_campos_arquivo_afonso_celso_fernandes_reis_2014_2_06_siderurgia_83661_18_9_1409874827117

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Produção de Aço
1 - Fusão
2 - Refino
3 - Vazamento
4 - Conformação
Ferro gusa líquido
Sucata
Fundentes
Conversor a oxigênio
Forno elétrico
Fornos Siemens-Martin
* Ferro-Gusa
Liga Fe-C com altos teores de:
C (carbono)
Si (silício)
Mn (manganês)
P (fósforo)
S (enxôfre) 
Refino
Elaboração do Aço
Transformar o ferro-gusa em aço
Reduzir teor de C através da oxidação (reação do C com o O do ar ou O puro)
Reduzir teores de Si e Mn
Retirar o P
Retirar impurezas
Refino
Fornos e Conversores
Revestimento Básico
Refratário de tijolos de magnésia ou cromita-magnésia
Remove C, Si e Mn
Remove S e P
Revestimento Ácido
Refratário de tijolos de sílica
Remove C, Si e Mn apenas
Processos Siemens-Martin
Processos Pneumático
Conversores Thomas / Bessemer
Processos de Sopragem de Oxigênio
Conversores L-D (Lins-Donawitz)
Fornos Elétricos (a arco e por indução)
Processo Siemens-Martin
Processo Siemens-Martin
Oxidação do carbono do gusa pelo oxigênio do óxido de ferro
Fusão de aços de recuperação e modificação da porcentagem de carbono (pela adição de ferro-fusa para aumentar e óxido de ferro para diminuir)
Grande flexibilidade – 40 a 60% de gusa líquido e o restante de sucata
Possibilita reduzir teores de P e S
Baixo teor de nitrogênio (que fragiliza o aço)
Longo tempo de corrida (6 ~ 8 horas)
Processos Pneumáticos
Conversor Thomas / Bessemer
Conversor Thomas / Bessemer
 Conversor Thomas - Revestimento Básico
Remove C, Si, Mn, P e S
 Conversor Bessemer - Revestimento Ácido
Remove C, Si e Mn apenas
 Aço Thomas 
Baixos teores de P e S
Nitrogênio proveniente do ar 
envelhecimento e inclusões de nitratos (fragiliza)
 Aço Bessemer 
Altos teores de P e S
P aumenta a fragilidade a quente
S aumenta a fragilidade a frio
Processos a Sopro de Oxigênio
Conversor L-D
(Linz-Donavitz)
Conversor OLP
(Oxigenio-Lança-Poeira)
Conversor L-D
Sopro de oxigênio puro com pressão de 6 a 15 atm sobre a superfície do metal fundido.
Zona de impacto do jato atinge 2500~3000oC
Forte agitação do banho devido á diferença de concentração e peso específico
Rápida formação de escória ativa e espumante que fixa o P2O5 formado na oxidação do fósforo
Produz aço de qualidade equivalente ao do forno Siemens-Martin. 
Porém:
Com custo inferior, pois economiza combustível e refratário
Menor tempo de corrida (30 ton em 40 min)
12
SIDERURGIA
?
De forma a maximizar a produtividade do Conversor
De forma a maximizar a produtividade do Conversor
LD ou Forno a Arco El
LD ou Forno a Arco El
é
é
trico (EAF) e minimizar os
trico (EAF) e minimizar os
custos de refino 
custos de refino 
é
é
 importante executar um pr
 importante executar um pr
é
é
-
-
tratamento do gusa antes da fase de refino.
tratamento do gusa antes da fase de refino.
?
?
O pr
O pr
é
é
-tratamento do gusa inclui:
-tratamento do gusa inclui:
- remo
- remo
çã
çã
o de enxofre
o de enxofre
     
     
- 
- 
remoção de
remoção de
 
 
Sil
Sil
í
í
cio
cio
     
     
- 
- 
remoção de
remoção de
 fósforo
 fósforo
     
     
- processos para redu
- processos para redu
çã
çã
o do teor de 
o do teor de 
Va
V
, Cr, Ti e Mn
, Cr, Ti e Mn
Pré-tratamento do gusa
13
SIDERURGIA
Produção do Aço Líquido
14
SIDERURGIA
Conversor LD
15
SIDERURGIA
16
SIDERURGIA
Conversor LD
	O LD trabalha em oxidação. Não utiliza combustível e nem energia na produção de calor, que é fornecido pelas reações químicas dentro do próprio LD, das substâncias termogênicas como Si, Mn, C, P, Fe, S:
Si + O2 SiO2 (queima do Si, ocorre nos primeiros 6 				minutos de sopro)
Fe + O2 FeO ( principal reação)
FeO + Si Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
MnO + calor Mn + O2 (ocorre nos minutos finais de sopro)
17
SIDERURGIA
P + FeO P2O5 + Fe 
CaO + P2O5 CaO.P2O5 (resultante da adição de cal)
SiO2 + FeO FeO.SiO2
SiO2 + Mn MnO.SiO2
FeO.SiO2 + CaO CaO.SiO2 + FeO
MnO.SiO2 + CaO CaO.SiO2 + MnO
A cal fixa o P e a SiO2 na escória, e o S se queima no fim do sopro
18
SIDERURGIA
INJEÇÃO DE ARGÔNIO
	Técnica utilizada com os objetivos de homogeneizar a temperatura do banho, homogeneizar a composição química e fazer desgaseificação do banho.
REFRATÁRIO
	Os fornos de refino, tanto FEA como LD, utilizam material refratário básico (MgO ~ 84 % e outros óxidos básicos como CaO) na parede em contato com o banho. A soleira resiste aproximadamente 7000 corridas e a parede lateral, cerca de 350 corridas.
	Já nos fornos panela, o revestimento é diferente para as regiões em contato com a escória e com o metal, sendo à base de MgO ( ~ 85 %) e CaO (dolomítico), respectivamente. O refratário como um todo, resiste cerca de 60 corridas, porém, a cada 30 corridas a região em contato com a escória é trocada.
	Em todos estes casos, entre o refratário e a carcaça metálica existe uma massa isolante aluminosa, que é trocada a cada reforma geral do equipamento, e que ajuda à preservá-lo.
19
SIDERURGIA
Aciaria Elétrica
20
SIDERURGIA
	Classificação das sucatas:
 1-Quanto ao aspecto físico :
Sucata leve: aparas de torno, pontas de tarugo, arames, e peças em geral até 20 t
Sucata pesada: pontas de placas, de lingotes, lingotes sucatados e chapas sucatadas.
2-Quanto à composição química:
Sucata com elementos que se oxidam facilmente, e passam totalmente para a escória: Si, Al, Ti, B, V.
Sucatas com elementos que se oxidam parcialmente e se distribuem no metal e na escória: Mn, P, S, Cr.
Sucatas com elementos que não se oxidam e permanecem no banho mtálico: Cu, Ni, Mo, Co, N, Ag.
21
SIDERURGIA
?
Após o refino, o aço ainda não se encontra em
Após o refino, o aço ainda não se encontra em
condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito
condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito
visa os acertos finais na composição química e na
visa os acertos finais na composição química e na
temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o
temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o
lingotamento na cadeia de produção de
aço carbono.
aço carbono.
?
Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser
Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser
liberado, maximizando a produção de aço.
liberado, maximizando a produção de aço.
- Forno de panela
- Forno de panela
- 
- 
Desgaseificação
Desgaseificação
 
22
SIDERURGIA
23
SIDERURGIA
Desgaseificação
24
SIDERURGIA
	A composição química da escória é função da matéria prima, a tecnologia de produção do aço e até mesmo o revestimento do alto forno. As tecnologias de produção de aço mais difundidas são escória LD e a produzida por fornos de arco elétrico (HEA). A composição destas duas escórias é mostrada na tabela abaixo:
Tipo
Composição (%)
SiO2
CaO
Al2O3
FeT
MgO
S
MnO
TiO2
Escória de convertedor (LD)
13.8
44.3
B1.5
17.5
6.4
0.07
5.3
1.5
Escória de
Forno elétrico
Esc. Oxidada
19.0
38.0
7.0
15.2
6.0
0.38
6.0
0.7
Esc. Reduzida
27.0
51.0
9.0
1.5
7.0
0.50
1.0
0.7
25
SIDERURGIA
Reciclagem da escória
	A reciclagem de escória de aciaria tem grande interesse na construção civil, pois, pode ser usada na produção de cimento, como substituto parcial de clínquer Portland. Usa-se também a escória como base para pavimentos e como agregados. 
Calor produzido pelos termogênicos (base 1 kg)
 C : se queima em CO e produz 2180 Kcal
 C : se queima em CO2 e produz 7830 Kcal
 Mn : se queima em MnO e produz 1700 Kcal
 Si : se queima em SiO2 e produz 7330 Kcal
 P : se queima em P2O5 e produz 5830 Kcal
 S : se queima em SO2 e produz 2220 Kcal
26
SIDERURGIA
27
SIDERURGIA
28
SIDERURGIA
Propriedades Térmicas: Propriedades que definem o comportamento dos materiais quando submetidos em temperatura
Q = m.c.(Tinicial – Tfinal) [caloria]
 
Q= quantidade de calor em calorias
M = massa em gramas
C = calor específicos
T = temperaturas em
oC
 Não devemos confundir calor com temperatura
Dilatação térmica : É o aumento das dimensões dos materiais em função da temperatura
Condutibilidade térmica: a transferência de calor entre materiais sólidos, por ex. se aquecer uma ponta de uma barra de metal e se ela for boa condutora de calor a outra ponta em pouco tempo estará quente.
Lingotamento
Laminação
Forjamento
Vazamento
Conformação
30
Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior.
O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas:
	- 	DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;
	- INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical 	penetrando na lingoteira pela sua base;
	- CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para 	um molde de cobre refrigerado à água.
Lingotamento
31
Lingotamento Contínuo
32
	O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.
	Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras).
Lingotamento Contínuo
Seções possíveis no lingotamento contínuo (mm)
33
Conformação
	A grande importância dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos. 
	Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido podem ser classificados em: 
	-	Conformação Mecânica: volume e massa são 	conservados; 
	-	Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se 	material 	para se obter a forma desejada;
34
	Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao material:
	-	Compressão direta:	Forjamento, Laminação; 
	-	Compressão indireta:	Trefilação, Extrusão, 			Embutimento;
	-	Trativo: 	Estiramento;
	-	Dobramento: 	Dobramento;
	-	Cisalhamento: 	Corte.
Conformação
35
 Extrusão: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma matriz.
 Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.
Tipos de Conformação
36
 Forjamento: Processo de transformação de metais por prensagem ou martelamento (é a mais antiga forma de conformação existente).
 Laminação: Processo de deformação plástica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação. É o de maior uso em função de sua alta produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio.
Tipos de Conformação
37
Dobramento
Forjamento
Laminação
Trefilação
Embutimento
Profundo
Estiramento
Matriz
Cisalhamento

Tipos de Conformação
38
Lingotamento e Laminação
39
Nomenclatura para Aços