O documento descreve o processo de produção de aços, começando com a extração do minério de ferro no alto-forno, onde é produzido o ferro gusa. Em seguida, o gusa passa por processos para remover carbono e impurezas e produzir o aço no convertor LD. Por fim, o aço é refinado e transformado em lingotes ou barras.

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

2. PRODUÇÃO DE AÇOS
Fluxo Básico da Produção
Produção
do Ferro
Gusa
Produção
do Aço
Ajustagem
do Aço
Tube
Rounds
=
+ +

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. 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)

5. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Mina de minério de ferro

6. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
• 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)

7. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
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

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. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Matéria-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).

10. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Carvão e Minério

11. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Produtos 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%

12. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Gusa Sólido

13. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-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

14. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-forno
minério de ferro
carvão
calcário
ar
gás de alto forno
ferro gusa
escória
3Fe2 O3 + CO  2Fe3O4 +CO2
Fe (gusa)
Fe3O4 + CO  3FeO +CO2
FeO + CO  Fe +CO2

15. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-forno

16. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Características 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.

17. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Bica de Gusa

18. PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Carro Torpedo

19. 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

20. 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

21. PRODUÇÃO DE AÇO
Dessulfuração

22. 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

23. 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

24. 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

25. PRODUÇÃO DE AÇO
Convertedor LD

26. 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

27. PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD - Carregamento da Sucata

28. PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD - Carregamento de Gusa

29. PRODUÇÃO DE AÇO
Vazamento do LD na Panela

30. 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

31. 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

32. 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

33. 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.
Metalurgia Secundária

34. 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.
Metalurgia Secundária

35. 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.
Metalurgia Secundária

36. PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária

37. PRODUÇÃO DE AÇO
Forno Panela

38. PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação 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

39. PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo
 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.

40. PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo

41. PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo

42. PRODUÇÃO DE AÇO
Estação 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

43. PRODUÇÃO DE AÇO
Estação de Rinsagem

44. PRODUÇÃO DE AÇO
Estação de Rinsagem

45. PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento 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.

46. PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo

47. PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo

48. PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo

49. PRODUÇÃO DE AÇO
Corte das barras

50. PRODUÇÃO DE AÇO
Identificação das barras

51. PRODUÇÃO DE BLOCOS
Ajustagem 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.

52. PRODUÇÃO DE BLOCOS
Ajustagem 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.

53. PRODUÇÃO DE BLOCOS
Corte a maçarico e corte a serra

54. PRODUÇÃO DE BLOCOS
Preparação e despacho

55. PRODUÇÃO DE BARRAS
Laminação 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.

56. PRODUÇÃO DE BARRAS
Laminação

57. PRODUÇÃO DE AÇOS
Limitações
• 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

58. TUBOS VERDES
AREAS DE PRESERVAÇÃO LEGAL
AREAS DE PROTEÇÃO LEGAL
Florestas Ecologicamente Corretas