Produção de Aço

1. Noções de siderurgia
Materiais metálicos, processos de
fabricação de ligas ferrosas

2. Resumo do processo
• MINÉRIO+ CARVÃO(Coque ou carvão vegetal) + FUNDENTE
(calcário) são adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO
GUSA. Este é levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui
com SUCATA) onde é colocado em CONVERSORES OU FORNOS
ELÉTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE É
FABRICADO O AÇO. Ainda líquido ele é vazado em grandes
lingotes – LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de
barras de maneira contínua LINGOTAMENTO CONTÍNUO. Sendo
após CONFORMADO (laminação, trefilação, forjamento, extrusão)
• O FERRO GUSA também é entregue às FUNDIÇÕES, onde é
fundido em fornos CUBILÔ para fabricar os FERROS FUNDIDOS.
O metal líquido é vazado em moldes de areia com resina com uma
cavidade equivalente à forma definitiva da peça a produzir.

3. PPrroodduuççããoo ddoo AAççoo

4. O que são materiais ferrosos?
• Os materiais ferrosos, são ligas de ferro e carbono
contendo elementos residuais como silício manganês
fósforo enxofre entre outros.Pode conter elementos
adicionados (cromo molibdênio níquel vanádio e outros)
com algum propósito particular (aços liga ou ligados
ferros fundidos ligados).
• Aços: teor de carbono até aproximadamente 2%
(maioria dos aços tem carbono até 0,5%).
• Ferros fundidos: teor de carbono entre 2% e 6,7% (na
prática entre 2,5 , 4,5 %) em geral contendo silício em
percentual maior que os aços que garante a presença
de grafita (carbono puro) na estrutura.

5. Matéria prima dos materiais ferrosos
• Minérios:
• Magnetita Fe3O4 coloração preta
• Hematita Fe2O3 coloração avermelhada principal minério no Brasil
(itabirito) Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais.
• .
• São enriquecidos (Vale)
• Carvão: (reduzem o minério, combustíveis, adicionam carbono ao ferro)
• Coque: destilação seca do carvão mineral à 1000 1100ºC, alta
resistência ao esmagamento (altos fornos) aço com muito enxofre (pior
qualidade)
• Carvão vegetal: Destilação seca de madeira. Baixa resistência ao
esmagamento (Altos fornos mais baixos) aços com pouco enxofre (melhor
qualidade)
• Fundentes:
• Calcário ou caliça . Baixam o ponto de fusão da ganga (o que
não é óxido de ferro) do minério e da cinza do carvão ao reagirem com eles
formando a escória

6. FFeerrrroo PPrriimmáárriioo
• FFoonntteess ddee FFeerrrroo
6mm< Minério
55mmmm<<PPeelolotatass<<1188mmmm 5 5mmmm<<SSininteterr<<5500mmmm 6mm< Minério
<40mm
granulado
<40mm
granulado
E Emm d deetatalhlhee

7. • DDeettaallhheess ddoo pprroocceessssoo
T Típípicicaa B Baateterriaia d dee c cooqquueeifiifcicaaççããoo
Coque incandescente
Coque incandescente
pronto para ser descarregado
pronto para ser descarregado
CCooqquueerriiaa

8. Alto forno
• Serve para produzir o ferro gusa, que
é uma forma intermediária na
produção dos aços
• Entra na parte superior do forno
minério de ferro, coque (ou carvão
vegetal) e fundente.
• É insuflado ar pelas ventaneiras que
queima o caque gerando CO que faz a
redução do minério de ferro a ferro
mas esse ferro incorpora um
percentual de carbono (ferro gusa).
• Ex. de reação de redução: ½ Fe2O3 +
3/2CO = Fe +3/2CO2

9. AAllttoo FFoorrnnoo
OO aallttoo ffoorrnnoo éé uumm ffoorrnnoo ddee ccuubbaa qquuee ooppeerraaddoo eemm
rreeggiimmee ddee ccoonnttrraa ccoorrrreennttee..
NNoo ttooppoo ddoo ffoorrnnoo oo ccooqquuee,, ccaallccáárriioo,, ee oo mmaatteerriiaall
ppoorrttaaddoorr ddee ffeerrrroo ((ssiinntteerr,, ppeelloottaass ee mmiinnéérriioo
ggrraannuullaaddoo)) ssããoo ccaarrrreeggaaddoo eemm ddiiffeerreenntteess ccaammaaddaass..
AA ccaarrggaa ssóólliiddaa,, aalliimmeennttaaddaa ppeelloo ttooppoo,, ddeessccee ppoorr
ggrraavviiddaaddee rreeaaggiinnddoo ccoomm oo ggááss qquuee ssoobbee..
NNaa ppaarrttee iinnffeerriioorr ddoo ffoorrnnoo oo aarr qquueennttee ((vviinnddoo ddooss
rreeggeenneerraaddoorreess)) éé iinnjjeettaaddoo aattrraavvééss ddaass vveennttaanneeiirraass..
EEmm ffrreennttee aass vveennttaanneeiirraass oo OO22,, pprreesseennttee nnoo aarr,, rreeaaggee
ccoomm oo ccooqquuee ffoorrmmaannddoo mmoonnóóxxiiddoo ddee ccaarrbboonnoo ((CCOO))
qquuee aasscceennddee nnoo ffoorrnnoo rreedduuzziinnddoo oo óóxxiiddoo ddee ffeerrrroo
pprreesseennttee nnaa ccaarrggaa qquuee ddeessccee eemm ccoonnttrraa ccoorrrreennttee..

10. AAllttoo FFoorrnnoo
John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

11. AAllttoo FFoorrnnoo
A matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar
o fundo do forno (cadinho) na forma do produto final
de metal fundido (gusa) e escória líquida (mistura
de óxidos não reduzidos). Estes produtos líquidos
são vazados em intervalos regulares de tempo.
Os produtos do alto forno são o gusa (que segue
para o processo de refino do aço), a escória
(matéria-prima para a indústria de cimento), gases
de topo e material particulado.
Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele
será operado continuamente de 4 a 10 anos com
paradas curtas para manutenções planejadas.

12. Alto forno

13. Aciaria
• A composição do gusa está longe
da composição típica dos aços
devendo ser reduzido os teores de
carbono enxofre fósforo
manganês entre outros.
• O princípio químico é a oxidação
dos elementos envolvendo a
injeção controlada de O2 ou de ar
saindo na forma de gases ou
passando para a escória.
• Conversores: ar ou O2 é soprado
durante 15 a 20 min.através ou
sobre 100 a 150 ton. de carga,
sendo a fonte de calor a própria
oxidação dos elementos (reações
são exotérmicas)
• Tipos de conversores: Thomas ar
insuflado por baixo. Bessemer Ar
insuflado por baixo, e LD O2
insuflado com lança ( em geral
adiciona-se sucata junto para
baixar a temperatura), (MAIS
USADO)
• Fornos elétricos: Utiliza arco
elétrico entre 3 eletrodos de
grafite e a carga. Em geral utiliza
sucata como carga, tempo de
corrida 2 horas (em geral usado
para aços especiais).

14. Produção ddoo AAççoo LLííqquuiiddoo--mmééttooddooss mmaaiiss
uussaaddooss aattuuaallmmeennttee
AA pprroodduuççããoo ddoo aaççoo llííqquuiiddoo ssee ddáá aattrraavvééss ddaa ooxxiiddaaççããoo
ccoonnttrroollaaddaa ddaass iimmppuurreezzaass pprreesseenntteess nnoo gguussaa llííqquuiiddoo
ee nnaa ssuuccaattaa..
EEssttee pprroocceessssoo éé ddeennoommiinnaaddoo rreeffiinnoo ddoo aaççoo ee éé
rreeaalliizzaaddoo eemm uummaa iinnssttaallaaççããoo ccoonnhheecciiddaa ccoommoo
aacciiaarriiaa..
OO rreeffiinnoo ddoo aaççoo nnoorrmmaallmmeennttee éé rreeaalliizzaaddoo eemm
bbaatteellaaddaa ppeellooss sseegguuiinntteess pprroocceessssooss::
--AAcciiaarriiaa aa ooxxiiggêênniioo –– CCoonnvveerrssoorr LLDD ((ccaarrggaa
pprreeddoommiinnaanntteemmeennttee llííqquuiiddaa))..
--AAcciiaarriiaa eellééttrriiccaa –– FFoorrnnoo eellééttrriiccoo aa aarrccoo –– FFEEAA
((ccaarrggaa pprreeddoommiinnaanntteemmeennttee ssóólliiddaa))..

15. CCoonnvveerrssoorr LLDD
RReessppoonnssáávveell ppoorr cceerrccaa 6600%% ((554400 mmiillhhõõeess ttoonn//aannoo))
ddaa pprroodduuççããoo ddee aaççoo llííqquuiiddoo mmuunnddiiaall,, aa tteeccnnoollooggiiaa
ccoonnttiinnuuaa aa sseerr aa mmaaiiss iimmppoorrttaannttee rroottaa ppaarraa aa
pprroodduuççããoo ddee aaççoo,, ppaarrttiiccuullaarrmmeennttee,, cchhaappaass ddee aaççoo ddee
aallttaa qquuaalliiddaaddee..
PPrroocceessssoo iinndduussttrriiaall tteevvee iinníícciioo eemm 11995522,, qquuaannddoo oo
ooxxiiggêênniioo ttoorrnnoouu--ssee iinndduussttrriiaallmmeennttee bbaarraattoo.. AA ppaarrttiirr
ddaaíí oo ccrreesscciimmeennttoo ffooii eexxpplloossiivvoo..
PPeerrmmiittee eellaabboorraarr uummaa eennoorrmmee ggaammaa ddee ttiippooss ddee
aaççooss,, ddeessddee oo bbaaiixxoo ccaarrbboonnoo aaooss mmééddiiaa--lliiggaa..

16. CCoonnvveerrssoorr LLDD

17. Conversor

18. CCoonnvveerrssoorr LLDD

19. MMeettaalluurrggiiaa ddee PPaanneellaa
AAppóóss oo rreeffiinnoo,, oo aaççoo aaiinnddaa nnããoo ssee eennccoonnttrraa eemm
ccoonnddiiççõõeess ddee sseerr lliinnggoottaaddoo.. OO ttrraattaammeennttoo aa sseerr ffeeiittoo
vviissaa ooss aacceerrttooss ffiinnaaiiss nnaa ccoommppoossiiççããoo qquuíímmiiccaa ee nnaa
tteemmppeerraattuurraa.. PPoorrttaannttoo,, ssiittuuaa--ssee eennttrree oo rreeffiinnoo ee oo
lliinnggoottaammeennttoo ccoonnttíínnuuoo nnaa ccaaddeeiiaa ddee pprroodduuççããoo ddee
aaççoo ccaarrbboonnoo..
DDeessttaa ffoorrmmaa oo FFEEAA oouu oo ccoonnvveerrssoorr LLDD ppooddee sseerr
lliibbeerraaddoo,, mmaaxxiimmiizzaannddoo aa pprroodduuççããoo ddee aaççoo..
-- FFoorrnnoo ddee ppaanneellaa
-- DDeessggaasseeiiffiiccaaççããoo

20. FFoorrnnoo ddee PPaanneellaa
Forno na metalurgia de panela

21. LLiinnggoottaammeennttoo
Toda a etapa de refino do aaççoo ssee ddáá nnoo eessttaaddoo
llííqquuiiddoo.. ÉÉ nneecceessssáárriioo,, ppooiiss,, ssoolliiddiiffiiccáá--lloo ddee ffoorrmmaa
aaddeeqquuaaddaa eemm ffuunnççããoo ddaa ssuuaa uuttiilliizzaaççããoo ppoosstteerriioorr..
OO lliinnggoottaammeennttoo ddoo aaççoo ppooddee sseerr rreeaalliizzaaddoo ddee ttrrêêss
mmaanneeiirraass ddiissttiinnttaass::
-- DDIIRREETTOO:: oo aaççoo éé vvaazzaaddoo ddiirreettaammeennttee nnaa lliinnggootteeiirraa;;
-- IINNDDIIRREETTOO:: oo aaççoo éé vvaazzaaddoo nnuumm ccoonndduuttoo vveerrttiiccaall
ppeenneettrraannddoo nnaa lliinnggootteeiirraa ppeellaa ssuuaa bbaassee;;
-- CCOONNTTÍÍNNUUOO:: oo aaççoo éé vvaazzaaddoo ccoonnttiinnuuaammeennttee ppaarraa
uumm mmoollddee ddee ccoobbrree rreeffrriiggeerraaddoo àà áágguuaa..

22. LLiinnggoottaammeennttoo CCoonnttíínnuuoo

23. LLiinnggoottaammeennttoo CCoonnttíínnuuoo
O lingotamento contínuo é um pprroocceessssoo ppeelloo qquuaall oo
aaççoo ffuunnddiiddoo éé ssoolliiddiiffiiccaaddoo eemm uumm pprroodduuttoo sseemmii--
aaccaabbaaddoo,, ttaarruuggoo,, ppeerrffiiss oouu ppllaaccaass ppaarraa ssuubbsseeqqüüeennttee
llaammiinnaaççããoo..
AAnntteess ddaa iinnttrroodduuççããoo ddoo lliinnggoottaammeennttoo ccoonnttíínnuuoo,, nnooss
aannooss 500,, oo aaççoo eerraa vvaazzaaddoo eemm mmoollddeess eessttaacciioonnáárriioo
((lliinnggootteeiirraass))..
SSeeççõõeess ppoossssíívveeiiss
nnoo lliinnggoottaammeennttoo
ccoonnttíínnuuoo ((mmmm))

24. CCoonnffoorrmmaaççããoo
 AA ggrraannddee iimmppoorrttâânncciiaa ddooss mmeettaaiiss nnaa tteeccnnoollooggiiaa
mmooddeerrnnaa ddeevvee--ssee,, eemm ggrraannddee ppaarrttee,, àà ffaacciilliiddaaddee ccoomm
qquuee eelleess ppooddeemm sseerr pprroodduuzziiddooss nnaass mmaaiiss vvaarriiaaddaass
ffoorrmmaass,, ppaarraa aatteennddeerr aa ddiiffeerreenntteess uussooss..
 OOss pprroocceessssooss ddee ffaabbrriiccaaççããoo ddee ppeeççaass aa ppaarrttiirr ddooss
mmeettaaiiss nnoo eessttaaddoo ssóólliiddoo ppooddeemm sseerr ccllaassssiiffiiccaaddooss eemm::
-- CCoonnffoorrmmaaççããoo MMeeccâânniiccaa:: vvoolluummee ee mmaassssaa ssããoo
ccoonnsseerrvvaaddooss;;
-- RReemmooççããoo MMeettáálliiccaa oouu UUssiinnaaggeemm:: rreettiirraa--ssee mmaatteerriiaall
ppaarraa ssee oobbtteerr aa ffoorrmmaa ddeesseejjaaddaa;;

25. CCoonnffoorrmmaaççããoo
 Os processos de conformação mmeeccâânniiccaa ppooddeemm sseerr
ccllaassssiiffiiccaaddooss ddee aaccoorrddoo ccoomm oo ttiippoo ddee ffoorrççaa aapplliiccaaddaa
aaoo mmaatteerriiaall::
-- CCoommpprreessssããoo ddiirreettaa:: FFoorrjjaammeennttoo,, LLaammiinnaaççããoo;;
-- CCoommpprreessssããoo iinnddiirreettaa:: TTrreeffiillaaççããoo,, EExxttrruussããoo,,
EEmmbbuuttiimmeennttoo;;
-- TTrraattiivvoo:: EEssttiirraammeennttoo;;
-- DDoobbrraammeennttoo:: DDoobbrraammeennttoo;;
-- CCiissaallhhaammeennttoo:: CCoorrttee..

26. TTiippooss ddee CCoonnffoorrmmaaççããoo
 EExxttrruussããoo:: PPrroocceessssoo nnoo qquuaall uumm bbllooccoo ddee mmeettaall tteemm
rreedduuzziiddaa ssuuaa sseeççããoo ttrraannssvveerrssaall ppeellaa aapplliiccaaççããoo ddee
pprreessssõõeess eelleevvaaddaass,, ffoorrççaannddoo--oo aa eessccooaarr aattrraavvééss ddoo
oorriiffíícciioo ddee uummaa mmaattrriizz..
 TTrreeffiillaaççããoo:: PPrroocceessssoo qquuee ccoonnssiissttee eemm ppuuxxaarr oo mmeettaall
aattrraavvééss ddee uummaa mmaattrriizz,, ppoorr mmeeiioo ddee uummaa ffoorrççaa ddee
ttrraaççããoo aa eellee aapplliiccaaddaa nnaa ssaaííddaa ddeessssaa mmeessmmaa mmaattrriizz..

27. TTiippooss ddee CCoonnffoorrmmaaççããoo
 FFoorrjjaammeennttoo:: PPrroocceessssoo ddee ttrraannssffoorrmmaaççããoo ddee mmeettaaiiss ppoorr
pprreennssaaggeemm oouu mmaarrtteellaammeennttoo ((éé aa mmaaiiss aannttiiggaa ffoorrmmaa ddee
ccoonnffoorrmmaaççããoo eexxiisstteennttee))..
 LLaammiinnaaççããoo:: PPrroocceessssoo ddee ddeeffoorrmmaaççããoo pplláássttiiccaa nnoo qquuaall
oo mmeettaall tteemm ssuuaa ffoorrmmaa aalltteerraaddaa aaoo ppaassssaarr eennttrree rroollooss ee
rroottaaççããoo.. ÉÉ oo ddee mmaaiioorr uussoo eemm ffuunnççããoo ddee ssuuaa aallttaa
pprroodduuttiivviiddaaddee ee pprreecciissããoo ddiimmeennssiioonnaall.. PPooddee sseerr aa qquueennttee
oouu aa ffrriioo..

28. TTiippooss ddee CCoonnffoorrmmaaççããoo
Dobramento
Forjamento
Laminação
Trefilação
Embutimento
Matriz
Estiramento Profundo
EExxttrruussããoo
t
Cisalhamento

29. LLiinnggoottaammeennttoo ee LLaammiinnaaççããoo