que injetam ar ou oxigênio diretamente no gusa líquido?

e) Cite duas vantagens dos conversores.

f) Cite as desvantagens dos conversores.

g) É possível a produção de aço via sucata? Se sim, esse processo pode ser realizado nos conversores? Por que?

h) Qual a função do forno de panela?