tecnol. mecânica: produção do aço - marcio gomes · pdf fileprof....

Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecnica: Produo do Ao
Mesmo quando os mtodos de fabricao eram
bastante rudimentares os artesos da
Antiguidade, na sia e, mais tarde, na Europa
medieval, conseguiam fabricar o ao. O ao
daquela poca chamava-se ao de
cementao. Era uma liga de ferro e carbono
obtida aquecendo-se o ferro em contato com
um material carbonceo durante um longo
tempo. O ao de Wootz, da ndia, o ao de
Damasco e os aos de Toledo, na Espanha, so
exemplos desse tipo de ao.

Prof. Marcio Gomes
O problema dos artesos da antiguidade
eles no conseguiam produzir o ferro e,
conseqentemente, o ao em larga
escala. O grande salto da Revoluo
Industrial foi, exatamente, desenvolver
os mtodos corretos para fabricar aos
de melhor qualidade e em quantidades
que atendessem s novas necessidades
das indstrias que surgiam.

Prof. Marcio Gomes
Na aula passada, voc estudou que o
produto que sai do alto-forno o ferro
-gusa, uma matria-prima com grandes
quantidades de carbono e impurezas
normais, como o silcio, o mangans, o
fsforo e o enxofre. Por causa disso, o
gusa duro e quebradio.

Prof. Marcio Gomes
Para transformar o gusa em ao,
necessrio que ele passe por um
processo de oxidao - combinao do
ferro e das impurezas com o oxignio -
at que a concentrao de carbono e das
impurezas se reduza a valores desejados.

Prof. Marcio Gomes
Como produzir ao em grandes quantidades
A idia apresentada, simultaneamente, por
um ingls, Henry Bessemer, e por um
americano, William Kelly, em 1847, foi
injetar ar sob presso a fim de que ele
atravessasse o gusa. Os fornos que usam
esse princpio, ou seja, a injeo de ar ou
oxignio diretamente no gusa lquido, so
chamados "conversores" e so de vrios
tipos.

Prof. Marcio Gomes
Tipos de conversores
1. Conversor
Bessemer,
2. Conversor
Thomas
3. Conversor LD
(Linz Donawitz)

Prof. Marcio Gomes
Conversor Bessemer
constitudo por uma carcaa de
chapas de ao, soldadas e rebitadas.
Essa carcaa revestida internamente,
com uma grossa camada de material
refratrio, isto , aquele que resiste a
altas temperaturas. Seu fundo
substituvel e cheio de orifcios por
onde entra o ar sob presso.

Prof. Marcio Gomes
Conversor Bessemer(continuao)
A grande sacada desse forno seu formato
(os livre tcnicos dizem que ele se parece a
uma pera bem estilizada que permite seu
basculamento. Quer dizer, ele montado
sobre eixos que permitem coloc-lo na
posio horizontal, para
a carga do gusa e
descarga do ao, e na
posio vertical para a
produo do ao.

Prof. Marcio Gomes
Este forno no precisa de combustvel.
A alta temperatura alcanada e
mantida, devido s reaes qumicas
que acontecem quando o oxignio do ar
injetado entra em contato com o
carbono do gusa lquido.

Prof. Marcio Gomes
Nesse processo, h a combinao do
oxignio com o ferro, formando o
xido de ferro (FeO) que, por sua vez,
se combina com o silcio (Si), o
mangans (Mn) e o carbono (C),
eliminando as impurezas sob a forma
de escria e gs carbnico.

Prof. Marcio Gomes
Esse ciclo dura, em mdia 20 minutos e o
ao resultante desse processo tem a
seguinte composio: 0,10% (ou menos)
de carbono, 0,005% de silcio, 0,50% de
mangans, 0,08% de fsforo e 0,25% de
enxofre.

Prof. Marcio Gomes
Conversor Thomas
bastante semelhante ao Bessemer: ele
tambm basculante, tambm processa
gusa lquido e tambm usa ar nesse
processo. A diferena est no revestimento
refratrio desse conversor, que feito com
um material chamado dolomita, que resiste
ao ataque da escria base de cal e, por
isso, esse material permite trabalhar com
um gusa com alto teor de fsforo.

Prof. Marcio Gomes
Conversor Thomas(continuao)
As reaes qumicas que acontecem dentro
desse conversor so as mesmas que
acontecem no conversor Bessemer, ou seja,
,
. Esse processo,
porm, tem duas desvantagens: no elimina
o enxofre do gusa e o revestimento interno
do forno atacado pelo silcio. Assim, o
.

Prof. Marcio Gomes
Conversor LD(cont.)
usa tambm o princpio
da injeo do oxignio. A
diferena que o
oxignio puro soprado
sob presso na superfcie
do gusa lquido. Essa
injeo feita pela parte
de cima do conversor.
Zona de
impacto

Prof. Marcio Gomes
Conversor LD(cont.)
A injeo do oxignio
feita por meio de uma
lana metlica composta
de vrios tubos de ao. O
jato de oxignio dirigido
para a superfcie do gusa
lquido e essa regio de
contato chamada de
zona de impacto .
Zona de
impacto

Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecnica: Produo do AoConversor LD(continuao)
A Na zona de impacto, a reao de oxidao
muito intensa e a temperatura chega a
atingir entre 2.500 e 3.000C. Nesse
conversor, a contaminao do ao por
nitrognio muito pequena porque se usa
oxignio puro. Isso um fator importante
para os aos que passaro por processo de
soldagem, por exemplo, pois esse tipo de
contaminao causa defeitos na solda.

Prof. Marcio Gomes
Vantagens na utilizao de conversores
alta capacidade de produo,
dimenses relativamente pequenas,
simplicidade de operao e o fato de as
altas temperaturas no serem geradas pela
queima de combustvel, mas pelo calor que
se desprende no processo de oxidao dos
elementos que constituem a carga de gusa
lquido.

Prof. Marcio Gomes
Desvantagens na utilizao de conversores
impossibilidade de trabalhar com sucata,
perda de metal por queima,
dificuldade de controlar o processo com
respeito quantidade de carbono,
presena de considervel quantidade de
xido de ferro e de gases, que devem ser
removidos durante o vazamento ( operao
de descarga do conversor).

Prof. Marcio Gomes
Produto final dos conversores
aos usados na fabricao de chapas,
tubos soldados,
perfis laminados,
arames.

Prof. Marcio Gomes
Transformao de sucata em ao
nos fornos eltricos que se transforma
sucata em ao. Por esse processo
transforma-se energia eltrica em energia
trmica, por meio da qual ocorre a fuso
do gusa e da sucata, sob condies
controladas de temperatura e de oxidao
do metal lquido. um processo que
permite, tambm, a adio de elementos de
liga que melhoram as propriedades do ao
e lhe do caractersticas excepcionais.

Prof. Marcio Gomes
Transformao de sucata em ao
Os fornos eltricos so basicamente de
dois tipos:
a arco eltrico
e de induo.

Prof. Marcio Gomes
Forno a arco eltrico
constitudo de uma carcaa de ao feita
de chapas grossas soldadas ou rebitadas,
de modo a formar um recipiente cilndrico
com fundo abaulado. Essa carcaa
revestida na parte inferior (chamada
soleira), por materiais refratrios, de
natureza bsica (dolomita ou magnesita)
ou cida (slica), dependendo da carga que
o forno vai processar.

Prof. Marcio Gomes
Forno a arco eltrico(continuao)
O restante do forno revestido com tijolos
refratrios silicosos. Os eletrodosresponsveis,
juntamente com a
carga metlica, pela
formao do arco
eltrico esto
colocados na abbada,
parte superior do
forno.

Prof. Marcio Gomes
Forno a arco eltrico(continuao)
Durante o processo, algumas reaes
qumicas acontecem: a oxidao, na qual
oxidam-se as impurezas e o carbono, a
desoxidao, ou retirada dos xidos com
a ajuda de agentes desoxidantes, e a
dessulfurao, quando o enxofre
retirado. um processo que permite o
controle preciso das quantidades de
carbono presentes no ao.

Prof. Marcio Gomes
Forno de induo
O conjunto que compe esse forno
formado de um gerador com motor de
acionamento, uma bateria de
condensadores e uma cmara de
aquecimento. Essa cmara basculante e
tem, na parte externa, a bobina de induo.
O cadinho feito de massa refratria
socada dentro dessa cmara, onde a

tecnol. mecânica: produção do aço - marcio gomes · pdf fileprof....

Documents