O PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO
CURSO: TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
PERIODO: NOTURNO
PRIMEIRO TERMO - 2º SEMESTRE/2010
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RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo um resumo do processo de
fabricação do aço.
Desde o inicio das primeiras civi...
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 4
2 HISTÓRIA DO AÇO 4
3 PROCESSO SIDERÚRGICO – INTRODUÇÃO 5
3.1 MATÉRIAS-PRIMAS PARA SIDERURGIA 6
3.2...
1- Introdução
Nos dias atuais é impossível de imaginar a sociedade sem o uso do aço. A produção
do aço é um forte indicado...
permitia maior absorção de carbono o que tornava o ferro e as ligas de aço ainda mais
duras e resistentes. Na ocasião a pr...
preparados para melhoria do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão
é destilado para obtenção do coque.
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3.2.3 Pelotização.
Este é o mais novo processo de aglomeração e talvez o de maior exito. Neste
Processo produzem-se inicia...
3.6 - Redução
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utilizando o coque meta...
demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica na superfície do
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.Chapas grossas:
espessura: 6 a 200 mm
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comprimento: 5000 a 18000 mm
.Tiras:
espessura: 1,2 a 12,50...
9 – Conclusão
Com o presente estudo foi possível avaliar que o processo de fabricação do aço
laminado que conhecemos está ...
10- Referências bibliográficas:
Instituto Aço Brasil (antigo Instituto Brasileiro de Siderurgia – IBS) acesso no dia
19/09...
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Processo de fabricação do aço tecnologia dos materiais - ferro-gusa - alto-forno

  1. 1. O PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO CURSO: TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL PERIODO: NOTURNO PRIMEIRO TERMO - 2º SEMESTRE/2010 DISCIPLINA: TECNOLOGIA DOS MATERIAIS ORIENTADOR: Prof. Msc. AURÉLIO MOREIRA DA SILVA NETO ALUNO: LUIZ ANTONIO NATALI DE SOUZA 1
  2. 2. RESUMO O presente trabalho tem como objetivo um resumo do processo de fabricação do aço. Desde o inicio das primeiras civilizações o homem utiliza o ferro como matéria-prima na fabricação dos mais variados utensílios. Hoje o aço esta presente no nosso cotidiano de tal forma que seria impossível a humanidade ter se desenvolvido aos níveis tecnológicos atuais sem o emprego da tecnologia de redução do ferro para a obtenção do aço 2
  3. 3. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 4 2 HISTÓRIA DO AÇO 4 3 PROCESSO SIDERÚRGICO – INTRODUÇÃO 5 3.1 MATÉRIAS-PRIMAS PARA SIDERURGIA 6 3.2 O MINÉRIO DE FERRO 6 3.3 CARVÃO-COQUE 7 3.4 FUNDENTE 7 3.5 PRODUÇÃO DO FERRO-GUSA: ALTO-FORNO 7 3.6 REDUÇÃO 8 4 ACIARIA 8 5 LINGOTAMENTO CONTINUO 9 6 LAMINAÇÃO A QUENTE 9 6.1 TENSÕES RESIDUAIS 10 7 LAMINAÇÃO A FRIO 10 8 PRODUTOS LAMINADOS 10 9 CONCLUSÃO 11 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 12 3
  4. 4. 1- Introdução Nos dias atuais é impossível de imaginar a sociedade sem o uso do aço. A produção do aço é um forte indicador do desenvolvimento de um país, pois seu consumo cresce proporcionalmente ao desenvolvimento desse país. Fabrica-lo exige técnicas que precisam ser renovadas de forma cíclica,por isso o investimento constante das siderúrgicas em pesquisa e aperfeiçoamento da produção do aço. 2 – História do Aço Há cerca de 4.500 anos, o ferro metálico usado pelo homem rea encontrado in natura em meteoritos recolhidos por tribos nômades na Asia Menor. Muitos defendem a hipótese de que o homem descobriu o ferro por volta de 6.000 a 4.000 a.C. Ele teria surgido por acaso quando pedras do minério de ferro usadas para proteger um fogueira, teriam fundido-se com o calor do fogo. O ferro passou a ser usado com frequência, partir do momento em que descobriu-se como extrai-lo do seu minério em torno de 1.500 a.C, provavelmente no Oriente Médio. Do primeiro milênio da era Cristã o ferro difundiu-se para toda bacia do Mediterrâneo. O uso do ferro promoveu grandes mudanças na sociedade. A agricultura desenvolveu- se rapidamente com o uso de novos utensílios. A confecção de armas possibilitou a expansão territorial, o que mudou a face da Europa e do resto do mundo. O minério de ferro começou a ser aquecido em fornos primitivos, (forno de lupa) para fabricar um quilo de ferro em barras, usava-se de dois a quatro quilos de minério de ferro e cerca de quatro quilos de carvão vegetal. Mas, aos poucos, novas técnicas foram sendo descobertas, tornando o ferro mais duro e resistente a corrosão. Um exemplo disso foi a adição de calcário à mistura de ferro, o que possibilitava melhor absorção de impurezas. Figura -1 Forno tipo Lupa ou Poço Fechado e a Forja Catalã Após anos de uso de forno de lupa, surgiu a forja catalã (considerada o embrião do alto-fornos utilizados até os dias de hoje). Ela apareceu na Espanha e foi utilizada durante toda a idade média. Era uma lareira de pedras e foles que inflavam a forja de ar, o que aumentava a temperatura e com isso era possível obter ferro no estado liquido. Em torno de 1444, o minério de ferro passou a ser fundido em alto-fornos, processo que é usado até hoje. As temperaturas atingidas nesses fornos eram ainda maiores o que 4
  5. 5. permitia maior absorção de carbono o que tornava o ferro e as ligas de aço ainda mais duras e resistentes. Na ocasião a produção diária de um forno chegava há cerca de 1.500 kg. Figura – 2 Seção transversal de um Auto-forno moderno A grande mudança só ocorreu em 1.856 quando se descobriu como produzir o aço. Isso porque o aço é mais resistente que o ferro fundido e pode ser produzido em grandes quantidades. Em meados do século XIX as siderúrgicas foram aumentado seus investimentos em tecnologia de forma a reduzir o impacto da produção no meio ambiente produzindo cada vez mais aço com menos insumos e matérias-primas. O aço hoje é o produto mais reciclado no mundo, carros, geladeiras, latas, etc... tudo que é feito de aço tornam-se sucatas, que alimentam os fornos das usinas produzindo aço com a mesma qualidade. Alem de disso as empresas siderúrgicas participam de acordos internacionais para preservar o meio ambiente. 2.1 O inicio da siderurgia no Brasil Quando os portugueses chegaram no Brasil tinham a esperança de encontrar aqui metais preciosos. No entanto nenhum metal foi encontrado, nem mesmo o ferro. Por volta de 1550 foi relatado ao rei, a existência de minério de ferro e prata no interior da Capitania de São Vicente (atual São Paulo). Afonso Sardinha em 1587 descobriu magnetita na atual região de Sorocaba, interior de São Paulo e de inicio a produção de ferro a partir da redução desse metal. 3- Processo siderúrgico - Introdução A fronteira entre o ferro e aço foi definida na revolução industrial. Basicamente o aço é uma liga de ferro e carbono. O ferro é encontrado em toda crosta terrestre, o minério de ferro é um óxido de ferro, misturado com areia fina. O carbono é também relativamente abundante na natureza. Na siderurgia usa-se o carvão mineral, e em alguns casos o carvão vegeta. Antes de serem levados ao auto-forno, o minério de ferro e o carvão são previamente 5
  6. 6. preparados para melhoria do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão é destilado para obtenção do coque. No processo de redução o ferro se liquefaz e é chamado de Ferro-gusa. Ainda em estado liquido o ferro é levado para aciaria onde é transformado em aço. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. Finalmente, o aço é laminado. O aço em processo de solidificação é deformado mecanicamente para ser transformado em produtos utilizados pela industria de transformação como chapas grossa e finas, barras, bobinas, perfilados, etc. 3.1 - Matérias-primas para a Siderurgia As matérias-primas para a industria siderúrgica são: − Minério de Ferro; − Carvão − Calcário Outras matérias-primas, minérios principalmente, são igualmente importantes principalmente o manganês pela sua presença em todos os processos siderúrgicos. Figura – 3 Matérias-primas para fabricação do aço 3.2 – O Minério de Ferro. Os minerais que contem ferro em quantidades considerareis são os óxidos. Os principais óxidos de ferro são: − Magnetita (oxido ferro-ferroso) com 72,4% de Fe − Hematita (oxido férrico) com 69,9% de Fe − Limonita (oxido hidratado de ferro) com 48,3% de Fe 3.2.1 - Beneficiamento do minério de ferro. O beneficiamento tem por objetivo tornar o minério mais adequado para utilização nos auto-forno. As operações de beneficiamento geralmente são a sintetização, a pelotização, a briquetagem e a nodulização. As principais são ao sintetização e pelotização. 3.2.2Sintetização. Consiste em aglomerar finos de minério de ferro, numa mistura com aproximadamente 5% de um carvão finamente dividido, coque ou antracita. O “sinter” deve ser convenientemente resfriado para poder ser facilmente manuseado. A qualidade do “sinter” pode ser ainda mais melhorada se ao mesmo for incorporado um fundente (calcário) de modo a evitar a carga direta no auto-forno. 6
  7. 7. 3.2.3 Pelotização. Este é o mais novo processo de aglomeração e talvez o de maior exito. Neste Processo produzem-se inicialmente “bolas” ou “pelotas” cruas de finos de minério. As vezes adiciona-se uma pequena quantidade de um combustível, de modo a ter-se um suprimento parcial de calor. Finalmente, outros aditivos podem ser incluídos como barrilha, calcário ou dolomita, com fim de aumentar a resistência das pelotas. 3.3 Carvão-coque O Coque é obtido pelo processo de coqueificação. A coqueificação consiste, em principio no aquecimento a altas temperaturas, em ausência do ar durante um período de 18 horas, onde é liberada substancias voláteis do carvão mineral. O produto resultante, o coque, é um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono. O coque, nas especificações requeridas é encaminhado ao alto-forno e os finos do coque são encaminhados a sintetização e à aciaria. 3.4 Fundente A função do fundente é combinar com as impurezas do minério e com as cinzas do carvão, formando as chamadas “escórias”. O principal fundente é o calcário. 3.5 – Produção do Ferro-Gusa: Alto-forno O alto-forno constitui ainda o principal aparelho utilizado na metalurgia do ferro. A partir dos primeiros fornos rudimentares, novos aperfeiçoamentos técnicos estão sendo introduzidas e a capacidade diária esta se aproximando das 10.000 toneladas de ferro- gusa em 24 horas. Figura – 4 Seção transversal da instalação de um alto-forno, incluindo o equipamento auxiliar principal. 7
  8. 8. 3.6 - Redução Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro, utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro são transformados em ferro-gusa. A reação ocorre no equipamento denominado auto-forno, e constitui uma reação exotérmica. O resíduo formado pela reação a escória, é vendida para a industria de cimento. Após a reação o ferro, o ferro-gusa na forma liquida é transportado em vagões revestidos com material refratário (carros-torpedos) para uma estação de dessulfuração, onde são reduzidos os teores de enxofre, a níveis aceitáveis. Também são feitas análises de composição química da liga (carbono, silício, manganês, fosforo, enxofre) e a seguir o ferro-gusa é trasportado para à aciaria, onde será transformado em aço. 4 – Aciaria Figura – 5 Fluxo simplificado da produção do aço. Na aciária, o ferro-gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação, constitui na redução da gusa através da combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) com o oxigênio soprado, o que, provoca uma grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente 1.700° C. Figura – 6 Refino do ferro-gusa e sua transformação em aço Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e os 8
  9. 9. demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica na superfície do metal. Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a próxima etapa que constitui o lingotamento continuo. 5 – Lingotamento contínuo No processo de lingotamento continuo o aço liquido é transferido para moldes onde se solidificará. O veio metálico é continuamente extraído por rolos e após resfriado, é transformado em placas rusticas através do corte. Figura – 7 Lingotamento contínuo 6 – Laminação a quente. Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminação, podendo ser quente ou frio, onde se transformarão em chapas através da diminuição da área da seção transversal. Na laminação a quente, a peça com aproximados 250 mm é aquecido é submetido a deformação por cilindros que a pressionarão até atingir a espessura desejada. Figura 8 Processo de laminação a quente Os produtos laminados a quente podem ser: 9
  10. 10. .Chapas grossas: espessura: 6 a 200 mm largura: 1000 a 3800 mm comprimento: 5000 a 18000 mm .Tiras: espessura: 1,2 a 12,50 mm largura: 800 a 3800 mm comprimento padrão: 2000, 3000 e 6000mm 6.1 – Tensões Residuais Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente, apresentam tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas por exemplo, as bordas se solidificam mais rapidamente que o centro servindo como um quadro que impedira a retração da peça como um todo, fazendo com que o centro da pela permaneça tracionado. A norma NBR 8800 fixa essa tensão em 115 MPa. 7 – Laminação a frio Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são normalmente mais finas, com melhor acabamento e sem a presença de tensões residuais. .Dimensões: espessura: 0,3 a 3 mm largura: 800 a 1600 mm comprimento padrão: 2000, 2500 e 3000 mm 8 – Produtos Laminados Ao final de todo o processo preparação das matérias-primas, produção do gusa (alto- forno), aciaria (produção do aço) e por fim sua conformação (laminação do aço) temos os mais diversos produtos para aplicação na industria metalúrgica, na construção civil, entre outras. Figura – 9 Produtos finais do aço para diversos usos. 10
  11. 11. 9 – Conclusão Com o presente estudo foi possível avaliar que o processo de fabricação do aço laminado que conhecemos está muito alem de sua conformação, passando por uma cadeia produtiva que vai desde a extração do minério de ferro, sua redução no alto-forno, e esse transformado em aço na aciária até ser laminado. O reaproveitamento do aço da sucata é uma grande e vantajosa alternativa para a produção do aço, pois gera uma economia grande de matérias-primas e energia, alem de reduzir significantemente o impacto ambiental desta atividade. 11
  12. 12. 10- Referências bibliográficas: Instituto Aço Brasil (antigo Instituto Brasileiro de Siderurgia – IBS) acesso no dia 19/09/2010 12:00h www.acobrasil.org.br Chiaveirni, Vicente. Tecnologia Mecânica – Materiais de Construção Mecânica – Vol.III 2. ed. - São Paulo: McGraw-Hill, 1986. 12

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