Resumo do processo - Resumo do processo -

• MINÉRIO + CARVÃO (Coque ou carvão vegetal) + FUNDENTE (calcário) são adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO GUSA. Este é levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui com SUCATA) onde é colocado em CONVERSORES OU FORNOS ELÉTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE É FABRICADO O AÇO. Ainda líquido ele é vazado em grandes lingotes – LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de barras de maneira contínua LINGOTAMENTO CONTÍNUO. Sendo após CONFORMADO (laminação, trefilação, forjamento, extrusão)

• O FERRO GUSA também é entregue às FUNDIÇÕES, onde é fundido em fornos CUBILÔ para fabricar os FERROS FUNDIDOS. O metal líquido é vazado em moldes de areia com resina com uma cavidade equivalente à forma definitiva da peça a produzir.

FABRICAÇÃO DE AÇO

Produção do AçoProdução do Aço

Típica Bateria de coqueificação Típica Bateria de coqueificação

Coque incandescente

pronto para ser descarregado

Coque incandescente

pronto para ser descarregado

CoqueriaCoqueria

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 (calcáreo).

• É insuflado ar pelas ventaneiras, que queima o coque gerando CO, que faz a redução do minério de ferro a ferro elementar. Contudo esse ferro incorpora um percentual de carbono (ferro gusa).

• Ex. de reação de redução: ½ Fe2O3 + 3/2 CO → Fe + 3/2 CO2

• O alto forno é um forno de cuba que opera em regime de contra corrente.

• A carga sólida, alimentada pelo

topo, desce por gravidade reagindo com o gás que sobe.

½ Fe2O3 + 3/2 CO → Fe + 3/2 CO2

• 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.

Produção do Aço Líquido-métodos mais usados Produção do Aço Líquido-métodos mais usados atualmenteatualmente

A produção do aço líquido se dá através da oxidação A produção do aço líquido se dá através da oxidação controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na sucata. sucata.

Este processo é denominado refino do aço e é realizado Este processo é denominado refino do aço e é realizado em uma instalação conhecida como aciaria.em uma instalação conhecida como aciaria.

O refino do aço normalmente é realizado em batelada O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes processos:pelos seguintes processos:-- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente líquida).predominantemente líquida).-- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco –Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA FEA (carga predominantemente(carga predominantemente sólida).sólida).

Aciaria• A composição do gusa está longe

da composição típica dos aços, devendo ser reduzido os teores de carbono, enxofre, fósforo, manganês, entre outros.

• O princípio químico é a oxidação dos elementos envolvendo a injeção controlada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para a escória.

• Conversores: ar ou O2 é soprado durante 15 a 20 min. através ou sobre 100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a própria oxidação dos elementos (reações são exotérmicas)

• Tipos de conversores: Thomas, ar insuflado por baixo. Bessemer, ar insuflado por baixo, e LD O2 insuflado (MAIS USADO)

• Fornos elétricos: Utiliza arco elétrico entre 3 eletrodos de grafite e a carga. Em geral utiliza sucata como carga, tempo de corrida 2 horas (em geral usado para aços especiais).

Conversor LDConversor LD

Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) da Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) da produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a ser a mais importante rota para a produção de aço, ser a mais importante rota para a produção de aço, particularmente, chapas de aço de alta qualidade.particularmente, chapas de aço de alta qualidade.

Processo industrial teve início em 1952, quando o Processo industrial teve início em 1952, quando o oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir daí o oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir daí o crescimento foi explosivo.crescimento foi explosivo.

Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde o baixo carbono aos média-liga.desde o baixo carbono aos média-liga.

Conversor

TRATAMENTO DO AÇO NA PANELA – Metalurgia de PanelaMetalurgia de Panela

O aço líquido superaquecido absorve gases da atmosferae oxigênio da escória.

O gás é expelido lentamente com o resfriamento damassa líquida, porém, ao se aproximar da temperaturade solidificação, o aço ferve e os gases escapamrapidamente, formando grandes vazios no aço.

Para evitar grandes vazios no aço, adiciona-seelementos como alumínio e silício na panela.

desgaseificação

Forno de PanelaForno de Panela

Forno na metalurgia de panela

Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior.função da sua utilização posterior.

O lingotamento do aço pode ser realizado de três O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas:maneiras distintas:- - DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;- INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical - INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base;penetrando na lingoteira pela sua base;- CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para - CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água.um molde de cobre refrigerado à água.

LingotamentoLingotamento

Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo

O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.

Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário 50, o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras).(lingoteiras).

Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo

Seções possíveis no Seções possíveis no lingotamento lingotamento contínuo (mm)contínuo (mm)

ConformaçãoConformação A grande importância dos metais na tecnologia moderna A grande importância dos metais na tecnologia moderna

deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos. atender a diferentes usos.

Os processos de fabricação de peças a partir dos metais Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido podem ser classificados em: no estado sólido podem ser classificados em:

-- Conformação Mecânica: volume e massa são Conformação Mecânica: volume e massa são conservados; conservados;

-- Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se material material para se obter a forma desejada;para se obter a forma desejada;

Os processos de conformação mecânica podem ser Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao material:material:

-- Compressão direta:Compressão direta: Forjamento, Laminação; Forjamento, Laminação;

-- Compressão indireta:Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, Trefilação, Extrusão, Embutimento;Embutimento;

-- Trativo: Trativo: Estiramento;Estiramento;

-- Dobramento: Dobramento: Dobramento;Dobramento;

-- Cisalhamento: Cisalhamento: Corte.Corte.

ConformaçãoConformação

LAMINAÇÃO

Os semi-acabados, lingotes e blocos sãoprocessados por equipamentos chamadoslaminadores e transformados em umagrande variedade de produtos siderúrgicos,cuja nomenclatura depende de sua formae/ou composição química.

Produtos Siderúrgicos:

1) FERRO GUSA ( ferro bruto ou ferro de 1a fusão)

Ferro gusa é uma forma intermediária pela qual passa praticamente todo o ferro utilizado na produção do aço. É um produto de primeira fusão obtido a partir da redução do minério em alto-forno.

Alto FornoAlto Forno

Composição Química: contém em torno 4 % de carbono sob forma de cementita (Fe3C).

Possui como principais impurezas:

silício → 0,3 a 2%

enxofre → 0,01 a 1%

fósforo → 0,05 a 2%

manganês → 0,5 a 2%

Características: o ferro gusa, também chamado de ferro bruto é duro e quebradiço, com baixa resistência mecânica, devido ao excesso de carbono.

Utilização: confecções de peças que são submetidas a pequenos esforços.

2) FERRO FUNDIDO

Liga ternária (Fe, C, Si) cujo teor de carbono se situa acima de 2% aproximadamente.

Silício está freqüentemente presente em teores superiores ao próprio carbono.

O carbono está geralmente presente em grande parcela, na forma “livre”.

Composição química: Os elementos mais influentes são o carbono e o silício. O manganês está sempre presente. As outras impurezas normais são o fósforo e o enxofre.

Composição Química Percentual:

carbono → 2 a 4%

manganês → 0,3 a 1%

silício → 1 a 3%

fósforo → 0,1 a 1%

enxofre → 0,05 a 0,25%

ferro → restante

Obtenção de Ferro Fundido: O material da primeira fusão (ferrogusa) obtido em alto forno é levado a uma fundição e refundido junto com sucata de ferro fundido e aços em forno cubilô, dando origem ao ferro fundido de segunda fusão com 2,3 a 3,5 % de carbono.

Forno cubilô

Utilização: peças geralmente, chamadas peças de ferro-fundido. Exemplos: carcaça de motor, panelas (caçarolas), fogão à lenha, lareiras, etc.

3) AÇO COMUM ( Aço - Carbono)

Liga de ferro carbono (Fe-C) contendo geralmente de 0,008 a 2% de carbono, além de certos elementos resultantes do processo de fabricação.

Composição química: os elementos resultantes do processo de fabricação são:

manganês → 0,3 a 0,6%

silício → 0,1 a 0,3%

fósforo → máximo de 0,04%

enxofre → máximo de 0,05%

carbono → 0,08 a 2%

ferro → restante

Efeito dos elementos: os aços comuns, além do carbono que é o seu principal elemento de liga, apresentam manganês (Mn), silício (Si), fósforo (P) e enxofre como elementos sempre presentes, em função das matérias primas que foram utilizadas na fabricação de ferro gusa e do aço. Por essa razão, esses elementos são normalmente especificados.

Composição química de aços comuns

especificação

4) AÇOS ESPECIAIS (Aço-liga)

São aços que contém outros metais que lhe foram adicionados intencionalmente com a finalidade de dar certas propriedades aos aços

AÇOS-MANGANÊS, no estado fundido ou laminado, contêm carbonetos que conferem grande fragilidade ao material: alongamento e estrição às vezes inferiores a 1%. Sua resistência à tração, nesses estados, varia de 42 a 49 kgf/mm².

AÇOS CARBONO-CROMO, são aços empregados em esferas e roletes para mancais, pertencentes às classes SAE 50100, com 0,40 a 0,60% de cromo, SAE 51100, com 0,90 a 1,15% de cromo e SAE 52100 com cromo entre 1,30 a 1,60%. São temperados em óleo, podendo atingir durezas de 65 a 67 Rockwell C.

AÇO INOXIDÁVEL (AÇO INOX)

CARACTERÍSTICAS:

Resistem à corrosão atmosférica, resistindo à ação de meios gasosos ou líquidos.

Os aços inoxidáveis mais importantes são os que contêm cromo e níquel e, em menor grau, cobre, silício, molibdênio e alumínio.

Quanto à composição química, o cromo é o elemento principal; 10%

de Cr no mínimo são necessários e com 20%, 30%, se atinge a passividade

completa, em segundo lugar está o níquel, que em teores acima de 7%, melhora

a resistência à corrosão pelo ataque de soluções de cloreto neutras, como

também as propriedades mecânicas. O carbono pouco difere no aço inox, além

do mais quando em forma de carbonetos, o prejudica afetando suaspropriedades mecânicas.

Dada a grande variedade de aços, procura-se constantemente criar sistemas para classificação.

A classificação mais comum é a que considera a composição química do aço. Dentre os sistemas mais conhecidos, os mais usados são:

- SAE: Society of Automotive Engeneers (Sociedade de Engenharia Automotiva)

-AISI: American Iron and Steel Institute(Instituto Americano de Ferro e aço)

- ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas

Composição química de aço inox

mais importantes