trabalho finalizado

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SANTOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ENGENHARIA DE PRODUÇÃO ANA MARIA SILVA DUARTE FERNANDA DA SILVA LOPEZ JOÃO VICTOR SILVA NEVES PAULO ROBERTO JUNIOR THIAGO GELSLEICHTER CANADA CONVERSOR: PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO, PROCESSO DE FABRICAÇÃO, COMPONENTES, SISTEMA E ENSAIOS MECÂNICOS.

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Page 1: Trabalho Finalizado

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SANTOS

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ANA MARIA SILVA DUARTE

FERNANDA DA SILVA LOPEZ

JOÃO VICTOR SILVA NEVES

PAULO ROBERTO JUNIOR

THIAGO GELSLEICHTER CANADA

CONVERSOR: PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO, PROCESSO DE

FABRICAÇÃO, COMPONENTES, SISTEMA E ENSAIOS MECÂNICOS.

SANTOS

MAIO/2014

Page 2: Trabalho Finalizado

ANA MARIA SILVA DUARTE

FERNANDA DA SILVA LOPEZ

JOÃO VICTOR SILVA NEVES

PAULO ROBERTO JUNIOR

THIAGO GELSLEICHTER CANADA

CONVERSOR: PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO, PROCESSO DE

FABRICAÇÃO, COMPONENTES, SISTEMA E ENSAIOS MECÂNICOS.

Trabalho integrado apresentado ao Curso de Engenharia de Produção da Universidade Católica de Santos como requesito para obtenção de conhecimento nas matérias de Ensaios Mecânicos, Elementos de Máquinas e Processos de Fabricação I.

SANTOS

MAIO/2014

Page 3: Trabalho Finalizado

RESUMO

Esse trabalho integra, como objetivo geral, a busca de conhecimentos no

processo de fabricação do aço através do equipamento na área siderúrgica

conhecido como Conversor ou Convertedor a oxigênio, que envolvam engenharia

para uma melhor compreensão do assunto, abordando as matérias de Ensaios

Mecânicos, Elementos de Máquinas e Processo de Fabricação. O tema tem como

objetivo buscar, na própria máquina, componentes como elementos que compõe o

equipamento, sistemas mecânico e transmissão de movimentos do Conversor e o

processo de fabricação do aço a oxigênio. Será também abordada à carga do

Conversor que é constituída de ferro gusa líquido, sucata de ferro, minério de ferro e

aditivos. Para a elaboração do trabalho foram adotadas metodologias de

levantamento de dados e pesquisa bibliográfica.

Palavras-chave: Conversor, Convertedor, Ensaios Mecânicos, Elementos de

Máquinas e Processo de Fabricação.

Page 4: Trabalho Finalizado

ABSTRACT

This work integrates the gerenal objective of seeking knowledge in the

manufacturing process of steel through the equipment in the area known as

steelmaking converter or the oxygen Converter, involving engineering for a better

understanding of the subject, addressing matters of Mechanical Testing, Elements

machinery and Manufacturing Process. The theme aims to search the machine itself

as components and elements that make up the equipment, mechanical systems and

transmissions of movements Converter and manufacturing process of steel oxygen.

Will also be addressed to load converter which is constituted of liquid pig iron, scrap

iron, iron ore and additives. For the preparation of working methodologies for data

collection and literature were adopted.

Keywords: Converter, Mechanical Testing, Machine Elements and Manufacturing

Process.

Page 5: Trabalho Finalizado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Convertedor a oxigênio.................................................................................9Figura 2: Vista em alçado do conversor....................................................................11Figura 3: Vista em alçado lateral direito do conversor da Figura 2............................11Figura 4: Vista em corte axial, com algumas partes mostradas em alçado, um conversor de oxigênio puro-top-fundido....................................................................12Figura 5: Vista em plano de topo do conversor rotativo da Figura 4.........................13Figura 6: Vista em plano de fundo do conversor rotativo da Figura 4.......................14Figura 7: Vista em alçado lateral, parcialmente cortada e parcialmente em corte, para maior clareza, do conversor rotativo da Figura 4...............................................15Figura 8: Vista seccional fragmentária tomada ao longo da linha VII - VII da Figura 6 e 7 e que mostra em pormenor um dos quatro mecanismos de acionamento idênticos no conversor rotativo da Figura 4...............................................................16Figura 9: Vista semelhante à da Figura 8, mas que mostra uma forma alternativa do mecanismo de acionamento......................................................................................17Figura 10: Vista em corte tomada ao longo da linha IX - IX da Figura 9...................18Figura 11: Vista ampliada, fragmentada, em corte vertical de um dos mecanismos de suporte de rolos do conversor rotativo da Figura 4...................................................18Figura 12: Vista em alçado, parcialmente quebrada e em corte, para maior clareza, de um anel de mola para uso no mecanismo de suporte de rolos da Figura 11.......19Figura 13: Representação gráfica das características de carga versus a deflexão da mola do anel da Figura 12.........................................................................................19Figura 14: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que um cilindro hidráulico é usado como o meio resiliente do mecanismo de suporte de rolo..............................20Figura 15: Vista semelhante à da Figura 10, exceto que aqui são mostrados dois rolamentos por meio do qual o rolo está montado de modo rotativo no fuso............21Figura 16: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que aqui é mostrado um único rolamento esférico através da qual o cilindro está montado de modo rotativo sobre o eixo............................................................................................................................21Figura 17: Vista correspondente à Figura 11 e mostra, em particular, uma chumaceira lisa de forma deslizante de suporte do vaso conversor da Figura 4, em vez do rolo.................................................................................................................22Figura 18: Vista em corte axial de um conversor soprado-inferior, que concretiza o invento.......................................................................................................................22Figura 19: Vista em corte axial de outro conversor soprado para baixo, que concretiza o invento, o conversor sendo adicionalmente equipado com meios de arrefecimento do vaso...............................................................................................23Figura 20: Vista em corte axial de outra forma de realização preferida da invenção....................................................................................................................................24Figura 21: Vista esquemática em corte axial útil para explicar a operação do conversor rotativo, em conformidade com a invenção...............................................24

Page 6: Trabalho Finalizado

Figura 22: Sinterização - Silos de minério, responsáveis pelo armazenamento do minério.......................................................................................................................35Figura 23: Coqueria - Trabalhador da Fábrica de Coque retirando a temperatura do coque.........................................................................................................................35Figura 24: Alto Forno - Fábrica na qual produz o ferro gusa líquido..........................37Figura 25: Divisões do Alto Forno..............................................................................38Figura 26: Dessulfuração - Funcionamento interno do carro torpedo na dessulfuração............................................................................................................39Figura 27: Convertedor - Equipamento industrial responsável por transformar o ferro gusa líquido em aço líquido.......................................................................................41Figura 28: Desgaseificação de Metais - Equipamento secundário da Aciaria, responsável por tratar o aço de acordo com a necessidade do cliente.....................42

Page 7: Trabalho Finalizado

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO........................................................................................... 8

1.1 CONVERTEDOR LD............................................................................ 9

1.2 VANTAGENS....................................................................................... 10

1.3 DESVANTAGENS................................................................................ 10

1.4 APLICAÇÕES...................................................................................... 10

2 ELEMENTOS DE MÁQUINAS...................................................................11

3 ENSAIOS MECÂNICOS............................................................................ 25

3.1 ENSAIOS DE TRAÇÃO....................................................................... 25

3.2 ENSAIOS DE DUREZA....................................................................... 26

3.2.1 MÉTODO DE DUREZA BRINELL................................................. 27

3.2.2 MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL............................................27

3.2.3 MÉTODO DE DUREZA VICKERS.................................................27

3.3 ENSAIOS CHARPY............................................................................. 28

3.4 ENSAIOS EM ELEMENTOS DE MÁQUINAS DO CONVERSOR.......28

4 MECANISMOS........................................................................................... 29

5 PROCESSO DE FABRICAÇÃO................................................................ 34

5.1 MATÉRIAS PRIMAS............................................................................ 34

5.2 SINTERIZAÇÃO................................................................................... 34

5.3 COQUERIA.......................................................................................... 35

5.4 ALTO FORNO...................................................................................... 36

5.4.1 PROCESSO DE FUNCIONAMENTO............................................38

5.5 PRODUÇÃO DO AÇO......................................................................... 39

5.6 LAMINAÇÃO........................................................................................ 43

6 CONCLUSÃO............................................................................................ 44

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................. 45

Page 8: Trabalho Finalizado

1 INTRODUÇÃO

Mesmo quando os métodos de fabricação eram bastante rudimentares os

artesãos da Antiguidade, na Ásia e, mais tarde, na Europa medieval, conseguiam

fabricar o aço. O aço daquela época chamava-se “aço de cementação”. Era uma liga

de ferro e carbono obtida aquecendo-se o ferro em contato com um material

carbonáceo durante um longo tempo. O aço de Woodz, da Índia, o aço de Damasco

e os aços de Toledo, na Espanha, são exemplos desse tipo de aço.O problema

desses artesãos era que eles não conseguiam produzir o ferro e,

consequentemente, o aço em larga escala. O grande salto da Revolução Industrial

foi, exatamente, desenvolver os métodos corretos para fabricar aços de melhor

qualidade e em quantidades que atendessem às novas necessidades das indústrias

que surgiam.

A partir das pesquisas, foram criadas várias maneiras de se transformar o

ferro gusa em aço. Na verdade, para que isso aconteça, uma série de reações e

modificações químicas acontecem dentro do gusa e elas são sempre as mesmas. O

que muda é o ambiente onde essas reações acontecem e a maneira como elas são

provocadas. O produto que sai do alto forno é o ferro-gusa, uma matéria-prima com

grandes quantidades de carbono e impurezas normais, como silício, manganês, o

fósforo e o enxofre. Por causa disso, o gusa é duro e quebradiço.

Para transformar o gusa em aço, é necessário que ele passe por um processo

de oxidação – combinação do ferro e das impurezas com o oxigênio – até que a

concentração de carbono e das impurezas se reduza a valores desejados. Até que

se descobrisse como fazer isso, os engenheiros deram tratos à bola. A ideia

apresentada simultaneamente, por um inglês, Henry Bessemer, e por um americano,

Willian Kelly, em 1847, foi injetar ar sob pressão a fim de que ele atravessasse o

gusa. Esse processo permitiu a produção de aço em grandes quantidades. Os

fornos que usam esse princípio, ou seja, a injeção de ar ou oxigênio diretamente no

gusa líquido, são chamados “conversores” e são de vários tipos.

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Page 9: Trabalho Finalizado

1.1 CONVERTOR LD

O conversor LD usa o princípio da injeção do oxigênio. A diferença é que o

oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa líquido. Essa injeção é

feita pela parte de cima do conversor. Esse tipo de conversor é constituído de uma

carcaça cilíndrica de aço resistente ao calor, revestido internamente por materiais

refratários de dolomita ou Magnesita. A injeção do oxigênio é feita por meio de uma

lança metálica composta de vários tubos de aço. O jato de oxigênio é dirigido para a

superfície do gusa líquido e essa região de contato é chamada de zona de impacto.

Na zona de impacto, a reação de oxidação é muito intensa e a temperatura chega a

atingir entre 2.500 e 3.000ºC. Isso provoca uma grande agitação do banho, o que

acelera as reações de oxidação no gusa líquido. Nesse conversor a contaminação

do aço por nitrogênio é muito pequena porque se usa oxigênio puro. Isso é um fator

importante para os aços que passarão por processo de soldagem, por exemplo, pois

esse tipo de contaminação causa defeitos na solda.

Figura 1: Convertedor a oxigênio

(Fonte: http://b2bgroup.com.br/wp-content/uploads/2012/10/2.jpg, acesso em 05 de abril de 2014).

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Page 10: Trabalho Finalizado

1.2 VANTAGENS

O uso de conversores tem uma série de vantagens: alta capacidade de

produção, dimensões relativamente pequenas, simplicidade de operação e o fato de

as altas temperaturas não serem geradas pela queima de combustível, mas pelo

calor que se desprende no processo de oxidação dos elementos que constituem a

carga de gusa líquida.

1.3 DESVANTAGENS

Por outro lado, as desvantagens são: impossibilidade de trabalhar com

sucata, perda de metal por queima, dificuldade de controlar o processo com respeito

à quantidade de carbono, presença de considerável quantidade de óxido de ferro e

de gases, que devem ser removidos durante o vazamento (operação de descarga do

aço do conversor).

1.4 APLICAÇÕES

Dos conversores, saem aços usados na fabricação de chapas, tubos e

gasodutos, perfis laminados, arames, indústrias automotiva e de autopeças,

construção naval, eletrodomésticos e construção civil.

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Page 11: Trabalho Finalizado

2 ELEMENTOS DE MÁQUINAS

Figura 2: Vista em alçado do conversor

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Figura 3: Vista em alçado lateral direito do conversor da Figura 2.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

20. Reservatório

21. Anel

22. Munhões

23. Rolos Radiais

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Page 12: Trabalho Finalizado

24. Fita de Fixação

25. Cilindros Hidráulicos

26. Cilindros Axiais

27. Vigas

28. Mecanismo de Parada

29. Cilindros Hidráulicos

30. Pneu Inferior

31. Pneu Superior

Figura 4: Vista em corte axial, com algumas partes mostradas em alçado, um conversor de oxigênio puro-top-fundido.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de fundo sólido

33. Casca

34. Revestimento Refratário

35. Anel Munhão

36. Par de Munhões

39. Pneu Superior

40. Pneu Superior

47. Pinos Individuais

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Page 13: Trabalho Finalizado

52. Rolamento

53. Rolamento

54. Mecanismo de Inclinação

73. Porta de Descarga

74. Boca de Carga

Figura 5: Vista em plano de topo do conversor rotativo da Figura 4.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de Fundo Sólido

33. Casca

34. Revestimento Refratário

35. Anel Munhão

36. Par de Munhões

37. Rolos Radiais

38. Rolos Axiais

39. Pneu Superior

52. Rolamento

53. Rolamento

58. Estrutura Guia

13

Page 14: Trabalho Finalizado

73. Porta de Descarga

74. Boca de Carga

Figura 6: Vista em plano de fundo do conversor rotativo da Figura 4.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de fundo sólido

33. Casca

36. Par de Munhões

37. Rolos Radiais

40. Pneu Inferior

41. Mecanismo de Acionamento

42. Engrenagem de Transmissão

47. Pinos Individuais

52. Rolamento

53. Rolamento

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Page 15: Trabalho Finalizado

Figura 7: Vista em alçado lateral, parcialmente cortada e parcialmente em corte, para maior clareza, do conversor rotativo da Figura 4.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de Fundo Sólido

33. Casca

35. Anel Munhão

36. Par de Munhões

37. Rolos Radiais

38. Rolos Axiais

39. Pneu Superior

40. Pneu Inferior

41. Mecanismo de Acionamento

42. Engrenagem de transmissão

47. Pinos Individuais

55. Mecanismo de Apoio

58. Estrutura Guia

59. Meios Flexíveis

73. Porta de Descarga

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Page 16: Trabalho Finalizado

Figura 8: Vista seccional fragmentária tomada ao longo da linha VII - VII da Figura 6 e 7 e que mostra em pormenor um dos quatro mecanismos de acionamento

idênticos no conversor rotativo da Figura 4.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

33. Casca

35. Anel Munhão

38. Rolos Axiais

39. Pneu Superior

40. Pneu Inferior

41. Mecanismo de Acionamento

42. Engrenagem de Transmissão

43. Fonte de Unidade

44. Prateleira

45. Conexão

46. Eixo de Transmissão

47. Pinos Individuais

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Page 17: Trabalho Finalizado

Figura 9: Vista semelhante à da Figura 8, mas que mostra uma forma alternativa do mecanismo de acionamento.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

35. Anel Munhão

40. Pneu Inferior

41. Mecanismo de Acionamento

46. Eixo de Transmissão

48. Rolo de Movimentação

49. Rolamento

50. Garfo

51. Guia Deslizante

86. Apoiador

17

Page 18: Trabalho Finalizado

Figura 10: Vista em corte tomada ao longo da linha IX - IX da Figura 9.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

35. Anel Munhão

40. Pneu Inferior

41. Mecanismo de Acionamento

48. Rolo de Movimentação

50. Garfo

51. Guia Deslizante

86. Apoiador

Figura 11: Vista ampliada, fragmentada, em corte vertical de um dos mecanismos de suporte de rolos do conversor rotativo da Figura 4.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

37. Rolos Radiais

39. Pneu Superior

18

Page 19: Trabalho Finalizado

40. Pneu Inferior

55. Mecanismo de Apoio

56. Eixo

57. Garfo

58. Estrutura Guia

59. Meios Flexíveis

Figura 12: Vista em alçado, parcialmente quebrada e em corte, para maior clareza, de um anel de mola para uso no mecanismo de suporte de rolos da Figura 11.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

60. Anel de Mola

61. Mola Helicoidal Superior

62. Mola Helicoidal Inferior

Figura 13: Representação gráfica das características de carga versus a deflexão da mola do anel da Figura 12.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

19

Page 20: Trabalho Finalizado

Figura 14: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que um cilindro hidráulico é usado como o meio resiliente do mecanismo de suporte de rolo.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

37. Rolos Radiais

39. Pneu Superior

40. Pneu Inferior

55. Mecanismo de Apoio

57. Garfo

58. Estrutura Guia

63. Cilindro Hidráulico

64. Carcaça

65. Pistão

66. Haste do Pistão

67. Câmara de Fluído

68. Porta de Entrada-Saída de Fluído

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Page 21: Trabalho Finalizado

Figura 15: Vista semelhante à da Figura 10, exceto que aqui são mostrados dois rolamentos por meio do qual o rolo está montado de modo rotativo no fuso.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

37. Rolos Radiais

56. Eixo

69. Rolamento

Figura 16: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que aqui é mostrado um único rolamento esférico através da qual o cilindro está montado de modo rotativo sobre o

eixo.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

37. Rolos Radiais

56. Eixo

70. Mancal

21

Page 22: Trabalho Finalizado

Figura 17: Vista correspondente à Figura 11 e mostra, em particular, uma chumaceira lisa de forma deslizante de suporte do vaso conversor da Figura 4, em

vez do rolo.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

39. Pneu Superior

40. Pneu Inferior

59. Meios Flexíveis

71. Planície Mancal

Figura 18: Vista em corte axial de um conversor soprado-inferior, que concretiza o invento.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de Fundo Sólido

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Page 23: Trabalho Finalizado

35. Anel Munhão

75. Conduítes

76. Conduítes

77. Junta Rotativa

Figura 19: Vista em corte axial de outro conversor soprado para baixo, que concretiza o invento, o conversor sendo adicionalmente equipado com meios de

arrefecimento do vaso.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de Fundo Sólido

35. Anel Munhão

78. Conduítes

79. Conduítes

80. Articulação Rotativa

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Page 24: Trabalho Finalizado

Figura 20: Vista em corte axial de outra forma de realização preferida da invenção.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Figura 21: Vista esquemática em corte axial útil para explicar a operação do conversor rotativo, em conformidade com a invenção.

(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).

Descrição da figura:

32. Recipiente de Fundo Sólido

35. Anel Munhão

37. Rolos Radiais

38. Rolos Axiais

73. Porta de Descarga

81. Sistema de Conduta

82. Conjunto Rotativo

83. Protetores

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Page 25: Trabalho Finalizado

84. Protetores

85. Lacunas

86. Nível de Escória

3 ENSAIOS MECÂNICOS

Com relação ao aço produzido no conversor, são efetuadas análises químicas

para acerto da sua composição química. Essas análises pode ser a retirada de um

pote de escoria para medir a temperatura do material. E outro teste que é feito no

conversor LD é quando uma sublança retira o material para análise caso necessite

ajuste.

Em questão aos ensaios mecânicos que pode ocorrer futuramente nos aços,

que ocorrerão em amostras retiradas após a laminação. Podendo ser ensaio de

tração, dureza, charpy entre outras.

3.1 ENSAIOS DE TRAÇÃO

Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de

prova especifico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na

indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados

quantitativos das características mecânicas dos materiais.

Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações

promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo

menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é

possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta

durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a

resistência do material.

A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima

suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da

diminuição da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A

ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito

25

Page 26: Trabalho Finalizado

interno no material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que

raramente acontece.

A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos

aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se

conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes

variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão.

Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem

ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os

esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações

para uma mesma carga aplicada. Deve-se portanto centrar bem o corpo-de-prova na

máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo

longitudinal.

3.2 ENSAIOS DE DUREZA

A dureza é uma propriedade mecânica largamente utilizada em estudos e

pesquisas mecânicas e metalúrgicas, e principalmente na especificação e

comparação de materiais.

Para o conceito de dureza são atribuídos diferentes significados, tais como

medida de resistência do material a ações de origem mecânica sobre sua superfície,

resistência à penetração, à deformação plástica e ao risco.

Vários fatores influenciam a dureza de uma junta soldada; dentre eles citam-

se a composição química do metal de base e seu grau de encruamento, a

composição química do metal de adição, os efeitos metalúrgicos inerentes ao

processo de soldagem, o tratamento térmico e os parâmetros de soldagem.

Uma junta soldada apresenta regiões bastante definidas, que são

denominadas metal de base, zona afetada pelo calor e zona fundida; os limites

máximos de dureza para estas regiões são definidos por algumas normas e

especificações. Quando esses limites são ultrapassados, significa que houve perda

de ductilidade e que a junta soldada pode estar comprometida.

26

Page 27: Trabalho Finalizado

Os métodos mais utilizados no ramo da metalurgia e mecânica para

determinação de dureza são Brinell, Rockwell e Vickers.

3.2.1 MÉTODO DE DUREZA BRINELL

O método de dureza Brinell consiste em comprimir uma esfera de diâmetro D

por uma força F, durante um tempo T, contra a superfície do material a ensaiar; a

superfície deve ser plana e polida ou preparada através de lixamento ou esmeril.

Essa compressão produz uma mossa, isto é, uma impressão permanente no metal,

que após a remoção da força, pode ser medida por meio de uma lupa graduada ou

por um micrômetro óptico acoplado ao durômetro; a impressão é chamada diâmetro

d.

O valor do diâmetro d é a média de duas leituras tomadas a 90° uma da outra.

A dureza Brinell ou HB (Hardness Brinell) é definida como o quociente,

medido em Kgf./mm2, entre a carga aplicada e a superfície da calota esférica ou

mossa deixada no material.

3.2.2 MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL

O equipamento de dureza Rockwell é constituído por um sistema de aplicação

de força, por um penetrador cônico de diamante com 120° de conicidade ou esférico

com diâmetros variados, e ainda por um comparador para medição de profundidade

de penetração.

3.2.3 MÉTODO DE DUREZA VICKERS

O método de dureza Vickers, representado pela abreviação HV (Hardness

Vickers), é um ensaio em que um penetrador de diamante em forma de pirâmide de

base quadrada e ângulo entre faces de 136° é comprimido contra a peça a ensaiar

por uma força pré-determinada. Após a remoção da força, medem-se as diagonais

27

Page 28: Trabalho Finalizado

da impressão e o número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga

de ensaio P pela área de impressão S. O método de dureza Vickers fornece escala

contínua de dureza que varia entre HV5 até HV1000Kgf./mm2 para cada carga

utilizada.

3.3 ENSAIOS CHARPY

O teste Charpy é um dos métodos para determinar a resistência e

sensibilidade dos materiais quando submetido a uma certa carga de impacto. O

objetivo principal é medir a quantidade de energia absorvida pelo material durante a

fratura. São essenciais para garantir a segurança, confiabilidade e qualidade dos

mais diversos materiais. É muito utilizado no setor automobilístico, de aeronaves e

em peças específicas utilizadas na indústria.

O ensaio é realizado por um pêndulo de impacto. O corpo de prova é fixado

em um suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de aço

endurecido - é liberado de uma altura pré-definida, causando a ruptura do corpo em

teste. A altura de elevação do martelo após o impacto, em comparação com a

anterior, dá a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.

O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em temperaturas

mais baixas para testar a fragilidade do material em baixa temperatura.

3.4 ENSAIOS EM ELEMENTOS DE MÁQUINA DO CONVERSOR

Com relação ao equipamento conversor tem-se o refratário interno e a

carcaça metálica externa. Podendo ser solicitado ensaios durante a construção ou

reforma do mesmo, tais, tração e dureza para o aço da carcaça e refratariedade

para o refratário.

28

Page 29: Trabalho Finalizado

4 MECANISMOS

O conversor convencional será primeiramente descrito com referência às

FIG. 2 e 3, que deixam claro suas características e vantagens. O conversor ilustrado

tem um Reservatório (20) suportado rotativamente por um Anel (21) montado sobre

um par de Munhões (22). O Anel (21) suporta a carga radial do Reservatório (20) por

intermédio de quatro Rolos Radiais (23) e de um mecanismo de Fita de Fixação (24)

acionado por Cilindros Hidráulicos (25). Além disso, para suportar a carga axial do

Reservatório (20), o Anel (21) possui quatro Cilindros Axiais (26), montado sobre as

Vigas (27), e um par de Mecanismos de Parada (28) acionado pelos Cilindros

hidráulicos (29), rolos radiais (23) e os Cilindros Axiais (26) estão acoplados com os

Pneus Inferior (30) e Superior (31) em volta do Reservatório (20).

A linha Y - Y na FIG. 4 indica o eixo longitudinal do Recipiente de fundo Sólido

(32) sobre o qual o recipiente é rotativo em relação ao Anel de Munhão (35). A linha

X - X denota o eixo do Par de Munhões (36) que está orientado em ângulos retos

com o eixo Y - Y e sobre o qual o Recipiente de fundo Sólido (32) é inclinável com o

Anel de Munhão (35). O Recipiente (32) é axialmente simétrico ao eixo Y - Y.

Para suportar rotativamente o recipiente 32 contra a carga axial e radial, o

anel de apoio giratório 35 tem nela montado rotativamente dois paralelos, filas de

rolos anulares radiais 37 e duas linhas paralelas, linhas anulares de rolos de encosto

38, como se vê melhor na FIG. 7 As duas filas de rolos radiais 37 e as duas filas de

rolos de impulso 38 são espaçados entre si tanto na direção axial do recipiente 32

Os rolos radiais 37 rodar individualmente em torno de eixos paralelos ao eixo Y

navio -. Y, enquanto que os rolos de impulso 38 girar individualmente sobre os eixos

em ângulo reto com o navio eixo Y - Y.

O Recipiente (32) está rigidamente rodeado pelos Pneus Superior (39) e

Inferior (40) espaçados entre si na direção axial do Recipiente (32) e estão em

engate de rolamento em relação aos Rolos Radiais (37 FIG.5) e os Rolos Axiais (38

FIG. 5). Os Pneus Superior (39) e Inferior (40) marcam contato circunferencial com

as respectivas filas de Rolos Radiais (37 FIG. 5).

29

Page 30: Trabalho Finalizado

A rotação do Reservatório (32) em relação ao Anel de Munhão (35) é

realizada por uma pluralidade nos Mecanismos de Acionamento (41) montado no

interior do Anel de Munhão (35) e cada um incluindo uma Engrenagem de

Transmissão (42 FIG. 6). É de notar, no entanto, que apenas tal mecanismo de

acionamento pode ser utilizado, sem nos afastarmos do escopo da máquina. Uma

vez que os ilustrados quatro Mecanismos de Acionamento (41) são de construção

idêntica, apenas um deles é mostrado em detalhe na FIG. 8. A seguinte descrição

desta figura aplica, evidentemente, para qualquer um dos outros três mecanismos

de acionamento.

O mecanismo de acionamento representante 41 da FIG. 7 inclui uma fonte de

unidade 43 (ainda a ser descrito), montado na prateleira 44, dentro do anel de

munhão (35). A fonte de unidade (43) tem o seu eixo de saída ligado através de uma

conexão (45) a um eixo de transmissão (46) orientado em paralelo ao eixo Y – Y

(FIG.4). Fixamente montado sobre este eixo de transmissão (46) está à engrenagem

de transmissão (42 FIG. 6) acima notado que engrena com uma série de dentes de

engrenagens acionados, dispostos de modo anular e coaxialmente sobre o

recipiente (32). Nesta concretização particular, os dentes de engrenagem acionada

assumem a forma dos pinos individuais (47) de um cata-vento.

A fonte de unidade (43) de cada mecanismo de acionamento (41) pode ser

um motor hidráulico ou elétrico. A forma de realização emprega é a de um motor

hidráulico por conta da compactação desejada do equipamento global do conversor.

Em vez de a engrenagem empregada pelo mecanismo de acionamento (41)

da FIG. 8, uma unidade de atrito pode ser adotada como uma modificação do

mecanismo de acionamento (41a) mostrado na FIG. 9 e 10. Essa unidade de atrito

tem um rolo de movimentação (48) montado no eixo de transmissão (46) e que faz

contato com o pneu inferior (40) do recipiente 32 (FIG. 2). Preferivelmente, o rolo de

movimentação (48) é suportado de forma rotativa por meio de um rolamento (49) a

um garfo (50) recebido de forma deslizante em uma guia (51), para movimento na

direção e para longe do pneu inferior (40).

A unidade de corrente é uma alternativa possível para o mecanismo de

acionamento (41a). Embora não ilustrado especificamente, a unidade de cadeia

30

Page 31: Trabalho Finalizado

pode compreender uma roda dentada montada no eixo de transmissão (46), e uma

corrente sem fim enrolada em torno do recipiente (32) para engate com a roda

dentada.

Os rolos radiais (37) e axiais (38) dispostos em duas fileiras anulares são

suportados de forma independente por respectivos mecanismos de apoio de rolos

sobre o anel de munhão (35). A FIG. 11 mostra numa escala maior, o mecanismo de

apoio de rolo (55) para cada um dos rolos radiais (37). O mecanismo de apoio de

cada rolo axial (38) é essencialmente idêntico ao pistão (65), e a sua construção

será auto evidente a partir da seguinte descrição do mecanismo de apoio (55) e a

partir de uma consideração da FIG.7.

O mecanismo de apoio do rolo radial representativa 55 da FIG. 11 inclui um

eixo 56 no qual cada um dos rolos radiais (37) está montado de forma rotativa por

meio de um rolamento. O eixo 56 é suportado nas suas extremidades opostas por

um garfo (57). Este modo deslizante suportado por uma estrutura de guia (58) de

configuração anelar é assim restringida ao movimento de aproximação e

afastamento do pneu 39 ou 40, na direção radial do reservatório 32. A estrutura de

guiamento anular (58) é fixada ao anel de munhão (35) e é comum a todos os

mecanismos de apoio (55) para cada fileira de rolos radiais (37). Meios resilientes

(59 ainda a ser descrita) sobre a estrutura de guia (58) pressiona o rolo (37) contra o

radial pneu 39 ou 40 via o garfo (57).

Enquanto a meios flexíveis (59) de cada radial e mecanismo de apoio de rolo

(55) pode tomar a forma de vários tipos de molas e outros dispositivos, sendo um

exemplo recomendado o chamado anel de mola 60 (FIG. 12) devido à sua elevada

carga capacidade de suporte, densidade, e outras propriedades, o anel de mola (60)

compreende dois elementos de mola helicoidal 61 e 62. A FIG. 13 é um gráfico que

representa a característica de carga x deflexão deste anel de mola.

Outro exemplo do meio resiliente 59 recomendada é o atuado por um fluido,

de preferência hidráulico, cilindro 63 mostrado na FIG. 14. O cilindro hidráulico (63)

compreende uma carcaça (64) de rosca enroscada na estrutura anular de guia (58),

um pistão (65) de forma deslizante montado na carcaça (64), e uma haste (66) que

liga o pistão ao garfo (57) suportando rotativamente cada rolo radial (37) (ou axial

31

Page 32: Trabalho Finalizado

38). A câmara de fluido (67) do cilindro hidráulico (63) comunica através de uma

porta de entrada-saída de fluido (68) com um circuito de comando hidráulico (não

mostrado) que controla a pressão que atua no pistão 65.

De acordo com um modo preferido de operação do radial e mecanismos de

apoio de rolo de impulso utilizando os cilindros hidráulicos (63), um sensor de ângulo

de navio (não representado) incluído no circuito de controle hidráulico detecta o

ângulo no qual o anel (21) é inclinado em torno do eixo munhão X - X. O sensor de

ângulo correspondente controla, através de válvulas adequadas, as pressões

hidráulicas que atuam nos pistões (65) dos cilindros (63). As pressões dos cilindros

são, evidentemente, tão controlada, que os cilindros carregados pelo reservatório

(32), para uma extensão maior, receberão maiores pressões.

A FIG. 15 mostra que cada radial (ou impulso) de rolo (37) é montado sobre o

eixo (56) por meio de dois rolamentos (69), com as extremidades opostas do eixo de

chumaceira nesses mancais (70). Em alternativa, como mostrado na FIG. 16, pode

ser empregado em forma de tambor de rolamento (70), que está montado entre as

extremidades opostas do eixo (56). Este rolamento (70) é preferido porque pode

suportar rotativamente o rolo (37), mesmo quando o eixo do rolete é inclinado.

A forma em que o peso do recipiente 32 é suportado por um grande número

de rolos (37 e 38), conforme descrito acima, fornece a vantagem adicional de

redução substancial do tamanho do conversor. Uma vez que os rolos individuais (37

e 38) podem ser de um tamanho mínimo, que pode ser montado de forma compacta

sobre o anel de apoio giratório (35).

Na FIG. 17 cada um dos rolos (37 e 38), é substituído por uma planície

mancal (71). Qualquer uma mola, o cilindro acionado por um fluido, ou outro

dispositivo pode ser utilizado como o meio flexível (59). Os mancais (71) oferecem

uma resistência com muito mais atrito para os pneus 39 e 40 do que os rolos 37 e

38, no entanto, os mancais de deslizamento podem ser empregados somente no

caso em que o binário de saída combinada das fontes de acionamento (43) dos

quatro mecanismos de acionamento (41) é suficientemente alto para rodar o

recipiente (32), a despeito de tais resistências de atrito transmitido aos pneus 39 e

40.

32

Page 33: Trabalho Finalizado

A referência é novamente dirigida à FIG. 4, 5 e 7, para descrever uma

característica adicional da presente máquina. A característica adicional reside em

uma pluralidade de (quatro no exemplo ilustrado) portas de descargas (73) formado

adjacente à boca de carga do recipiente (32) em espaçamentos circunferenciais

constantes. Todos, exceto um destes portos de descarga devem ser fechados por

tampas cegas, plugues ou portões. A porta de uma descarga restante pode ser

primeiro colocado em uso. Quando esta porta de descarga torna-se inutilizável

devido a, por exemplo, o consumo do revestimento refratário na vizinhança da porta

que, em seguida, qualquer um das outras três portas podem ser usadas, com o

recipiente (32) girado em torno do seu próprio eixo Y - Y para a posição angular

necessária.

O conversor soprado inferior (FIG. 18) tem dois conduítes (75 e 76),

dependendo do anel de munhão (35) e acoplada à parte inferior de um recipiente

(32a) através de uma junta rotativa (77). Gases tais como o oxigênio e um

hidrocarboneto gasoso são fornecidos por estes conduítes (75 e 76) para a parte

inferior do recipiente rotativo (32ª), de modo a fluir através do mesmo para cima.

A FIG. 19 mostra outro exemplo de um conversor. Este conversor tem quatro

conduítes (78 e 79), dependendo do anel de munhão (35) e acoplada à parte inferior

de um recipiente (32b) conversor através de uma articulação rotativa (80). Os dois

conduítes adicionais referem-se ao fornecimento de um meio de arrefecimento, tal

como água, ar ou vapor, para o recipiente (32b).

A FIG. 20 mostra outra forma de realização preferida da máquina, que pode

ser considerada uma modificação ou aperfeiçoamento do conversor representado na

FIG. 4 a 7. O conversor rotativo modificado da FIG. 21 inclui um sistema de conduta

(81) com um conjunto rotativo (82) e que se prolonga através de um dos apoios

giratórios. O sistema de conduta (81) proporciona um meio de arrefecimento, de

preferência, de gases, para o anel de dois protetores (83 e 84), ligados ao anel de

munhão (35), de modo a delimitar as duas filas de rolos radiais e axiais (37 e 38), e

os seus mecanismos de apoio. Lacunas (85) existem entre o recipiente (32) e os

protetores (83 e 84), servindo, assim, para evitar a entrada de poeira para os

protetores. Assim, o meio de arrefecimento gasoso oferece o triplo de refrigeração

33

Page 34: Trabalho Finalizado

do anel de munhão (35), arrefecimento do recipiente (32), e protege os cilindros

radiais e axiais (37 e 38) e do pó.

5 PROCESSO DE FABRICAÇÃO

5.1 MATÉRIAS PRIMAS

As principais matérias primas utilizadas na Produção do ferro gusa líquido e

posteriormente o aço, são: os minérios de ferros, fundentes e o sínter. Os Fundentes

são substâncias que reagem com determinados elementos facilitando à sua fusão e

remoção. Exemplos: o calcário, a cal, dolomita e fluorita.

As matérias primas são compradas e chegam à indústria, através dos

transportes: ferroviários, rodoviários e marítimos. Após isto, as gerências de

Minérios recebem estes materiais, estoca-os, beneficia-os e abastecem-nos nas

sinterizações e altos fornos. Exemplos de minerais siderúrgicos: magnetita,

hematita, limonita, siderita e pirita.

5.2 SINTERIZAÇÃO

É o processo que emprega materiais finos entre 0,2 e 10 mm; defini-se como

aglomeração de partículas minerais numa massa porosa. O pátio de minério envia

10 tipos de matérias primas para a dosagem do sínter. Logo em seguida o material é

levado para o tambor misturador, que homogeniza pelo forno de ignição que queima

a superfície do sínter a 1250°C e é succionado através de exaustores para a queima

completa. Depois passa-se pelo quebrador, resfriamento e por fim, é direcionado

nas correias transportadoras que envia o sínter direto para os altos-fornos.

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Page 35: Trabalho Finalizado

Figura 22: Sinterização - Silos de minério, responsáveis pelo armazenamento do minério.

(Fonte: http://www.cesec.ufpr.br/metalica/01/01.htm, acesso em 24 de abril de 2014).

5.3 COQUERIA

É um processo que ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência de ar

durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. O

produto resultante desta etapa, o coque, é um material poroso com elevada

resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono.

Figura 23: Coqueria - Trabalhador da Fábrica de Coque retirando a temperatura do coque

(Fonte: http://www.cesec.ufpr.br/metalica/01/01.htm, acesso em 10 de maio de 2014).

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Page 36: Trabalho Finalizado

5.4 ALTO FORNO

É um equipamento vertical de grande porte, constituído basicamente de uma

carcaça metálica revestida internamente com material refratário, contendo ainda

outras partes imprescindíveis ao seu funcionamento.

A carga é constituída basicamente de carga metálica (pelotas, sinter, minério

de ferro granulado), quartzito (fundente) e coque que é resultado da coqueificação

do carvão mineral, utilizado como combustível para a geração de calor e energia ao

processo. Depois de calculados os componentes da carga faz-se o carregamento

pelo topo do Alto Forno. Na região do cadinho (base do alto forno) já com metal

líquido ocorre à separação metal escória, que se dá por diferença de densidade, o

material possibilitando assim a separação.

Do cadinho o material é vazado (ferro gusa líquido e escória) onde ocorre a

separação nos canais de corrida onde, o gusa segue em vagões tanques

denominados carros torpedos para a Aciaria onde é convertido em aço, enquanto a

escória é aproveitada para a produção de cimento.

O Alto Forno é um reator de funcionamento contínuo onde se processa a

redução dos óxidos, tendo como produto resultante uma liga no estado líquido,

composto de ferro (90% a 95%) e de carbono (3% a 4,8%) e mais alguns elementos

(Si, Mn, P, S) a uma temperatura que varia de 1450 a 1550 °C. Seu produto final se

denominada: Ferro Gusa.

36

Page 37: Trabalho Finalizado

Figura 24: Alto Forno - Fábrica na qual produz o ferro gusa líquido.

(Fonte: http://www.alufer.com.br/obras.htm, acesso em 10 de maio de 2014).

Divisões do Alto Forno: (fig.04)

A. Cadinho - Região do Forno desde a soleira até o eixo das ventaneiras

B. Rampa - Parte cônica, alargando-se para cima desde o eixo das ventaneiras até

o começo da cuba.

C. Ventre - Parte cilíndrica, entre a rampa e a cuba.

D. Cuba - Parte cônica, estreitando-se para cima, até a parte superior cilíndrica,

denominado goela.

37

Page 38: Trabalho Finalizado

Figura 25: Divisões do Alto Forno.

(Fonte: http://201.39.122.3/Cursos/EngenhariaMetalurgica/.../REDUC3.ppt, acesso

em 10 de maio de 2014).

5.4.1 PROCESSO DE FUNCIONAMENTO

As matérias primas a serem reduzidas no Alto Forno são enfornadas em

camadas alternadas, uma camada composta exclusivamente do material

combustível, que é o coque e outra de materiais metálicos e fundentes (sínter,

pelota, hematita, cascalho, etc.).

O Forno é inteiramente carregado desde a soleira até a linha superior de

carga, acende-se o coque ao nível das ventaneiras e por elas é injetado o ar super

aquecido (temperatura de sopro).A reação de ar quente com o carbono do coque irá

reagir com os componentes, liquefazendo-os a temperatura entra 1490 a 1510 °C.

Dois materiais líquidos são gerados no processo: Ferro Gusa (Gusa) e a

Escória. O gusa é enviado à Aciaria em carros torpedos. A escória é granulada

totalmente e transferida para os silos de espera e depois encaminhadas para a

fabricação de cimento.

38

Page 39: Trabalho Finalizado

5.5 PRODUÇÃO DO AÇO

O processo de produção do aço começa na Aciaria na retiragem da escória

(através da Escumadeira) gerada no Alto Forno, em seguida o material (ainda sendo

gusa) é transportado através do Carro Torpedo para a Estação de Dessulfuração

(fig.05) e é posicionado no hangar da estação, onde a função principal é diminuir o

teor de enxofre no gusa. Neste local, o Ferro Gusa está a aproximadamente 1450

°C. Em seguida, o operador inicia o processo de Dessulfuração do Ferro Gusa no

carro torpedo que dura cerca de 20 minutos. A dessulfuração é de grande

importância, pois proporciona a produção de aços mais nobres e reduz-se o custo

da produção. Normalmente o enxofre encontrado no gusa fica em torno de 0,045%,

e com o processo de dessulfuração, ele pode ser reduzido para cerca de 0,005%.

Figura 26: Dessulfuração - Funcionamento interno do carro torpedo na dessulfuração

(Fonte: http://www.infomet.com.br/siderurgia-3a-dessulfuracao.php, acesso em 10 de maio de 2014).

Consequentemente, após a dessulfuração no Carro Torpedo ocorre a flotação

da escória, ou seja, toda a escória que estava possivelmente no meio e na parte

inferior do Carro Torpedo ficará na parte supeior. Portanto, é necessário que faça-se

mais uma retirada da escória através da Escumadeira (é como retirar a nata do leite

após fervido).

Quando o Carro Torpedo chega à Balança de Gusa, ele é posicionado no

hangar e o operar conecta o Plug tipo JB no Carro Torpedo. A função principal da

Balança de Gusa é preparar a pesagem do pedido de gusa feito pelo convertedor. O

Ferro Gusa então é basculado na panela posicionada no prato da balança. Este

39

Page 40: Trabalho Finalizado

processo que dura em torno de 17 minutos requer certa habilidade do balanceiro

quanto à precisão da pesagem.

Em seguida o material (ainda sendo Ferro Gusa) é transportado para a

Máquina de Remoção de Escória, através da Ponte Rolante. A função principal da

máquina de remoção de escória é como o próprio nome diz: retirar a escória

presente no Ferro Gusa. Pois ao bascular o Carro Torpedo na Balança de Gusa, cai

muito cascão presente do mesmo, para a panela de gusa.Paralelo às atividades

anteriores, a Ala de Sucata prepara a carga sólida, constituída de sucatas finas,

médias e grossas. Este material é distribuído no interior de um equipamento

chamado Calha para Sucata. Ela é distribuída por pontes rolantes equipadas com

eletroímãs.

Após sua preparação, conforme solicitação do Convertedor (fig.06), ela é

enviada para enfornamento, que é realizado também, através de Ponte Rolante. Em

seguida, o Ferro Gusa que acompanhamos até agora é enfornado no convertedor

sobre a sucata já enfornada anteriormente.

Sendo assim, é iniciado o processo de sopro, que chamamos "Sopro da

corrida, ou Sopro de Oxigênio." Este processo que dura cerca de 20 à 30 minutos, é

constituído basicamente da injeção de oxigênio através de uma lança refrigerada a

água, onde provoca uma reação química, eliminando ainda mais o enxofre, fósforo,

silício e carbono principalmente. Durante o processo, o soprador, nome dado ao

profissional responsável pela execução da fabricação do aço, adiciona fundentes,

refrigerantes ou energéticos, de forma a conseguir uma constituição de escória ideal

para não agredir o revestimento refratário do convertedor e obter uma temperatura

objetiva ideal para o vazamento da corrida.

Em tempos remotos, no final da sopragem, o convertedor seria

basculado para ser efetuada a amostragem do aço para a análise química a fim de

verificar se os teores de carbono, enxofre, fósforo e outros elementos, estão dentro

da faixa estipulada para o aço em fabricação, além da temperatura do banho.

Porém, com a implantação da sub-lança, esta atividade é executada

automaticamente durante o processo, fazendo-se as correções necessárias pelo

computador de processo.

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Page 41: Trabalho Finalizado

Figura 27: Convertedor - Equipamento industrial responsável por transformar o ferro gusa líquido em aço líquido.

(Fonte: http://www.enesa.com.br/enesa/index.php?p=noticia-2&id=85, acesso em 26 de abril de 2014).

Estando tudo dentro dos parâmetros do processo anterior, o aço é vazado na

panela de aço, momento em que são adicionados os ferros ligas. Estes darão

consistência necessária ao tipo de aço requerido.

Após o vazamento da corrida, a panela com o aço poderá ser

direcionada para o processo de Refino Secundário que se inicia com a

desgaseificação a vácuo (dependendo do tipo de aço) realizado em um equipamento

denominado desgaseificação de metais (fig.07). Este processo promove a retirada

de gases residuais (hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) contidos na massa líquida e

simultaneamente também efetua a retirada de elementos nocivos às suas

propriedades físico-químicas e finalmente corrige-se a composição, adicionando

elementos de correção ou ferro ligas, objetivando manter o aço dentro dos

parâmetros desejados para o tipo de produto desejado.

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Page 42: Trabalho Finalizado

Figura 28: Desgaseificação de Metais - Equipamento secundário da Aciaria, responsável por tratar o aço de acordo com a necessidade do cliente.

(Fonte: http://www.cst.com.br/produtos/co_produtos/catalogo_produtos/criogenicos/criogenicos.asp, acesso em 26 de abril de 2014).

Outra rota do aço poderá ser o envio para o Forno Panela. Seus objetivos

básicos são equalizar a temperatura, corrigir a composição química e desoxidar o

aço para envio a Estação de Borbulhamento de Argônio, ou para Máquinas de

Lingotamento Contínuo onde ocorrerá a solidificação do aço líquido.

O aço oriundo da desgaseificação, forno panela ou convertedor, como última

etapa dos processos de manuseio da massa líquida (corrida) passa pela Estação de

Borbulhamento de Argônio, onde é feita uma injeção de gás inerte (Argônio). Tem

por funções: homogeneizar e fazer flotar as impurezas para a escória que se forma

sobre o banho. Outra função é efetuar a injeção de alumínio e outras ligas em fio,

objetivando melhorar as propriedades do metal.

A fase seguinte é o lingotamento da corrida nas máquinas do Lingotamento

Contínuo. Esta etapa tem por função solidificar o aço. Em seguida, o aço já sólido, é

direcionado para a Máquina de Escarfagem Automática, onde são retirados os

possíveis defeitos que possam existir na superfície do esboço, produzidos durante o

processo de lingotamento.

42

Page 43: Trabalho Finalizado

5.6 LAMINAÇÃO

Após o material ter sido solidificado ele é destinado para as laminações. A

laminação é o processo de conformação do material (aço), através de cilindros, a fim

de transformar seções grandes, retangulares ou redondas, em seções menores. Em

alguns livros didáticos define-se laminação como um processo de conformação que

consiste em modificar a secção de um material passando-o entre dois cilindros que

giram na mesma velocidade periférica, mas em sentidos contrários. Desta forma, a

placa a ser laminada possui uma espessura maior do que a distância entre as

superfícies dos cilindros, sofrendo uma deformação plástica devido a pressão de

trabalho dos cilindros e a passes sucessivos decrescentes entre os cilindros que

resulta na redução de sua espessura e no aumento do seu comprimento e largura.

Devido à força de atrito entre a superfície do cilindro e o material a ser

laminado, consegui-se laminar o material até a espessura desejada. Sem essa força

de atrito não seria possível arrastar o material a ser laminado.

Portanto, após o material sair do Lingotamento que se localiza na Aciaria, ele

é destinado as Laminações (Laminação a Quente, Laminação a frio e Laminação de

chapas Grossas).

43

Page 44: Trabalho Finalizado

6 CONCLUSÃO

Foi abordado o tema convertedor ou conversor, devido aplicação nos conhecimentos que adquirimos através de matérias de ensaios mecânicos, elementos de máquinas e processo de fabricação I. Os professores, das respectivas matérias, reforçaram muito a respeito da indústria siderúrgica durante as aulas, pois em nossa região temos uma grande influência.

Em ensaios mecânicos usamos como referência os ensaios de testes no convertedor, como o ensaio de temperatura e ensaio de amostra do aço na lança. Após isso, abordamos sobre o ensaio de dureza, charpy, entre outros. Em elementos de máquinas foram estudado a partir da patente do equipamento, todas as peças que compõe o convertedor, explicando-as detalhadamente tanto as peças como o mecanismo. No processo de fabricação mostramos a produção do aço, desde a sinterização até o material laminado, dando foco principalmente na Aciaria, onde se encontra o convertedor.

Ao realizar o trabalho, foi notado que o convertedor é o pulmão da Aciaria, pelo qual são necessárias pessoas capacitadas para operá-lo, tendo sempre em mente a segurança da equipe e a qualidade do aço, a fim de que todos os clientes fiquem satisfeitos com o produto e por consequência a empresa lucre.

44

Page 45: Trabalho Finalizado

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Processo LD. Disponível em: <http://www.infopedia.pt/$processo-

ld;jsessionid=qgKNhSviGcVSiV3yOzjxWw.> Acesso em: 13 de maio de 2014.

Companhia siderúrgica de tubarão. A geração de escória de aciaria LD pelo método

de convertedor com sopro de oxigênio.

Disponível em:

<http://www.cst.com.br/aplicacoes/documentos/02sql07/custom/inc/imagem.asp?

arquivoId=%7BC337280C-F932-44E4-8A01-FE8A284795D4%7D&campo=arquivo.>

Acesso em: 15 de maio de 2014.

É hora de fabricar o aço. Disponível em:

<https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/e/e7/Aula_05.pdf.> Acesso em: 16 de maio

de 2014.

Conversor de aço Rotary. Disponível em:

<http://www.google.com/patents/US4385748.> Acesso em: 16 de maio de 2014.

Fabricação do ferro gusa e do aço. Disponível em:

<http://www.ifba.edu.br/metalografia/arq/gusa.pdf.> Acesso em: 17 de maio de 2014.

O aço e sua obtenção. Disponível em: <http://www.rvaz.com.br/faq.php?

id=6&assunto=O%20A%E7o%20e%20sua%20Obten%E7%E3o.> Acesso em: 17 de

maio de 2014.

Metalurgia do pó (Sinterização). Disponível em:

<http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/04%20Sinteriza%C3%A7%C3%A3o.pdf.>

Acesso em: 18 de maio de 2014.

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