siderurgia apresent. 12.1
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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.
Fonte: Curso Básico de Siderurgia
HISTÓRICO O que restava da massa de ferro era depois forjado na
forma de punhais, espadas, utensílios e armaduras de
malha.
Fonte: Curso Básico de Siderurgia
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
mp
era
tura
C
ríti
ca
Temperatura ºC
G0 G0
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
Minerais estratégicos
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.
Processo de produção do aço
Fornos para coqueificação
Carvão
mineral
1300 C, durante 16 horas sem contato com o ar
Produtos carboquímicos: alcatrão
amônia
BTX bruto
Coque
metalúrgico
Processo de produção do aço
Operação de Desfornamento da Coqueira
(Arquivo COSIPA)
Fonte: Curso Básico de Siderurgia – CBS Presencial Gerdau
Fluxo do processo com Alto-Forno (Usina Integrada)
Processo de produção do aço
Processo Siderúrgico – Usina Integrada
Coqueria
Calcáreo
Coque
Ar
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
ALTO-FORNO
Processo de produção do aço
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
Processo de produção do aço
Processo de produção do aço
Operação
do
Alto-Forno
Alto-Forno
Processo de produção do aço
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
USINA INTEGRADA A COQUE
O ferro gusa oriundo do alto-forno é transformado
em aço na ACIARIA.
USINA INTEGRADA A COQUE
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”
ou
“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,
Gusa
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
frio
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
e os
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
(CO).
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
Coque
Ar
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
(g)
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.
Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01
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
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
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
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
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).
DL
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
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA
COLETA E ANÁLISE DE AMOSTRA DE AÇO
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
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
Lingotamento contínuo
Reaquecimento do lingote para a laminação
Forno de Reaquecimento
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
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:
= tg
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
121
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%)
122
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
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
COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL - CSN
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).
COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL - CSN
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
Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A - USIMINAS
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
Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A - USIMINAS
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.
Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/A - USIMINAS
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)
Espessura mínima 0,60mm
Espessura máxima 2,30mm
Embalagem de aço: Folha-de-Flandres
(folha de aço estanhada)
CHAPAS GROSSAS
Chapas grossas (CG) e bobinas
Plates e Coils
Espessura mínima 6,00mm
Espessura máxima 100,00mm
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
157
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
MT)
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.
Novo processo de produção de aço utiliza 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.
Novo processo de produção de aço utiliza microondas
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.
Novo processo de produção de aço utiliza microondas
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.
Novo processo de produção de aço utiliza microondas
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
Lingotamento contínuo
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
2,0%.
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
TC07.
Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01
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.
Esquema de tambor indutor.
Fonte: Magnetics Dings Company.
Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01
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.
Esquema de tambor indutor.
Fonte: Magnetics Dings Company.
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.
Sistema de Separação de Não-Ferrosos ED01
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
Cortesia Gerdau Aços Longos S.A.
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