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INTRODUÇÃO AOS

PROCESSOS METALÚRGICOS

Prof. Carlos Falcão Jr.

INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS

Matérias-primas, Insumos e Refratários do Processo de Produção do Aço

1) Matérias-primas

Responsáveis pelo fornecimento da maior parte do ferro que será transformado em aço.

Os minérios de ferro são a principal matéria-prima utilizada. Estes são previamente processados e transformados em formatos mais adequados para sua utilização no alto-forno, gerando um rendimento maior.

Sucatas de ferro (componentes desgastados, quebrados) também servem como matéria-prima.



1.1 - Minério de ferro

Encontrado em jazidas ou minas, podendo ser subterrâneas ou abertas, em toda a crosta terrestre.

Os minérios de ferro mais encontrados na natureza contem os seguintes minerais: magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3), limonita (Fe2O3.H2O) e siderita (FeCO3).



1.1 - Minério de ferro

Outros compostos também servem como fontes de obtenção de ferro:

Minério de manganês – de onde é extraído o manganês ferroso, que é o elemento de liga de alguns aços

Silicatos de ferro



1.1.1 - Formatos do minério de ferro utilizados

a) Sínter:

Aglomeração dos finos de minério de ferro convertidos em uma forma adequada para utilização no alto-forno.

Permite melhor fluxo dos gases responsáveis pela transformação do minério no interior do alto-forno.




a) Sínter:

Mistura-se finos do minério com cerca de 5% de carvão finamente dividido, coque ou antracito.

A carga é colocada em grelhas, que se movimentam.

Próximo ao fim do percurso, a carga é aquecida superficialmente.




a) Sínter:

À medida que a mistura se movimenta, exaustores abaixo da carga retiram o ar, queimando-a.

A temperatura (1300-1500ºC) é suficiente para agregar as partículas finas do minério, formando o sínter.




a) Sínter:

Se finos fossem utilizados:

o fluxo no interior do forno seria dificultado

haveria menor velocidade de entrada de ar para a combustão

aumentaria o consumo de energia

diminuiria o rendimento

teria menor qualidade do produto obtido




b) Pelotas (pellets):

Pequenas esferas resultantes de um processo de aglomeração de finos do minério, aditivos ou fundentes (calcário e dolomita) e aglomerantes - 0,5 a 0,75% - (bentonita e cal hidratada), que pode ser endurecida a frio ou a quente.




b) Pelotas (pellets):

Geralmente, a pelotização do minério é feita pelos produtores de minério de ferro.

As pelotas possuem faixa estreita de tamanho, qualidade uniforme e boa permeabilidade do gás durante as reações no alto-forno.

São fáceis de armazenar e de transportar.



1.2 - Sucatas

A participação das sucatas corresponde até 40% do total das matérias-primas utilizadas.

A quantidade de sucata dependerá do tipo do processo empregado.



1.2 - Sucatas

As principais fontes de sucata vem de:

processos de aciaria (local dentro de uma usina siderúrgica onde se transforma o ferro-gusa em aço) e de laminadores de acabamento

processos de fabricação de produtos de aço

coletas



2) Principais insumos

a) Coque siderúrgico:

Utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa no alto-forno.

É obtido por um processo chamado coqueificação. Este consiste em aquecer o carvão, em altas temperaturas, em câmaras hermeticamente fechadas.





A qualidade do coque depende, principalmente, do teor de impurezas do carvão mineral.

O coque é uma fonte de:

calor - necessário para a combustão

carbono - para a redução do óxido de ferro (e, indiretamente, como principal elemento de liga no ferro-gusa)





O carvão mineral passa por um tratamento para ter seu grau de pureza e seu poder de geração de calor aumentados, sendo assim transformado no coque.

O carvão fornece energias térmica e química necessárias à transformação do minério de ferro.




b) Fundentes:

Objetivo: reduzir o P.F. dos elementos que compõem a escória para temperaturas mais baixas (1300-1400ºC), tornando-a menos viscosa.

P.F. da escória, geralmente, varia de 1700 a 2000ºC.

Temperatura do processo: 1500ºC.




b) Fundentes:

Utilizados em todas as fases da produção do aço: formação do ferro-gusa, refino do aço e laminação contínua dos produtos

Com a solidificação do aço líquido, os fundentes reagem e absorvem elementos indesejáveis, como Si, Al, P e S.




b) Fundentes:

Os mais utilizados são: CaO (cal), Ca(OH)2, (Mg,Fe)2SiO4 (olivina) e Ca,Mg(CO3)2 (dolomita)

Outros fundentes são: bauxita (hidróxido de alumínio + impurezas), CaF2 (fluorita) e SiO2 (quartzo)



3) Refratários:

Trata-se de um grupo de materiais, em sua maioria, com características cerâmicas, que suportam altas temperaturas, sem perder suas propriedades físico-químicas.

Não podem interferir nas reações químicas ocorridas durante a fusão do minério.



3) Refratários:

O alto-forno pode ter vários materiais refratários diferentes, em diferentes zonas (ou regiões).

Objetivo da utilização de um refratário: suportar elevadas temperaturas alcançadas em condições específicas do processo e da operação dos equipamentos industriais (esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura).


3) Refratários:

Exemplo: alumina (Al2O3), que pode ser aquecida até 2000ºC. É muito utilizada como revestimentos de fornos de altas temperaturas.


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