Noções de Metalurgia

CH: 54 hs./semestre

03 h./semana

2ª Feira :18:10 – 20:40

Prof. : Alin Junior Machado Chaves

FORMAÇÃO ACADÊMICAFORMAÇÃO ACADÊMICA Mestrado Engenharia Metalúrgica – Abril 2006 Universidade Federal de Minas Gerais Engenharia Metalúrgica –Março 1999 Universidade Federal de Minas Gerais

EXPERIÊNCIA PROFISSIONAL

ARCELORMITTAL MONLEVADE Cargo: Analista de Processo Alto -forno Período: Julho de 1999 a dez 2001 Cargo: Especialista de Processo Aciaria e assistência técnica clientes (segmento lã de aço) Período: Desde jan. 2002 CENTEC – CENTRO TECNOLOGICO Período: Março/2005 a Out./2006 Cargo: Professor do curso ténico de metalurgia na disciplina “Metalurgia Geral “ UEMG – FAENGE Período: Desde Agosto/2009 Cargo: Professor do curso de Eng. Minas“Noções de Metalurgia“

ALIN JÚNIOR MACHADO CHAVES

TELEFONES E E-MAIL Tel : ArcelorMittal : 3859-1344\ Cel: 9107-9897 \ Res: 3851-6324

E-mail: alin.chaves@arcelormittal.com.br

IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA Curso: Engenharia de Minas

Pré-requisitos:

Carga Horária: Total Semanal

Disciplina: Noções de Metalurgia

Período: 7º

54 h/a 3 h/a

Professora Responsável: Alin Júnior Machado Chaves

AULA DATA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1-3 07/02/2011 Introdução- História da Metalurgia e conceitos 4-6 14/02/2011 Introdução- História da Metalurgia e conceitos 7-9 21/02/2011 Metalurgia Extrativa – Conceitos, divisão básica (hidrometalurgia ,pirometalurgia e

eletrometalurgia, 10-12 28/02/2011 Metalurgia extrativa dos metais – Cobre

07/03/2011 Carnaval 13-15 14/03/2011 1ª Avaliação 16-18 21/03/2011 Metalurgia extrativa dos metais – Ouro, Ni,Zn 19-21 28/03/2011 Metalurgia extrativa dos metais – ,Sn, Pb 22-24 04/04/2011 Metalurgia extrativa dos metais –Pb, Al 25-27 11/04/2011 Siderurgia – Panorama da Siderurgia 28-30 18/04/2011 Matéria- Prima utilizada na siderurgia – Minério de Ferro e Fundentes 31-33 25/04/2011 Matéria- Prima utilizada na siderurgia -Combustíveis 34-36 02/05/2011 2ª Avaliação 37-39 09/05/2011 Semana Engenharia 40-42 16/05/2011 Aglomeração de minério – Sinterização e Pelotização 43-45 23/05/2011 Produção de Gusa – Alto-Forno e Redução direta 46-48 30/05/2011 Fabricação de Aço- LD e Forno elétrico 49-51 06/06/2011 Operações Metalúrgicas – Conformação do Material 52-54 13/06/2011 Semana de Prova

SISTEMA DE AVALIAÇÃO Prova/Tema do Trabalho: Critérios para Avaliação:

Etapa Prova (pontos) Trabalhos (pontos) 1ª Etapa 30 5 2ª Etapa 30 5 Final 25 5 Total 100 Especial 100

Metalurgia é a ciência, e Metalurgia é a ciência, e também a arte, de extrair também a arte, de extrair economicamente o metal economicamente o metal de seus compostos, dar-de seus compostos, dar-lhes forma e composição lhes forma e composição

adequada ao seu uso pelo adequada ao seu uso pelo homemhomem

A Origem do Homem

As informações que dispomos ainda limitam muito o conhecimento que temos sobre da origem do homem.

As primeiras pesquisas datam do final do século XIX;

O Australopithecus : é o mais antigo hominídeo que se conhece- Foi encontrado na África e os estudos revelaram que viveu entre 1

milhão e 600.000 a.C.. - Apesar do crânio pequeno, possuía traços característicos dos

hominídeos. - Era bípede e postura mais ereta.

O que se produzia? Os primeiros instrumentos fabricados pelo Homo habilis eram seixos quebrados

(talhados numa só face) com arestas cortantes.

O Homo erectus fabricou bifaces, seixos talhados nas duas faces, com 12 a 15 cm de altura, reveladores de uma técnica de fabricação mais apurada.

Mais tarde, com lascas resultantes desta técnica, o Homo sapiens sapiens criou novos instrumentos: raspadores, lâminas, pontas de lança, flechas e dardos.

O material utilizado foi a pedra, sobretudo o sílex.

Por isso, este período da História da Humanidade, em que os instrumentos fabricados são de pedra lascada , é designado por Paleolítico (paleos = antigo + lithos = pedra).

Mas o osso e a madeira foram também materiais muito usados na produção de anzóis, arpões, agulhas e furadores, utilizados na caça, na pesca e na preparação das peles.

Estilo de vida nômade ( movimentavam-se em busca de alimentos e abrigo).

O sistema primitivo de produção Neste período o homem aprendeu a polir a pedra.

Desde então, conseguiu produzir instrumentos mais eficientes e mais bem acabados.

Em virtude da necessidade, já que a caça e a coleta tornaram-se escassas, o homem descobriu uma forma nova de obter alimentos: através da agricultura. (12 mil anos aproximadamente).

Paralelamente a isso, passou a domesticar e criar pequenos animais, como cabras, porcos e ovelhas. (cerca de 8 a 9 mil anos).

Semeando a terra, criando gado, produzindo o próprio alimento, o homem não tinha mais motivos para mudar sempre de lugar.

Tornou-se, então, sedentário, ou seja, fixou-se num determinado território e deixou de ser nômade.

Também, passou a usar fibras vegetais e pêlos de animais para fazer tecidos de algodão ou lã, com os quais começou a confeccionar roupas.

O aumento da produção de alimentos proporcionou grande crescimento da população.

Surgiram as primeiras aldeias e começou a existir a vida comunitária.

As moradias começaram a ser feitas de barro, madeira e pedra.

O sistema primitivo de produção Paleolítico é o primeiro e o mais extenso período que conhecemos da história

da humanidade.

Os homens paleolíticos foram se diferenciando sempre mais dos seus antepassados.

Com o desenvolvimento da mente e a acumulação de experiências e conhecimentos, os homens primitivos foram aperfeiçoando seus instrumentos, utensílios domésticos e armas, suas técnicas e meios de subsistência.

O sistema primitivo de produção150 mil anos atrás:

Surgimento do homo sapiens, provavelmente na África. É resultado das adaptações do homo erectus ao local em que vive. Aí nascia a espécie que iria dominar o planeta.

100 mil anos atrás:Ocorre uma erupção vulcânica e apenas cerca de 10 mil homo sapiens sobrevivem. Seguindo isso, começa uma nova era glacial. Podemos considerar esses fatos como mais uma seleção natural. (homo sapienssapiens)

70 mil anos atrás:O homo sapiens chega ao Oriente Médio.

50 mil anos atrás:O homo sapiens chega à Ásia e tem-se início ao processo de extinção do homo erectus.

40 mil anos atrás:O homo sapiens chega àEuropa e àOceania.

35 mil anos atrás:O homo sapiens entra em contato com o homo erectus. A princípio eles convivem bem, mas após certo tempo começam os muitos conflitos, no qual o homo sapiens quase sempre sai vitorioso.

27 mil anos atrás:Ocorre a extinção do homo neanderthalis. O homo sapiens continua a se expandir pelo mundo e extinguir espécies.

20 mil anos atrás:Começa uma nova era glacial. Forma-se uma “ponte”entre a Rússia e o Alasca. A essa ponte damos o nome de Estreito de Bering.

15 mil anos atrás:O homo sapiens chega à América do Norte. Lá, tem contato com novas espécies e várias delas são extintas.

13 mil anos atrás:O homo sapiens chega à América do Sul. Entra em contato com novas espécies e extingue muitas delas (entre as quais estavam o mamute, o tigre-dentes-de-sabre, o mastodonte e etc.).

Curiosidades:Media por volta de 1,70m e pesava por volta de 70 kg.Foi o inventor da escrita(cerca de 6 mil anos atrás).Aprimorou o uso dos metais (cerca de 7 mil anos atrás).

HomoE rec tus ,Homo S apiens

Características PrincipaisI. O homem vai descobrindo meios de dominar a natureza.

II. Vive em pequenos grupos nômades e se abriga em cavernas.

III. Desenvolve a linguagem para se comunicar.

IV. Fabrica utensílios de pedra, osso, madeira.

V. Aparecem machados, martelos, lâminas cortantes e arpões feitos de pedra lascada.

VI. Fabrica anzóis e agulhas de osso, arco e flecha de madeira.

VII. Usa trajes de pele para se abrigar do frio.

VIII. Caça, pesca e colhe frutas e raízes como meio de vida.

IX. Usa o fogo para cozimento de alimentos e defesa contra animais.

X. Inicia a arte (pinturas) nas cavernas: figuras de animais, de cadáveres e cenas de caça.

XI. Acredita na magia e tem sentimento religioso: enterrava os mortos e protegia os túmulos com pedras. (a arte nas cavernas tinha um sentido de magia).

O ANTES - “Pré-História” – Considerações Iniciais

Alguns autores classificam os estágios culturais da humanidade em: selvageria, barbárie e civilização.

A civilização seria posterior à escrita; as demais, características dos homens da pré-história.

Tal visão apresenta dois problemas básicos:I. Pretende que a civilização em que vivemos seja o “modelo”, em função do

qual se deva julgar todos os outros estágios da evolução; II. Pressupões que todos os povos da pré-história tivessem passado pelas

mesmas etapas, o que não corresponde aos documentos históricos encontrados.

Cada povo tem sua própria cultura e civilização, que devem ser compreendidas no seu momento histórico, do contrário, não estaríamos fazendo história, mas tentando demonstrar a superioridade da civilização atual\ocidental.

Modos de Produção Primitivos

I. A AGRICULTURA: O surgimento da agricultura se deu entre 10.000 e 8.000 a.C.(neolítico), quando o homem deixou sua vida nômade, sedentarizando-se às margens dos rios e lagos, cultivando trigo, cevada e aveia. (cerca de 10 a 12 mil anos).

II. ANIMAIS DOMESTICADOS: Nesta época também domestica ovelhas e gado bovino, otimizando sua cadeia alimentar.

III. COMUNIDADES: também surgem os primeiros aglomerados urbanos, com finalidade principalmente defensiva.

IV. VIAGENS: Viagens por terra.

V. FORMA DE PROPRIEDADE: Na comunidade primitiva, a terra pertencia a todos.

VI. RELAÇÕES SOCIAIS: se baseava em laços de sangue, idioma e costumes.

O Uso de Metais

COBRE, ESTANHO e BRONZE

Durante a idade dos metais (5.000 a 4.000 a.C.), o cobre passou a ser fundido pelo homem, seguindo-se o estanho, o que permitiu a obtenção do bronze, resultante da liga dos dois primeiros.

Por volta de 3.000 a.C., produzia-se bronze no Egito e na Mesopotâmia, sendo esta técnica difundida para outros povos a partir deste período.

A metalurgia do ferro é posterior e tem início por volta de 1.500 a.C., na Ásia Menor, tendo contribuído decisivamente para a supremacia dos povos que a dominavam e souberam aperfeiçoá-la.

Idade dos Metais O uso pelo homem pré-histórico de materiais como o bronze e o ferro, que deram nome

ao período conhecido como idade dos metais, e o abandono gradual dos instrumentos de pedra representaram um importante salto qualitativo no processo cultural.

Chama-se idade dos metais o período caracterizado pela generalização do uso de instrumentos metálicos.

No sistema proposto no século XIX por arqueólogos escandinavos, a pré-história pode ser ordenada em estágios sucessivos de desenvolvimento tecnológico, segundo os instrumentos empregados.

Assim, à (I) idade da pedra se segue a (II) idade dos metais, que abrange as idades do bronze e do ferro.

No entanto, o conhecimento dos metais não ocorreu simultaneamente nas diferentes regiões do mundo antigo. Na Grécia, por exemplo, a idade dos metais começou antes de 3000 a.C., enquanto na China isso se deu por volta de 1800 a.C. ( o que demonstra que a história não pode ser interpretada de forma LINEAR e nem HOMOGÊNEA.

Idade do bronze.

A idade do bronze se desenvolveu de fato entre 4000 e 2000 a.C. Na Europa, estendeu-se até o século XII a.C., quando os grandes movimentos celtas para lá levaram o conhecimento do ferro.

Por volta de 2000 a.C., Biblos, porto da costa fenícia de influência egípcia, era importante centro metalúrgico do bronze. Ali foram encontrados sarcófagos de reis com vasos de prata, harpas de bronze, facas e punhais.

Ao norte da Síria, foram encontradas provas do emprego do bronze.

Em 1500 a.C. a metalurgia florescia na Europa, onde espadas, pulseiras e grampos eram às vezes trabalhados com técnicas artísticas. ( desenhos de espiral, e animais, principalmente o cisne.).

A divisão cronológica da idade do bronze provocou bastante polêmica, devido à presença de culturas diversas em territórios muito diferentes. Os estudiosos decidiram estabelecer três fases: bronze antigo, médio e recente.

O ESTANHO, o OURO e a PRATA: Nas culturas do mar Egeu, o bronze, o estanho, o ouro e a prata

generalizaram-se na última metade do terceiro milênio nos vasos e na joalheria. ( 2700 a 1900 a.C.)

Os artefatos apresentam progresso em termos de dimensão das armas e de abundância de vasos e utensílios de bronze.

O bronze -- liga de cobre e estanho --, introduzido por artesãos vindos da Ásia em busca de estanho, que revolucionou a Europa. Em pouco tempo, floresceu na Europa central, na Espanha e na Inglaterra a idade do bronze, enriquecida pelo intercâmbio com Creta.

A Idade do Ferro (1200 a.c a 600 a.c).A Idade do Ferro (1200 a.c a 600 a.c).

O último estágio tecnológico e cultural da pré-história, a idade do ferro é o período em que esse metal substitui o bronze na fabricação de utensílios e armas.

Seu início também varia de acordo com a região geográfica.

No Oriente Médio e no sudeste da Europa, começou aproximadamente em 1200 a.C., na China em 600 a.C.

A produção em grande escala de utensílios de ferro permitiu novas formas de ocupação sedentária da terra.

A utilização do metal na fabricação de armas permitiu que pela primeira vez as populações se armassem e promovessem movimentos que, durante os dois mil anos seguintes, mudaram a face da Europa e da Ásia.

Metalurgia no BrasilMetalurgia no Brasil

Início com a chegada dos portugueses

Colonizadores objetivavam encontrar os metais – Trechos da carta de Pero Vaz de Caminha ao rei D. Manuel

Final do séc. XVI – Afonso Sardinha – Instalação de uma forja e dois fornos rústicos para produção de ferro a partir da redução do minério na região de Sorocaba. Primeira fábrica de ferro de que se teve notícia no Brasil

Forjas proliferaram para atender necessidades específicas dos engenhos

Rígido controle de Portugal – Pouca evolução

Metalurgia no BrasilMetalurgia no Brasil

Séc. XVII – Bandeirantes descobrem o Ouro

Minas Gerais (Vila Rica) – principal cenário para exploração do ouro. Alto nível de qualidade e produtividade

Alta fiscalização da Coroa (Quinto)

Declínio das outras atividades econômicas da colônia

Séc. XIX – Jazidas já não apresentavam material suficiente que justificasse os custos e o trabalho necessários para que se continuassem a empreitada.

Atualmente – Alguns aventureiros se arriscam

Ano 1800 – Libera-se o estabelecimento de fábricas e manufaturas de ferro.

Brasil possuía matéria-prima, mão –de-obra, rios e cachoeiras (força-motriz). Faltava homens com conhecimentos técnicos.

1827 – Fábrica de São Miguel de Piracicaba

1875 –Escola de Minas de Ouro Preto

1940 – Construção da Cia. Siderúrgica Nacional - CSN

2003 – 31,1 milhões de toneladas de aço

– Grande produtor de Al, Cu, Nb, Mg, FeFo

Metalurgia no BrasilMetalurgia no Brasil

Somos atualmente uma sociedade extremamente dependente dos metais.

Em transportes, estruturas, utensílios domésticos e ferramentas são usadas grandes quantidades de ferro fundido e aço.

Em quase todas as aplicações elétricas é utilizado cobre.

Observa-se uma crescente utilização de alumínio e outros metais leves (Ti, Zr, Be, Mg), também chamados de metais da idade espacial