Processo de obtenção do aço, desde a chegada do minério de ferro até o produto final a ser utilizado no mercado.

Aço: liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (0,002% até 2,00%), com propriedades específicas, sobretudo de resistência e ductilidade.

Obtenção do aço: chapas, perfis e bobinas› Minério de ferro + carvão mineral;› Transformação metalúrgica e conformação mecânica.

Fabricação:› Aproveitamento do ferro contido no minério de ferro

(eliminação das impurezas);› Na forma líquida: adição de elementos visando atingir as

propriedades desejadas;› Solidificação e forma requerida.

Processo consiste de 4 etapas principais:› Preparo das matérias primas (Coqueria e sinterização);› Produção de gusa (Alto-forno);› Produção de aço (Aciaria);› Conformação mecânica (Laminação).

Matéria prima

coqueria

sinterização

Alto-forno

Aciaria lingotamento

Na construção civil:› Teor de carbono entre 0,18 e 0,25%;› Presença de elementos residuais (enxofre, silício, fósforo,

etc.);› Elementos de liga (cromo, manganês, níquel, etc.)

adicionados para se atingir certas propriedades Propriedades do aço dependem de:

› Composição química;› Tratamento térmico, deformação mecânica e velocidade de

solidificação (características microestruturais). Definições:

› Aço: liga metálica constituída basicamente de ferro e carbono obtida pelo refino de ferro-gusa (refino do ferro-gusa: diminuição dos teores de carbono, silício e enxofre);

› Ferro-gusa: produto da primeira fusão do minério de ferro contendo de 3,5 a 4,0% de carbono;

› Ferro fundido: produto da segunda fusão do gusa, em que são feitas adições de outros materiais até atingir um teor de carbono entre 2,5 e 3,0%, conferindo propriedades diferentes da do aço.

Produção do aço:› Matérias-primas:

Minério de ferro + carvão mineral

› Coqueria e sinterização:a) Coqueria:

Carvão mineral deve fornecer energia térmica e química para o desenvolvimento do processo de redução (produção de gusa);

Coqueificação: Eliminação de impurezas; Destilação do carvão em ausência de ar; T=1300º por 18 horas; Resulta o coque metalúrgico, composto basicamente de

carbono, com elevada resistência mecânica e alto ponto de fusão, o qual é encaminhado ao alto-forno.

b) Sinterização: Preparação do minério de ferro para a produção do gusa; Correta granulometria para proporcionar

permeabilidade do ar para a combustão no alto-forno;

Finos de minério: adiciona-se fundentes (calcário, sílica) e o novo composto é britado na granulometria desejada.

c) Alto-forno: Cuba com 50 a 100 m de altura; Minério de ferro em gusa: coque metalúrgico e

fundentes; Princípio básico: retirada do oxigênio do minério que

se reduz a ferro; Redução: combinação do carbono presente no coque

com o oxigênio do minério; Combustão do carvão com o oxigênio do ar fornece

calor para fundir o metal .

c) Alto-forno: Minério de ferro (sínter) + coque + fundentes; Ar quente entra pela parte inferior (ventaneiras); Coque + ar quente = combustão; Resultado: ferro gusa e escória (fabricação de

cimento).

c) Alto-forno: Carro torpedo:

Revestido internamente com material refratário; Dessulfuração: redução do teor de enxofre a

níveis aceitáveis; Análise química: composição da liga (carbono,

silício, enxofre e manganês); Próxima etapa: aciaria.

d) Aciaria: Refino (ferro gusa em aço): ajuste do teor dos

elementos; Conversor: injeção de oxigênio puro (processo Linz-

Donawitz ‘LD’); Pode-se adicionar sucata de aço para auxiliar no

controle da composição da liga metálica; Eliminação dos produtos indesejáveis pela escória; Uma vez obtida a composição desejada o material é

transferido para o lingotamento contínuo.

* Metalurgia de panela

e) Lingotamento contínuo: Aço transferido do conversor ou panela para o

distribuídor e depois para o molde; Solidificação do aço; Corte em maçarico e transformado em esboço de

placa.

f) Laminação a quente: Redução da área da seção transversal até conformá-lo

na apresentação desejada (chapas grossas ou finas, perfis, etc.);

Pré-aquecimento e posterior deformação sob pressão em cilindros (laminadores);

Chapa: placa que sofreu redução de espessura por laminação;

Em função da espessura podem ser acondicionadas em bobinas.

f) Laminação a quente: Laminador de chapas grossas:

Espessuras: 6 a 200 mm; Largura: 1000 a 3800 mm; Comprimento: 5000 a 18000 mm.

f) Laminação a quente: Laminador de tiras a quente:

Espessuras: 1,2 a 12,5 mm; Largura: 800 a 1800 mm;

g) Laminação a frio: Laminador de tiras a frio:

Espessuras: 0,3 a 3,0 mm; Largura: 800 a 1600 mm; Característica principal: melhor acabamento.

Diagrama tensão-deformação

Elasticidade:› Capacidade de voltar à forma original;› Deformação elástica é reversível;› Relação entre deformação e tensão: Módulo de Elasticidade

(E);› Eaço=210.000 MPa; Eferro=190.000 MPa.

Plasticidade:› Deformação permanente provocada por tensão igual ou

superior ao limite de escoamento;› Alteração interna da estrutura.

Ductilidade:› Deformar plasticamente sem se romper;› Quanto mais dúctil maior redução da área (estricção) ou o

alongamento antes da ruptura.

Tenacidade:› Absorver energia quando submetido a carga de impacto;› Material dúctil é mais tenaz que um material frágil,

requerendo com isso, mais energia para ser rompido.

Carbono (C):› Melhora a resistência mecânica; › Prejudica a ductilidade (dobramento) e tenacidade;› A cada 0,01% de aumento do teor de carbono o limite de

escoamento aumenta em ~ 0,35MPa. Manganês (Mn):

› Melhora a resistência mecânica;› Prejudica a soldabilidade (menos que o ‘C’);

Silício (Si):› Aumenta a resistência mecânica e à corrosão;› Diminui a soldabilidade;

Enxofre (S):› Muito prejudicial;› Desfavorece a ductilidade e diminui a soldabilidade;› Teor limitado a 0,05%.

Fósforo (P):› Melhora a resistência mecânica e à corrosão; › Prejudica a ductilidade (dobramento) e soldabilidade;› Pode tornar o aço quebradiço.

Cobre (Cu):› Aumenta a resistência À corrosão.

Níquel (Ni):› Aumenta a resistência a abrasão e à corrosão;› Diminui a soldabilidade.

Cromo (Cr):› Aumenta a resistência a abrasão e à corrosão;› Diminui a soldabilidade;› Melhora o desempenho a temperaturas elevadas.

Nióbio (Nb):› Consegue-se boa resistência mecânica com boa soldabilidade.

Titânio (Ti):› Aumenta resistência mecânica e à abrasão;› Bom desempenho sob temperatura elevada.

Espessuras padrão(mm)

Peso(kg/m2)

0,30 2,360,38 2,980,45 3,530,60 4,710,75 5,890,85 6,670,90 7,061,06 8,321,20 9,421,50 11,781,70 13,351,90 14,922,25 17,662,65 20,80

Chapas finas a frio:

Larguras padrão: 1000 mm, 1200 mm e 1500 mmComprimentos padrão: 2000 mm e 3000 mm (também sob a forma de

bobinas)

São utilizadas nas construções como complementos (esquadrias, dobradiças, portas, batentes, calhas e rufos)

Espessuras padrão(mm)

Peso(kg/m2)

1,20 (18) 9,41,50 (16) 11,82,00 (14) 15,72,25 (13) 17,72,65 (12) 20,83,00 (11) 23,63,35 (10) 26,33,75 (9) 29,44,25 (8) 33,4

4,50 35,34,75 (3/16”) 37,3

5,00 39,2

Chapas finas a quente

Larguras padrão: 1000 mm, 1100 mm, 1200 mm, 1500 mm, 1800 mm

Comprimentos: 2000 mm, 3000 mm, 6000 mm e em bobinas

São utilizadas em perfis de chapa dobradas, para construção em estruturas metálicas leves e, principalmente, como terças e vigas de tapamento.

Espessuras padrão(mm)

Peso(kg/m2)

0,25 1,960,30 2,360,35 2,750,43 3,380,50 3,930,65 5,100,80 6,280,95 7,461,11 8,711,25 9,811,55 12,171,95 15,31

Chapas zincadas

Largura padrão: 1000 mmComprimentos padrão: 2000 mm, 3000 mm, e também em bobinas

São utilizadas como elementos complementares nas construções, como telhas, calhas, rufos, caixilhos, dutos de ar-condicionado, divisórias.

Espessuras padrão(mm)

Peso(kg/m2)

6,3 (1/4) 49,468,0 (5/16) 62,809,5 (3/8) 74,58

12,5 (1/2) 98,1316,0 (5/8) 125,6019,0 (3/4) 149,1522,4 (7/8) 175,8425,0 (1) 196,25

37,5 (1 1/6) 294,3845,0 () 353,25

50,0 (2) 392,5057,0 () 447,44

63,0 (2 ½) 494,5575,0 (3) 588,75102,0 () 800,70

Chapas grossas

Larguras padrão: 1000 mm a 3800 mmComprimentos padrão: 6000 mm e 12000 mm

Utilizadas para construção de estruturas metálicas, principalmente em perfis soldados para trabalhar como vigas, colunas e estacas.

Produtos utilizados na construção civil.Cada grupo com um conjunto;Tipos de aço utilizados na fabricação (SAE... NBR...) e produtos disponíveis no mercado, com as especificações;15 dias (entrega em 13/05)