53214706 introducao a siderurgia

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOSLABORATÓRIO DE MATERIAIS E

CORROSÃO- LABMAC

SIDERURGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOSLABORATÓRIO DE MATERIAIS E CORROSÃO- LABMAC

Literatura1. Tecnologia Mecânica Volume III Vicenti Chiaverini2. Manual de Siderurgia Produção Luiz Antônio de Araújo3. Aços e Ferros Fundidos Vicenti Chiavrini

Desenvolvimento dos altos-fornosComeçou-se a aumentar, paulatinamente, a altura dos fornos primitivos. (fornos de cuba ou fornos chaminé). Fornos chaminé: Carga → introduzida pelo topo Ar → soprado pela parte inferior1500 → Inglaterra → Alto-forno mais próximo aos modernos1619 → Inglaterra → Introdução do coque1800 → Inglaterra → Aquecimento do ar

Matérias-primas da indústria siderúrgicaAs matérias-primas básicas da

indústria siderúrgica são as seguintes:

Minério de ferroCarvão

Calcário (FUNDENTE)

O minério de ferro é composto por três partes a saber:Útil → parte que contém o ferro

Ganga → impurezas sem valor direto

O minério de ferro pode ser classificado como:Rico → 60 a 70% de FeMédio → 50-60% de Fe

Pobre → <50%

Fundente

A função do fundente é combinar-se com as impurezas (ganga) do minério e com as cinzas do carvão, formando as chamadas “escórias”.

O principal fundente é o calcário, de fórmula CaCO3.

Minério de ferroMinério de ferroSistema Norte – Minérios de alto teor Esse sistema é composto pelo Complexo Minerador da Serra dos Carajás, no Pará, e pelo Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM), no Maranhão. A essas atividades está integrado o transporte de minério através da EFC (Estrada de Ferro Carajás),

atualmente no âmbito da área de negócio da Logística.

Sistema Sul – baixo teor (precisam de concentração)

O Sistema Sul é composto por quatro complexos mineradores: Itabira, Mariana, Minas Centrais e Minas do Oeste. Esses complexos englobam mais de 15 minas, localizadas no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais.

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

• O FERRO OCORRE NA NATUREZA,SOB DIVERSAS O FERRO OCORRE NA NATUREZA,SOB DIVERSAS FORMAS, MAS A GRANDE MAIORIA DAS FONTES DE FORMAS, MAS A GRANDE MAIORIA DAS FONTES DE FERRO PARA A INDÚSTRIA SIDERÁURGICA SÃO:FERRO PARA A INDÚSTRIA SIDERÁURGICA SÃO:

• MAGNETITA( Fe3O4), coloração cinza escura a preta MAGNETITA( Fe3O4), coloração cinza escura a preta ,altamente magnética, com 72% de Fe e 28% de ,altamente magnética, com 72% de Fe e 28% de Oxigênio;Oxigênio;

• HEMATITA(Fe2O3) , varia de cinza a avermelhada, HEMATITA(Fe2O3) , varia de cinza a avermelhada, sendo 70% de Fe e 30% de Oxigênio. É o minério de sendo 70% de Fe e 30% de Oxigênio. É o minério de maior emprego na Siderurgia,sendo o Brasil um dos maior emprego na Siderurgia,sendo o Brasil um dos grandes produtores mundiais;grandes produtores mundiais;

• A utilização do minério de ferro nos alto fornos na forma A utilização do minério de ferro nos alto fornos na forma de pelotas ou sinter traz enormes vantagens: de pelotas ou sinter traz enormes vantagens: permeabilidade da carga,e facilita a redutibilidade, ou permeabilidade da carga,e facilita a redutibilidade, ou seja areação;seja areação;

PROCESSOS PRÉ EXTRATIVOS DE PROCESSOS PRÉ EXTRATIVOS DE MINÉRIOSMINÉRIOS

• SECAGEMSECAGEM

• CALCINAÇÃOCALCINAÇÃO

• DESIDRATAÇÃODESIDRATAÇÃO

• USTULAÇÃOUSTULAÇÃO

• AGLOMERAÇÃO POR SINRERIZAÇÃOAGLOMERAÇÃO POR SINRERIZAÇÃO

• PROCESSO DE REFINO DO PROCESSO DE REFINO DO MINÉRIOMINÉRIO

• HIDROMETALURGIAHIDROMETALURGIA

• ELETROMETALURGIAELETROMETALURGIA

• PIROMETALURGIAPIROMETALURGIA

PROCESSO HIDROMETALÚRGICOSPROCESSO HIDROMETALÚRGICOS

• PROCESSO ÚMIDOS DE EXTRAÇÃO, ÚTEIS QUANDO O PROCESSO ÚMIDOS DE EXTRAÇÃO, ÚTEIS QUANDO O METAL A SER EXTRAÍDO É DE BAIXO TEOR NO METAL A SER EXTRAÍDO É DE BAIXO TEOR NO MINÉRIO;MINÉRIO;

• CONSISTE NA DISSOLUÇÃO DO MINÉRIO EM ALGUM CONSISTE NA DISSOLUÇÃO DO MINÉRIO EM ALGUM TIPO DE SOLVENTE;TIPO DE SOLVENTE;

• ETAPASETAPAS– LIXIVIAÇÃOLIXIVIAÇÃO– LAVAGEMLAVAGEM– PRECIPITAÇÃOPRECIPITAÇÃO

• EXTRAÇÃO DO METAL COBREEXTRAÇÃO DO METAL COBRE

• CuSO4 ( solução)+ Fe(solução) = FeSO4(solução) CuSO4 ( solução)+ Fe(solução) = FeSO4(solução) +Cu(precipita) +Cu(precipita)

• O Cobre obtido pelo processo hidrometalurgico é de O Cobre obtido pelo processo hidrometalurgico é de baixa purezabaixa pureza

PROCESSO ELETROMETALURGICOPROCESSO ELETROMETALURGICO

• EXTRAÇÃO E REFINO DE METAIS NÃO FERROSOSEXTRAÇÃO E REFINO DE METAIS NÃO FERROSOS– CUBA OU CÉLULA ELETROLÍTICACUBA OU CÉLULA ELETROLÍTICA– ELETRÓLITO OU CONDUTOR IÔNICOELETRÓLITO OU CONDUTOR IÔNICO– DOIS ELETRODOS IMERSOS IMERSOS NO DOIS ELETRODOS IMERSOS IMERSOS NO

ELETRÓLITO ELETRÓLITO

•O METAL SE DISSOLVE SOB FORMA DE ÍONS O METAL SE DISSOLVE SOB FORMA DE ÍONS METÁLICOS E É SUBMETIDO A UM CAMPO METÁLICOS E É SUBMETIDO A UM CAMPO ELÉTRICO ATRAVÉS DOS DOIS ELETRODOS.ELÉTRICO ATRAVÉS DOS DOIS ELETRODOS.

•OS ÍONS POSITIVOS( CÁTIONS) SÃO ATRAÍDOS OS ÍONS POSITIVOS( CÁTIONS) SÃO ATRAÍDOS PELO ELETRODONEGATIVO(ANODO) ONDE PELO ELETRODONEGATIVO(ANODO) ONDE CAPTAM ELÉTRONS E SE DEPOSITAM SOB CAPTAM ELÉTRONS E SE DEPOSITAM SOB FORMA DE ÁTOMOS NÊUTRONSFORMA DE ÁTOMOS NÊUTRONS

PIROMETALURGIA DO FERROPIROMETALURGIA DO FERRO⇒⇒ SIDERURGIA SIDERURGIA

PRODUÇÃO DO AÇOPRODUÇÃO DO AÇO

• A PRODUÇÃO DE AÇO A APRTIR DO MINÉRIO DE FERRO A PRODUÇÃO DE AÇO A APRTIR DO MINÉRIO DE FERRO PODE SER:PODE SER:

• PROCESSO DIRETOPROCESSO DIRETO: AGENTE REDUTOR É UM COMPOSTO : AGENTE REDUTOR É UM COMPOSTO GASOSO: HGASOSO: H22 OU CH OU CH4.4.

TEMPERATURA DE 1000 TEMPERATURA DE 1000 OOC

• PROCESSO INDIRETOPROCESSO INDIRETO: AGENTE REDUTOR É O COQUE: AGENTE REDUTOR É O COQUE

TEMPERATURA DE 1500-1600 TEMPERATURA DE 1500-1600 OOCC

ESTE PROCESSO OCORRE EM DUAS ETAPAS:ESTE PROCESSO OCORRE EM DUAS ETAPAS:

PRIMEIRAPRIMEIRA: ALTO FORNO COM O PRODUTO: FERRO GUSA: ALTO FORNO COM O PRODUTO: FERRO GUSA

SEGUNDA A ACIARIASEGUNDA A ACIARIA: NESTA ETAPA PODEM SER USADOS OS : NESTA ETAPA PODEM SER USADOS OS CONVERSORES) PROCESSO PNEUMÁTICO OU FORNOS CONVERSORES) PROCESSO PNEUMÁTICO OU FORNOS ELÉTRICOS ELÉTRICOS

PIROMETALURGIA DO FERROPIROMETALURGIA DO FERRO⇒⇒ SIDERURGIA SIDERURGIA

PRODUÇÃO DO AÇO PRODUÇÃO DO AÇO PROCESSO PROCESSO INDIRETOINDIRETO

• COMPRENDE A PIROMETALURGIA DO MINÉRIO DE COMPRENDE A PIROMETALURGIA DO MINÉRIO DE FERRO UTILIZANDO O CARVÃO COMO AGENTE FERRO UTILIZANDO O CARVÃO COMO AGENTE REDUTOR E RESULTANDO O PRODUTO INTERMEDIÁRIO REDUTOR E RESULTANDO O PRODUTO INTERMEDIÁRIO FERRO GUSA FERRO GUSA

• CARBONO 3-4 %CARBONO 3-4 %

• SILÍCIO 1-3 %SILÍCIO 1-3 %

• MANGANÊS 0,5-1,5 %MANGANÊS 0,5-1,5 %

• ENXOFRE 0,01-0,2 %ENXOFRE 0,01-0,2 %

• FÓSFORO 0,05-2% FÓSFORO 0,05-2%

• PRODUÇÃO DO FERRO GUSAPRODUÇÃO DO FERRO GUSA

• MATÉRIAS PRIMAS MINÉRIOS DE FERRO;MATÉRIAS PRIMAS MINÉRIOS DE FERRO;

• FUNDENTE CALCÁRIO DE Ca E Mg;FUNDENTE CALCÁRIO DE Ca E Mg;

• COQUE VEGETAL OU MINERAL( REDUTOR E COQUE VEGETAL OU MINERAL( REDUTOR E COMBUSTÍVEL )COMBUSTÍVEL )

PRODUÇÃO DE AÇO: PROCESSO PRODUÇÃO DE AÇO: PROCESSO INDIRETOINDIRETO

• MATÉRIA PRIMA É O FERRO GUSAMATÉRIA PRIMA É O FERRO GUSA

Equipamento:CONVERSORES OU Equipamento:CONVERSORES OU FORNOS ELÉTRICOSFORNOS ELÉTRICOS

PRODUTOPRODUTO

• CARBONO 0,02-0,1%CARBONO 0,02-0,1%

• SILÍCIO 0,02-0,1 %SILÍCIO 0,02-0,1 %

• MANGANÊS 0-0,02 %MANGANÊS 0-0,02 %

• ENXOFRE 0,01-0,1 %ENXOFRE 0,01-0,1 %

• FÓSFORO 0,05-0,2%FÓSFORO 0,05-0,2%

USINA INTEGRADA

Produção do Aço

• PRODUÇÃO DE FERRO GUSA- ALTO FORNOPRODUÇÃO DE FERRO GUSA- ALTO FORNO

• A EXTRAÇÃO DO FERRO DE SEUS MINÉRIOS DATA DA ERA PRÉ-HISTÓRICA;A EXTRAÇÃO DO FERRO DE SEUS MINÉRIOS DATA DA ERA PRÉ-HISTÓRICA;

• ENTRETANTO SÓMENTE APÓS O SÉCULO XIV FORAM DESENVOLVIDOS ENTRETANTO SÓMENTE APÓS O SÉCULO XIV FORAM DESENVOLVIDOS FORNOS CAPAZES DE REDUZIR O ÓXIDO DE FERRO A FERRO METÁLICO FORNOS CAPAZES DE REDUZIR O ÓXIDO DE FERRO A FERRO METÁLICO COM CARVÃO E TAMBÉM FUNDÍ-LO PARA A PRODUÇÃO DE PEÇAS;COM CARVÃO E TAMBÉM FUNDÍ-LO PARA A PRODUÇÃO DE PEÇAS;

• ALTO FORNO COM EFICIÊNCIA E PRODUTIVDADE É RESULTADO DE 500 ALTO FORNO COM EFICIÊNCIA E PRODUTIVDADE É RESULTADO DE 500 ANOS DE EVOLUÇÃO TÉCNICA;ANOS DE EVOLUÇÃO TÉCNICA;

PRODUÇÃO DE AÇOPRODUÇÃO DE AÇO

• PROCESSO DIRETO : PROCESSO DIRETO : FERRO METÁLICO É PRODUZIDO EM TEMPERATURA FERRO METÁLICO É PRODUZIDO EM TEMPERATURA INFERIOR AO PONTO DE FUSÃO DOS MATERIAIS EMPREGADOS INFERIOR AO PONTO DE FUSÃO DOS MATERIAIS EMPREGADOS

PRODUTO: MASSA POROSA( FERRO ESPONJA)PRODUTO: MASSA POROSA( FERRO ESPONJA)

• PROCESSO INDIRETO: PRODUZ FERRO GUSA LÍQUIDO PROCESSO INDIRETO: PRODUZ FERRO GUSA LÍQUIDO

PRODUTO INTERMEDIÁRIO PARA SER INTRODUZIDO NA ACIARIAPRODUTO INTERMEDIÁRIO PARA SER INTRODUZIDO NA ACIARIA

• PROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETAPROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETA• DEVIDO AO DESEJO DE ALGUNS PAÍSES, DE EMPREGAR MINÉRIOS DE DEVIDO AO DESEJO DE ALGUNS PAÍSES, DE EMPREGAR MINÉRIOS DE

BAIXA QUALIDADE E COMBUSTÍVEIS( CARVÃOS BETUMINOSOS NÃO BAIXA QUALIDADE E COMBUSTÍVEIS( CARVÃOS BETUMINOSOS NÃO COQUEIFICÁVEIS, LIGNITOS NÃO UTILIZÁVEIS EM ALTOS FORNOS, COQUEIFICÁVEIS, LIGNITOS NÃO UTILIZÁVEIS EM ALTOS FORNOS, TEM SIDO DESENVOLVIDOS PROCESSOS ALTERNATIVOS AO ALTO TEM SIDO DESENVOLVIDOS PROCESSOS ALTERNATIVOS AO ALTO FORNO PARA PRODUZIR FERRO PARA FABRICAÇÃO DE AÇO;FORNO PARA PRODUZIR FERRO PARA FABRICAÇÃO DE AÇO;

• A ESTES PROCESSOS CHAMAM-SE GENERICAMENTE DE “PROCESSOS A ESTES PROCESSOS CHAMAM-SE GENERICAMENTE DE “PROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETA “:DE REDUÇÃO DIRETA “:

– PRODUZIR AÇO DIRETAMENTE DO MINÉRIO DE FERRO;PRODUZIR AÇO DIRETAMENTE DO MINÉRIO DE FERRO;

– PRODUZIR MATERIAL EQUIVALENTE AO GUSA PARA EMPREGO EM PRODUZIR MATERIAL EQUIVALENTE AO GUSA PARA EMPREGO EM PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;

– PRODUZIR FERRO DE BAIXO CARBONO PARA EMPREGO NOS PRODUZIR FERRO DE BAIXO CARBONO PARA EMPREGO NOS PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;

– NÃO FOI DESENVOLVIDO NENHUM PROCESSO DE REDUÇÃO NÃO FOI DESENVOLVIDO NENHUM PROCESSO DE REDUÇÃO DIRETA CAPAZ DE SUPLANTAR O FERRO PRODUZIDO PELO ALTO DIRETA CAPAZ DE SUPLANTAR O FERRO PRODUZIDO PELO ALTO FORNO COMO FONTE PRINCIPAL DE FERRO PARA ACIARIA; FORNO COMO FONTE PRINCIPAL DE FERRO PARA ACIARIA;

•

PRINCÍPIOS DA REDUÇÃO DIRETAPRINCÍPIOS DA REDUÇÃO DIRETA

• BASICAMENTE, OS PROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETA VISAM PRODUZIR BASICAMENTE, OS PROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETA VISAM PRODUZIR FERRO ESPONJA- FERRO DE BAIXO TEOR DE CARBONO PARA EMPREGO FERRO ESPONJA- FERRO DE BAIXO TEOR DE CARBONO PARA EMPREGO EM PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;EM PROCESSOS CONVENCIONAIS DE ACIARIA;

• ENVOLVEM O CONTATO DE MINÉRIO DE FERRO COM REDUTORES, A ENVOLVEM O CONTATO DE MINÉRIO DE FERRO COM REDUTORES, A TEMPERATURAS NAS QUAIS O PRODUTO DA REAÇÃO É SÓLIDO, TEMPERATURAS NAS QUAIS O PRODUTO DA REAÇÃO É SÓLIDO, RESULTANDO UMA MASSA POROSA;RESULTANDO UMA MASSA POROSA;

• A PRINCIPAL DISTINÇÃO ENTRE OS PROCESSOS EMPREGADOS ESTÁ NO A PRINCIPAL DISTINÇÃO ENTRE OS PROCESSOS EMPREGADOS ESTÁ NO AGENTE REDUTOR;AGENTE REDUTOR;

• ALGUNS EMPREGAM REDUTORES SÓLIDOS EM FORNOS ROTATIVOS ALGUNS EMPREGAM REDUTORES SÓLIDOS EM FORNOS ROTATIVOS COMO O SL-RN, EXISTE NO RIO GRANDE DO SUL;COMO O SL-RN, EXISTE NO RIO GRANDE DO SUL;

• REDUTORES GASOSOS, COMO O HYL, DESENVOLVIDO NO MÉXICO, REDUTORES GASOSOS, COMO O HYL, DESENVOLVIDO NO MÉXICO, UTILIZANDO GÁS NATURAL;UTILIZANDO GÁS NATURAL;

• O MIDREX OU O FIOR, COM O REDUTOR SENDO O GÁS PRODUZIDO A O MIDREX OU O FIOR, COM O REDUTOR SENDO O GÁS PRODUZIDO A PARTIR DE ÓLEO;PARTIR DE ÓLEO;

• UMAS DAS PRINCIPAIS VANTAGENS OPERACIONAIS DOS PROCESSOS DE UMAS DAS PRINCIPAIS VANTAGENS OPERACIONAIS DOS PROCESSOS DE REDUÇÃO DIRETA É PERMITIR A INSTALAÇÃO DE MINI USINAS, MENORES QUE AS REDUÇÃO DIRETA É PERMITIR A INSTALAÇÃO DE MINI USINAS, MENORES QUE AS CONVENCIONAIS, TIPO ALTO FORNO + ACIARIA;CONVENCIONAIS, TIPO ALTO FORNO + ACIARIA;

• OUTRO FATOR IMPORTANTE É QUE O FERRO ESPONJA É UMA EXCELENTE CARGA OUTRO FATOR IMPORTANTE É QUE O FERRO ESPONJA É UMA EXCELENTE CARGA PARA FORNOS ELÉTRICOS, PRODUZINDO AÇOS MAIS BARATOS DO QUE AQUELES PARA FORNOS ELÉTRICOS, PRODUZINDO AÇOS MAIS BARATOS DO QUE AQUELES PRODUZIDOS COM SUCATAS NÃO SELECIONADAS;PRODUZIDOS COM SUCATAS NÃO SELECIONADAS;

SIDERURGIA SIDERURGIA • REDUÇÃO DO MINÉRIO DE FERROREDUÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO

• ALTO FORNO - CILINDRO VERTICALALTO FORNO - CILINDRO VERTICAL

• MATÉRIA PRIMA INTRODUZIDA NA PARTE SUPERIOR MATÉRIA PRIMA INTRODUZIDA NA PARTE SUPERIOR DO FORNO: DO FORNO:

• MINÉRIO DE FERROMINÉRIO DE FERRO

• FUNDENTESFUNDENTES

COQUE ( AGENTE REDUTOR E COMBUSTÍVEL)COQUE ( AGENTE REDUTOR E COMBUSTÍVEL)

• PRODUTOS : FERRO GUSA COM ATÉ 5% CPRODUTOS : FERRO GUSA COM ATÉ 5% C

E IMPUREZASE IMPUREZAS SI,AL,CA,P e S.SI,AL,CA,P e S.

• ESCÓRIA, MATERIAL SEMIFUNDIDO ESCÓRIA, MATERIAL SEMIFUNDIDO CONSTITUÍDO DE SILICATOSCONSTITUÍDO DE SILICATOS

SIDERURGIA : FERRO GUSASIDERURGIA : FERRO GUSA• PURIFICAÇÃO PARCIAL DO MINÉRIO DE FERROPURIFICAÇÃO PARCIAL DO MINÉRIO DE FERRO

• FERRO FUNDIDOFERRO FUNDIDO

• QUANDO O FERRO FUNDIDO É RESFRIADO LENTAMENTE. QUANDO O FERRO FUNDIDO É RESFRIADO LENTAMENTE. O CARBONO É ELIMINADO DA SOLUÇÃO SÓLIDA COMO O CARBONO É ELIMINADO DA SOLUÇÃO SÓLIDA COMO GRAFITE( FERRO FUNDIDO CINZA)—RELATIVAMENTE GRAFITE( FERRO FUNDIDO CINZA)—RELATIVAMENTE MALEÁVELMALEÁVEL

• RESFRIAMENTO RÁPIDO ( FERRO FUNDIDO BRANCO),RESFRIAMENTO RÁPIDO ( FERRO FUNDIDO BRANCO),

• ONDE O CARBONO FICA COMBINADO COMO CARBETOS ONDE O CARBONO FICA COMBINADO COMO CARBETOS F3C – É MUITO DURO E QUEBRADIÇOF3C – É MUITO DURO E QUEBRADIÇO

• AÇO BRUTO TEM CERCA DE 0,1% DE CARBONOAÇO BRUTO TEM CERCA DE 0,1% DE CARBONO

FerroFerro PrimárioPrimário

5mm<Pelotas<18mm5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 5mm<Sinter<50mm6mm< Minério <40mmgranulado

6mm< Minério <40mmgranulado

Em detalhe Em detalhe

Processo de PelotizaçãoProcesso de Pelotização

Pelotas são aglomerados de forma esférica Pelotas são aglomerados de forma esférica formados pela pelotização de minérios finos com o formados pela pelotização de minérios finos com o auxílio de aditivos seguido por um endurecimento auxílio de aditivos seguido por um endurecimento a frio ou a quente. a frio ou a quente.

Os aditivos geralmente utilizados são: fundentes Os aditivos geralmente utilizados são: fundentes (calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal (calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal hidratada) e combustível sólido (antracito)hidratada) e combustível sólido (antracito)

Existem basicamente dois tipos de pelotas:Existem basicamente dois tipos de pelotas: PAF: Pelotas para Alto FornoPAF: Pelotas para Alto Forno PRD: Pelotas para Redução DiretaPRD: Pelotas para Redução Direta

Processo de PelotizaçãoProcesso de Pelotização

Processo de SinterizaçãoProcesso de SinterizaçãoSinteres são aglomerados de forma irregular e Sinteres são aglomerados de forma irregular e

esponjosa formados por meio de uma combustão esponjosa formados por meio de uma combustão forçada (sinterização)forçada (sinterização) de um combustível de um combustível previamente adicionado à mistura (finos minério de previamente adicionado à mistura (finos minério de ferro; fundentes – calcário, areia; combustível – finos ferro; fundentes – calcário, areia; combustível – finos de coque; aditivos – corretivo de características para de coque; aditivos – corretivo de características para aproveitamento de resíduos de recirculação).aproveitamento de resíduos de recirculação).

Tecnologia criada com o objetivo de aproveitar Tecnologia criada com o objetivo de aproveitar minérios finos (quantidade crescente no mundo) e minérios finos (quantidade crescente no mundo) e resíduos industriais. resíduos industriais.

A sinterização atual visa basicamente elaborar uma A sinterização atual visa basicamente elaborar uma carga de altíssima qualidade para o AF.carga de altíssima qualidade para o AF.

Forno de igniçãoAlimentador

Chaminé

Exaustor Caixa deDespoeiramento

Tambor de mistura

A B C D E F

Silos de armazenagem

INSUMOSFinos de retornoFinos de minérioCoqueCalcárioPó de alto forno

Fragmentação do bolo de sinter

Peneiramento a quente

Sinter

Peneiramento a frioFinos de retorno

Resfriador rotativo

Processo de SinterizaçãoProcesso de Sinterização• Máquina de sinterização

Processo de SinterizaçãoProcesso de Sinterização

Mistura úmida

Camada de Forramento

Gás

Forno de ignição

Succção

Sinter

Zona de Combustão

Mistura Seca e Calcinada

Ar

Gás

Succção

Antes da queima Antes da queima Durante a queimaDurante a queima

Forno de ignição

Ar

Antes da queima Antes da queima Durante a queimaDurante a queima

Processo de Sinterização – Processo de Sinterização – cont.cont.• Forno de ignição e evolução do processo

CoqueriaCoqueria

O coque é o produto sólido da destilação de uma O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões realizada a em torno de mistura de carvões realizada a em torno de 11001100ooC em fornos chamados coquerias.C em fornos chamados coquerias.

A destilação dá origem aos produtos carbo-A destilação dá origem aos produtos carbo-químicos (gases, vapores condensáveis, benzol, químicos (gases, vapores condensáveis, benzol, alcatrão, etc) que são comercializados pelas alcatrão, etc) que são comercializados pelas siderúrgicas. O gás de coqueria e´um importante siderúrgicas. O gás de coqueria e´um importante insumo para a própria usina.insumo para a própria usina.

O processo de coqueificação consiste no O processo de coqueificação consiste no aquecimento do carvão mineral na ausência da ar. aquecimento do carvão mineral na ausência da ar.

Fornecer o calor necessário às necessidades Fornecer o calor necessário às necessidades térmicas do processo;térmicas do processo;

Produzir e "regenerar" os gases redutores;Produzir e "regenerar" os gases redutores;

Carburar o ferro gusa;Carburar o ferro gusa;

Fornecer o meio permeável nas regiões inferiores do Fornecer o meio permeável nas regiões inferiores do forno onde o restante da carga está fundida ou em forno onde o restante da carga está fundida ou em fusão.fusão.

O Papel do Coque no Alto FornoO Papel do Coque no Alto Forno

CoqueriaCoqueria

• Seqüência de operaçãoCoqueriaCoqueria

• Detalhes do processoDetalhes do processo

Típica Bateria de coqueificação Típica Bateria de coqueificação

Coque incandescente

pronto para ser descarregado

Coque incandescente

pronto para ser descarregado

CoqueriaCoqueria

ALTO FORNO ALTO FORNO é um processo de redução em forno de é um processo de redução em forno de cuba para a produção de metal líquido (gusa) a partir cuba para a produção de metal líquido (gusa) a partir de pelotas, sinter, minério granulado e coque.de pelotas, sinter, minério granulado e coque.

COREXCOREX® ® é um processo de redução em forno de cubaé um processo de redução em forno de cuba para produção de metal líquido a partir de pelotas, para produção de metal líquido a partir de pelotas, minério granulado e carvão não coqueificável.minério granulado e carvão não coqueificável.

FINMET® FINMET® é um processo de redução direta em leito é um processo de redução direta em leito fluidizado utilizando finos de minério de ferro e gás fluidizado utilizando finos de minério de ferro e gás natural, gerando um produto com 92% de metalização.natural, gerando um produto com 92% de metalização.

MIDREX® e HyLMIDREX® e HyL são processos de redução em forno são processos de redução em forno de cuba utilizando gás redutor rico em CO para a de cuba utilizando gás redutor rico em CO para a produção de ferro esponja a partir de pelotas e produção de ferro esponja a partir de pelotas e minérios granuladominérios granulado.

Produção de ferro Produção de ferro primárioprimário

Alto FornoAlto FornoO alto forno é um forno de cuba que operado em O alto forno é um forno de cuba que operado em

regime de contra corrente. regime de contra corrente. No topo do forno o coque, calcário, e o material No topo do forno o coque, calcário, e o material

portador de ferro (sinter, pelotas e minério portador de ferro (sinter, pelotas e minério granulado) são carregado em diferentes camadas. granulado) são carregado em diferentes camadas.

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

Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) é injetado através das ventaneiras.regeneradores) é injetado através das ventaneiras.

Em frente as ventaneiras o OEm frente as ventaneiras o O22, presente no ar, reage , presente no ar, reage

com o coque formando monóxido de carbono (CO) com o coque formando monóxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro presente na carga que desce em contra corrente. presente na carga que desce em contra corrente.

Alto FornoAlto Forno

John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

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.


PELO TOPO: MINÉRIO DE FERRO EM PELOTAS OU SINTER, COQUE ( COMBUSTÍVEL E REDUTOR) E FUNDENTE ( CALCÁRIO E/OU DOLOMITA);

PELAS VENTANEIRAS: INSUFLADO AR PRÉ AQUECIDO E ÀS VEZES COMBUSTÍVEL ( ÓLEO, CARVÃO EM PÓ OU

GÁS);

O AR SOPRADO QUEIMA PARTE DO COMBUSTÍVEL, PARA FORNECER CALOR ÀS REAÇÕES QUÍMICAS E PARA AFUSÃO DO FERRO( 1553 0C )ENQUANTO QUE O RESTO DO COMBUSTÍVEL E PARTE DO PRODUTO DA QUEIMA REMOVE O OXIGÊNIO COMBINADO COM O METAL ( REDUÇÃO );

1,7 TONELADAS DE MINÉRIO + 0,5-0,65 TONELADAS DE COQUE + 0,25 TONELADAS DE CALCÁRIO + 1,8-2,0 TONELADAS DE AR;

PRODUTO: 1 TONELADA DE FERRO GUSA + 0,2-0,4 TONELADAS DE ESCÓRIA + 2,5-3,5 TONELADAS DE GÁS DE ALTO FORNO CONTENDO ALTO TEOR DE CO;


Processo Temperatura (°C) ∆H (kJ/Kmol) Evaporação da umidade 100 + 6,490 Remoção da água de hidratação 120 - 300 + 7,955 Remoção do CO2: 3 MnCO3 Mn3O4+CO2+CO 3 FeCO3 Fe3O4+CO2+CO FeCO3 FeO+CO2

> 525 380 - 570

> 570

+ 363,791 + 236,973 + 112,206

Redução do Fe2O3 a Fe3O4: 3Fe2O3+CO Fe3O4+CO2 400 - 550 - 52,854 Remoção do CO2: MgCO3 MgO+CO2 MgCO3

.CaCO3 MgO.CaO+CO2 400 - 500 400 - 750

+ 114,718 + 304,380

Decomposição do CO: 2CO CO2+C 450 - 600 - 172,467 Redução do Fe3O4 a FeO: Fe3O4+CO 3FeO+CO2 570 - 800 + 36,463 Remoção do CO2: CaCO3 CaO+CO2 850 - 950 + 177,939 Redução do FeO a Fe: FeO+CO Fe+CO2 650 - Ts - 17,128 Reação de Boudouard: CO2+C 2CO > 900 + 172,467 Fusão da escória primária 1100 + 921,1 (kg slag) Dissolução do CaO na escória primária 1250 + 1046,7 (kg Fe) Combustão do Ccoque: Ccoque+O2 CO 2Ccoque+CO2 2CO Ccoque+0.5O2 CO

1800 - 2000 2000 - 1450

1550

- 406,120 + 172,467

- 116,83

Alto FornoReações químicas típicas do Alto Forno

Alto FornoAlto FornoMinério

Coque

ZonaGranular

Zonade Amolecimento

e Fusão

Zonade Coque Ativa

Camadaem Amolecimento

e Fusão

Zonade Combustão

Cadinho

Zona deGotejamento

Zonade CoqueEstagnado

COQUEMINÉRIO

Fe2O3 MnO2 P2O5 K2O SiO2 CaO Al2O3

ESCÓRIA

GUSA

Fe3O4

FeO

FeO

Fe (99%) Si (10%)

SiO2 CaO Al2O3P2O5

P (95%)

GÁ

S

K2O

GÁ

S

C

C (12%)

GÁ

S

Mn (70%)

MnO

GÁ

S

Mn3O4

MnO

As condições termodinâmicas existentes no interior do reator As condições termodinâmicas existentes no interior do reator promovem a incorporação de algumas impurezas ao gusa líquido promovem a incorporação de algumas impurezas ao gusa líquido e separa outras na fase escória e gás.e separa outras na fase escória e gás.


patrocinadorpatrocinador 4242Dep

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FABRICAÇÃO DE AÇO

EXISTEM BASICAMENTE OS PROCESSOS:

CONVERSORES OU PROCESSOS PNEUMÁTICOS

SIEMENS MARTIN OU PROCESSO NÃO PNEUMÁTICOS

FORNOS ELÉTRICOS: INDUÇÃO OU A ARCO

AÇOOBSERVANDO-SE A COMPOSIÇÃO TÍPICA DO FERRO GUSA, NOTA-SE

QUE, PARA ATINGIR-SE A COMPOSIÇÃO DESEJADA NOS AÇOS, FORA OS ELEMENTOS DE LIGA, É NECESSÁRIO REDUZIR-SE O TEOR DE CARBONO,ENXOFRE,SILÍCIO,MANGANÊS E FÓSFORO;

NUMA USINA SIDERÚRGICA TAIS OPERAÇÕES SÃO REALIZADAS NA ACIARIA;

OS PROCESSOS DE ACIARIA DIVIDEM-SE EM:PROCESSOS BÁSICOS;PROCESSOS ÁCIDOS;

ESTA DIVISÃO É DEVIDO AO REFRATÁRIO E ESCÓRIA EMPREGADA;CARBONO, SILÍCIO E MANGANÊS SÃO REMOVIDOS COM QUALQUER DOS DOIS

PROCESSOS;CARBONO, SILÍCIO E MANGANÊS SÃO REMOVIDOS COM QUALQUER

DOS DOIS PROCESSOS;ENXOFRE E FÓSFORO SÃO REMOVIDOS SÓMENTE PELO PROCESSO

BÁSICO,ONDE A CAL É ADICIONADA AO SISTEMA PARA FORMAR ESCÓRIA BÁSICA,CAPAZ DE RETER COMPOSTOS DESTES ELEMENTOS DURANTE O PROCESSODE REFINO;

PRINCÍPIO QUÍMICO NO REFINO DO FERRO GUSA PARA OBTENÇÃO DO AÇO: OXIDAÇÃO

TODOS OS PROCESSOS DE ACIARIA ENVOLVEM MEIOS DE INTRODUZIR QUANTIDADES DE OXIGÊNIO;

O OXIGÊNIO SE COMBINA COM OS ELEMENTOS INDESEJÁVEIS E, INEVITAVELMENTE COM PARTE DO FERRO, FORMANDO ÓXIDOS QUE PODEM DEIXAR O SISTEMA COMO GASES OU PASSAR PARA A ESCÓRIA;

APENAS A REMOÇÃO DO ENXOFRE NÃO ENVOLVE A OXIDAÇÃO, MAS DEPENDE DA BASICIDADE DA ESCÓRIA E DA TEMPERATURA ATINGIDA NO PROCESSO; O ENXOFRE SEMPRE ESTÁ NA FORMA DE FeS E PORTANTO PRECISA REAGIR COM CaO, RESULTANDO CaS e FeO( DESSULFURAÇÃO);

PROCESSOS DE ACIARIAPNEUMÁTICOS( OXIGÊNIO OU AR SÃO SOPRADOS;SIEMENS MARTINS( AS SUCATAS ERAM O MEIO DE

OXIDAÇÃO);ELÉTRICOS;

PROCESSOS PNEUMÁTICOS DE ACIARIA- CONVERSORES

OS PROCESSOS PNEUMÁTICOS SÃO AQUELES EM QUE AR OU OXIGÊNIO PURO É SOPRADO SOB PRESSÃO, ATRAVÉS OU DA SUPERFÍCIE LÍQUIDA PARA PRODUZIR O AÇO;

SE O AR É USADO, O NITROGÊNIO CONTIDO NÀO SERVE PARA NENHUM FIM PRÁTICO, APENAS RESFRIANDO O MATERIAL E SENDO ABSORVIDO PELO AÇO PARA A PRODUÇÃO DE NITRETOS DE FERRO;

COM OXIGÊNIO PURO ESTES PROBLEMAS SÃO ELIMINADOS;

A MAIOR PARTE DOS AÇOS É PRODUZIDA HOJE EM CONVERSORES PNEUMÁTICOS, ONDE O PROCESSAMENTO É EXTREMAMENTE RÁPIDO

( TEMPO DE CORRIDA 15 A 20 MINUTOS, PARA UM CONVERSOR DE 100 A 150 TONELADAS;

A FONTE DE CALOR É A PRÓPRIA OXIDAÇÃO DO CARBONO, SILÍCIO E MANGANÊS, NÃO SENDO EMPREGADAS FONTES ADICIONAIS DE ENERGIA;

OS PRINCIPAIS TIPOS DE CONVERSORES SÃO:BESSEMER;

THOMAS OU BESSEMER BASICO;L.D. OU B.O.F. – LINZ/DONAWITZ

PROCESSOS PNEUMÁTICOS DE ACIARIA- CONVERSORES

OS PROCESSOS PNEUMÁTICOS SÃO AQUELES EM QUE AR OU OXIGÊNIO PURO É SOPRADO SOB PRESSÃO, ATRAVÉS OU DA SUPERFÍCIE LÍQUIDA PARA PRODUZIR O AÇO;

SE O AR É USADO, O NITROGÊNIO CONTIDO NÃO SERVE PARA NENHUM FIM PRÁTICO, APENAS RESFRIANDO O MATERIAL E SENDO ABSORVIDO PELO AÇO PARA A PRODUÇÃO DE NITRETOS DE FERRO

COM OXIGÊNIO PURO ESTES PROBLEMAS SÃO ELIMINADOS;

A MAIOR PARTE DOS AÇOS É PRODUZIDA HOJE EM CONVERSORES PNEUMÁTICOS, ONDE O PROCESSAMENTO É EXTREMAMENTE RÁPIDO

( TEMPO DE CORRIDA 15 A 20 MINUTOS, PARA UM CONVERSOR DE 100 A 150 TONELADAS;

A FONTE DE CALOR É A PRÓPRIA OXIDAÇÃO DO CARBONO, SILÍCIO E MANGANÊS, NÃO SENDO EMPREGADAS FONTES ADICIONAIS DE ENERGIA;

OS PRINCIPAIS TIPOS DE CONVERSORES SÃO:BESSEMER;

THOMAS OU BESSEMER B/ASICO;L.D. OU B.O.F. – LINZ/DONAWITZ

CONVERSOR BESSEMERCARREGAMENTO DO CONVERSOR COM GUSA LÍQUIDO;

SOPRO DE AR PELO FUNDO;AUMENTA ATEMPERATURA PELA OXIDAÇÃO DO Mn,Si e C;

CONVERSOR COM REVESTIMENTO ÁCIDO, REFRATÁRIO SILICOSO;NÃO RETIRA FÓSFORO E INTRODUZ NITROGÊNIO NO AÇO;

PRATICAMENTE EM DESUSO;

CONVERSOR THOMAS

ESTE CONVERSOR É ESSENCIALMETE UM CONVERSOR BESSEMER, NO QUAL O REVESTIMENTO SILICOSO FOI TROCADO POR UM

REVESTIMENTO DOLOMÍTICO ( CaO +MgO);A PRESENÇA DO REVESTIMENTO BÁSICO ( CaO + MgO), PERMITE

OPERAR-SE COM ESCÓRIAS À BASE DE CAL ( CaO) SEM OCORREREM REAÇÕES DESTRUTIVAS ENTRE AS ESCÓRIAS E

REFRATÁRIOS;NESTE CONVERSOR É POSSÍVEL UTILIZAR GUSA COM TEORES D FÓSFORO E ENXOFRE ELEVADOS, PRODUZINDO-SE AÇOS DE BOA

QUALIDADE;OXIDAÇÃO É COM AR ATMOSFÉRICO;

É ADICIONADA CaO, PARA FORMAR ESCÓRIA;O ALTO TEOR DE FÓSFORO DESTAS ESCÓRIAS TORNA-AS

INTERESSANTES PARA FERTILIZANTES;

CONVERSOR LD – LINZ- DONAWITZALTO TEOR DE NITROGÊNIO OBTIDO COM A INSUFLAÇÃO DE AR NOS

CONVERSORES, SEMPRE COLOCOU LIMITAÇÕES NO EMPREGO DOS AÇOS BESSEMER E THOMAS;

APESAR DE BESSEMER JÁ HAVER PREVISTO A POSSIBILIDADE DE EMPREGO DE OXIGÊNIO PURO, ESTE GÁS SÓ SE TORNOU

DISPONÍVEL EM GRANDES QUANTIDADES APREÇOS RAZOÁVEIS NAS ÚLTIMAS DÉCADAS;

A UTILIZAÇÃO DE OXIGÊNIO NAS VENTANEIRAS ( LATERAIS), CAUSA EROSÃO ACENTUADA, O PROCESSO DESENVOLVIDO NA ÁUSTRIA, EM LINZ, UTILIZA O SOPRO POR CIMA DO BANHO, COM UMA LANÇA DE COBRE REFRIGERADA A

ÁGUA;PROCESSO RÁPIDO COM ALTA PRODUTIVIDADE ATÉ 350

TONELADAS;

FORNO SIEMENS MARTIN ( OPEN HEARTH)DESDE O SÉCULO ATÉ A DÉCADA DE 1960, O FORNO SIEMENS-

MARTIN FOI O PRINCIPAL INSTRUMENTO DE PRODUÇÃO DOS AÇOS NO MUNDO;

ESTE FORNO PERMITA 40-60% DE GUSA LÍQUIDO E O RESTO SUCATA;

DIFICULDADE DESTE FORNO É O O LONGO TEMPO DE CORRIDA 6-8 HORAS, E O SURGIMENTO DO CONVERSOR LD, INICIARAM A

DECADÊNCIA DO FORNO –SM;A CRISE DO PETRÓLEO, COM O AUMENTO DOS COMBUSTÍVEIS,

CAUSOU A DESATIVAÇÃO DAS ACIARIAS SM;COM A EVOLUÇÃO DOS FORNOS ELÉTRICOS, OCORREU A

ELIMINAÇÃO TOTAL DOS FORNOS SM;

FORNO ELÉTRICONUMEROSOS TIPOS DE FORNOS EMPREGANDO A ELETRICIDADE

COMO FONTE DE ENERGIA PARA O METAL TÊM SIDO DESENVOLVIDOS;

EM TERMOS DE UTILIZAÇÃO OS MAIS COMUNS SÃO:FORNO DE INDUÇÃO,

FORNO A ARCO,EM ACIARIA PRATICAMENTE 100% UTILIZAM FORNO A ARCO, SENDO

QUE AS FUNDIÇÕES UTILIZAM FORNO DE INDUÇÃO;FORNO A ARCO É O MAIS VERSÁTIL PARA PRODUÇÃO DE AÇO, CÔA

AS SEGUINTES VANTAGENS:O FORNO PERMITE PRODUZIR PRATICAMENTE TODOS OS TIPOS

DE AÇOS,CARBONO,BAIXA LIGA,FERRAMENTA, AÇOS INOXIDÁVEIS ETC;

É UM APARELHO EXTREMAMENTE VERSÁTIL, NO QUE TANGE A CARGA, PODENDO SER OPERADO COM 100% DE SUCATA;

PERMITE OPERAÇÕES INTERMITENTES E MUDANÇAS RÁPIDAS NA PRODUÇÃO;

DOS FORNOS DE ACIARIA É O QUE PERMITE, OBTER-SE VALORES MAIS BAIXOS DE FÓSFORO E ENXOFRE;

É EXTREMAMENTE EFICIENTE EM TERMOS ENERGÉTICOS;

A TENDÊNCIA DE INSTALAÇÃO É CADA VEZ MAIOR, COM FORNOS DE 200 A 250 TONELADAS

FORNO A ARCO OS ELETRODOS SÃO DE GRAFITE, QUE ESTÃO

LIGADOS A UM TRANSFORMADOR DE TENSÃO 100 A 300V;

ESTABELECEM-SE ARCOS ELÉTRICOS ENTRE OS ELETRODOS, ATRAVÉS DA CARGA E A RADIAÇÃO DO ARCO FUNDE O MATERIAL;

EM TERMOS DE POTÊNCIA TEMOS DE 300 A 600 KVA/TONELADA;O CARREGAMENTO DO FORNO É FEITO PELA ABERTURA DA ABÓBODA, QUE GIRA , DEIXANDO O FORNO LIVRE PARA A CARGA. HÁ AINDA UMA PORTA, POR ONDE SÃO

ADICIONADOS MATERIAIS COMO LIGAS, FORMADORES DE ESCÓRIAS , ETC.;UMA BICA DE VAZAMENTO, MEDIANTE A BASCULANTE DO FORNO, O AÇO VAZA NA

PANELA APÓS CONCLUIR-SE A CORRIDA;

REFINO DO AÇO

TERMINADA A FUSÃO DA CARGA, INICIA-SE A ETAPA DE REFINO DO AÇO, QUE É COMPOSTA DE:

DESCARBURAÇÃO E DESFOSFORAÇÃO,DESOXIDAÇÃO E DESSULFURAÇÃO

DESCARBURAÇÃO TERMINADA A FUSÃO, NORMALMENTE DESEJA-SE QUE O TEOR DE CARBONO DO AÇO

ESTEJA ACIMA DA FAIXA FINAL PARA, COM O SOPRO DE OXIGÊNIO ( REAÇÃO C + ½ O2 = CO ), PRODUZIR-SE AGITAÇÃO BENÉFICA NO AÇO;

ALÉM DISSO, COMO OS FERRO-LIGAS DE ALTO CARBONO SÃO, EM GERAL, MAIS BARATOS QUE O DE BAIXO CARBONO, É CONVENIENTE OXIDAR-SE O CARBONO

ABAIXO DA COMPOSIÇÃO DESEJADA DO AÇO, DE MODO A PODER-SE INTRODUZIR OS ELEMENTOS LIGAS COMO LIGAS DE ALTO CARBONO;

DESFOSFORAÇÃONESTE PRIMEIRO ESTÁGIO DA CORRIDA É REALIZADA TAMBÉM A DESFOSFORAÇÃO, OU

REDUÇÃO DO FÓSFORO;2P + 5 FeO = P2O5 +5Fe

2P + 5FeO + 4CaO = (Cão)4. P2O5 + 5FeAS CONDIÇÕES IDEAIS PARA O PROGRESSO DE DESFOSFORAÇÃO SÃO:

BAIXA TEMPERATURA ~15400C, POIS A OXIDAÇÃO DO FÓSFORO É EXOTÉRMICA;ALTA BASICIDADE DA ESCÓRIA, PARA BAIXAR A ATIVIDADE DO P2O5, FORMANDO (

CaO)4 . P2O5ALTA OXIDAÇÃO DO FeO;

EM TERMOS PRÁTICOS, ESTAS CONDIÇÕES SÃO OBTIDAS PELA ADIÇÃO DE CAL;MODERNAMENTE, TEM SIDO EMPREGADO O SISTEMA DE LANÇA OXI-CAL, NO QUAL

UMA MISTURA DE CAL+FLUORITA É INJETADA COM OXIGÊNIO ATRAVÉS DE UM ORIFÍCIO DA ABÓBODA;

Pré-tratamento do gusaPré-tratamento do gusa

De forma a maximizar a produtividade do Conversor De forma a maximizar a produtividade do Conversor LD ou Forno a Arco Elétrico (EAF) e minimizar os LD ou Forno a Arco Elétrico (EAF) e minimizar os custos de refino é importante executar um pré-custos de refino é importante executar um pré-tratamento do gusa antes da fase de refino.tratamento do gusa antes da fase de refino.

O pré-tratamento do gusa inclui: O pré-tratamento do gusa inclui: - remoção de enxofre - remoção de enxofre - - remoção deremoção de Silício Silício - - remoção deremoção de fósforo fósforo - processos para redução do teor de Va, Cr, Ti e Mn- processos para redução do teor de Va, Cr, Ti e Mn

Planta de dessulfuração

Produção do Aço LíquidoProdução do Aço LíquidoA 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 controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na sucata. e na sucata.

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

O refino do aço normalmente é realizado em O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes processos:batelada 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).

Conversor LDConversor LDResponsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano)

da produção de aço líquido mundial, a tecnologia da produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a ser a mais importante rota para a continua a ser a mais importante rota para a produção de aço, particularmente, chapas de aço de produção de aço, particularmente, chapas de aço de alta qualidade.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 oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir daí o crescimento foi explosivo.daí o crescimento foi explosivo.

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

Conversor LDConversor LD

Aciaria ElétricaAciaria Elétrica Processo industrial começou no início do século XX.Processo industrial começou no início do século XX.

Inicialmente, o forno elétrico era considerado Inicialmente, o forno elétrico era considerado sobretudo como um aparelho para a fabricação de sobretudo como um aparelho para a fabricação de aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.

Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na fabricação de aço carbono.fabricação de aço carbono.

Processo reciclador de sucata por excelência; não Processo reciclador de sucata por excelência; não há restrição para proporção de sucata na carga.há restrição para proporção de sucata na carga.

A participação do aço elétrico no mundo vem A participação do aço elétrico no mundo vem crescendo substancialmente nas últimas décadas.crescendo substancialmente nas últimas décadas.

Aciaria ElétricaAciaria Elétrica

Metalurgia de PanelaMetalurgia de Panela

Após o refino, o aço ainda não se encontra em Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na visa os acertos finais na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço carbono.aço carbono.

Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produção de aço.liberado, maximizando a produção de aço.

- Forno de panela- Forno de panela

- Desgaseificação- Desgaseificação

As seguintes operações podem ser executadas:As seguintes operações podem ser executadas:

- Homogeneização do calor; - Homogeneização do calor;

- Ajuste da composição; - Ajuste da composição;

- Ajuste da temperatura do aço; - Ajuste da temperatura do aço;

- Desoxidação – remoção do oxigênio residual do aço e Desoxidação – remoção do oxigênio residual do aço e cria condições termodinâmicas para a adição de cria condições termodinâmicas para a adição de elementos de liga (os desoxidantes mais comuns são elementos de liga (os desoxidantes mais comuns são ferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser ferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser fabricado (FeMn, FeSiMn) e Alumínio. fabricado (FeMn, FeSiMn) e Alumínio.

- Desulfuração com escória sintética ou injeção de pós;Desulfuração com escória sintética ou injeção de pós;- Desfoforação Desfoforação

Forno de PanelaForno de Panela

Forno de PanelaForno de Panela

Forno na metalurgia de panela

É uma operação que tem como objetivo a remoção É uma operação que tem como objetivo a remoção de gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e de gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) e secundariamente auxilia na remoção oxigênio) e secundariamente auxilia na remoção de inclusões.de inclusões.

Na siderurgia, a desgaseificação é processada de Na siderurgia, a desgaseificação é processada de duas maneiras:duas maneiras:

- Desgaseificação à vacuo- Desgaseificação à vacuo

- Desgaseificação com sopro de argônio- Desgaseificação com sopro de argônio

DesgaseificaçãoDesgaseificação

Desgaseficação a vácuo

Desgaseificação

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

Lingotamento

Lingotamento Contínuo

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

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

Lingotamento Contínuo

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

Conformação A grande importância dos metais na tecnologia A grande importância dos metais na tecnologia

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

Os processos de fabricação de peças a partir dos Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido podem ser classificados em: metais 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 classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao material:ao 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.

Conformação

ExtrusãoExtrusão: Processo no qual um bloco de metal tem : Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seção transversal pela aplicação de reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar através do pressões elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma matriz.orifício de uma matriz.

TrefilaçãoTrefilação: Processo que consiste em puxar o metal : Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.

Tipos de Conformação

ForjamentoForjamento: Processo de transformação de metais por : Processo de transformação de metais por prensagem ou martelamento (é a mais antiga forma de prensagem ou martelamento (é a mais antiga forma de conformação existente).conformação existente).

LaminaçãoLaminação: Processo de deformação plástica no qual : Processo de deformação plástica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação. É o de maior uso em função de sua alta rotação. É o de maior uso em função de sua alta produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio.ou a frio.


Dobramento

Forjamento

Laminação

Trefilação

EmbutimentoProfundoEstiramento

Matriz

Cisalhamento

τ

ExtrusãoExtrusão


Lingotamento e Laminação

Nomenclatura para Aços

Produção do Aço - Resumo

53214706 introducao a siderurgia

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