Noes de siderurgiaMateriais metlicos, processos de fabricao de ligas ferrosas

Resumo do processoMINRIO+ CARVO(Coque ou carvo vegetal) + FUNDENTE (calcrio) so adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO GUSA. Este levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui com SUCATA) onde colocado em CONVERSORES OU FORNOS ELTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE FABRICADO O AO. Ainda lquido ele vazado em grandes lingotes LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de barras de maneira contnua LINGOTAMENTO CONTNUO. Sendo aps CONFORMADO (laminao, trefilao, forjamento, extruso)O FERRO GUSA tambm entregue s FUNDIES, onde fundido em fornos CUBIL para fabricar os FERROS FUNDIDOS. O metal lquido vazado em moldes de areia com resina com uma cavidade equivalente forma definitiva da pea a produzir.

Produo do Ao

O que so materiais ferrosos?Os materiais ferrosos, so ligas de ferro e carbono contendo elementos residuais como silcio mangans fsforo enxofre entre outros.Pode conter elementos adicionados (cromo molibdnio nquel vandio e outros) com algum propsito particular (aos liga ou ligados ferros fundidos ligados).Aos: teor de carbono at aproximadamente 2% (maioria dos aos tem carbono at 0,5%).Ferros fundidos: teor de carbono entre 2% e 6,7% (na prtica entre 2,5 , 4,5 %) em geral contendo silcio em percentual maior que os aos que garante a presena de grafita (carbono puro) na estrutura.

Matria prima dos materiais ferrososMinrios: Magnetita Fe3O4 colorao preta Hematita Fe2O3 colorao avermelhada principal minrio no Brasil (itabirito) Quadriltero Ferrfero, em Minas Gerais.. So enriquecidos (Vale)Carvo: (reduzem o minrio, combustveis, adicionam carbono ao ferro) Coque: destilao seca do carvo mineral 1000 1100C, alta resistncia ao esmagamento (altos fornos) ao com muito enxofre (pior qualidade) Carvo vegetal: Destilao seca de madeira. Baixa resistncia ao esmagamento (Altos fornos mais baixos) aos com pouco enxofre (melhor qualidade)Fundentes: Calcrio ou calia . Baixam o ponto de fuso da ganga (o que no xido de ferro) do minrio e da cinza do carvo ao reagirem com eles formando a escria

Ferro PrimrioFontes de Ferro

5mm

CoqueriaDetalhes do processo

Tpica Bateria de coqueificaoCoque incandescente pronto para ser descarregado

Alto forno

Serve para produzir o ferro gusa, que uma forma intermediria na produo dos aos Entra na parte superior do forno minrio de ferro, coque (ou carvo vegetal) e fundente. insuflado ar pelas ventaneiras que queima o caque gerando CO que faz a reduo do minrio de ferro a ferro mas esse ferro incorpora um percentual de carbono (ferro gusa).Ex. de reao de reduo: Fe2O3 + 3/2CO = Fe +3/2CO2

Alto Forno

O alto forno um forno de cuba que operado em regime de contra corrente. No topo do forno o coque, calcrio, e o material portador de ferro (sinter, pelotas e minrio granulado) so carregado em diferentes camadas. A carga slida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gs que sobe.Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) injetado atravs das ventaneiras.Em frente as ventaneiras o O2, presente no ar, reage com o coque formando monxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o xido de ferro presente na carga que desce em contra corrente.

Alto FornoJohn A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

Alto FornoA matria prima requer de 6 a 8 horas para alcanar o fundo do forno (cadinho) na forma do produto final de metal fundido (gusa) e escria lquida (mistura de xidos no reduzidos). Estes produtos lquidos so vazados em intervalos regulares de tempo. Os produtos do alto forno so o gusa (que segue para o processo de refino do ao), a escria (matria-prima para a indstria de cimento), gases de topo e material particulado.Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele ser operado continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas para manutenes planejadas.

Alto forno

AciariaA composio do gusa est longe da composio tpica dos aos devendo ser reduzido os teores de carbono enxofre fsforo mangans entre outros.O princpio qumico a oxidao dos elementos envolvendo a injeo controlada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para a escria.

Conversores: ar ou O2 soprado durante 15 a 20 min.atravs ou sobre 100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a prpria oxidao dos elementos (reaes so exotrmicas)Tipos de conversores: Thomas ar insuflado por baixo. Bessemer Ar insuflado por baixo, e LD O2 insuflado com lana ( em geral adiciona-se sucata junto para baixar a temperatura), (MAIS USADO)Fornos eltricos: Utiliza arco eltrico entre 3 eletrodos de grafite e a carga. Em geral utiliza sucata como carga, tempo de corrida 2 horas (em geral usado para aos especiais).

Produo do Ao Lquido-mtodos mais usados atualmente

A produo do ao lquido se d atravs da oxidao controlada das impurezas presentes no gusa lquido e na sucata. Este processo denominado refino do ao e realizado em uma instalao conhecida como aciaria.O refino do ao normalmente realizado em batelada pelos seguintes processos:-Aciaria a oxignio Conversor LD (carga predominantemente lquida).-Aciaria eltrica Forno eltrico a arco FEA (carga predominantemente slida).

Conversor LD

Responsvel por cerca 60% (540 milhes ton/ano) da produo de ao lquido mundial, a tecnologia continua a ser a mais importante rota para a produo de ao, particularmente, chapas de ao de alta qualidade.Processo industrial teve incio em 1952, quando o oxignio tornou-se industrialmente barato. A partir da o crescimento foi explosivo.Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aos, desde o baixo carbono aos mdia-liga.

Conversor LD

14.bin

Conversor

Conversor LD

Metalurgia de Panela

Aps o refino, o ao ainda no se encontra em condies de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composio qumica e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contnuo na cadeia de produo de ao carbono.Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produo de ao.- Forno de panela- Desgaseificao

Forno de PanelaForno na metalurgia de panela

Toda a etapa de refino do ao se d no estado lquido. necessrio, pois, solidific-lo de forma adequada em funo da sua utilizao posterior.O lingotamento do ao pode ser realizado de trs maneiras distintas:- DIRETO: o ao vazado diretamente na lingoteira;- INDIRETO: o ao vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base;- CONTNUO: o ao vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado gua.Lingotamento

Lingotamento Contnuo

O lingotamento contnuo um processo pelo qual o ao fundido solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqente laminao.Antes da introduo do lingotamento contnuo, nos anos 50, o ao era vazado em moldes estacionrio (lingoteiras).Lingotamento ContnuoSees possveis no lingotamento contnuo (mm)

ConformaoA grande importncia dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos. Os processos de fabricao de peas a partir dos metais no estado slido podem ser classificados em: -Conformao Mecnica: volume e massa so conservados; -Remoo Metlica ou Usinagem: retira-se material para se obter a forma desejada;

Os processos de conformao mecnica podem ser classificados de acordo com o tipo de fora aplicada ao material:-Compresso direta:Forjamento, Laminao; -Compresso indireta:Trefilao, Extruso, Embutimento;-Trativo: Estiramento;-Dobramento: Dobramento;-Cisalhamento: Corte.Conformao

Extruso: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seo transversal pela aplicao de presses elevadas, forando-o a escoar atravs do orifcio de uma matriz. Trefilao: Processo que consiste em puxar o metal atravs de uma matriz, por meio de uma fora de trao a ele aplicada na sada dessa mesma matriz.Tipos de Conformao

Forjamento: Processo de transformao de metais por prensagem ou martelamento ( a mais antiga forma de conformao existente). Laminao: Processo de deformao plstica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotao. o de maior uso em funo de sua alta produtividade e preciso dimensional. Pode ser a quente ou a frio.Tipos de Conformao

Tipos de Conformao

Lingotamento e Laminao