PRODUÇÃO DE AÇOS “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio Siderurgia.

PRODUÇÃO DE AÇOS

“Metalurgia do ferro e do aço”

fonte: Aurélio

Siderurgia

PRODUÇÃO DE AÇOSFluxo Básico da Produção

Produção do Ferro

GusaProdução

do AçoAjustagem

do AçoTube

Rounds=+ +

PRODUÇÃO DE AÇOS

Fluxo Básico da Produção

minério deferro

carvão

calcário alto forno Escória

aciariaaçolingotamento

ferro gusa

processamentotérmico

processamentomecânico

conformaçãousinagemunião

recozimentotêmperarevenimento

PRODUÇÃO DE FERRO GUSA

• Não é encontrado na natureza sob a forma metálica;

• É encontrado somente na forma de óxidos (minério);

• No Brasil o óxido de ferro predominante nos minérios é o Fe2O3

O Metal Ferro (Fe)

PRODUÇÃO DE FERRO GUSAMina de minério de ferro


• Composição química: 65% de Fe 28% de Oxigênio

Restante: “impurezas”

• Não tem as propriedades físicas do ferro.

• É uma pedra igual a tantas outras existentes na natureza.

Minério de Ferro (Hematita)


O grande desafio da metalurgia do ferro é conseguir extrair o metal ( Fe ) do minério ( Fe2O 3 )

A extração do Fe do minério é feita no alto-forno


O Alto Forno é um reator, contra corrente, onde processa-se a redução de óxido de ferro (minério) geralmente é usado o

carvão vegetal como elemento redutor.

Alto Forno

PRODUÇÃO DE FERRO GUSAMatéria-Primas do Alto-forno

•Sinter e pelota: finos de minério de ferro que foram aglomerados para utilização no alto -forno.

•Coque ou carvão vegetal: agente redutor e combustível do processo

•Fundentes: tudo aquilo que facilita a formação de escória líquida (calcário e quartzo).

PRODUÇÃO DE FERRO GUSACarvão e Minério

PRODUÇÃO DE FERRO GUSAProdutos do Alto-forno

•Ferro gusa: principal produto do alto-forno, matéria-prima do aço carbono - 3 a 4,5% fósforo - 0,05 a 2,0% silício - 0,5 a 4,0% manganês - 0,5 a 2,5%

•Escória: combinação dos elementos dos fundentes com impurezas do minério e cinzas SiO2 - 29 a 38% CaO + MgO - 44 a 48% Al2O3 - 10 a 22% FeO + MnO - 1 a 3%

PRODUÇÃO DE FERRO GUSAGusa Sólido

PRODUÇÃO DE FERRO GUSAAlto-forno

•Gás de Alto Forno (CO, CO2, N2, H2O, CH4, H2)•Pó (finos de minério e carvão carregados pelo gás)

SAÍDAS

•Gusa•Escória

•Ar (Quente)•O2(enriquecido)•Finos de carvão•Gás Natural

•Minério/Pelota/Sinter•Coque /Carvão Vegetal•Fundentes

ENTRADAS


minério de ferrocarvãocalcário

ar

gás de alto forno

ferro gusaescória

3Fe2 O3 + CO 2Fe3O4 +CO2

Fe (gusa)

Fe3O4 + CO 3FeO +CO2

FeO + CO Fe +CO2


PRODUÇÃO DE FERRO GUSACaracterísticas do ferro gusa

Contém elevado teor de carbono (4,5%).

Contém “impurezas” (como P e S).

É duro e quebradiço (não pode ser conformado).

Em geral é utilizado na fabricação de peças fundidas de grande espessura.

PRODUÇÃO DE FERRO GUSABica de Gusa

PRODUÇÃO DE FERRO GUSACarro Torpedo

PRODUÇÃO DE AÇO

Para se obter o aço à partir do ferro gusa é necessário:1. Tirar o carbono do gusa;2. Tirar as “impurezas” do gusa (S, P)3. Aumentar a temperatura do metal líquido

• São ligas ferrosas com teores de carbono até 2,1% tipos : aço carbono

aço ligado aço micro-ligado

Definições

PRODUÇÃO DE AÇO

•Para retirar o enxofre do gusa é feita a dessulfuração.

•É injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e cal, juntamente com o nitrogênio.

•Cada dessulfuração gasta em média de 10 a 12 minutos, e abaixa-se a faixa de enxofre para os níveis desejados, o que não seria possível se o gusa fosse direto para o LD.

Dessulfuração

PRODUÇÃO DE AÇODessulfuração

PRODUÇÃO DE AÇO

• Diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa .

• Aumentar a temperatura do metal líquido

• Não utiliza combustível de forma ilimitada.

• O calor gerado no LD é, principalmente, o calor da queima do Carbono e do Silício do gusa.

• A principal fonte de calor que entra no LD é o gusa líquido, a altas temperaturas (~1200ºC).

Processo LD

PRODUÇÃO DE AÇO

Ferro gusa (4,5% de C) + O2 gás + fundentes =

Aço líquido (0,06% de C) + (CO + CO2) gás + escória

Si (gusa) SiO2 (escória)Mn (gusa) MnO (escória) P(gusa) P2O5(escória)CaO(fundentes) CaO (escória)MgO(fundentes) MgO (escória)

Processo LD

PRODUÇÃO DE AÇO

• Utiliza gusa líquido e sólido, sucata de aço e oxigênio

• O calor contido no gusa líquido e a oxidação dos elementos químicos (C, Si, Mn e etc) são as fontes que fornecem energia para fundir a sucata

• A sucata de aço é utilizada como um material refrigerante para o sistema.

• O sopro de oxigênio, que transforma o gusa em aço, transcorre em aproximadamente 20 minutos e eleva a temperatura do banho metálico até 1700ºC

Processo LD

PRODUÇÃO DE AÇOConvertedor LD

PRODUÇÃO DE AÇO

• Baixo teor de carbono (~0,06%)

• Baixo teor de “impurezas” (P e S)

• Teor de ferro maior que 99%

• Tem as propriedades do ferro metálico

• Pode ter as suas propriedades acentuadas com a adição de pequenas quantidades de outros elementos.

Processo LD

PRODUÇÃO DE AÇOProcesso LD - Carregamento da Sucata

PRODUÇÃO DE AÇOProcesso LD - Carregamento de Gusa

PRODUÇÃO DE AÇOVazamento do LD na Panela

PRODUÇÃO DE AÇO

• Após o ajuste do teor de fósforo, carbono e da temperatura do aço líquido no LD, deve-se fazer o refino secundário do aço

• O refino secundário consiste no acerto final da composição química e temperatura do aço, além da execução de procedimentos que visam “limpar” e/ou desgaseificar o aço.

• O refino secundário é feito no Forno Panela e, dependendo do aço, no VD e Rinsagem também.

Metalurgia Secundária

PRODUÇÃO DE AÇO

• Carbono - quanto maior o teor de carbono, maior a resistência mecânica e a dureza do aço.

• Molibdênio - aumenta a resistência à tração e à ação do calor

• Cromo - aumenta a resistência mecânica e ao calor, aumenta a dureza e a proteção anti-corrosiva do aço.

Elementos de liga no Aço

PRODUÇÃO DE AÇO

• Boro - aumenta a temperabilidade do aço

• Níquel - aumenta a resistência ao impacto de aços estruturais.

• Vanádio - aumenta a resistência à tração.

Elementos de liga no Aço

PRODUÇÃO DE AÇO

• Ao se adicionar ligas no aço, é necessário ter calor suficiente para fundi-las.

• O LD não pode compensar esta necessidade de calor, uma vez que suas fontes de geração de energia são limitadas.


PRODUÇÃO DE AÇO

• O forno panela utiliza a energia elétrica para suprir a necessidade de calor.

• O forno panela permite a elaboração de aços ligados via LD.


PRODUÇÃO DE AÇO

• No forno panela ocorrem :• homogeneização química e térmica do banho metálico• refino do aço,• acerto de composição química• acerto de temperatura

• É possível a produção do aço com estreita faixa de composição química e de excelente qualidade.


PRODUÇÃO DE AÇOMetalurgia Secundária

PRODUÇÃO DE AÇOForno Panela

PRODUÇÃO DE AÇODesgaseificação à Vácuo

Aços com exigência de baixos teores de hidrogênio (teores menores que 5ppm)

Aços com exigência de baixos teores de oxigênio (teores menores que 15ppm)

Aços com teor mínimo de enxofre acima de 0,010%

Aços com teor de Ni > 0,40% e Cr > 2,0%

Aços com elevado grau de limpeza


O VD, reduz a pressão de 1atm até menos de 0,002atm retirando os gases do aço.

É realizada pela despressurização do sistema e injeção de argônio, tornando o banho extremamente agitado e desgaseificado.



PRODUÇÃO DE AÇOEstação de Rinsagem

A rinsagem deve ser sempre feita após o VD. Nela é feito o borbulhamento com argônio, a baixas

vazões, para a remoção das inclusões que ainda estão flutuando no banho metálico

Com a baixa injeção de argônio, as inclusões são levadas até a superfície do aço, se incorporando à escória que lá se encontra.

Os aços produzidas via VD e Rinsagem são, geralmente, de alto grau de pureza



PRODUÇÃO DE AÇOLingotamento Contínuo

É a etapa na qual o aço líquido é transformado em aço sólido sob a forma de barras de seção redonda

O lingotamento contínuo é um processo onde o aço líquido é colocado em um distribuidor que alimenta quatro moldes de cobre, refrigerados a água, onde são produzidas barras redondas de 180, 194 e 230mm de diâmetro.




PRODUÇÃO DE AÇOCorte das barras

PRODUÇÃO DE AÇOIdentificação das barras

PRODUÇÃO DE BLOCOSAjustagem das barras

• Após as barras serem lingotadas elas são armazenadas em “bolsas”.

• Após o resfriamento são transportadas para a ajustagem do LC, via transporte rodoviário.

• Na chegada das barras elas são inspecionadas de acordo com as especificações do cliente.

PRODUÇÃO DE BLOCOSAjustagem das barras

• Após ser verificada a qualidade superficial as barras são cortadas por serras ou maçaricos, de acordo com os dados programados.

• Após essa etapa os blocos são despachados para as usinas de tubos, via transporte rodoviário, ou para a laminação de barras, no caso de qualidades específicas.

PRODUÇÃO DE BLOCOSCorte a maçarico e corte a serra

PRODUÇÃO DE BLOCOSPreparação e despacho

PRODUÇÃO DE BARRASLaminação de Barras

• Quando o diâmetro final do bloco ainda não é o ideal para o processamento na fábrica de tubos, este deve passar pela laminação.

• A laminação é composta por um forno de reaquecimento, quatro cadeiras de laminação, leito de resfriamento e bolsa de estocagem.

• Após a laminação, é feita uma nova inspeção e as barras são novamente cortados em blocos.

PRODUÇÃO DE BARRASLaminação

PRODUÇÃO DE AÇOSLimitações

• Tamanho do pedido: pode prejudicar produtividade e aumentar custos na aciaria

• Teor de fósforo menor que 0,020%

• Teor mínimo de S maior que 0,010%

• Corridas via VD

• Carbono ultra baixo (< 0,07%)

• Ligas acima de 3%

• Faixas muito estreitas

TUBOS VERDES

AREAS DE PRESERVAÇÃO LEGALAREAS DE PROTEÇÃO LEGAL

Florestas Ecologicamente Corretas

PRODUÇÃO DE AÇOS “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio Siderurgia.

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