siderurgia apresent. 12.1

Prof. M.Sc. Antonio Fernando C. Mota

Forno de reaquecimento

Alto-Forno

Corte a quente

Lingotamento contínuo

HISTÓRICO

Origem

A primeira vez que o homem viu o ferro foi sob a forma de meteoritos. Daí a palavra “siderurgia”, pois Sidus significa estrela, em Latim;

Primeiras evidências de uso: China e Índia (a 2000 anos antes de Cristo);

Fonte: Curso Básico de Siderurgia

HISTÓRICO Início da Industrialização: Os Hititas, em,

aproximadamente, 1700 a.C., aqueciam uma mistura de minério de ferro e carvão vegetal em um buraco no solo. Obtinham, assim, uma massa pastosa que era, em seguida, batida para desprender as impurezas e escórias.

HISTÓRICO O que restava da massa de ferro era depois forjado na

forma de punhais, espadas, utensílios e armaduras de

malha.

Forja Catalã

A forja catalã foi desenvolvida no século VI da era cristã (período

que correspondia à Idade Média), na Europa.

Obtinha-se um tipo grosseiro de aço pela redução direta do minério,

sem a obtenção intermediária de ferro gusa. A liga pastosa, ao

solidificar, tornava-se frágil e quebradiça.

Forja catalã. Utilizava 4 kg de carvão para 1 kg de ferro

Metalurgia Extrativa

TERMOQUÍMICA

Antes de começarmos o estudo propriamente dito sobre Siderurgia e Usinas Siderúrgicas, é importante fornecer ao estudante algumas noções básicas de termoquímica. Tais noções facilitarão o entendimento do que estará sendo explanado.

Reagentes X Produtos

Na reação dada A + B → C + D, temos:

A + B → C + D

REAGENTES PRODUTOS

Energia Livre de Gibbs

A equação da Energia Livre de Gibbs informa que:

ΔG = ΔH – TΔS onde:

ΔH = Entalpia;

ΔS = Entropia;

ΔG = Energia Livre de Gibbs.

O estudo de tal energia revela que:

ΔG = 0 à Equilíbrio

ΔG < 0 à Reação possível

ΔG > 0 à Reação impossível

Processos de Extração e Refino

Reação de dissociação

MX → M + X Tal processo, entretanto, é contra-indicado, uma vez que apresenta

elevada quantidade de energia térmica.

Reação de Redução do Composto Metálico

MX + R → RX + M

Energia Livre de Formação de Óxidos

Observações importantes:

A afinidade pelo oxigênio “diminui” com o aumento da

temperatura para todos os óxidos, exceto no caso da

formação de monóxido de carbono (CO).

Quanto mais alta é a temperatura, mais fácil se torna a

redução de todos os óxidos pelo CO.

Diagrama de Ellingham

A afinidade pelo oxigênio

“diminui” com o aumento

da temperatura para todos

os óxidos, exceto no caso

da formação de monóxido

de carbono (CO).

G0 G0 Te

Temperatura ºC

Possível Impossível

USINA SIDERÚRGICA

FÁBRICA DE AÇO

Matérias-prima da indústria siderúrgica • MINÉRIOS DE FERRO:

• a- Magnetita – Fe3O4 – 72,4% Fe

• b- Hematita – Fe2O3 – 69,5%Fe

• c- Siderita – FeCO3 – 48,3%

• d- Pirita – FeS2 –sem interesse siderúrgico

Aspecto típico dos materiais à base de ferro alimentados no alto-forno:

Sinter, pelotas, minério beneficiado e briquetes.

sinter

minério beneficiado

pelotas

briquetes

Processo de produção do aço

Siderúrgia

Enviada em 7 de julho de 2011

O preço do minério de ferro continuará acima de US$ 150 por

tonelada por pelo menos cinco anos, segundo a Vale, maior

mineradora mundial do produto.

Minerais estratégicos

Cont. Matérias-prima da indústria siderúrgica

CARVÃO : - Fornecedor do calor

- Fornecedor do “CO” para a redução do óxido de Ferro

- Fornecedor do “C” como principal elemento de liga.

FUNDENTE: A função do fundente é combina-se com as impurezas do

minério e com as cinzas do carvão formando as chamadas

“ESCÓRIAS”.

O principal fundente é o calcáreo, CaCO3.

Outros fundentes: Cal (CaO) e Fluorita (CaF2).

Ar: Fornecedor do oxigênio para a combustão da carvão.

Fornos para coqueificação

Carvão

mineral

1300 C, durante 16 horas sem contato com o ar

Produtos carboquímicos: alcatrão

amônia

BTX bruto

metalúrgico

Operação de Desfornamento da Coqueira

(Arquivo COSIPA)

Fonte: Curso Básico de Siderurgia – CBS Presencial Gerdau

Fluxo do processo com Alto-Forno (Usina Integrada)

Processo Siderúrgico – Usina Integrada

Coqueria

Calcáreo

Sínter

Gusa Líquido

Alto-Forno

Lingotamento

Contínuo

(Conversor)

(Forno Elétrico)

(1300ºC durante 16 horas

Sem contato com o ar)

Sinterização ( finos1300ºC)

Sinterização

FOTO 03: Sinterização (Arquivo USIMINAS)

Fino do

Minério de Ferro

Cálcario

Sinter

Alto-Forno

ALTO-FORNO

Galo 2011. A estrutura tem 25 metros de altura e foi

confeccionada pelo artista plástico Sávio Araújo, que

utilizou cerca de 2,5 toneladas de material, principalmente

ferro e fibra de coco.

Alto-Forno

Operação

Alto-Forno

Alto-Forno Processo de produção do aço

Fonte: Curso Básico de Siderurgia EAD Gerdau

Materiais utilizados na produção do Ferro Gusa

Alto-Forno

O alto forno não produz aço, mas um produto intermediário líquido chamado

ferro-gusa. O ferro-gusa pode conter até 4,5%C, 1,7%Mn, 0,3%P, 0,04%S e

1,5%Si.

VENTANEIRAS

Carvão pulverizado nas ventaneiras/zona de combustão

Alto-Forno – Processo de fabricação do Ferro Gusa

Redução dos óxidos de Ferro e

remoção de impurezas.

Composição química do Gusa:

Ferro = 93,8% mínimo

Carbono = 3,5 a 4,0%

Manganês = 1,0%

Silício = 1,0%

Enxofre = 0,04 a 0,06%

Fósforo = 0,1%

Alto-Forno

ESCÓRIA

Composição química:

SiO2 – 29 a 38%

Al2O3 – 10 a 22%

CaO + MgO – 44 a 48%

FeO + MnO – 1 a 3%

CaS – 3 a 4%

USINA INTEGRADA A COQUE

ALTO-FORNO

MINÉRIO DE FERRO, COQUE, CALCÁRIO e MINÉRIO DE MANGANÊS são carregados pela parte SUPERIOR do forno, alternadamente.

A operação é contínua, e o produto é o FERRO GUSA (líquido), mais ESCÓRIA.

FERRO GUSA: é o principal produto do alto-forno, consiste em uma liga de ferro e carbono, com teores elevados de CARBONO (em torno de 4%) e de impurezas (Si, Mn, P e S).

ALTO-FORNO E INSTALAÇÕES

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE FERRO GUSA

Balanço de massa Arranjo físico do processo

CARRO-TORPEDO

O ferro gusa oriundo do alto-forno é transformado

em aço na ACIARIA.

Conversor sendo carregado com gusa líquido.

ACIARIA: PRODUTO FINAL

ACIARIA

Aciaria LD (Linz-Donawitz)

Conversor posição de carga

Revestimento básico:

Dolomita ou magnesita

BOP = “Basic Oxigen Proccess”

“Processo Básico a Oxigênio”

Aciaria

Fluxo de um conversor LD

Convertedor usado na fabricação de aço.

Fonte: www.csn.com.br

Conversor à oxigênio

Conversor LD (ou BOF), com

sopro de oxigênio por cima e

Conversor Q-BOP com sopro

de oxigênio pelo fundo,

Aciaria LD

Influência do revestimento refratário

OBTENÇÃO DO AÇO – PROCESSO INDIRETO

Aço líquido produzido no conversor sendo transportado para o

lingotamento ou para as instalações de metalurgia de panela.

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

O ferro gusa que entra no conversor sai aço e é encaminhado para o

lingotamento, onde serão transformados em lingotes e serão laminados em blocos tarugos ou placas.

PROCESSO DE FUNDIÇÃO CONTÍNUA

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

Equipamento para lingotar o aço de forma contínua:

1 panela, 2 aço líquido, 3 aço saindo da panela, entrando e saindo do

distribuidor, 4 distribuidor (panela intermediária, que atua como reservatório na

troca da panela), 5 rolete guia, 6 refriamento secundário, executado com jatos

de água, 7 coquilha (molde de aço, resfriada com grande vazão de água, onde

se dá o resfriamento primário e acontece a solidificação de uma casca de aço

do futuro tarugo), 8 rolos endireitadores, 9 painel de controle (em

vermelho: tarugo de aço)

LAMINAÇÃO 1/2

CONTINUAÇÃO LAMINAÇÃO 2/2

Laminação a

quente

Laminação a

Laminação

Fluxo Simplificado de Produção

Fonte: http://www.ibs.org.br/siderurgia_usos_fluxo.asp

Há, atualmente duas vias para produzir ferro metálico a

partir do minério de ferro:

O Alto-Forno (redução indireta) – ferro gusa

Processos de redução direta – ferro esponja

Fonte: Colpaert

OBTENÇÃO DO FERRO METÁLICO POR PROCESSO DIRETO

Redução direta Redução realizada no estado sólido, sem utilizar o Alto-Forno.

Óxidos de Ferro Fe2O3 ou Fe3O4

Aquecimento entre 950 C e 1050 C na presença de uma substância redutora

Massa escura e porosa “Ferro Esponja”. Fabricante nacional: USIBA na Bahia

Redução: Transformação do minério em metal pela remoção do oxigênio

Redução direta: Redução do minério sem fusão.

Usina siderúrgica integrada com redução direta ou com redução indireta

USINAS SEMI-INTEGRADAS

Matérias-primas: Sucata

Ferro gusa (Redução indireta)

Ferro esponja (Redução direta)

USINA SIDERÚRGICA

Usina Integrada Usina siderúrgica que produz aço

usando como matéria-prima o minério de ferro (que

operam as três fases básicas: redução, refino e

laminação) .

Usina Semi-Integrada Usina siderúrgica que

produz aço com fornos elétricos a arco, não reduz

minério de ferro como a usina integrada.

A semi-integrada ou Mini-Mill usa principalmente a

sucata como matéria-prima

Processo Siderúrgico – Usina Integrada

Coqueria

Calcáreo

Sínter

Gusa Líquido

Alto-Forno

Lingotamento

Contínuo

(Conversor)

(Forno Elétrico)

(1300ºC durante 16 horas

Sem contato com o ar)

Sinterização ( finos1300ºC)

Usina Simi-Integrada

Pátio de sucata

Tipos de sucata:

(a) Sucata especial. (b) Sucata de ferro fundido.

(c) Sucata tesourada. (d) Cavaco de aço.

(e) Sucata mista, (f) Sucata pesada.

(g) Pacote de latinhas

Matéria – Prima

40% da produção é feita através

da sucata ferrosa

SUCATA PICOTADA Para poder carregar a sucata no forno elétrico a arco, a sucata deve

ter o seu tamanho reduzido: usa-se para isso desde o corte com

maçarico até um equipamento chamado shredder, que é um grande

picotador de aço.

Equipamento shredder

Triturador SHREDDER : Capacidade 120t/h

100% sucata mista – triturar e limpar

80% sucata limpa

20% resíduos

Mega Shredder

Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01

Este funcionamento até então escrito parece simplório porém um

fenômeno interessante ocorre neste tipo de equipamento.

Quando ocorre a passagem de materiais amagnéticos e metálicos

(alumínio, cobre, zinco, etc.) na esteira, o campo magnético gerado

pelo tambor induz nestes materiais uma corrente elétrica capaz de

gerar um campo magnético de mesma intensidade e sentido

contrário à causa que o criou.

Este efeito é definido pela Lei de Lenz que diz que a força

eletromotriz induzida produz um campo magnético que tende a

se opor ao campo magnético que a produziu.

Esquema de tambor indutor.

Fonte: Magnetics Dings Company.

Este efeito de Lenz explica o que ocorre na seletividade do

ED01 para com materiais amagnéticos.

Como o tambor magnetizado pode ser tratado como a fonte

indutora, os metais amagnéticos são tratados como induzidos.

Assim, ambos terão o mesmo tipo de pólo durante a indução, o que

permitirá que os metais se repilam ao invés de se atraírem, o que

ocorreria se possuíssem pólos opostos.

Fig. Operação com fenômeno Eddy Current.

Fonte: Mastermag Integrated Recycling

System.

Forno elétrico

Aciaria elétrica – usina semi-integrada

CESTÃO DE CARREGAMENTO DE SUCATA

Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.

Forno elétrico a arco - FEA

Diagrama esquemático de um forno elétrico a arco, FEA, contendo aço líquido (em

vermelho) obtido pela fusão da sucata: A transformador; B cabos condutores (1 para cada

fase); C sistema hidráulico de posicionamento dos eletrodos (1 para cada eletrodo); D

eletrodos (1 para cada fase); E arco, em amarelo (fonte de calor); F bica de vazamento

(normalmente o forno bascula para vazar –descarregar o aço líquido –, porém hoje o

vazamento pode ser por baixo, por um furo especial); H queimadores auxiliares de

combustível para aquecimento (nem sempre são usados); G porta de serviço mostrando um

tubo para a injeção de oxigênio; o carregamento do FEA é feito pela remoção do teto.

Na metalurgia o chão de um forno denomina-se soleira e o teto abóbada.

VISTA EM CORTE DO FORNO ELÉTRICO A ARCO DE FUSÃO

Fonte: Curso Básico de Siderúrgia CBS Guerdau

FUSÃO EM FORNO ELÉTRICO

Tap: Nível de voltagem selecionado para operação do transformador do forno

a arco.

Tap-to-Tap: Tempo decorrido de um vazamento ao seguinte.

REFINO OXIDANTE

oxidando os elementos C, Mn, Si e P

Aciaria

AUTOMAÇÃO E CONTROLE SIDERÚRGICO

Descarburação

Desfosforação

Rinsagem: nitrogênio ou

argônio

Dessulfuração

Desoxidação

(desgaseificação)

Rinsagem: Agitação através do borbulhamento de um gás inerte

(ou refino primário e refino secundário)

ACIARIA: FORNO ELÉTRICO FORNO-PANELA

Processos de Refino Secundário

Desgaseificação dos aços

Fonte: Colpaert

Em função de problemas causados pelo

hidrogênio no aço. Foram desenvolvidos

tratamentos do aço sob vácuo, visando

principalmente a redução do teor de

hidrogênio.

Processos de desgaseificação de aços

Fonte: Colpaert

DESOXIDAÇÃO DOS AÇOS

Aço efervescente – Oxigênio em solução, bolhas, CO e CO2.

Aço acalmado – Desoxidado.

Desoxidantes: Ferro-Silício, Alumínio e Ferro-Manganês.

Resultado da desoxidação:

Formação de Inclusões, compostos sólidos em lugar gases, que durante a laminação ficam alinhados segundo a direção de laminação.

O excesso de inclusões prejudica a ductilidade dos aços na direção transversal e na direção da espessura ( decoesão lamelar).

Inclusões

Efervescente, Semi-acalmado e Acalmado.

vazios

• Inclusões: Partículas de outras substâncias

inclusas no aço.

INCLUSÕES NÃO-METÁLICAS Aços contêm diversos elementos não-metálicos em

solução. Em particular, oxigênio, enxofre e nitrogênio.

Oxigênio e enxofre têm baixa solubilidade no ferro sólido e

formam, com o ferro, compostos de baixo ponto de fusão.

Assim, a estratégia para o controle do oxigênio e do

enxofre consiste, basicamente, em reduzir seus teores

tanto quanto possível no aço e reter a quantidade

restante sob forma de partículas precipitadas, inclusões

não-metálicas, com ponto de fusão suficientemente

elevado para não comprometer o aço.

Fonte: Colpaert

Hubertus Colpaert

Metalografia dos Produtos

Siderúrgicos Comuns

ELEMENTOS FORMADORES DE CARBONETOS

Diversos elementos têm elevada afinidade pelo carbono

e podem formar carbonetos estáveis ou se dissolver na

cementita.

Cromo, tungstênio, vanádio, titânio, nióbio e molibdênio

são alguns importantes formadores de carbonetos.

Embora o silício forme um carboneto estável (SiC), este

carboneto não ocorre em aços e o silício praticamente

não se dissolve na cementita, podendo dificultar a sua

formação.

Fonte: Colpaert

Hubertus Colpaert

Metalografia dos Produtos

Siderúrgicos Comuns

ADIÇÃO DO FERRO LIGA

INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA

COLETA E ANÁLISE DE AMOSTRA DE AÇO

A checagem da composição é feita por meio da

coleta de amostra e análise no espectrômetro de

emissão ótica para análise química das amostras e

de escórias.

Com a composição química e a temperatura

acertada, libera-se a panela para o lingotamento.

ANÁLISES QUÍMICAS

Fabricação de Ferro Fundido em Forno “Cubilô”.

Forno Cubilô para fusão de Ferro Fundido

peças de ferro fundido-cinzento ligado,

voltados para indústria mecânica, auto-peças,

maquinários e implementos agrícolas.

Convencional e contínuo

Lingoteira do lingotamento convencional

Diferentes fases de solidificação de um lingote de aço

Estrutura bruta de fusão

Dendrita (palavra grega dendron que significa árvore)

Tipos de estruturas de solidificação nos lingotes

(i) Cristais colunares – excessiva segregação de impurezas no

núcleo.

(ii) Zonas contendo cristais de super-resfriamento, colunares e

equiaxiais.

(iii) Grandes cristais equiaxiais – menor segregação devido à baixa

velocidade de resfriamento.

Corte a quente

Reaquecimento do lingote para a laminação

Forno de Reaquecimento

Tarugos no pátio esfriando

enquanto aguarda a entrada

no laminador

Passe: Cada operação de conformação

h máx. = 2R

= ângulo de contato

= coef. de atrito

Condição de arraste:

Laminação

Gaiolas de laminação

Laminação de perfis

Fonte: SIDERÚRGICA AÇONORTE

Laminação entrada – 4m (lingote)

Gerdau saída – 1600m (vergalhão)

Sucata .................. ....R$ 70,00/t em 2012 R$300,00/t

Custo do lingote ....... R$ 200,00/t

Custo da laminação ..R$ 40,00/t

Custo total R$ 300,00/t

Venda R$ 400,00/t

Componentes de um laminador quádruo

Durante a laminação as inclusões são

alongadas e alinhadas segundo a direção de

laminação criando mais anisotropia

Ensaio de tração – fonte Gerdau

SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS SAE (Society Automotive Engineers) e ABNT

ABNT- NBR 6006 – Classificação por composição química de aços

para construção mecânica. XX = teor de carbono em 0,01%

10XX Aços-carbono de uso geral

11XX Aços de fácil usinagem, com enxofre

13XX Manganês (1,75%)

40XX Molibdênio (0,25%)

43XX Níquel(1,8%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

51XX Cromo (0,8-1,05%)

86XX Níquel (0,55%), Cromo (0,5%) e Molibdênio (0,2%)

98XX Níquel (1,0%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

QUANTO AS PROPRIEDADES OU APLICAÇÃO

• Aços para fundição

• Aços para ferramentas

• Aços estruturais / construção Mecânica

• Aços inoxidáveis

• Aços para nitretação

• Aços resistentes ao calor

• Acos para fins elétricos

• Aços para fins magnéticos

Bitola de pregos

Empresa x Sistema

Matéria - Prima

Produto Final

Produtos por aplicação

Agropecuária Construção Civil

Indústria Automotivo

Faturamento (R$ bilhões)

Os dados consolidados do setor, referentes ao ano de 2009

Parque produtor de aço: 27 usinas, sendo que 12 integradas (a partir do

minério de ferro) e 15 semi-integradas (a partir do processo de ferro gusa

com a sucata), administradas por oito grupos empresariais.

Capacidade instalada: 42,1 milhões de t/ano de aço bruto

Produção Aço Bruto: 26,5 milhões de t

Produtos siderúrgicos: 25,7 milhões de t

Consumo aparente: 18,6 milhões de t

Número de colaboradores: 116.409

Saldo comercial: US$ 1,9 bilhões - 7,5% do saldo comercial do país

15º Exportador mundial de aço (exportações diretas)

5º Maior exportador líquido de aço (exp - imp): 6,5 milhões de t

Exporta para mais de 100 países

Exportações indiretas (aço contido em bens): 2,1 milhões de t

Consumo per capita de aço no Brasil: 97 quilos de aço bruto/habitante

Principais setores consumidores de aço: Construção Civil; Automotivo;

Bens de capital, Máquinas e Equipamentos (incluindo Agrícolas); Utilidades

Domésticas e Comerciais

INÍCIO DA SIDERURGIA NACIONAL

A Companhia Siderúrgica Nacional foi fundada em 9 de

abril de 1941 e iniciou suas operações em 12 de outubro

de 1946. Como primeira produtora integrada de aço plano

no Brasil, a CSN é um marco no processo brasileiro de

industrialização. O seu aço viabilizou a implantação das

primeiras indústrias nacionais, núcleo do atual parque fabril

brasileiro. Privatizada em 1993, e após mais de seis

décadas de atividade, continua a fazer história.

Centro de educação profissional

Orientando talentos, valorizando o futuro

A ETPC foi a primeira escola da América Latina certificada

conforme a ISO 9002, obtendo nova certificação na versão

ISO 9001:2000 em outubro de 2003, pela ABS.

cursos

Ensino Médio.

Educação Profissional Técnica em:

Eletromecânica, Informática,

Metalmecânica, Telemática,

Eletrônica, Segurança do Trabalho,

Telecomunicações e Meio Ambiente

Os laminados a quente da CSN são oferecidos ao

mercado com as seguintes especificações:

Aços para Uso Geral

Aços para Relaminação

Aços Qualidade Estrutural

Aços Qualidade Estrutural de Boa Conformidade

Aços Qualidade Estrutural de Alta Resistência

Aços de Qualidade Estrutural Resistente à Corrosão

Aços Qualidade Tubo

Aços Qualidade Estampagem

Aços Qualidade Recipiente para Gases

COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL - CSN

Os produtos laminados a quente da CSN atendem às

principais aplicações do mercado transformador de aço.

São usados especialmente na indústria automobilística,

na construção civil e em autopeças, tubos, vasilhames,

relaminação e implementos agrícolas

COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL - CSN Aços para Relaminação

Aços de baixo-carbono acalmados com alumínio, com garantia de

composição química e propriedades mecânicas, apresentando

características adequadas às aplicações para laminação.

Aços para Alta Conformabilidade: aços que combinam resistência

mecânica e conformabilidade, utilizados em painéis expostos, como

portas, tetos e capôs de automóveis, e peças estruturais na indústria

automobilística, tais como travessas e suportes.

Aços Qualidade Estrutural Resistente à Corrosão

Largamente empregados na construção civil, têm garantia de

composição química e propriedades mecânicas, apresentando boa

tenacidade e soldabilidade, elevada resistência à corrosão

atmosférica e alta resistência mecânica. Pertencentes a esta classe

de produto, os aços patináveis CSN-COR 420 e CSN-COR 500 têm

resistência à corrosão no mínimo quatro vezes superior aos aços

estruturais convencionais

Aços Qualidade Tubos

Aços soldáveis de média e alta resistência mecânica empregados em oleodutos

e gasodutos, entre outros, e com diâmetros diferentes para cada aplicação. Por

exemplo, os tubos de grande diâmetro, normalmente utilizados na indústria

petrolífera, podem ser fornecidos desde a classe API 5L-A, para tubulações

sujeitas a menores pressões internas, até classes mais altas, para tubulações

que trabalham com grandes pressões

Aços Qualidade Estampagem

Sua principal característica é a alta conformabilidade, daí serem amplamente

utilizados na fabricação de peças ou componentes por processos de

estampagem e estiramento. Com garantia de composição química e

propriedades mecânicas, podem ser fornecidos nos graus de estampagem

média, profunda e extraprofunda

Aços Qualidade Recipiente para Gases

Também com garantia de composição química e propriedades mecânicas e com

características de boa estampabilidade e soldabilidade, destinam-se à

fabricação de recipientes para gases, que trabalham sob pressão, como

recipientes para gases liquefeitos de petróleo (GLP).

Telhas produzidas em Aço

Pré-pintado na CSN Paraná

em Curitiba

Enxofre, matéria-prima

utilizada na produção de

ferro-liga e correção de solo

Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A - USIMINAS

Usiminas – Atua na siderurgia. Maior produtora de aços planos da América

Latina, possui duas usinas, em Ipatinga (MG) e Cubatão (SP). Conta com

capacidade de produção de 9,5 milhões de toneladas/ano. www.usiminas.com

CG - CHAPAS GROSSAS

Única fabricante de chapas grossas do País, a Usiminas oferece ao mercado

aços elaborados em duas linhas de produção: uma de laminação controlada

e tratamento térmico e outra de laminação controlada e resfriamento

acelerado. Ambas as combinações geram aços de qualidade, com diferentes

graus de resistência mecânica.

LTF - TIRAS A FRIO

A Usiminas oferece uma ampla gama de aços feitos a partir dessa linha de produção, gerados a

partir do processo de redução a frio e aplicados ao produto laminado a quente.

LTQ - TIRAS A QUENTE

A Usiminas produz tiras a quente em bobinas ou chapas. As bobinas podem ser processadas no

laminador de encruamento para obtenção de uniformidade nas propriedades mecânicas do produto.

Os principais segmentos de mercado nos quais há aplicação de tiras a quente são: automotivo,

construção civil e mecânica, implementos rodoviários e agrícolas, móveis, recipientes e tubos

EG - ELETROGALVANIZADOS

Dotados de excelente resistência à corrosão atmosférica, além de ótima

condição de pintura, os aços eletrogalvanizados são laminados a frio

revestidos com camada uniforme de zinco.

05/01/2012

Usiminas Mecânica terá nova fábrica de vagões em

Congonhas-MG Projeto permitirá ganhos de

produtividade e maior valor agregado

Vagão do tipo GDU, um dos modelos atualmente fabricados pela

Usiminas Mecânica.

SINCRON

Especialmente concebidos para conciliar e integrar processos, os aços da

série Sincron permitem que seus usuários ganhem tempo, produtividade e

eficiência na aplicação final do material. As principais características dos

aços Sincron são a alta resistência mecânica e a elevada tenacidade.

Produzidos com a exclusiva tecnologia CLC (Continuous on-Line Control) -

processo de produção de chapas grossas criado pela Nippon Steel, os aços

Sincron podem ser aplicados, principalmente, na indústria de óleo e gás e

em segmentos que requerem desempenho superior na soldagem de

estruturas metálicas.

Chapas finas a quente e a frio

Chapas finas a quente (CFQ)

Espessura mínima 1,50mm

Espessura máxima 5,00mm

Chapas finas a frio (CFF)

Embalagem de aço: Folha-de-Flandres

(folha de aço estanhada)

CHAPAS GROSSAS

Chapas grossas (CG) e bobinas

Plates e Coils

AS MAIORES SIDERÚRGICAS NACIONAIS

Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) - 4,048

Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST) - 4,78

Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais (Usiminas) – 4,62

Guerdau,Belgo-Mineira, Cosipa e Acesita (CIA AÇOS ESPECIAIS ITABIRA)

* Milhões de toneladas em 2001

OS MAIORES PRODUTORES: PRODUÇÃO EM 2001 (MILHÕES DE

TONELADAS)

1º CHINA 148,0 2º JAPÃO 102,9 3º EUA 90,1 4º RUSSIA 57,5 5º ALEMANHA 44,8 6º CORREIA DO SUL 43,9 7º UCRÃNIA 33,1 8º ÍNDIA 27,3 9º BRASIL 26,7 10º ITÁLIA 26,7

Quem são os produtores de aço?

Usinas siderúrgicas

Quase 12% do saldo comercial do País – US$ 4,7 bilhões é

proporcionado pelas 25 usinas que compõem o parque siderúrgico

brasileiro.

O setor é o 13º exportador mundial de aço e emprega mais de 120 mil

pessoas.

Fonte: IBS –Instituto Brasileiro de Siderurgia

As maiores siderúrgicas do mundo (Produção de aço bruto em 2005)

1 - Mittal Steel (Holanda) + Arcelor (Luxemburgo): 110 MT (sem a Dofasco-5

2 - Nippon Steel (Japão): 32 MT

3 - Posco (Coréia do Sul): 31 MT

4 - JFE Holdings (Japão): 30 MT)

5 - Shanghai Baosteel (China): 24 MT

6 - US Steel (Estados Unidos): 20 MT

7 - Corus (Holanda, Grã-Bretanha): 18 MT

7 - Nucor (Estados Unidos): 18 MT

9 - ThyssenKrupp (Alemanha): 17 MT

10 - Tangshan (China): 16 MT

Em 2006 o grupo Mittal comprou a Arcelor,

passando a ser a maior siderúrgica do mundo.

NOVO ALTO-FORNO DA USIMINAS

CARAJÁS

Reserva: Dezoito bilhões de

toneladas de minério de ferro.

Quantidade suficiente para

abastecer o mundo nos próximos

quinhentos anos.

Área: 11.500 quilômetros

quadrados de área.

Localização: 550 km ao sul de

Belém.

Fonte: Revista Metalurgia da ABM

VOL.43-Nº351. pag. 120

Descoberta de minério de ferro no Mato Grosso

quarta-feira, 1 de setembro de 2010 15:39

MT anuncia descoberta de minério de ferro e fosfato

Tópicos: mineração;fosfato; descoberta; mato grosso

CUIABÁ - O governo de Mato Grosso anunciou hoje a descoberta de

depósitos com 11,5 bilhões de toneladas de minério de ferro e 450

milhões de toneladas de fosfato. As jazidas ficam na região oeste de

Mato Grosso, no município de Mirassol D''Oeste. O secretário de Estado de

Comércio, Minas e Energia, Pedro Nadaf, afirmou que o teor médio de

ferro nas rochas é de 41% e no caso do fosfato é de 6,5%. As áreas onde

estão localizados os depósitos são de propriedade particular e a exploração

já foi requerida pela empresa mineradora GME4.

Nadaf comemora a descoberta das jazidas de ferros, que não estavam nos

planos do governo de Mato Grosso, que há anos vem realizando pesquisas,

em parceria com o Serviço Geológico do governo federal (CRPM) para

prospecção de depósitos de fosfato, uma das principais matérias-primas

utilizadas na fabricação de fertilizantes, que é 100% importada de outros

estados e do exterior. Nadaf compara as jazidas de ferro são "o pré-sal de

Mato Grosso"

FIM DA APRESENTAÇÃO

Mini-usina X Integrada

Em 2004, 74% da produção de aço brasileira foi obtida

pela via de integrada a partir do minério de ferro e 26%

pela via semi-integrada através da reciclagem de 8

milhões de toneladas de sucata.

E O FUTURO??

Novo processo de produção de aço utiliza microondas

16/04/2004

Os pesquisadores Jiann-Yang Hwang e Xiaodi Huang,

da Universidade Tecnológica de Michigan (Estados

Unidos), criaram uma nova técnica para fabricação de

aço a partir de um dos eletrodomésticos para utilizados

no mundo todo: o forno de microondas.

Eles desmontaram seis microondas, retirando seus

magnetrons, a peça que é a alma do forno.

Os magnetrons foram então ligados em série, resultando

num super forno, ao qual foi adicionado um forno a arco

elétrico.

Depois, tudo o que os pesquisadores tiveram que fazer

foi adicionar óxido de ferro e carvão no forno e aguardar

o tempo correto para retirar o aço pronto.

O que pode parecer ser muito simples, na verdade

poderá ter um impacto significativo na indústria do aço,

na medida em que a técnica gera o aço em um único

equipamento: o forno de microondas reduz o óxido de

ferro para ferro puro e o forno a arco elétrico funde o

ferro em aço.

A economia deve vir primeiro na forma de economia de

energia.

Da mesma forma que um forno de microondas utiliza

menos eletricidade do que um forno convencional ao

aquecer apenas a comida, a fabricação de aço em um

forno de microondas também gasta menos energia do

um forno siderúrgico convencional ao aquecer

unicamente o minério de ferro e o carvão.

Ao invés de horas, o minério de ferro pode ser aquecido

a 1.000º C em poucos minutos.

Já o forno a arco elétrico já está sendo utilizado nas

plantas mais modernas de produção de aço, as "mini-

mills", justamente por ser mais eficiente do que os fornos

convencionais ainda utilizados nas siderúrgicas maiores.

Além disso, o processo de fabricação de aço com

microondas é mais simples, com pouco mais da metade

dos passos utilizados no processo convencional.

E ele utiliza carvão, eliminando a necessidade do caro

coque.

ANEXOS COMPLEMENTAÇÃO

Laminador mandrilador

Tubos com diâmetro interno

entre 57 e 426 mm, com

espessura entre 3 e 30 mm

Laminador de tubos com costura

Tubos com diâmetro interno entre 10 e 114 mm e espessura de parede

entre 2 e 5 mm

Processo Mannesmann para produção de tubos sem costura

Método “estiramento em sino” para soldagem de tubos

ALTOS-FORNOS

ALTOS-FORNOS Os Altos-fornos são equipamentos característicos das empresas siderúrgicas integradas, em sua configuração clássica. São estruturas de aproximadamente 100 metros de altura e 13 metros de diâmetro (dimensões aproximadas do Alto-forno número 3 da CSN), construídas com chapas de aço e revestidas internamente com materiais refratários. O minério de ferro mais comumente usado é a hematita, cujo nome se deve à sua coloração. A hematita é constituída principalmente por um óxido de ferro (Fe2O3) e contém ainda pequenas proporções de outros minerais, como a sílica (areia), óxido de alumínio, etc. O monóxido de carbono (CO) é um gás obtido pela queima parcial do coque no interior do Alto-forno. Na presença da hematita e nas temperaturas elevadas do interior do equipamento, o CO se combina com o oxigênio do Fe2O3, para formar o dióxido de carbono ou gás carbônico (CO2) e liberar o ferro-gusa.

CSN = Companhia Siderúrgica Nacional

CONCEITOS BÁSICOS

METALURGIA: Abrange os conhecimentos Físicos e

Químicos a respeito da extração, purificação e

modificação dos metais.

SIDERURGIA: É a metalurgia do Ferro. Engloba os

processos de obtenção de produtos a base de ferro.

AÇO: É um material metálico constituído essencialmente

de Ferro e com Carbono.

FERRO FUNDIDO: É material metálico constituído de

Ferro, Carbono e Silício com teores de carbono acima de

Fluxo básico do processo Shredder

Tambores Magnéticos

Tambores Magnéticos TM01 E TM02

Têm como função principal separar os materiais

ferrosos dos materiais não

ferrosos.

Ao sair do TC01, toda sucata triturada passa

pelo primeiro estágio de separação magnética

(TM01).

O tambor magnético é composto internamente

por um bobina estática, a qual é magnetizada

por uma corrente média de 52A; externamente,

um cilindro oco gira acionado por um motor.

A sucata magnetizável é atraída pelo cilindro (cujo

núcleo está magnetizado pela bobina) e a

sucata não magnetizável cai através de uma calha.

Tambores Magnéticos

O segundo estágio de separação

magnética (TM02) é idêntico ao

anterior e tem a função de

garantir uma melhor separação.

Ambos tambores atuam em série

e possuem diâmetro de 48” e 2

m de comprimento.

• Os materiais magnetizáveis

seguem para o TC02 e os não

magnetizáveis seguem para o

O Sistema de Separação de Não-Ferrossos, também chamado de

Eddy Current, tem a função de separar os materiais não magnéticos

(não ferroso) em metálicos e não metálicos.

Estes materiais não magnéticos podem aparecer sob a forma de pedras,

terras, plásticos, alumínio, cobre, estanho, zinco e etc.

É imperativo haver uma segregação de materiais metálicos e não metálicos,

uma vez que ambos merecem tratamentos distintos enquanto rejeitos.

O Sistema Eddy Current separará os materiais da seguinte forma: há neste

sistema um tambor cujo interior é composto por sapatas magnetizadas

rotativas, capazes de gerar um elevado campo magnético alternado de

até 40.000 Gauss.

A rotação deste tambor promove nas esteiras um movimento

translacional, o qual traz os materiais vindos do Sistema de

Despoeiramento.

Como este tambor gera um campo magnético alternado, os materiais

magnetizáveis ficam retidos na esteira, sendo soltos imediatamente

após cessar a atuação deste tambor.

Já os materiais não magnéticos e não metálicos (terra, plástico, etc.),

não aderem à esteira e são liberados no instante de giro da esteira pelo

tambor.

Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01 Pela figura representativa

apresentada a seguir, o pólo norte do ímã é

aproximado da espira e a força eletromotriz

produz uma corrente na espira.

Assim, uma corrente elétrica produz

um campo magnético e este campo deve

ter as linhas de forças na direção indicada para se opor ao campo do

ímã; pela regra da mão direita, a corrente deve ter o sentido indicado

na figura.

Essa lei pode ser demonstrada pelos princípios da Termodinâmica: ao

circular na espira, a corrente produz calor, uma forma de energia.

Assim, uma quantidade equivalente de trabalho deve ser fornecida ao

ímã.

Se houvesse atração em vez de repulsão, haveria geração espontânea

de energia, um motor perpétuo, o que é impossível.

Fig. Fluxo de definição da Lei de Lenz.

Com isso, metais como bronze, cobre, alumínio, zinco, estanho, etc,

flutuarão e serão encaminhados a um recipiente específico.

É esta propriedade de indução que selecionará os metais

citados dos demais materiais.

Os outros co-produtos (terras, plásticos, etc.) serão encaminhados

para o TC11 e recolhidos como rejeitos não metálicos.

O co-produto selecionado pelo ED01 (metais amagnéticos) será

encaminhado para uma pilha de rejeito específica e recolhido como

rejeito metálico.

Fig. Operação com fenômeno Eddy Current.

Fonte: Mastermag Integrated Recycling System.

Cap. 120t/hora

NOVAS TECNOLOGIAS

Sopro combinado no convertedor (TBM) A tecnologia TBM utilizada pela

KUTTNER aumenta a qualidade do aço e reduz custos.

Durante o processo de injeção de oxigênio pelo fundo do convertedor, através

do método “Jetting-Gas”, também são introduzidos argônio ou nitrogênio.

Esta tecnologia diminui a concentração de carbono e fósforo,

significativamente.

O sistema TBM não é afetado pelo processo de proteção de escória

Nióbio Atualmente, os aços microligados respondem por 75% do consumo de

nióbio.

São materiais sofisticados, desenvolvidos a partir de princípios de

metalurgia física que refletem o esforço conjunto da pesquisa e

desenvolvimento conduzidos na indústria e nos laboratórios de

universidades.

O conhecimento científico se revelou essencial para o elemento 41.

Os avanços conseguidos até aqui ampliaram o raio de aplicação do nióbio

em aços, superligas, materiais intermetálicos e ligas de Nb, bem como em

compostos, revestimentos, nanomateriais, dispositivos optoeletrônicos e

catalisadores.

Parte importante desses esforços está presente nos projetos agraciados

com o Prêmio Charles Hattchet, organizado pela CBMM. Programa de

Desenvolvimento do Nióbio Tecnologia do Nióbio.

Reaquecimento do lingote para a laminação

Forno de Reaquecimento

Componentes de um laminador quádruo

USINA SIMI-INTEGRADA

Laminação

Produtos Laminados

Chapas (Arquivo USIMINAS) Chapas Grossas (Arquivo USIMINAS)

Bobinas (Arquivo USIMINAS)

Progresso da composição química do metal

durante o refino em conversor

siderurgia apresent. 12.1

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