ApresentaçãO FabricaçãO Do AçO

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ApresentaçãO FabricaçãO Do AçO

  1. 1. PRODUÇÃO DE AÇOS “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio Siderurgia
  2. 2. PRODUÇÃO DE AÇOS Fluxo Básico da Produção Produção do Ferro Gusa Produção do Aço Ajustagem do Aço Tube Rounds = + +
  3. 3. PRODUÇÃO DE AÇOS Fluxo Básico da Produção minério de ferro carvão calcário alto forno Escória aciaria aço lingotamento ferro gusa processamento térmico processamento mecânico conformação usinagem união recozimento têmpera revenimento
  4. 4. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA <ul><li>Não é encontrado na natureza sob a forma metálica; </li></ul><ul><li>É encontrado somente na forma de óxidos (minério); </li></ul><ul><li>No Brasil o óxido de ferro predominante nos minérios é o Fe 2 O 3 </li></ul>O Metal Ferro (Fe)
  5. 5. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Mina de minério de ferro
  6. 6. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA <ul><li>Composição química: 65% de Fe </li></ul><ul><li>28% de Oxigênio </li></ul><ul><li> Restante: “impurezas” </li></ul><ul><li>Não tem as propriedades físicas do ferro. </li></ul><ul><li>É uma pedra igual a tantas outras existentes na natureza. </li></ul>Minério de Ferro (Hematita)
  7. 7. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA O grande desafio da metalurgia do ferro é conseguir extrair o metal ( Fe ) do minério ( Fe 2 O 3 ) A extração do Fe do minério é feita no alto-forno
  8. 8. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 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
  9. 9. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Matéria-Primas do Alto-forno <ul><li>Sinter e pelota: finos de minério de ferro que foram aglomerados para utilização no alto -forno. </li></ul><ul><li>Coque ou carvão vegetal: agente redutor e combustível do processo </li></ul><ul><ul><li>Fundentes: tudo aquilo que facilita a formação de escória líquida (calcário e quartzo). </li></ul></ul>
  10. 10. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Carvão e Minério
  11. 11. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Produtos do Alto-forno <ul><li>Ferro gusa: principal produto do alto-forno, matéria-prima do aço </li></ul><ul><li>carbono - 3 a 4,5% fósforo - 0,05 a 2,0% </li></ul><ul><li>silício - 0,5 a 4,0% manganês - 0,5 a 2,5% </li></ul><ul><li>Escória: combinação dos elementos dos fundentes com impurezas do minério e cinzas </li></ul><ul><li>SiO 2 - 29 a 38% CaO + MgO - 44 a 48% </li></ul><ul><li>Al 2 O 3 - 10 a 22% FeO + MnO - 1 a 3% </li></ul>
  12. 12. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Gusa Sólido
  13. 13. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno <ul><li>Gás de Alto Forno (CO, CO 2 , N 2 , H 2 O, CH 4 , H 2 ) </li></ul><ul><li>Pó (finos de minério e carvão carregados pelo gás) </li></ul>SAÍDAS <ul><li>Gusa </li></ul><ul><li>Escória </li></ul><ul><li>Ar (Quente) </li></ul><ul><li>O 2 (enriquecido) </li></ul><ul><li>Finos de carvão </li></ul><ul><li>Gás Natural </li></ul><ul><li>Minério/Pelota/Sinter </li></ul><ul><li>Coque /Carvão Vegetal </li></ul><ul><li>Fundentes </li></ul>ENTRADAS
  14. 14. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno minério de ferro carvão calcário ar gás de alto forno ferro gusa escória 3Fe 2 O 3 + CO  2Fe 3 O 4 +CO 2 Fe (gusa) Fe 3 O 4 + CO  3FeO +CO 2 FeO + CO  Fe +CO 2
  15. 15. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno
  16. 16. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Características do ferro gusa <ul><li>Contém elevado teor de carbono (4,5%). </li></ul><ul><li>Contém “impurezas” (como P e S). </li></ul><ul><li>É duro e quebradiço (não pode ser conformado). </li></ul><ul><li>Em geral é utilizado na fabricação de peças fundidas de grande espessura. </li></ul>
  17. 17. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Bica de Gusa
  18. 18. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Carro Torpedo
  19. 19. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Para se obter o aço à partir do ferro gusa é necessário: </li></ul><ul><li>1. Tirar o carbono do gusa; </li></ul><ul><li>2. Tirar as “impurezas” do gusa (S, P) </li></ul><ul><li>3. Aumentar a temperatura do metal líquido </li></ul><ul><li>São ligas ferrosas com teores de carbono até 2,1% </li></ul>tipos : aço carbono aço ligado aço micro-ligado Definições
  20. 20. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Para retirar o enxofre do gusa é feita a dessulfuração. </li></ul><ul><li>É injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e cal, juntamente com o nitrogênio. </li></ul><ul><li>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. </li></ul>Dessulfuração
  21. 21. PRODUÇÃO DE AÇO Dessulfuração
  22. 22. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa . </li></ul><ul><li>Aumentar a temperatura do metal líquido </li></ul><ul><li>Não utiliza combustível de forma ilimitada. </li></ul><ul><li>O calor gerado no LD é, principalmente, o calor da queima do Carbono e do Silício do gusa. </li></ul><ul><li>A principal fonte de calor que entra no LD é o gusa líquido, a altas temperaturas (~1200ºC). </li></ul>Processo LD
  23. 23. PRODUÇÃO DE AÇO Ferro gusa (4,5% de C) + O 2 gás + fundentes = Aço líquido (0,06% de C) + (CO + CO 2 ) gás + escória Si (gusa)  SiO 2 (escória) Mn (gusa)  MnO (escória) P(gusa)  P 2 O 5 (escória) CaO(fundentes)  CaO (escória) MgO(fundentes)  MgO (escória) Processo LD
  24. 24. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Utiliza gusa líquido e sólido, sucata de aço e oxigênio </li></ul><ul><li>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 </li></ul><ul><li>A sucata de aço é utilizada como um material refrigerante para o sistema. </li></ul><ul><li>O sopro de oxigênio, que transforma o gusa em aço, transcorre em aproximadamente 20 minutos e eleva a temperatura do banho metálico até 1700ºC </li></ul>Processo LD
  25. 25. PRODUÇÃO DE AÇO Convertedor LD
  26. 26. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Baixo teor de carbono (~0,06%) </li></ul><ul><li>Baixo teor de “impurezas” (P e S) </li></ul><ul><li>Teor de ferro maior que 99% </li></ul><ul><li>Tem as propriedades do ferro metálico </li></ul><ul><li>Pode ter as suas propriedades acentuadas com a adição de pequenas quantidades de outros elementos. </li></ul>Processo LD
  27. 27. PRODUÇÃO DE AÇO Processo LD - Carregamento da Sucata
  28. 28. PRODUÇÃO DE AÇO Processo LD - Carregamento de Gusa
  29. 29. PRODUÇÃO DE AÇO Vazamento do LD na Panela
  30. 30. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Após o ajuste do teor de fósforo, carbono e da temperatura do aço líquido no LD, deve-se fazer o refino secundário do aço </li></ul><ul><li>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. </li></ul><ul><li>O refino secundário é feito no Forno Panela e, dependendo do aço, no VD e Rinsagem também. </li></ul>Metalurgia Secundária
  31. 31. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Carbono - quanto maior o teor de carbono, maior a resistência mecânica e a dureza do aço. </li></ul><ul><li>Molibdênio - aumenta a resistência à tração e à ação do calor </li></ul><ul><li>Cromo - aumenta a resistência mecânica e ao calor, aumenta a dureza e a proteção anti-corrosiva do aço. </li></ul>Elementos de liga no Aço
  32. 32. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Boro - aumenta a temperabilidade do aço </li></ul><ul><li>Níquel - aumenta a resistência ao impacto de aços estruturais. </li></ul><ul><li>Vanádio - aumenta a resistência à tração. </li></ul>Elementos de liga no Aço
  33. 33. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>Ao se adicionar ligas no aço, é necessário ter calor suficiente para fundi-las. </li></ul><ul><li>O LD não pode compensar esta necessidade de calor, uma vez que suas fontes de geração de energia são limitadas. </li></ul>Metalurgia Secundária
  34. 34. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>O forno panela utiliza a energia elétrica para suprir a necessidade de calor. </li></ul><ul><li>O forno panela permite a elaboração de aços ligados via LD. </li></ul>Metalurgia Secundária
  35. 35. PRODUÇÃO DE AÇO <ul><li>No forno panela ocorrem : </li></ul><ul><ul><li>homogeneização química e térmica do banho metálico </li></ul></ul><ul><ul><li>refino do aço, </li></ul></ul><ul><ul><li>acerto de composição química </li></ul></ul><ul><ul><li>acerto de temperatura </li></ul></ul><ul><li>É possível a produção do aço com estreita faixa de composição química e de excelente qualidade. </li></ul>Metalurgia Secundária
  36. 36. PRODUÇÃO DE AÇO Metalurgia Secundária
  37. 37. PRODUÇÃO DE AÇO Forno Panela
  38. 38. PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo <ul><li>Aços com exigência de baixos teores de hidrogênio (teores menores que 5ppm) </li></ul><ul><li>Aços com exigência de baixos teores de oxigênio (teores menores que 15ppm) </li></ul><ul><li>Aços com teor mínimo de enxofre acima de 0,010% </li></ul><ul><li>Aços com teor de Ni > 0,40% e Cr > 2,0% </li></ul><ul><li>Aços com elevado grau de limpeza </li></ul>
  39. 39. PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo <ul><li>O VD, reduz a pressão de 1atm até menos de 0,002atm retirando os gases do aço. </li></ul><ul><li>É realizada pela despressurização do sistema e injeção de argônio, tornando o banho extremamente agitado e desgaseificado. </li></ul>
  40. 40. PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
  41. 41. PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
  42. 42. PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem <ul><li>A rinsagem deve ser sempre feita após o VD. </li></ul><ul><li>Nela é feito o borbulhamento com argônio, a baixas vazões, para a remoção das inclusões que ainda estão flutuando no banho metálico </li></ul><ul><li>Com a baixa injeção de argônio, as inclusões são levadas até a superfície do aço, se incorporando à escória que lá se encontra. </li></ul><ul><li>Os aços produzidas via VD e Rinsagem são, geralmente, de alto grau de pureza </li></ul>
  43. 43. PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem
  44. 44. PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem
  45. 45. PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo <ul><li>É a etapa na qual o aço líquido é transformado em aço sólido sob a forma de barras de seção redonda </li></ul><ul><li>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. </li></ul>
  46. 46. PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  47. 47. PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  48. 48. PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  49. 49. PRODUÇÃO DE AÇO Corte das barras
  50. 50. PRODUÇÃO DE AÇO Identificação das barras
  51. 51. PRODUÇÃO DE BLOCOS Ajustagem das barras <ul><li>Após as barras serem lingotadas elas são armazenadas em “bolsas”. </li></ul><ul><li>Após o resfriamento são transportadas para a ajustagem do LC, via transporte rodoviário. </li></ul><ul><li>Na chegada das barras elas são inspecionadas de acordo com as especificações do cliente. </li></ul>
  52. 52. PRODUÇÃO DE BLOCOS Ajustagem das barras <ul><li>Após ser verificada a qualidade superficial as barras são cortadas por serras ou maçaricos, de acordo com os dados programados. </li></ul><ul><li>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. </li></ul>
  53. 53. PRODUÇÃO DE BLOCOS Corte a maçarico e corte a serra
  54. 54. PRODUÇÃO DE BLOCOS Preparação e despacho
  55. 55. PRODUÇÃO DE BARRAS Laminação de Barras <ul><li>Quando o diâmetro final do bloco ainda não é o ideal para o processamento na fábrica de tubos, este deve passar pela laminação. </li></ul><ul><li>A laminação é composta por um forno de reaquecimento, quatro cadeiras de laminação, leito de resfriamento e bolsa de estocagem. </li></ul><ul><li>Após a laminação, é feita uma nova inspeção e as barras são novamente cortados em blocos. </li></ul>
  56. 56. PRODUÇÃO DE BARRAS Laminação
  57. 57. PRODUÇÃO DE AÇOS Limitações <ul><ul><li>Tamanho do pedido: pode prejudicar produtividade e aumentar custos na aciaria </li></ul></ul><ul><ul><li>Teor de fósforo menor que 0,020% </li></ul></ul><ul><ul><li>Teor mínimo de S maior que 0,010% </li></ul></ul><ul><ul><li>Corridas via VD </li></ul></ul><ul><ul><li>Carbono ultra baixo (< 0,07%) </li></ul></ul><ul><ul><li>Ligas acima de 3% </li></ul></ul><ul><ul><li>Faixas muito estreitas </li></ul></ul>
  58. 58. TUBOS VERDES AREAS DE PRESERVAÇÃO LEGAL AREAS DE PROTEÇÃO LEGAL Florestas Ecologicamente Corretas

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