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Etapas da fabricação do aço
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27/03/2015 A OBTENÇÃO DO AÇO
http://www.cesec.ufpr.br/metalica/01/01texto.htm 1/4
O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta principalmente de ferro e pequenasquantidades de carbono. Para aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é da ordem de 0,18% a0,25%.
O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes partes:
a) Preparo das MatériasPrimas (Coqueira e Sintetização) b) Produção de Gusa (Altoforno) c) Produção de Aço (Aciaria) d) Conformação Mecânica (Laminação)
As matériasprimas necessárias para a obtenção doaço são: o minério de ferro, principalmente a hematita,e o carvão mineral. Ambos não são encontrados purosna natureza, sendo necessário então um preparo nasmatérias primas de modo a reduzir o consumo deenergia e aumentar a eficiência do processo.
VER ESQUEMA DO PÁTIO DE MATÉRIASPRIMAS
FOTO 01: Pátio de MatériasPrimas (Arquivo COSIPA)
A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300oCem ausência de ar durante um período de 18 horas,onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. Oproduto resultante desta etapa, o coque, é um materialporoso com elevada resistência mecânica, alto pontode fusão e grande quantidade de carbono."O coque, nas especificações físicas e químicasrequeridas, é encaminhado ao altoforno e os finos decoque são enviados à sinterização e à aciaria. Ocoque é a matéria prima mais importante nacomposição do custo de um altoforno (60%)".
FOTO 02: Operação de Desfornamento da Coqueira (ArquivoCOSIPA)
Na sinterização, a preparação do minério de ferro éfeita cuidandose da granulometria, visto que os grãosmais finos são indesejáveis pois diminuem apermeabilidade do ar na combustão, comprometendo aqueima. Para solucionar o problema, adicionamsemateriais fundentes (calcário, areia de sílica ou opróprio sínter) aos grão mais finos.
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Com a composição correta, estes elementos sãolevados ao forno onde a mistura é fundida. Emseguida, o material resultante é resfriado e britado atéatingir a granulometria desejada (diâmetro médio de5mm).O produto final deste processo é denominado de síntere de acordo com o Arquiteto Luís Andrade de MattosDias, "Em decorrência de suas característicascombustíveis e de permeabilidade, o sínter tornousemais importante para o processo do que o própriominério de ferro".
FOTO 03: Sinterização (Arquivo USIMINAS)
Esta parte do processo de fabricação do aço consistena redução do minério de ferro, utilizando o coquemetalúrgico e outros fundentes, que misturados com ominério de ferro são transformados em ferro gusa.A reação ocorre no equipamento denominado AltoForno, e constitui uma reação exotérmica.O resíduo formado pela reação, a escória, é vendidapara a indústria de cimento.Após a reação, o ferro gusa na forma líquida étransportado nos carrostorpedos (vagões revestidoscom elemento refratário) para uma estação dedessulfuração, onde são reduzidos os teores deenxofre a níveis aceitáveis. Também são feitasanálises da composição química da liga (carbono,silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o carrotorpedo transporta o ferro gusa para a aciaria, ondeserá transformado em aço.
VER CARROSTORPEDOS
FOTO 04: Alto Forno (Arquivo COSIPA)
Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço atravésda injeção de oxigênio puro sob pressão no banho degusa líquido, dentro de um conversor. A reação,constitui na redução da gusa através da combinaçãodos elementos de liga existentes (silício, manganês)com o oxigênio soprado, o que provoca uma grandeelevação na temperatura, atingindo aproximadamente1700oC.Os gases resultantes do processo são queimados logona saída do equipamento e a os demais resíduosindesejáveis são eliminados pela escória, que fica asuperfície do metal.Após outros ajustes finos na composição do aço, esteé transferido para a próxima etapa que constitui olingotamento contínuo.
FOTO 05: Aciaria (Arquivo USIMINAS)
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No processo de lingotamento contínuo o aço líquido étransferido para moldes onde se solidificará. O veiometálico é continuamente extraído por rolos e apósresfriado, é transformado em placas rústicas atravésdo corte com maçarico.
FOTO 06: Lingotamento Contínuo (Arquivo USIMINAS)
FOTO 07: Laminação a Quente (Arquivo USIMINAS)
Posteriormente, os lingotes devem passar peloprocesso de laminação, podendo ser a quente ou afrio, onde se transformarão em chapas através dadiminuição da área da seção transversal. Nalaminação a quente, a peça com aproximados 250 mmé aquecida e submetida à deformação por cilindros quea pressionarão até atingir a espessura desejada. Osprodutos laminados a quente podem ser:
Chapas Grossas espessura: 6 a 200 mm largura: 1000 a 3800 mm comprimento: 5000 a 18000 mmTiras espessura: 1,2 a 12,50 mm largura: 800 a 1800 mm comprimentopadrão: 2000, 3000 e 6000 mm
Tensões Residuais
Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente apresentam tensões quepermanecem após o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se solidificam maisrapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedirá a retração da peça como um todo, fazendocom que o centro da peça permaneça tracionado. A norma NBR 8800 fixa essa tensão em 115 MPa.
Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são normalmente mais finas, commelhor acabamento e sem a presença de tensões residuais.
Dimensões: espessura: 0,3 a 3,00 mm largura: 800 a 1600 mm comprimentospadrão: 2000, 2500 e 3000 mm
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FOTO 09: Chapas (Arquivo USIMINAS)
FOTO 10: Chapas Grossas (Arquivo USIMINAS)
FOTO 11 Bobinas (Arquivo USIMINAS)
INFORMAÇÕES ADICIONAIS A) Esquema do Pátio de MatériasPrimasB) CarrosTorpedos
