aço

Prof. Fábio Henrique de Melo Ribeiro, MSc.Prof. Fábio Henrique de Melo Ribeiro, MSc.Eng. Civil e Eng. Seg. Trab.Eng. Civil e Eng. Seg. Trab.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINSCURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO

MINÉRIO DE FERRO CARVÃO MINERAL

Energia térmica e química para redução do minério de ferro

Matéria-prima fundamental

2. Produção do Ferro-gusa

3. Produção do aço

4. Refinamentolingotamento

5. Conformaçãomecânica

1. Preparo das matérias primas

Etapas na Produção do

AÇO

1. PREPARO INICIAL DAS MATÉRIAS-PRIMAS

CARVÃO MINERAL

COQUEIFICAÇÃO

Eliminação de impurezas.Destilação do carvão (ausência de ar).Liberação de substâncias voláteis1300ºC

COQUE METALÚRGICO

MINÉRIO DE FERRO

SINTERIZAÇÃO

Aglutinação de finos de minério.Elevados teores de finos dificultam a entrada de ar.Adição de um fundente (finos de calcário ou areia silicosa e os finos de coque).

SÍNTER

2. PRODUÇÃO DO FERRO-GUSA

REDUÇÃO INICIAL DO MINÉRIO DE FERRO EM UM ALTO FORNO.

CARBONO + OXIGÊNIO (COQUE) (MINÉRIO)

REAÇÃO EXOTÉRMICA

SÍNTER + COQUE + FUNDENTE (Calcário)

2. PRODUÇÃO DO FERRO-GUSA

CALOR E ÓXIDO DE CARBONO VÃO REDUZINDO O MINÉRIO DE FERRO, SENDO QUE O EXCESSO DE CARBONO CARBONATA O FERRO RESULTANTE.

GOTEJAMENTO DO FERRO NO CADINHO.

A ESCÓRIA (MAIS LEVE QUE O FERRO-GUSA) FLUTUA NO MATERIAL LÍQUIDO, SENDO FACILMENTE SEPARÁVEL.

1. FERRO-GUSA2. ESCÓRIA DE ALTO FORNO3. GASE

ESCÓRIA DE ALTO-FORNO

FORMADO PRINCIPALMENTE POR ALUMINOSSILICATOS DE CÁLCIO

ESTRUTURA VÍTREA E ALTA REATIVIDADE

RESFRIAMENTO RÁPIDO - TANQUES DE GRANULAÇÃO

ESCÓRIA GRANULADA DE ALTO-FORNO

3. PRODUÇÃO DO AÇO - ACIARIA

FERRO GUSA + SUCATAS DE AÇO OU FERRO FUNDIDO

ADIÇÃO DE FERRO-LIGAS PARA AJUSTE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA

DESCARGA DA MATÉRIA-PRIMA PARA QUEIMA OU CALCINAÇÃO

FERRO GUSA AÇO

FORNOS

1. CONVERSOR BESSEMERRefinamento de ferro-gusa (somente).Passagem de oxigênio ou ar comprimido através

da massa líquida

OxidaçãoEliminação das impurezas e o carbono~ 1700º C

FORNOS

2. FORNO SIEMENS-MARTINForno horizontal longo com várias aberturas lateraisObtenção de calor através da queima de combustível

gasoso ou óleo.Os gases são exalados por uma das extremidades e

não são transportados para as chaminés antes de passarem por um recuperador.

FORNOS

3. FORNO ELÉTRICO

O forno elétrico é uma espécie de grande recipiente basculante, com duas aberturas diametralmente opostas; sendo uma para carga do material sólido e outra por onde é vertida a massa líquida.

Calor fornecido pelos três eletrodos verticais, geralmente de grafite.

1590 a 1700º C

FORNOS

3. FORNO ELÉTRICO

Durante a queima do material é comum a injeção de oxigênio, que acelera a fundição do material sólido e a queima do carbono.

Nessa fase nota-se nitidamente a separação da escória do aço líquido.

Grande variação no tamanho dos fornos elétricos com uma produção “por corrida” variando de ½ até 100 toneladas.

4. REFINAMENTO E LINGOTAMENTO

REFINAMENTO

Refinamento e ajuste de sua composição final aço é levado a fornos menores.

Fornos elétricos fornos panela

1600ºC

Ao final do período de refino amostras são enviadas para controle laboratorial.

Ferros-liga podem ser adicionados para enquadramento do produto final nos limites requeridos.

4. REFINAMENTO E LINGOTAMENTO

LINGOTAMENTO

O aço líquido é despejado em moldes de seção quadrada, definindo sua forma.

O molde tem o nome de lingoteira, a qual, por ser refrigerada com água é conhecida como lingoteira refrigerada.

1200º C

As barras são cortadas em comprimentos de aproximadamente 15 metros.

5. CONFORMAÇÃO MECÂNICA

LAMINAÇÃO A QUENTE

REAQUECIMENTO DAS BARRAS

SUBMISSÃO A UM ESFORÇO DE COMPRESSÃO LATERAL E POSTERIORMENTE DIAMETRAL

REDUÇÃO DE SEÇÃO TRANSVERSAL (TRANSFORMADA EM SEÇÃO CILÍNDRICA)


LAMINAÇÃO A QUENTE

CONTATO DO METAL QUENTE COM O MEIO AMBIENTE PROVOCA UMA OXIDAÇÃO SUPERFICIAL NA BARRA.

FORMAÇÃO DA CAMADA SUPERFICIAL DE ÓXIDOS – “CAREPA DE LAMINAÇÃO”

A ESPESSURA DA CAREPA É PROPORCIONAL À VELOCIDADE DO RESFRIAMENTO.

NO CASO DO CA-50 O RESFRIAMENTO RECEBE AINDA A PRESENCA DE ÁGUA COM A CONSEQUENTE FORMAÇÃO DE UMA CAREPA DE ÓXIDOS DE COLORAÇÃO CINZA OU AZULADA.


TREFILAÇÃO (AÇO CA-60)

DEFORMAÇÃO A FRIO – “ESTIRAMENTO” DO AÇO.

OS FIOS DE AÇO SÃO FORÇADOS A PASSAR ATRAVÉS DE VÁRIOS ANÉIS OU FIEIRAS.

DEFORMAÇÃO MICROESTRUTURAL, COM ALONGAMENTO DOS GRÃOS PARALELAMENTE AO ESFORÇO DE TRAÇÃO.

É NECESSÁRIO QUE SE REMOVA A CAREPA DE LAMINAÇÃO (BANHO DE AÇO CLORÍDRICO) BANHOS DE ÁGUA BANHOS COM CAL.


TREFILAÇÃO (AÇO CA-60)

ESTRUTURA ENCRUADA APRESENTA GRÃOS SEVERAMENTE DISTORCIDOS (INSTABILIDADE).

COM “ESTÍMULO” OS CRISTAIS TENDERÃO A SE REACOMODAR (TRATAMENTOS TÉRMICOS, COMO POR EXEMPLO RECOZIMENTO).

CARACTERÍSTICAS DA TREFILAÇÃO:

AUMENTO DO LIMITE DE ESCOAMENTO E RESISTÊNCIA À TRAÇÃOREDUÇÃO DA DUCTILIDADE

CORROSÃO DAS ARMADURAS

A corrosão da armadura é um problema crítico, que pode comprometer severamente a segurança e a capacidade de serviço das estruturas.

Os principais fatores que provocam a corrosão são o meio ambiente e o cobrimento inadequado (proteção física e química).

PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS

Na corrosão eletroquímica, os elétrons movimentam-se no aço, partindo das regiões anódicas para as catódicas, completando-se o circuito elétrico através do eletrólito que é uma solução iônica (HELENE, 1993).

Este tipo de corrosão é resultado da falta de uniformidade do aço, contato com metais menos ativos, assim como também, das heterogeneidades do meio químico ou físico que rodeia o aço.


O dano ao concreto provocado pela corrosão da armadura, pode se dar na forma de expansão, fissuração, destacamento do cobrimento de concerto e redução da seção transversal da armadura, podendo ocorrer o colapso estrutural.


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