Produção de Aço (1)

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Siderurgia - Produção de Aço
Processos Unitários da Indústria Química
O que é aço?
São ligas de ferro-carbono com teor de até 2% de carbono
É utilizado para fabricar de tudo, desde automóveis e tanques de armazenagem 
até agulhas e peças para celulares. Além disso, os instrumentos para produção 
dos bens são também feitos de aço.
No Espírito Santo:
● Arcellor Mittal
● Gerdau
● Usiminas
● Grupo Simec
História
O ferro metálico era retirado de 
meteoritos por tribos nômades, e 
foi descoberto por acaso quando 
pedaços caíram em uma fogueira e 
derreteram.
Grandes mudanças na Sociedade: 
● agricultura se desenvolveu 
com os utensílios novos
● produção de armas permitiu a 
expansão territorial
Fluxo de Produção de Aço - Alto Forno
Produção de 
Ferro Gusa Produção de aço Lingotamento
Blocos
Barras
Tubos
=
Fluxograma
Matéria Prima
 Minério de Ferro que vem das mineradoras 
em formas de pelotas.
● Ex: Vale e Samarco
A pelota deve possuir características 
específicas para cada processo produtivo.
● Ex: Uso de coating no processo final da 
produção de pelota para garantir que 
esta não “cole” uma na outra no alto 
forno (clustering ou cacho)
Pelota Crua Pelota Queimada
Cacho
Matéria Prima
Sinterização é a aglomeração a 
quente dos finos de minério.
É um produto do processo de 
pelotização que torna sua 
aplicação direta inviável.
A formação do sinter possibilita 
seu uso para fornos siderúrgicos
Sinter = minério (finos) + coque + 
cal (fundente)
Matéria Prima
Coque ou carvão vegetal exerce duas 
funções no processo.
● Combustível: permite alcançar altas 
temperaturas para fusão do minério
● Agente redutor: reage com o oxigênio 
que o minério libera, deixando apenas o 
Fe puro
Fundentes atuam para auxiliar a formação 
da escória (impurezas indesejadas ao 
processo)
Ex: Cal, Dolomita Calcinada e Cal 
Magnesiana Coque
Alto Forno
30 metros de altura
Tem como produtos Ferro Gusa e 
Escória
Separação dos produtos é feita 
por diferença de densidade.
Gases em contracorrente com a 
matéria prima.
Componentes
Funcionamento
Gases Resultantes
Gases que saem do alto forno são ricos em 
Gás Carbônico e Poeira.
Para ser utilizado ele precisa ser tratado 
antes.
É utilizado:
● Coletores de Pó
● Torres de Lavagem
Ferro Gusa
É um dos produtos do Alto Forno
Possui alto teor de carbono por 
conta do coque do processo 
Outras impurezas: Carbono, 
Silício, Manganês, Fósforo e 
Enxofre
Escória de Alto Forno
É o outro produto do processo.
É menos denso que o Gusa
Utilizado para produção de cimento 
(CPIII)
Carros Torpedos 
O ferro gusa é transportado por carros torpedos (CT’s) que são vagões feitos de elemento refratário.
Dessulfuração
Retirada de enxofre para teor adequado. 
É injetado um pó dessulfurante rico em 
magnésio e cal. 
Demora de 10 a 12 minutos. 
O excesso de enxofre no aço altera as 
propriedades mecânicas do material.
Aciaria
Conversor LD
Reaproveitamento de sucata de 
recirculação
Adiciona o Ferro Gusa
Injeção de oxigênio no gusa 
líquido (Sopro - 20 minutos)
Transformação em Aço
Ferro Gusa Aço
Conversor LD
Conversor LD
(Conversor sendo Carregado)
Conversor LD
Refino Secundário - Forno Panela
Refino secundário
Adição de ligas e fundentes
Responsável por:
● Acerto da composição química
● Acerto da temperatura
● Limpeza do aço
● Retirada de gases
Forno Panela
Desgaseificação a vácuo
Exigência de teores específicos para os 
aços.
O VD (Vacuum Degassing) abaixa a 
pressão e retira os gases.
É injetado argônio no sistema.
Por fim, passa pela etapa de rinsagem 
(borbulhamento de argônio)
Aços com alto grau de pureza.
Lingotamento contínuo
O lingotamento contínuo consiste no 
vazamento do aço líquido em um molde 
vertical de cobre refrigerado para a troca 
de calor e na extração simultânea da 
casca solidificada que contém aço 
líquido em seu interior. Gerando um 
produto semi-acabado, e o processo 
segue para a laminação ou corte direto 
com uma tocha de oxi-acetileno.
 
Etapas do Lingotamento Contínuo
•Fluxo do metal líquido através de um distribuidor para alimentar o 
molde.
•Formação de uma casca solidificada, no molde em cobre, resfriado 
a água.
•Extração contínua da peça.
•Remoção de calor do núcleo ainda líquido, por meio de chuveiros 
de água de resfriamento.
•Corte no comprimento desejado e remoção das peças.
Vantagens do Lingotamento Contínuo
● Permite menor custo de produção com melhor qualidade.
● Como o aço possui uma solidificação mais rápida, ocorre uma 
melhoria na qualidade interna do aço.
● As escamas e dobras provenientes do vazamento e da laminação 
primária são eliminadas, acarretando em uma melhoria na superfície 
da peça. 
Laminação
Quando o bloco não tem o diâmetro final ideal, ele passa por um processo 
de conformação de metais, passando por dois rolos giratórios que os 
comprimem, e têm sua espessura reduzida e seu comprimento alongado.
Tipos de laminação
Laminação a quente
● Realizada em temperatura relativamente 
alta, normalmente superior à temperatura de 
recristalização do material.
● Executada no início do processo de 
laminação.
● Primeira operação: realizada no laminador 
primário de desbaste, que recebe o lingote 
solidificado e o transforma numa chapa 
ainda bastante grossa.
Tipos de laminação
Laminação a quente
Objetivos:
● Permite o atendimento aos requisitos de 
Normas de produtos.
● Aumenta a resistência mecânica do 
material 
● Elimina a estrutura e defeitos de 
solidificação, permitindo uma ampla 
utilização do aço
Tipos de laminação
Laminação a frio
Realizada em temperatura ambiente, sem 
recristalização do material.
Objetivos:
● Produção de chapas, tiras e folhas de aço 
com melhores tolerâncias dimensionais e 
microestrutura mais refinada.
● Permite a obtenção de propriedades 
mecânicas adequadas às aplicações 
desses produtos siderúrgicos
Produtos da Laminação
Planos: Placas, chapas, tiras, etc.
Longos (não planos): Barras, perfis, tubos, etc.
Placas Chapas Perfis Tubos
Tipos de Aço
Aços Características
Aço de Usinagem Fácil Boas propriedades mecânicas e fácil corte 
devido a presença de S, Mn, Pb
Aço para Molas Alta elasticidade, alta resiliência,, 
resistência mecânica e a fadiga.
Aços Inoxidáveis Alta resistência a corrosão. Teor mínimo de 
cromo de 12%.
Aços de Fins elétricos e Magnéticos Fabricação de núcleos de equipamentos 
eletromagnéticos. Alto teor de silício.
Outros processos
Redução Direta
Produto: Ferro Esponja em estado sólido
Combustível: Gás natural
Usado na fabricação de aço
Desvantagens: Menor volume de produção e 
maior presença de impurezas
Vantagens: Mais barato por conta do gás 
natural porém mais uso de energia elétrica e 
menos emissão CO2
Ferro Esponja Forno Rotativo de 
Redução Direta
Perguntas
1) Quais são os produtos que saem do alto forno e como são separados?
2) Como o coque é obtido e qual a sua função no processo?
Referências
https://www.slideshare.net/ABIFA_CCA/todo-o-processo-de-fabricao-de-ao-e-ferro
https://www.slideshare.net/thiagopignatti/aos-e-ferros-fundidos
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=235
Slides fornecidos pelo professor
https://www.slideshare.net/ABIFA_CCA/todo-o-processo-de-fabricao-de-ao-e-ferro
https://www.slideshare.net/thiagopignatti/aos-e-ferros-fundidos
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=235