INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS PARA O REFINO DO ACO

Prévia do material em texto

INTRODUCÃO 
AOS PROCESSOS DE 
PREPARACÃO DE 
MATERIAS-PRIMAS 
PARA O REFINO 
DO AÇO 
ERNANDES MARCOS DA SILVEIRA RIZZO 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA 
DE METALURGIA 
ABME MATERIAIS 
1 Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Renno d 
E.M.S. Rizzo 
SUMÁRIO 
3 APRESENTAÇÃO 
5 1-INTRODUÇÃO 
7 2-CARGA METÁLICA 
33 
3 GASES (oxigênio, nitrogênio e argônio) 
35 4-FUNDENTES, DESOXIDANTES E REFRIGERANTES 
41 5-FERROS-LIGA 
47 
6- ADIÇOES COMPLEMENTARES 
49 
7- DESSILICIAÇÃO DO FERRO-GUSA 
51 
8- DESFOSFORAÇ DO FERRO-GUSA 
55 9- DESSULFURAÇ DO FERRO-GUSA 
69 BIBLIOGRAFIA 
E.NM.S. Ri/o nirooiçar jOs P'tocesns de Preparaç åo de Matérias-'imas para o Relio do g 
1-INTRODUÇÃO 
As principais materias-primas e insumos utilizados para a produção do aço nos or elet létricos a arco ou nos convertedores a oxigênio ou nas unidades de refino secundario, 
poder dem ser subdivididas de acordo com a função no processo, nas seguintes categorias. Carga metálica 
Gases industriais 
Fundentes e/ou refrigerantes 
Ferros-ligas e ligas nobres 
- Desoxidantes 
Adições complementares (recarburante, aquecimento do aço, isolamento térmico eou Quimico, absorção de inclusões, dessulfurantes, eliminação de gases, etc.). 
Para compreender como as matérias-primas que constituem a carga metálica (ferro-gusa, ferro-esponja e aço) sao obtidas, recomenda-se que o leitor consulte a publicação denominada Introdução aos Processos Siderürgicos. Nesta publicação também são feitos comentarios sobre as caracteristicas e o processamento de alguns materiais minerais que eventualmente também podem ser utilizados nas aciarias e sobre a produção e utilização dos gases industriais e 
de Outras utilidades/insumos. Uma importante matéria-prima da aciaria é a cal. Para um 
2profundamento do processo de obtenção da cal a partir do calcário sugere-se a leitura da 
Dublicação de Introdução aos Processos de Calcinação. 
As operações de pré-tratamento do ferro-gusa, ainda no estado líquido, podem ser realizadas no canal de corrida do alto-forno, no carro-torpedo em unidades instaladas entre o alto-
forno e a aciaria ou, tendencia verificada nos últimos tempos, no próprio galp�o da aciaria, apos a 
transferência do ferro-gusa para as panelas utilizadas para armazenamento, transporte e 
carregamento do ferro-gusa liquido nos fornos de refino primário dos aços. 
Os principais tipos de operações de pré-tratamento do ferro-gusa são: dessulfuração; 
desfosforação; 
- dessiliciação. 
Os principais objetivos e/ou justificativas para aplicações destes tratamentos previamente à 
adição do ferro-gusa nos fornos de refino primário para elaboração do aço são: 
- a redução da quantidade dos elementos químicos enxofre, fósforo e silício na 
composição química final do aço; 
a redução do custo das operações, principalmente no caso de dessulfuração e 
desfosforação, nos fornos de refino primário ou secundário; 
a redução do tempo de tratamento do aço nas estações de refino secundário e, em 
alguns casos, a redução da perda de temperatura do aço liquido, facilitando o 
Cumprimento do sincronismo entre as etapas de refino e lingotamento na aciaria 
a baixa eficiência do processo de dessulfuração no ambiente oxidante dos fornos de 
refino primário (convertedores ou fornos elétricos); 
Observa-se que a realização das etapas de desfosforação e/ou dessliciação do ferro-gusa 
iquido, reduzem a capacidade de geração de calor na etapa de refino do aço no convertedor LD, 
Ocasionando uma redução na taxa de sucata que pode ser utilizada no processo a fim de não 
esuitar em um balanço térmico negativo para o processo. 
E importante salientar que as operações de desfosforação e dessulfuração também podem 
Ser realizadas na panela de aço líquido nas estações de refino secundário, antes do lingotamento. 
Orem, apresentam normalmente um custo mais elevado e so sao aplicados em casos de 
Aço 
E.M.S.Rizzo 
Introdução aos Processos de Preparaçao de Materias-Primas para o Refino do Ac 
6 
exigência de teores mínimos de alguns dos elementos citados, justificando assim em função do maior valor agregado do aço produzido. Em outras situacões, me emprego o custo não 
iaria limitam a 
sendo um item preponderante, as condições de sincronismo da produção na aciari: 
possibilidade de aplicação dos citados tratamentos antes do lingotamento do aco. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para 0 re Aço -
2-CARGA METÁLICA 
A carga metalica para elaboração do aço nos fornos elétricos a arco ou nos COnveru lores 
de ser constituída dos seguintes materiais: 
- sUcata de aço 
- SUcata de ferro-gus 
- Sucata de ferro fundido 
- produtos pré-reduzidos (ferro esponja, briquete HBI ou RDI) - ferro-gusa liquido 
briquete de residuos siderúrgicos. 
A proporgao entre os diversos tipos de carga metálica depende da combinação de uma 
série de fatores, dentre os quais os mais importantes são: 
- tipo de processo-forno elétrico ou convertedor; 
- disponibilidade e preço das matérias-primas; 
- tipo de aço a ser produzido; 
- Composiçao quimica das matérias-primas, inclusive a sua variação ao longo dos lotes, 
- teor de impurezas na sucata; 
- limitaçoes dos equipamentos/processos da aciaria para operar com determinados uposS 
de carga metálica; 
pratica adotada pela empresa para a preservação do revestimento refratario dos 
equipamentos. 
No caso das aciarias elétricas, é digno de nota que se avaliarmos os dados relativos ao 
uso das matérias-primas metálicas nas últimas décadas e as previsões para os próximos anos, 
nota-se que a geraçao de sucata não será suficiente para atender a demanda por este material 
pelas aciarias, incentivando o uso de ferro-gusa e de materiais pré-reduzidos. Este fato tambémé 
preocupante para aS aciarias a oxigënio (convertedores). 
Para o caso das aciarias elétricas, o uso de ferro-gusa sólido já é bastante difundido no 
Brasil (cerca de 32% contra menos de 5% na média mundial). O uso de materiais pré-reduzidos 
(ferro esponja), apesar de em números absolutos corresponder a menos de 5% da demanda 
mundial de matérias-primas metálicas na indústria siderúrgica (cerca de 45 Mt), cresce a uma taxa 
em torno de 10%, superior a demanda pelas outras matérias-primas metálicas. 
A utilização de ferro-gusa liquido pelas aciarias elétricas ocore no caso da empresa 
contar com um alto forno na própria usina ou adquirir o ferro-gusa de empresas do tipo guseiras 
instaladas relativamente próximas da unidade industrial onde o forno elétrico está montado 
(normalmente a uma distância de no máximo 30 km). Neste caso, o ferro-gusa líquido é 
transportado por ferrovias ou por rodovias em panelas projetadas para reduzir a perda de calor e 
oferecer uma maior segurança no caso de solavancos. Com a utilização do ferro-gusa líquido tem-
se a transferência do calor sensível e do calor latente para a carga metálica sólida. Destaca-se 
que as principais vantagens desta opção são a redução do tempo de elaboração do aço e a 
economia de energia elétrica. 
No caso das aciarias equipadas com convertedores a oxigênio, a proporção de ferro-gusa 
liquido na carga metálica do convertedor depende de Sua composição e temperatura (conteúdo 
termico), da qualidade do aço a ser produzido, da qualidade de carga sólida e da disponibilidade 
de sucata. Normalmente, a carga liquida varia entre 80% para convertedores produzindo aços 
Com baixo teor de carbono e 85 a 90% para aços alto carbono; podendo chegar até a 100% da 
carga. Outro fator que determina o uso de ferro-gusa liquido está relacionado com a sua 
disponibilidade na usina siderúrgica integrada. Em algumas situações, a sua taxa é definida pelo 
tipo de aço que será fabricado e das dimensões do convertedor. 
E.M.S. Rizz lntroducao aos Pocessos 
dle 1'Tearaçao de Materus-Prinas para o Relino do Aco 
8 
Cde maiores quantidades de ferro-gusa líquido nos convertedores 
apresenta arandes vantagens do ponto de Vista de balançO térmico do processo, pois 
assim geradaé, na maiorla 
das situaçoes, mais do que suficiente para o balane 
corrida. Este fato possibilita gerar ganhos 
de rendimento metálico, acelerar a formargetico 
uso 
da ão da escória 
pela maior adição 
de malerial efrigerante e uma maior economia de oxigênio om menor tempo de sopro, etc. Porém, Islo pOde provocar translornos operacionais durante o Sopro, provocados Ocasionar fortes projeçoes na primeira arte do sopro, mento na geração de gas no convertedor pela maior disponibilidade de oxigênio 
(adicão de minério/sínter para refrigeração do banho), gerando descontrale 
pela rápida formação 
da escria, podendo 
esso descontrole no sistema 
de captação de fumos. 
Ou de ferro 
o ferro-qusa sólido é fornecido comumente na forma de pães de ferro qusa oiu. 
ferro-gusa é recuperado a partir da solidificação deste 
gusa granulado, quando 
o 
formato irregular devido ao basculamento do carro-torpedo nos pátios. Tamhóerial em 
ecuDerado a partir da borra oriunda do processo de fabricação do ferro-gusa, que apreson er 
composição próxima ao do ferro-gusa, mas com granulometria reduzida. Mesmo no estada sólido, a utilização de ferro-gusa apresenta a vantagem de uma menor temperatura de fusão. 
a fusão da carga. A sua maior densidade aparente, reduz o volume ocupado no forno. Derndo 
em alguns casos, uma maior carga no forno ou, pelo menos, um menor tempo de careando, 
(menos número de cestos no caso da aciaria eletrica). Assim como no caso do ferro-qusa fl 
o teor de carbono é maior do que no caso da sucata de aço, podendo assim, gerar uma en 
adicional devido às reações de formação de CO e/ou CO2. 
acele 
Observa-se que o ferro-gusa é uma liga Fe-C produzida nos alto-fornos. ou nos fornos 
fusão redutora', sendo em alguns casos denominado de ferro de primeira fus�o. Esta indicac 
importante para ser feita a distinçao em relaçao a utilizaçao de sucata de peças de ferro-findl 
(blocos de motores, canais de fundiçao, grelhas, lingoteiras, tubos, cilindros de laminacão. e 
.), pois, neste caso, pode ter sido realizada a adiçã0 de uma série de elementos de liga para 
proporcionar propriedades adequadas å tilizaça0 da peça fundida, devendo ser feita a priada 
separação das peças no pátio de sucata. Alem das peças de ferro fundido, também podem 
utilizados 
ser 
cavacos oriundos do processo de usinagem de peças de ferro fundido. 
O ferro-gusa deve apresentar características fisico-químicas adequadas e com menor 
variação possível a fim de permitir uma operaçao regular e nas condições mais produtivas 
possível. Uma grande variação na composiçao quimica ou temperatura do ferro-gusa pode 
ocasionar uma operação mais errática, uma vez que os modelos de cálculo de carga são válidos 
geralmente para intervalos mais ou menos restritos das variáveis envolvidas. Uma variação 
brusca tem efeitos ainda mais desastrosos, uma vez que o controlador do forno, que normalmente 
toma a corrida anterior como referência, tenderá a adotar uma composição de carga em 
desacordo com as necessidades. 
A especificação da composição do ferro-gusa liquido varia conforme as peculiaridades 
regionais e a operação dos alto-fornos, podendo gerar flutuações de composição em função do 
tipo de carvão utilizado, do tipo de minério, da quantidade de oxigênio soprado nas ventaneiras, 
na vazão total de ar insuflado, na injeção de finos de carvão, na temperatura do ferro-gusa na 
saída do cadinho dentre outros. 
Os principais componentes químicos do ferro-gusa são: Ferro (Fe), Carbono ( 
Manganes (Mn), Silício (Si), Fósforo (P), Enxofre (S). Estes elementos em 
contato com o oxigeno 
reagirao produzindo parte da energia necessária para o aquecimento 
do aço durante a operaçau 
dos fornos de refino primário. 
O ferro-gusa também pode ser obtido em fornos verticais do tipo cubilo, normalmente uuiLEau 
fundições de peças. 
EMS Ri77o Introduça0 aos Processos de Preparaciu de MMatérias-Primas para o KC Jo Aço 
ferro constitui 0 elemento predominante no ferro-qusa, em torno de 94.0 d o de refino do aço objetiva se manter em sua forma metálica, ou seja, evitar ao oxidação para na0 reduzir o rendimento metálico do processo. Ourant do do mesmo se volatiliza, sendo arrastado pelo sistema de desem 
95,0%. No 
Inte a etapa de refind 
empoeiramento. endo 
iettO migra para a escorid em torma de óxidos (FeO, Fe.0.) ou mesmo na forma metálica (Fe) e d 
paalhido posteriormente na 1orma de pó ou lama que pode ser reaproveit eitada. Uma outra parte do 
maior parte lormarao aço liquido. 
CO 
com mDOsição, o terro-gusa silua-se na vizinhança do ponto eutético da liga Fe-C. ou seja, "i emperatura de fusdo desta liga, conforme apresentado no diagrama de fases em equilibrio rer 
O carbono e quase todo queimado (oxidado) na operacão de refino, formando os gas e CO2. O teor de carbono do ferro-gusa situa-se na faixa de 3,8 a 4,5%. Nesta ad o 
carbono mostrada na Figura 2.1. 0 teor de carbono obtido depende das condições de operaça0e da Composiçao da Carga do alto-forno. Uma vez que não haja grandes variações não é motivo a preocupação. 
Liquido (L) + 
Ferrita delta (6) 1538 
1492- Líquido (1) 
1394 0.17 
Peritético 
Ferrita delta (ö) + 
Austenita (9 
Líquido (L) + 
Austenita () 
Liquido (L)+ 
Cementita (Fe:C) 
Eutético 
1147 Austenita () 
Austenita () + Cementita (Fe,C) 
910 
Eutetóide Ferrita (C) 
+Austenita () Fe:C 727 
0,021% 
a (Ferrita) 
Ferrita (o)+ Cementita (Fe;C)) 
0,008 % 
0 
6,67 
Carbono (% em pes0) 
0,77% 2.04% 4,27% 
Aço Ferro Fundido-
Figura 2.1 - Diagrama de fases em equilibrio 
ferro-carbono. 
O silício é um elemento de grande importáncia 
na produção de calor na operação dos 
fornos de refino primário. Sua queima produz parte 
do calor necessário ao processo. Além deste 
ator, o teor de silício do ferro-gusa 
afeta o volume de escória formada. Se 
o teor de silício for 
EM.S. RiZa 
de 
0,70%, 
dependendo 
da usina 
siderurgica), o voluma 
silica 
considerado 
alto 
(normalmente 
Si 
escoria 
seiá 
maior 
porque 
será 
necos 
formada. pois 
se 
liala do 
um 
6xido 
acido 
al (CaO) para neutralizar a 
uala do um 
óxido acido quo 
provoca 
elevado desgaste 
do revesti 
ca) surge 
a 
necessidade da adição de 
e SiC, o que 
provocam 
um aumento no cust 
cessário 
utilizar mais 
cal 
atário 
cio baixo (normalmento Si 
normalmente 
ulilizado 
nos 
tornos de 
relin0 primário. 
Com o silício 
lendo da 
usina 
siderurgica) 
Surge a 
necessidade materiais 
Um 
dores de 
silicio ao 
processo 
como 
Fesi e SIC, O que 
provocam 
baino teor 
de Si 
também 
dificulla o 
consumo 
de sucata. 
a 
dução 
O manganés 
não é um 
elemento importante 
na geraçao 
de energia durante a 
da elapa 
de relino e 
na qualidade 
do aço. ISto 
se deve ao 
fato de que se o teor 
de 
elevado no lerro-gusa 
liquido (Mn> 
0,807%), a 
escoria fica 
mais viscosa, pois Mn 
for 
temperatura 
de fusão da 
escória. 
oxidação 
nos 
fornos de 
relino primário. 
Porém, e um elemento 
muito importante para a 
cane 
a 
O teor de 
enxofre no 
ferro-gusa esta 
relacionado 
diretamente com a qualidade 
d 
adotada nesta unidade fabril. O 
do carvão 
ou coque 
usado no 
alto-lorno e da prática 
operacional a 
pode ser 
dessulfurado 
antes do seu 
carregamento 
nos fornos 
alto-forno 
como nos 
fornos de refino 
a dessulfuração 
é deficiente. 
rro-gusa 
fornos de refino primário, visto que no 
O teor de 
fóstoro no ferro-gusa 
está relacionado 
diretamente com a qualidade do mi 
de ferro usado 
no alto-forno. 
Com o aumento 
das exIgencias 
do mercado, a obtencão de 
tósforo cada vez 
mais baixos 
torna-se um dos grandes 
desafios na produção do aco nac 
es de 
refino primário. 
de 
Observa-se que os 
elementos enxofre e 
fostoro tambem podem ser incorporadgs 
liquido nos 
fornos de refino 
devido a utilização 
de sucata de aço, ferro fundido. ferr o 
fundentes ou outras 
adições com altos 
teores destes elementos. 
a, 
Tradicionalmente 
considera-se que aqualidade 
do aço produzida através do emoreno do 
fornos de refino primário é 
restringida pelo teor de 
elementos residuais tais como Cu, P. Ne 
presentes na carga 
metálica carregada no forno 
e tambem pela presença de gases tais coma N 
H também presentes nesta carga 
ou incorporados durante a elaboraçao 
do aço. Observa-se aua 
no caso do uso do produto pré-reduzido 
DRI, o fósforo esta na forma de 
óxido e é absorvido ela 
escória no processo nos fornos 
de refino primario. De forma contrária, 
o fósforo contido no ferto. 
gusa é absorvido pelo aço líquido. 
Mesm0 em pequenos teores estes elementos apresentamo 
risco de reduzir drasticamente as propriedades 
mecanicas dos aços. Porém, a melhoria continua 
dos equipamentos e do controle de processo 
nas aciarias e o uso de matérias-primas metálicas a 
base de minério de ferro pré-reduzido, permite 
diluir estes contaminantes, permitindo um 
significativo aumento do controle químico 
do aço. 
Sn 
Como a velocidade de fusão do ferro-gusa é inferior a do aço, existem certos cuidados que 
devem ser tomados quanto ao carregamento da sucata de ferro-gusa, pois, 
a sua utilização pode 
aumentar o tempo de refino nos fornos e o uso de 
fundentes (cal e dolomita). A queima do Si do 
ferro-gusa sólido no fundo dos fornos também pode provocar desgastes prematuros 
do refratário. 
Em relação à utilização da sucata de ferro-gusa, outro cuidado importante é relativo à 
procedéncia da mesma, que pode apresentar altos teores de S, podendo prejudicar a prática 
operacional nos fornos de refino primário. Em algumas usinas siderúrgicas, adota-se a prática 
de 
continuar com a etapa de dessulfuração do ferro-gusa líquido, mesmo quando a unidade de 
aciaria está parada por alguns dias para uma manutenção preventiva ou não, uma vez que, 
normalmente, a unidade de alto-forno pode continuar produzindo regularmente. 
Na Figura 2.2 apresentam-se imagens de diversos tipos de sucata de ferro-gusa e de ferro 
fundido. 
E.M.S. Rizzo 
ntrodução aos Processos de Preparacão de Matérias-Primas para o Refino do Aço 11 
MUsROOPPT 
GMC 
Figura 2.2- Exemplos de sucata de ferro-gusa: paes de ferro-gusa, ferro-gusa de formato irregular 
proveniente do basculamento a carga do carro-torpedo no chao (patio de emergência); Exemplos 
de sucata de ferro fundido: sucata de peças fundidas e cavaco de usinagem de peças. 
EMS. Ri/0 Inttonnn ao Poncn de Pirparaq åo de Matéias-Primas para o Refino do Aço 
A sucata de aço pode ser classificada 
de acordo com os seguintes critérios: 
procedência (geração interna 
e geração exlerna à usina siderúrgica) 
origem (de processamento 
e de obsolescéncia) 
composiçào quimica (näo ligada 
comum, não ligada especial, não ligada ressalr . 
baixa liga e alla liga) 
teor de impurezas (impa e impura); 
preparação (nào preparada, prensada, briquetada, 
tesourada, fragmentada cusak 
cortada e recuperada) 
caracteristicas fisicas: dimens0es (livre e dimensionada) e densidade aparenta (. 
média e pesada). 
urada, 
rada 
(leve 
lorma Estes critérios podem ser combinados para gerar uma série 
de tipos de sucatas, A N 
a ABNT NBR 8746 de 1985 (Sucala de Aço -Glassiticaçao) pode 
ser consultada para verificar a 
vårios tipos de sucata de aço 
normalizados no Brasil. 
No caso dos convertedores a oxigénio, 
as dimensões da sUcata devem ser tais u 
etorng permitam a sua completa fusäo durante tempo 
de sopro e, portanto, a sucata pesada de ratan. 
arada (lingotes sUcatados, lingotes curtos, 
sucatas de placas e blocos) deve ser previamente prenaradl 
e 
através do corte com maçaricos ou guilhotinas. 
Sucata muito pesada também pode danificar 
revestimento refratário dos fornos de refino primario devido ao elevado impacto na operacão c de 
carregamento. No caso de aciarias 
eletricas, sucatas finas e largas, como pedaços de barras 
tiras. podem se soldar uma as outras 
durante a etapa de aquecimento no interior dos tarnoe 
Ou 
demorando mais tempo para deslocarem-se para 
o banho líquido. 
Em algumas usinas, recomenda-se que o comprimento máxim0 da sucata deve estarem 
torno de 1 a 1,5 m para permitir a obtenção de 
uma densidade aparente adequada e se avitar 
problemas como dificuldades no 
fechamento da abobada ou furos nos painéis refrigerados no 
caso do forno elétrico a arco, ou sucata presa 
na boca do convertedor que pode vir a danificar a 
coifa ou cair sob o convertedor quando o mesmo 
for basculado, atrapalhando a movimentacão 
dos carros de transporte das panelas de aço ou do pote 
de escória. 
A densidade aparente de carga de sucata deve ser tal que possibilite o seu completo 
carregamento com o minimo de 
aberturas do forno a fim de não prejudicar a produtividade eo 
rendimento energético da aciaria. Se a densidade aparente da sucata for baixa, podem ser 
necessários vários carregamentos utilizando os cestões ou 
tamborões no caso dos fornos 
elétricos a arco ou de canaletas no caso de convertedores, 
ocasionado uma série de problemas, 
como, por exemplo: perda de tempo, queda de temperatura do refratário do forno ou da carga 
metálica já fundida e redução da produtividade da aciaria 
como um todo. Uma sucata considerada 
leve apresenta uma densidade aparente inferior a 600 kg/m. A 
sucata considerada pesada 
apresenta uma densidade aparente superior a 1200 kg/m". 
Entre estes dois limites a sucata é 
considerada médla. 
Observa-se ainda que peças de elevada densidade, 
como lingotes e cortes da area de 
lingotamento continuo, exigem um maior tempo para 
dissolverem-se, aumentando tambemo 
Consumo de energia eo tempo necessário para elaboração do aço. 
Em relação ao critério grau de contaminação, a 
sucata deve ser rigorosamene 
Selecionada para evitar a presença de elementos 
normalmente considerados contaminantes 
por 
prejudicar as propriedades dos aços (S, Cu, Sn, P, etc.), por provocarem 
problemas n0s 
equipamentos envolvidos direta ou indiretamente na produção 
do aço (Zn) ou por representare 
fISCo de explosoes ou poluição durante o processo (óleos, graxas, gases combustiveis, extintore 
de incendio, concreto, terra, etc.). Assim, o grau de contaminação envolve 0s c 
composição quimica e teor de impurezas. 
E.M.S. Rizzo Introduç�o aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Keino u y 
13 
No aspecto de composição química, a sucata em geral pode ser clasSSITIcaa preliminarmente em SUcata de aço, sucata de ferro-qusa e sucata recuperada. A sucata de aço pode sofrer uma nova classificação em função principalmente dos teores dos seguintes elementos quimicos: Sn, P, S, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Co e Mn. 
A presença de estanho deve ser controlada por causa de possiveis problemas de fragilidade no trabalho a frio do aço produzido na aciaria. O fósforo é controlado por razoes similares e por causa de efeitos adversos na soldagem dos aços inoxidáveis. Em alguns casos pode ser tolerado, podendo estar presente em faixa, como no caso de chapas de aço de alta resistência. O cobre causa fragilidade a quente, formando trincas superficiais, a não ser que o níquel esteja presente em quantidade suficiente para evitar estes efeitos e que a temperaturas e a atmosfera do reaquecimento dos produtos lingotados sejam rigorosamente controladas. No entanto, em certos casos especificos, o cobre é acrescentado como um elemento de liga para promover elevada resisténcia à corrosão. Mais comumente, ele pode ser substituido por elementos Como o manganës no controle do endurecimento. O enxofre é indesejável quando altos níveis de ductilidade transversal são exigidos. O enxofre também afeta a soldagem e e um dos elementos de liga importantissimo na obtenção de aços de corte rápido (aços ressulfurados). Os efeitos negativos no processo de soldagem, podem ser controlados pelo uso de telürio, que e capaz de coalescer o MnS. 
O cobre é normalmente oriundo de fios e motores elétricos, conexões hidráulicas, sistemas de refrigeração, etc. O estanho é proveniente de chapas revestidas (folhasde flandres utilizadas na fabricação de embalagens para acondicionamento de alimentos e bebidas. O enxofre é encontrado em sucata de usinagem. O fósforo tem origem nos aços produzidos com alto teor deste elemento e no ferro-gusa. 
Também merece atenção especial a presença de elementos de liga com tendência de aumentarem a resistência mecânica do aço (níquel, cromo, molibdènio, vanádio, nióbio, cobalto, etc.), mas que também reduzem em muito a ductilidade quando em teores acima de determinados limites, afetando a utilização dos aços em aplicação nas situações onde esta propriedade é de fundamental importância como é o caso de aços destinados a sofrer uma 
estampagem profunda ou n0 caso de aços para trefilação de arames. Neste caso, as Sucatas 
provenientes do forjamento de ferramentas, elementos de máquinas, cilindros de laminação, etc., 
devem ser separadas para uma análise química detalhada. 
Um outro aspecto relativo á contaminação da sucata é a radiação contida na mesma. 
Devido a0 uso sempre crescente de isótopos radioativos na indústria e na medicina (césio, 
uränio, protactinio, tório, rádio, radônio, actinio, netünio, polönio, fråncio), é inevitável que se 
controlem fontes radiativas não for adequado, resultará de sua incorporação dentro de uma carga 
de sucata ocasional. Isto aconteceu duas vezes nos EUA, resultando em procedimentos muito 
caros de descontaminação. Para evitar qualquer possibilidade de que isto aconteça, é desejável 
utilizar detectores de radiação para monitorar todas as cargas que chegam de sucata, tanto a 
Sucata recebida por caminhão quanto aquela recebida por estrada de ferro. 
A maioria das fontes de radiação está confinada em containeres de chumbo. Por este 
motivo, os únicos aparelhos para trabalhar com mais de 95% de probabilidade de detectar uma 
fonte que chega são aparelhos sofisticados, com alta sensibilidade. Detectores mais simples e 
baratos são freqüentemente colocados na tampa dos equipamentos de análise química para 
checar possível radioatividade da amostra de aço que estä sendo analisada. 
Como elementos radioativos como o césio são vaporizados e recolhidos no equipamento 
de desempoeiramento, um detector parecido deveria ser colocado nos silos e fitros de manga. No 
entanto, com esses métodos mais simples, 0 alarme chega muito tarde para evitar a 
contaminação da usina. Em determinados casos os compradores podem solicitar a realizacão de 
exames de radioatividade nos produtos siderúrgicos (placas ou tarugos de aço, por exemplo), ou 
E.M.S. Rizzo 
Introduçao aos 
Processos de Preparação de 
Matérias-Primas para o Refino do Aço 
14 
exigir a instalação 
e utilização dos citados 
equipamentos para negociar com 
siderurgica. Na Figura 2.3 
apresenta-se alguns 
sistemas para detecção de radioatividade usina 
uma 
Os operadores da área 
de preparação de sucata, operadores 
de pontes rolanta. 
sucat 
es 
demais operadores da 
aciaria devem ficar sempre 
atentos quanto à presenca de 
materiais radiativos, uma 
vez que as mesmas 
são normalmente identificadas através d as de 
2.3. 
OS 
do símbolo internacionalmente 
convencionado para tal, contorme apresentado na Fiqura 9 ão 
EXPLORANIUM 
FRADIATION DETECTION SYSTEMS 
Figura 2.3- Exemplo de sucatas de materiais radioativos identificadas pela presença do símbolo 
internacionalmente convencionado para tal e de sistema para detecção de radiatividade em 
caminhões e um detector portátil. 
E.M.S. Rizzo Introduçio aos Processos de Preparacão de Matérias-Primas para o Rclino do 
15 
Considerando uma analise em conjunto dos principais critérios citados (CO a nsões, densidade aparente e teor de impurezas) 
ão quimica, dimenso 
ecificação da sucala de aço considerando ainda o seu processo proo aipamentos utizados na aciaria e no restante da usina, tipos de aços produzidoS, crirerno iados na programaçao da produção da aciaria, percentual de ferro-gusa na ag 
cada usina siderúrgica adota uma 
odutivo, tipos de 
clas. 
dicDonibilidade e Coniabilidade dos fornecedores, dentre outros parâmetros. Apresenta-se cequir um exemplo oe uma classificação que pode ser adotada por uma usina siderurgica pard d Sucata de aço quanto a sua qualidade: 
Sucata de aço primeira categoria Sucata de aço pesada 
Sucata de aço de segunda categoria Sucata recuperada 
A sucata de aço de primeira categoria é uma sucata de geração interna dd Isina siderúrgica sendo Constituida por aparas de perfis, barras, chapas grossas, chapas inas laminadas a quente e a frio e outros retornos das linhas de laminação a quente e a frio, prensadas ol não (Figura 2.4). E uma sucata de excelente qualidade, não havendo limites para a sud utilização. A sua unica desvantagem é a baixa densidade que pode tomar impossivel o seu 
carregamento total em apenas uma operação. 
A sucata de aço pesada também é de geração interna da usina siderúrgica, mas e constituida por lingotes, grandes blocos e placas sucatadas, material proveniente do corte na 
tesoura de placas Ou blocos (pontas) ou ainda o cascão do distribuidor de lingotamento continuo (Figura 2.5). Sua elevada densidade torna esse tipo de sucata altamente desejável, em termos de 
carregamento, porem, a uilização de pedaços com dimensões excessivas pode provocar problemas de desgaste de refratários (choque mecânico) e de material não fundido no final da 
etapa de refino do aço. De maneira geral, a melhor carga de sucata é constituída pela mistura 
adequada de sucata de primeira qualidade e sucata pesada. 
Os dois tipos anteriores de sucata são denominados em alguns casos de sucata de aço de retorno. Este tipo de sucata é constituído principalmente do elemento ferro, não apresentando de maneira geral, problemas quanto à presença de impurezas. O problema surge apenas no cas0 
de usinas com fabricação 
pelo oxigênio, quando presentes na sucata, podem exigir a sua classificação e a não utilização 
para aços que não contenham aquele elemento. 
aços ligados, pois, certos elementos de liga de pequena afinidade 
A sucata de aço de segunda categoria é obtida a partir do sucateamento de bens de 
consumo ou dos processos de fabricação (estampagem, usinagem, forjamento, soldagem, 
laminaçã0, etc.) de peças, máquinas u estruturas de aço nas indústrias mecànicas, construção 
civil, naval, ferroviária, etc. Pode conter uma miscelânea de componentes metálicos, não-
metálicos e não-ferrosos, podendo ser fonte importante de contaminantes. Este tipo de sucata 
normalmente é adquirido pela indústria siderúrgica no mercado interno (Brasil) ou externo 
(importação). 
A sucata de aço de segunda categoria pode ser subdividida em várias subcategorias em 
função do tipo de material que a constitui ou tipo de beneficiamento ou preparação previamente 
aplicado. 
No caso de usinas que utilizam frequentemente cargas com uma alta percentagem de ferro-gusa, pode ser 
possivel o uso de sucatas mais contaminadas para diluir o efeito prejudicial dos mesmos. 
E.M.S. Rizzo 16 Introdução aos Processos de Preparaçâo de Matérias Prinas para o Relino do Aço 
Figura 2.4 Exemplos de sucata de aço de primeira categoria. 
Figura 2.5 Exemplos de sucata de aço pesada. 
hrodnçiao aos Processos de Preparacão de Matérias-Primas para o Relino do 
17 E.M.S. Rizzo 
O mercado de sucata distingue a denominada sucata de obsolescência quando a n 
& obtida com ou sem a industrialização da sucata de aco pesada e leve, tais como: pedd arames grossos, Canos, retalhos de chapa, tubos, tambores, partes de fogões e aços av (Figura 2.5). Se nao Tor preparada, pode ser classificada em araúda, média, miuda e misla onforme as suas almensoes. A sucata de obsolescência mista pode ser composta o metálicos., VIgas, cantoneiras, pontas de vergalhões de construção, retalhos de chapas, tuoo acO, material ierroviario (trilhos usados, rodas de aco, pregos de linhas, talas de junção, engaes de vagão, dormentes metalicoS e eixos em geral), desmonte de fábricas, automóveis, caminnoes ratores, maquinas agricolas e rodoviárias, desmontes de navios emáquinas industriais em gera trat A SUcata de obsolescencia é geralmente considerada limpa, com exceção da presença dE 
revestimentos em alguns casos. 
No caso anterior, a sucata é fornecida na forma solta. Porém, a sucata nao oriunida d indústria siderurgica lambem pode ser fornecida na forma de pacotes utilizando processOSd industrializaçao da SUcata, envolvendo operações de prensagem. Estes pacotes podem se oroduzidos com sucatas originadas tanto de processos de fabricação como de oDsoles Neste caso, podem ser distinguidos vários tipos de pacotes, desde os formados por Sucalds isentas de impurezas (chaparia de estamparia com ou sem cavacos, latinhas ou cad desestanhadas) ate sucata com um certo grau de contaminação (chapas pintadas ou esmalidods, latinhas estanhadas, etc.). A sUcata de obsolescência pode ser fornecida na forma trituradd 
(shredded). 
A sUcata composta de retalhos de chapas diversas, provenientes da industria 
automobiliística e similar, fornecida solta é denominada de chaparia. Pode ser separada em sUcata 
de estamparia revestida ou não. 
Assim como a sucata de obsolescência, a sucata de aço obtida a partir dos processosS 
de fabricação ou processamento (estampagem, usinagem, forjamento, soldagem, laminaçao0, 
etc.) também pode ser fornecida na forma solta ou preparada por prensagem e corte (Figura 2./). 
E.M.S. Riz0 
18 Intoduçio aos 
Processns ede Pieparação de 
Matérias-Primas para o 
Relino do Aço 
Figura 2.6-Exemplos de sucata de aço de segunda categoria com origem de obsolescência, solta 
Ou prensada na forma de pacotes 
Figura 2.7 Exemplos de sucatas de aço de segunda categoria com origem de processos d 
fabricação, solta ou prensada. 
19 E.M.S. Rizzo OL O aON Processos de Preparação de Matórias-Primas para o Refino do Agco 
As etapas de coleta, fragmentação e compactação de sucata são normalmente 
por fornecedores extenos a usina siderúrgica, embora na maioria dos casos estas etapas possam 
ser complementadas nas instalações da própria siderúrgica, por pessoal propri0 EOu 
terceirizados. A titulo de exemplo, pode ser citado que o processo de fragmentaçao ae uid 
carroceria de automovel realizado pelos fornecedores normalmente gera em torno de 69% de 
Sucata de aço limpa, 30% de resíduos e 1% de metais não-ferrosos. Se os resíiduos forem 
reprocessados, um teor adicional de 3 a 4% de metais não-ferrosos é produzido. Na Figura 2.8 
apresenta-se um exemplo do processamento de sucata de obsolescência por um fornecedor de 
uma usina siderurgica. Como exemplos de equipamentos utilizados nesta etapa podem ser 
citados (Figura 2.9): 
-Tubulao utilizado para realizar a separação magnética da sucata de aço de materiais 
não ferrosos Ou organicos; o material entra por um lado de uma estrutura na forma de um 
grande tambor cilindrico de aço inclinado e dotado de um movimento giratório e sal pelo 
outro lado por uma correia transportadora. 
- Peneiras - Utilizados para fazer a separação de impurezas presentes na sucata adquiriaa 
do mercado. 
- Prensas-tesouras A sucata solta é alimentada por um lado, sendo prensada e a seguir 
cortada por guilhotinas; Utliza-se normalmente acionamento hidráulico para efetuar as 
duas operações. 
Enfardadeiras ou empacotadeira- Utilizadas para produzir pacotes de sucata por 
prensagem, também utilizando sistemas hidráulicos. 
Maçaricos de oxicorte - utilizados para cortar a sucata em dimensões adequadas para o 
carregamento no forno. 
Máquinas trituradoras utilizadas para a fragmentação por corte de sucata mista, 
chaparias e carros; também é conhecida como shredder. 
Os fornecedores de sucata para as usinas siderúrgicas podem realizar a industrialização 
da sucata com o objetivo de facilitar o transporte e/ou para aumento do rendimento/uso. 
No caso da industrialização para o transporte, procura-se aumentar a densidade das 
SUcatas, de modo a se reduzir o custo dos fretes. As empresas que operam com aciarias elétricas, 
podem inclusive manter entrepostos em várias localidades do país, de modo a facilitar a 
comercialização da sucata bem como otimizar o transporte das mesmas. Na maioria dos casos a 
industrialização para transporte, já é feita com a adequação ao uso final. 
No caso da industrialização para rendimento e uso, o fornecedor, em estreita 
colaboração com o usuário (aciaria elétrica) realiza uma separação e classificação da sucata de 
forma a se obter o maior rendimento na etapa de refino, com 
liquido. A classificação apresentada anteriormente para os tipos de sucata pode ser utilizada 
também pelos fornecedores. Esta classificação deve ser complementada, normalmente pela 
aciaria, com dados relativos aos rendimentos de cada tipo de sucata. Na determinação destes 
rendimentos, pode-se realizar experiências na aciaria utilizando-se uma carga de sucata de 
rendimento previamente estabelecido (normalmente ferro-gusa com composição conhecida e 
Constante) e uma grande proporção da sucata cujo rendimento deseja-se conhecer. Após a 
realização de uma série de experiências, o rendimento da sucata pode ser determinado e 
posteriormente utilizado na programação da produção na aciaria. 
mínimo de contaminação do aço 
E.MS. R 20 Intronçào ns P'rocessns de Prepanção de 
Matérias-Primas para o 
Relino do Aço 
Figura 2.8 Exemplos do processamento de uma sucata de obsolescência por fornecedores de 
USinas siderúrgicas, envolvendo operações de recebimento, inspeção, seleção (manual e 
magnética), corte, compactação0 e transporte. Apresenta-se também uma vista de uma unidade d 
processamento de sucata com diversos tipos de equipamentos 
21 Introuuçio aos Processos de Preparac�o de Matérias-Primas para o Relino do 
E.M.S. Rizzo 
Figura 2.9- Imagens de equipamentos e processos típicos ara preparação ou beneficiamento de 
Sucata de aço (catálogo Hitachi-Scrap Metal Recycling). 
E.M.S.Rizz0 22 Introdução aos Processos de Preparação 
de Matérias-Primas para o Relino do Aço 
Um aspecto importante relativo à utilização de sucata adquirida no mercado é co 
à dificuldade na utilização de sucata revestida com 
zinco devido aos prejuizos 
elemento provoca ao refratário do alto-forno. Como o zinco e um elemento de baixn este 
fusão (907°C) o mesmo é volatilizado e arrastado pelo SIstema de desempoeiramnto de 
convertedores a oxigênio ou dos fornos elétricos a arco, sendo então depositado na lam dos 
pelo pó de ferro-gusa ou de aço, a qual é enviada para a sinterização para ser rea 
como carga metálica no alto-forno. Neste equipamento 0 zinco sera separado do sinter ada 
depositar nas paredes do refratário do alto-forno comprometendo o desempenho do mesm aSe 
mada eaprove 
mo. 
ser deve 
necessitando um tratamento de seleção, limpeza, corte e prensagem. A sucata dente 
Normalmente a sucata de segunda categoria não pode ser utilizada diretar 
rigorosamente selecionada no que diz respeito a sua Composiçao quimica, pois Dode 
resfduos metálicos que podem causar contaminação. Elementos estranhos como: Sn, Cner 
Ni, não influenciam decisivamente nas propriedades mecánicas do aço. Como estes elementos praticamente oxidados nas condições termodinâmicas reinantes nos fornos de refino primárido 
é possível a sua remoção do aço líquido. Por ser uma sucata leve, deve-se também observa a 
refino 
volume na carga, pois pode causar transtornos operacionais em seu enfornam 
Metalurgicamente é uma sucata que contribui para a formação da escória nos fornos de 
primário devido sua facilidade de fusão. 
A contaminação da sucata no que diz respeito ao teor de óleo, umidade, tintas, borrachs 
graxas merecem atenção especial, haja vista que sua presença pode ser desastrosa Dar 
carregamento do ferro-gusa. Em determinadas situações, torna-se necessária a suspensãn do 
uso de determinada carga sólida no convertedor pelo risco de explosões que isto 
principalmente em períodos chuvosos. Alguns tipos de sucata, principalmente de unda 
categoria, são extremamente higroscópicas e seu uso deve ser sempre acompanhado de 
maior atenção. Além domais, alguns tipos de sucatas podem reter água devido a reentränciasa 
vazios, gerando também riscos ao processo. 
gera, 
uma 
e 
Para reduzir o risco de explosões na etapa de carregamento ou na etapa de elaboracão th 
aço ou alterações indesejadas da composição química do aço, a sucata de segunda categoria nã 
pode conter os seguintes materiais: extintores de incêndio, botijas de gás de qualquer tino 
compressores/motores de geladeira, de ar condicionado e de máquina de lavar; botijas de gás 
freon; motores com enrolamento de cobre; tanques fechados; amortecedores de qualquer tipo o 
tamanho; filtros de óleo, latas cheia de tinta/combustivel; aços ligados; qualquer recipiente 
fechado contendo produtos químicos, gases sob pressäão ou ocultando materiais radioativos 
explosivos e combustíveis (Figura 2.10). 
A sucata de aço recuperada é obtida através do britamento e do peneiramento de 
despejos das usinas siderúrgicas, principalmente escória de aciaria. Se a sucata for obtida a partr 
do beneficiamento da escória do convertedor a oxigênio, possui cerca de 25% de escória e seu 
uso é limitado principalnmente em furnção disto, pois em quantidades maiores essa sucata pode 
provocar fortes reações tanto no carregamento quanto no sopro (Figura 2.11). 
Entretanto, a utilização da sucata recuperada em quantidades adequadas, favorece em 
muito a formação de escória e auxilia na desfosforação. Se a sucata for gerada a partir do 
beneficiamento do fero-gusa remanescente do carro torpedo e da escória de ferro-gusa do 
SKimmer, possui aproximadamente 15% de escória e seu uso requer cuidados no carregamento, 
poIs pode causar explosões e também pode provocar aumento do S fim de sopro devido ao seu 
alto grau de contaminação. Outro tipo de sucata recuperada é aquela proveniente da limpeza das 
bocas dos carros torpedo, canal e bica de alto-forno. Possui 30% de escóia e seu uso requer 
muito cuidado devido sua alta contaminação por S. 
No que tange a utilização de sucata de aço para o controle de temperatura, há que se 
distinguirem duas formas de realização deste controle. Uma forma seria através da utilização dos 
Introduç�o aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Relno uy 
E.M.S. Rizzo 
23 Aço 
tipos de sucata no calculo do balanço térmico durante a etapa de sopro de Oxigeno 
diversos 
processo 
cso de elaboraçao de aço nos fornos de refino primário. Uma outra forma ao de sucata de aço cortada em pequenas partes para ser adiciona líquido, tanto na etapa de vazamento do aço nos fornos de refino primário quanto no .co de refino secundario. Para esta finalidade pode ser utilizada 
1a seria através da 
onada na panela contendo 
a sucata denominada sucata canivete. 
A SUcata canivete deve ser adicionada em pequenos pedaços para ser rapioa aquecid eida e fundida, absorvendo calor nesta atividade resfriando, portanto, o aço liquido. Eola ota não deve interterir na composição química do aço, razão pela qual, ger classif acsificação da mesma em funçao da composição química, principalmente levando-se em conta 
geralmente, faz-se uma 
teor de carbon0. Este tipO de sucata pode ser adquirido no mercado externo ou as placas de a não aprovadas pelo Controle de qualidade da usina siderúrgica podem ser aproveitadas pard gera ceracão de sucata canivete por serem um material de composição química confiável (Figura 2.12). 
Outro recurso utilizado para resfriar uma corrida é sustentar um produto semi-acabado ltarugo, bloco, placa) sucatadoe mergulhá-lo parcialmente na panela de aço líquido para que, no nrOcesso de sua dissoluçao, promova o desejado decréscimo de temperatura do aço liquido. 
A preparaçao da sucata para ser carregada nos fornos de refino primário envolve etapas como inspeçao, separaçao da sucata por tipo, corte e compactação da sucata (Figura 2.13) e carregamento da sucata de açO na canaleta de adição no convertedor a oxigênio (Figura 2.14) Ou nos cestões (tamborões) para adição no forno elétrico a arco (Figura 2.15). No caso da utilizaçao de briquete, este material pode ser carregado no convertedor através de silos, não necessitando estar presente na canaleta de sucata. 
A prática considerada ideal é a de se trabalhar com sucata completamente seca, para evitar o risco de explosões durante o enfornamento do ferro-gusa líquido que sempre sucede ao carregamento da carga sólida. Para a preparaç�o da carga sólida, uns dos itens de maior importância é a disponibilidade de sucata no pátio. O ideal é mesclar uma carga que atenda aos aspectos operacionais, metalúrgicos, de segurança e custo. 
No caso dos fornos elétricos a arco a sucata pode ser adicionada nas esteiras que fazem o carregamento da sucata nestes fornos por abeturas laterais (carregamento quase-continuo Figura 2.16) ou em cubas instalados na parte superior do forno para a realização do preaquecimento da sucata. 
E.M
.S. R
izzo 
24 
In
tro
d
u
ção
 a
o
s
 
P
r
o
c
e
s
s
o
s
 d
e
 P
reparação d
e
 
M
a
t
e
r
i
a
s
-
P
r
i
m
a
s
 p
a
ra
 
o 
R
e
fin
o
 d
o
 A
c
o
 
Figura 2.10 
Exem
plos 
d
e 
m
ateriais 
c
o
n
sid
e
ra
d
o
s 
c
o
m
o
 
c
o
n
ta
m
in
a
n
te
s d
a
 
S
u
cata: recipientes 
p
ara a
rm
a
z
e
n
a
m
e
n
to
 d
e g
a
se
s, m
otores, ex
tin
to
res d
e
 incëndio, c
o
m
p
re
sso
re
s, p
e
ç
a
s d
e
 aço
 c
o
m
 
e
le
v
a
d
o
s 
te
o
re
s 
d
e
 
e
le
m
e
n
to
s 
d
e
 
liga, 
p
e
ç
a
s 
p
a
ra
 
a
c
o
n
d
ic
io
n
a
m
e
n
to
 
d
e
 
m
a
te
ria
is 
rad
io
ativ
o
s, 
terra, 
p
n
eu
s, 
p
e
ç
a
s d
e cobre, etc.obrigando 
por 
v
e
z
e
s
 
a 
u
sin
a siderúrgica 
a 
ab
rir 
o
s
 fard
o
s 
d
e
 
sucata com
 m
açaricos para realização de um
a inspeção. 
Introduçã0 a0s Processos de Preparação de Matérias-Primas parao Relino do AGo 25 
EM.S. Rizzo 
Figura 2.11 Exemplos de sucata de aço recuperada a partir de cascão de fornos, distribuidores, 
panelas de transporte de aço líquido sucata recuperada a partir de escória de refino, basculada no 
pátio, resfriada, beneficiada (britamento e peneiramento e separação da parte metálica através de 
meios magnéticos) e depois estocada para ser carregada nos fornos de refino primário (fotos 
cedidas pelas empresas Belgo Siderurgia S.A. e Companhia Siderúrgica de Tubaráão - CST). 
E.M.S. Ri 
In
to
u
ç
h
o
 o
s
 l'ro
c
e
s
s
o
s
 d
e l'reparaçio de 
M
a
t
é
r
i
a
s
-
P
'r
i
m
a
s
 p
a
ra
o
 R
elino do A
ço 
Figura 2
.1
2
 
P
lacas, tarugos e blocos d
e a
ç
o
 n
�o
 
ap
ro
v
ad
as pelo controle de qualidade da. 
siderurgica podem
 
s
e
r
 ap
ro
v
eitad
as p
ara g
eração
 d
e
 
s
u
c
a
ta
 c
a
n
iv
e
te
 p
o
r s
e
r
e
m
 
u
m
 m
ataria 
c
o
m
p
o
siç
ã
o
 q
u
im
ic
a
 d
e
fin
id
a
. 
de 
Figura 
2
.1
3
 
S
u
c
a
ta
 
d
e 
aço 
co
n
sid
erad
a 
leve 
sen
d
o
 prensada 
e 
co
rtad
a 
p
ara aum
ento da 
d
e
n
sid
a
d
e
 ap
aren
te a
tra
v
é
s d
o
 c
o
rte
 
o
u
 d
a form
ação d
e pacotes 
o
u
 fard
o
s d
e aço
 c
a
rb
o
n
o
 e 
de 
a
ç
o
 in
o
x
id
áv
el. 
Inirodinç ào A
o
s P
'ro
esso
s de Preparação de M
atéria 
P
rim
as para 
o 
R
ef1no 
d
a
 Ag' 
21 
E
M
S
.
 R
i
z
7
7
0
 
F
ig
u
ra
 2
.1
4
 
E
x
e
m
p
lo
s
 
d
o
s
 
e
q
u
ip
a
ln
e
n
to
s
 
q
u
e
 
p
o
d
e
n
 
s
e
r 
u
tili2
a
d
o
s 
n
o
 
p
a
tio
 
d
e
 s
u
c
a
ta
 
d
a
s
 
e
la
p
a
s d
e
 c
a
rre
g
a
m
e
n
to
 d
a
 
s
u
c
a
ta
 d
e
 
a
ç
o
 
n
a
s
 c
a
n
a
le
ta
s
 
nO
 
p
a
tio
 
o
u
 
g
a
lp
a
o
 
d
e
 
p
re
p
a
ra
ç
ã
o
 
d
e
 
S
U
cata e 
d
o
 carreg
arm
en
to
 d
e
 su
c
a
ta
 n
o
 co
n
v
erted
o
r (to
to
s c
e
d
id
a
s p
e
la
 C
o
n
p
a
n
h
ia
 S
id
e
rü
rg
ic
a
 
de Tubarao 
-
CST). 
E.MS. Rn 28 Introdução aos Procesos de Preparaçäo 
de Matérias-Primas para 
o Refino do Aca 
(b) 
(a 
( 
(h) 
( ( alpão 
Figura 2.15 - Exemplos da etapa 
de carregamento da sucata de aço no 
cestão no paio ues 
de preparação de sucata e etapa adição da sucata 
no fornoelétrico a arco. Exemplo idas 
ou tamborões utilizados no carregamento 
de sucata no forno elétrico a 
arco. (totos D a 
pela SMS-DEMAG Ltda). 
Introduçao aos Processos de Preparaç�o de Matérias-Primas para o Rcfino do AÇo_ 
29 E.M.S. Riz20 
Como já foi entatizado anteriormente, as dimensões da sucata devem ser tais que 
a sua completa tusao durante o processo e não causem estragos ao revestimento do 
liquid 
edor ou do forno eletrico quando do seu carregamento. Além disto, deve esta 
coetamente seca, para evitar o risco de explosões durante o enfornamento do ferro-gusa CO aue sempre precede ao carregamento da carga sólida. Para a preparação da carga solldd, 
uns e atenda aos aspectos operacionais, metalúrgicos, segurança e custo. 
de maior importäncia é a disponibilidade de sucata no pátio. O ideal é mesclar uma 
No caso dos convertedores, algumas usinas adotam a prática de se trabalhar com umaa 
constante de sucata, variando-se o ferro-gusa líquido é vantajosa porque permite malo lidade na área de preparaçao, visto que possibilita preparar previamente as canaletas além de 
evitar enganos na nora do carregamento. 
o briquete é uma matéria-prima gerada a partir do briquetamento de uma misturaa 
eontendo além dos aglomerantes, lama de aciaria, carepa de escarfagem manual de placas e 
cciduOs ferrosos adquiridos no mercado. Normalmente possui em torno de 50% de escória e seu 
en é limitado principalmente pelo seu teor de S. Pode também gerar reações durante seu carregamento nos tornos de refin primário, mas é um tipo de material que é muito desejado 
devido seu baixo Custo. Favorece a formação de escória nos convertedores a oxigênio e pode 
também ser utilizado como material refrigerante neste processo. Na Figura 2.17 apresenta-se uma 
imagem de um briquete. 
Os produtos pré-reduzidos, denominados genericamente aqui de ferro esponja, são 
fabricados através dos processos de redução direta de minérios de ferro utilizando como 
combustíveis/redutores gas natural, carvão ou finos de coque, como os mais conhecidos HYL, 
Midrex. Os produtos destes processos podem ser o HBI (Hot Briquetted Iron), o DRI (Direct 
Reduction Iron) e o HDRI (Hot Direct Reduction Iron). Entretanto, diversas outras tecnologias 
utilizando gás natural, carvao ou coque como redutores para obtenção de ferro metálico 
encontram-se em pesquisa ou desenvolvimento. Os produtos pré-reduzidos apresentam a 
vantagem de propiciar a formação de uma escória espumante devido à presença de carbono e 
óxido de ferro. Na Tabela 2.2 são apresentados algumas das principais características das 
matérias-primas metálicas pré-reduzidas. Na Figura 2.18 apresentam-se exemplos de ferro 
esponja DRl e ferro esponja HBI. 
Tabela 2.2Algumas características das matérias-primas metálicas pré-reduzidas. 
Caracteriísticas DRI HDRI HBI 
Fe Total (%) 
Fe Metálico (%) 
Grau de metalizaç�o (%)_ 
Carbono (%)_ 
P (%) 
S (%) 
Ganga (%) 
Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Pb, e Zn (%) 
Densidade real (kg/m") 
Densidade Aparente (g/m) 
Uemperatura de descarregamento (°C)| 
90 94 
83-89 
92-95 
1,0-3,5 
0,005-0,09 0,005-0,09 
0,001-0,03 0,001-0,03 
2,8-6,00 
traços 
1600 1900 1600 1900 
3,4-3,6 3,4-3,6 
700 min. 
90 94 
83 -89 
92-95 
1,0-3,5 
90 94 
83 -89 
92-95 
0,5-5,22 
0,005-0,09 
0,001-0,03 
2,8-6.0 
traços 
2400 2800 
5,0-5,5 
2,8-6,0 
traços 
40 80 
No caso dos convertedores a oxigênio, a prática de se trabalhar com uma carga constante 
Ucata, variando-se o ferro-gusa líquido é vantajosa porque permite maior facilidade na área de 
hraçao, visto que possibilita preparar previamente as canaletas alem de evitar enganos na 
hora do carregamento. 
E.M.S. Riz20 
Irnttvng hn no Proxesen de Prep ç de Matérias Primas para o Refino do Aço 
tedor deve ser feita 
A adicao da sucata na canaleta para carregamento no convertedor deve 
normalmenle obedecendo & ordem de entrada no convertedor, ou seja: 
1SucAta leve 
2SvOata pesada 
SuOate de ferro gusA 
Esta ordem tem por finalidade evitar danos ao revestimento refratário. Tamhé. 
zindo a 
pesa 
importane para se evitar que a sucata de ferro gusa fique no fundo do convertedor, reduzin. 
possibilidade da variação do teor de carbono da corrida relacionada com o fato de sucata 
de carregamento nao tndida ou fundida apenaS na etapa de fim de sopro. Aém disto, esta ordem de carrerada 
aiuda a evitat o engaiolamento da sucata leve na boca do convertedor 
No caso da utilização de cestoes para o carregamento de sucata ou outras adicias 
fornos elétricos a arco, uma aspecto de extrema importância é a estratificação (disposicãn nos 
de 
camadas Superpostas) da carga nos cestðes tamborões. A correta realização desta at 
inflvencia diretamente na produtividade dos fornos elétricos a arco e normalmente 
rERsponsabilidade da unidade de Pátio de Sucata. 
Uma estratificação adequada é aquela que propicia uma distribuição de carga de tal forma 
ae combine as variáveis: densidades dos tipos de sucata empregados, volume dos cestöes a d 
forno eletrico a arco. São montadas tabelas que combinem as citadas variáveis com a orateo 
operacional adotada na aciaria. 
E importante salientar. que devido ao tipo de construção mecánica eo método de abertura 
doE diterertes tipos de cestos existentes, estas tabelas podem variar muito de usina para uSina 
Por exemplo, nos cestos do tipo clamp shell (mandibulas)., toda sucata colocado no fundo, tendea 
se deslotar para as paredes do forno no momento da abertura. Os cestos do tipo orange peel 
(caBca de iaranja). apresentam uma distribuição menos distorcida no forno. 
De maneira geral. considera-se que os principais pontos a serem considerados na 
estratificação de uma carga são: 
Corhecer o funcionamento do tipo de cestão utilizado na aciaria 
As sucatas de elevada densidade e de grandes dimensões devem ser usadas no fundo 
do cestao: 
Evitar que sucalas muito densas caiam na região da porta de escória. pois, isto 
dificultaria e atrasaria a utilização da injeção de oxigênio: 
Nao colocar pacotes ou sucatas de grande volume na parte superior do forno ou cestão. 
pois. podem ser deslocadas e provocar a quebra dos eletrodos: 
Tomar cuidado com a utilização de retorno de laminação em forma de bobinas. pois 
podem causar eleito 'mola' no ato da abertura dos cestos, e com isso provocar a 
formação de 'cargas altas. 
No caso das aciarias que trabalhem com colocação de cal nos cestos, evitar a colocação 
de cal no fundo do cestão, pois, poderá provocar a indesejável elevação do nível da 
soleira do forno, tambérn deve se evitar a colocação da cal junto com o cavaco, pois cria 
uma massa de dificil fusâo, com forte possibilidade de aderência nas paredes e fervura 
quando fica no tundo. 
Fechar os cestóes com sucata de fácil penetração dos eletrodos, com intuito de proteger 
a abobada ou o miolo relratário. 
Introdução aos ProCessOs de Preparação de Matérias-Primas para o Ke 
EM.S. Rizzo 
para o Refino do Aço 31 
Fig 
itra 2.16 Exemplo do Carregamento em esteiras de forma quase-contínuo de sUcata ou 
mate. 
teriais pré-reduzidos em tornos eletricos a arco. Processo Consteel da Techint. 
(b) 
(a) 
Figura 2.18 Exemplos de matérias-primas metálicas pré-reduzidas 
utilizadas nos fornos de refino 
primario: (a) ferro esponja DRI e (b) ferro esponja HBl. 
EMS Rizzo Intradução aos Processos de Preparaçào de 
Matérias-Primas para o Relino do Aço 
32 
Figura 2.19-Exemplos de atividades de formação de cestöes/amborães para o carregamento de 
sUcata, envio dos cestões/tamborões para o galpão da aciaria, a etapa de carregamento de 
sUcata seguida da etapa de carregamento de ferro-gusa líquido no forno elétrico a arco (totos 
cedidas pela empresa Belgo Siderurgia S.A.). 
Introduçño AOs Prwess de Preparaçhrn ode Malérias Primas para o Relinea do ny, M.S Riz 
33 
3-GASES (Oxigènio, Nitrogênio e Argonio) 
érmicas entre o oxigênio e os elementos 
As reações exotér 
trico a arco Ou do convertedor a oxigênio, principalmente o silicio e 0 carbono do ferro-
(químicos quecompöem a carga 
do 
forno 
eleliico 
a arco o 
Ou O carbo arbono injetado no casO do forno elétrico a arco, aliado a pós combustão de uma pare 
de carbono gerado nos fornos, fornecem uma parcela considerável da energia monÓxido ara aquecer, Tundir e superaquecer a carga metálica sólida adicionada. Parte do para 
m é utilizada para oxidar os elementos que farão parte da escória. Uma outra pare 
necessárn 
também 
do Oxigénio 
ficará dissoBlvida ou absorvida pelo aço liquido e pela escória. 
Nos processOs de relino primario e secundário, utiliza se oxigénio de elevada pureza, a fim 
ter os teores de ntrogeno do aço dentro dos limites exigidos para a adequada qualidade de mante 
do produ 
de pureza aconselh 
de nitrogénio. 
maximizar a produlividade do forno e a capacidade de fundir a sucata. O valor minimo 
aconsellhável e 99,7 a 99,8%, com o restante constituido de argônio e cerca de 50 ppm 
Pode ser citado como exemplo que a diminuição da pureza de 99,5% para 98,5%% acarreta 
umento no teor de nitrogénio do metal de 30 ppm para 70 ppm, acima do limite permitido 
ra ma série de aplicaçoes. O consumo de oxigênio varia com a prática operacional (tip0 de 
distáncia lança-banho, qualidade do ferro-gusa e proporção de sucata na carga) lança, distáncia 
Normalmente o Oxigénio é produzido na própria usina siderúrgica nas estaçoes de 
tracionamento de ar que são responsáveis pela captação do ar atmosférico e o seu 
iracionamento (subdivisao) em oxigenio, nitrogênio e argônio. 
A quantidade de oxigênio injetado no forno elétrico a arco sofreu um grande incremento 
nassando de cerca de 12 Nnm't na década de 60 para mais de 35 Nm'/ de aço liquido na década 
de 90. No caso dos convertedores a quantidade de oxigênio é normalmente maior. 
O argónio e o nitrogênio podem ser empregados para homogeneizar a composiçao 
quimica e a temperatura do aço nos fornos de refino primário, nas panelas de armazenamento e 
transporte do aço liquido na etapa de metalurgia de panela, nas estações de refino secundário ou 
mesmo em diferentes posições nas máquinas de lingotamento continuo. O nitrogènio também 
pode ser utilizado como gás de purga (limpeza) de tubulações ou reservatórios (silos). E digno 
de 
nota que embora tenham aplicações semelhantes, o argônio apresenta um custo muito mais 
elevado do que o nitrogênio, razão pela qual só é empregado nos casos onde não é toleravel a 
absorção do nitrogênio pelo aço em função da deterioração das propriedades mecànicas deste 
material. 
O consumo de gás oxigënio depende do balanço de materiais e da composição quimica 
da carga. Quanto maior o teor de sucata de aço, menor o consumo de oxigênio. A presença de 
Compostos que ao se dissociarem no forno elétrico a arco liberam oxigênio tambem reduz a 
necessidade de injeção deste gás pela lança (matérias-primas consideradas oxidantes como 
carepa de laminação, minério de ferro, calcário, etc.). A presença de elementos tacilmente 
OXIdaveis no ferro-gusa provoca um aumento do consumo de oxigënio. A necessidade de realizar 
etapas de ressopro para correção de composição quimica ou temperatura do aço liquido também 
aumenta o consumo de oxigênio. 
E importante o conhecimento dos riscos potenciais na manipulação e utilização dos gases 
obtidos e distribuidos pelo setor de utilidades de uma usina siderúrgica. A Tabela 3.1 apresenta 
um resumo dos riscos representados pelos gases. 
34 Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Relino do Aço E.M.S. Rizzo 
Tabela 3.1 Resumo dos riscos representados pelos gases oxigênio, nitrogênio, argônio, ar Comprimido e vapor d'água. 
Produto 
Riscos 
Acelera a combustão vigorosamente e pode explodir por ignição ou contato. Por isto deve ser mantido longe de óleos, graxas e combustiveis. Roupas expostas ao oxigênio devem ser removidas e expostas ao ar para reduzir al probabilidade de um incêndio por fontes de ignição como, por exemplo, a eletricidade estática gerada nas roupas ao andar. Utilizar apenas equipamentos projetados para serem usados com oxigênio e adequadamente projetados para baixas temperaturas e altas pressões. 
Oxigênio Gás 
O liquido criogênico pode causar queimadura grave por congelamento ao contato com a pessoa. 
Respirar 80% ou mais na pressão atmosférica por mais de uma hora pode causar entupimento nasal, tosse, irritação na garganta, dor no peito e respiração difícil. Respirar oxigênio puro sob pressão pode causar severos danos aos pulmões e ao sistema nervoso central. 
Oxigênio 
Liquido 
Nitrogênio 
Gás 
Em concentrações moderadas podem causar, dores de cabeça, sonolência, vertigem, excitação, excesso de salivação, vômito e inconsciência. Em concentrações maiores pode causar a morte por asfixia. 
O liquido criogênico pode causar queimadura grave por congelamento ao contato Nitrogênio 
Líquido 
com a pessoa. 
O vapor pode causar sufocação rápida devido a falta de oxigênio. Os equipamentos podem romper ou trincar em caso de não serem projetados para suportar baixas temperaturas e elevadas pressões. 
Em concentrações moderadas podem causar, dores de cabeça, sonolência, vertigem, excitação, excesso de salivaç�o, vômito e inconsciência. 
|Em concentrações maiores pode causar a morte por asfixia. 
Argônio Gás 
O líquido criogênico pode causar queimadura grave por congelamento ao contato 
Argonio 
Líquido 
com a pessoa. 
O vapor pode causar sufocação rápida devido a falta de oxigênio. Os equipamentos podem romper ou trincar em caso de não serem projetados para Suportar baixas temperaturas e elevadas pressões. 
Nunca use ar comprimido para limpeza de roupas, ou para limpar pó ou sujeira do 
cabelo ou qualquer parte do corpo isto pode originar ferimentos dolorosos, infecções e enfisema subcutâneo (ar sob a pele). Ar Comprimido |Nunca use ar comprimido para soprar lascas de madeira, cavacos, limalhas, 
poeiras, partículas, líquidos. Tome muito cuidado com as pessoas presentes e 
com aquelas que transitam pelo local. 
O vapor d'água pode causar queimadura grave ao contato com o corpo da pessoa. Os equipamentos podem romper ou trincar em caso de não serem projetados para 
suportar altas temperaturas e elevadas pressões. 
A exposição constate de equipamentos ou peças n�o projetadas ao vapor podem 
causar degradação da mesma. 
Vapor d'água 
Introduçao aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Retino do fA EM.S. Rizzo 
35 
4-FU 
INDENTES, DESCOXIDANTES E REFRIGERANTES 
A 
utilização de fundentes na aciaria é necessária principalmente para a remoçao 0e 
durante o refino dos aços e para o controle da basicidade da escória gerada durante impure fundentes tambem podem atuar no sentido de controlar o pont0 de fusão e a 
Jrezas 
refino. ade da escoria. Alem das açoes discutidas, os fundentes devem ainda satisfazer outraS 
condições como: 
condig Não produzir vapores prejudiciais no domínio de temperatura dos fornos de refino, 
Visco 
Não apresentar toxicidade para 
Não provocar corrosao significativa no revestimento refratário do forno; 
Não contaminar o aço com elementos nocivos; 
Não deteriorar as propriedades dessulfurante e desfosforante da cal. 
pessoal da aciaria; 
Os principais fundentes, que em certos casos exercem também a função de elementos 
sofriaerantes, utilizados em uma aciaria são listados a seguir: 
Cal calciítica 
Cal dolomita 
Calcário 
Fluorita 
Dunito 
Carbeto de silício 
Minério de ferro 
Sinter 
Minério de Manganês 
O consumo de fundentes em uma aciaria depende da composição química e temperatura 
da carga metálica utilizada, da composição desejada para o aço líquido, da prática adotada para 
conservação do refratário dos fornos, panelas de armazenamento e transporte do aço líquido e 
dos distribuidores, tubos e válvulas utilizados para controlar o fluxo de aço líquido. A título de 
ilustração, valores típicos de consumo de cal calcítica e de cal dolomítica estão nas faixas de 35 a 
50 kg/t e 10 a 15 kg/t de aço liíquido produzido respectivamente no caso de um convertedor LD.Cal Calcítica 
A cal calcítica é utilizada no processo de elaboração de aços nos fornos de refino primáio 
principalmente com os seguintes objetivos: 
- Acelerar a formação da escória reduzindo assim a projeção de aço durante o sopro de 
oxigênio e para absorção de impurezas oriundas do processo de refino do aço. 
Proporcionar uma boa dessuifuração e desfosforação devido a presença do CaO na 
escória. 
Conversão da escória ácida em uma escória básica, reduzindoo desgaste do refratário 
básico dos fornos de refino primário. 
Deseja-se que a dissolução da cal seja a mais rápida possível, de maneira a manter a 
trajetória de composição da escória em condições de alta basicidade a maior parte do tempo. 
Essa basicidade é determinada em função da qualidade da cal e das condições operacionais dos 
fornos de refino primário. 
As reações quimicas que esclarecem como a cal atua no processo de dessulfuração e 
desfosforação e sobre o processo de dissolução da são discutidas nas publicaçãos referentes aos 
processos de refino primário dos aços. 
Introduo aos Proccsss de Preparaç ho de 
Matérias-Primas 
para 
o Refino do 
Aço 
E.M.S. RIZZ0 
36 
manutencão de uma prática controlada de adição 
de 
fundentes. 
Particularmente, 
os teores de 
Uma analise constante da cal destinada aos 
fornos de 
refino 
primário 
é 
importante para a 
contaminação de enxofre. presença de silica 
diminui o 
teor de 
Ga0 disponivel 
para 
neutralizar 
udsaa Olssoluçã0 da 
cal e a formação da 
escória, 
diminuindo 
a sua 
fluidez e 
difiCultando a 
e de escória 
e a 
Silica e enxofre deverão ser os menores possíveis a 
diminuir o volum 
de 
OS Oxidos ácidos do processo. No caso da cal 
calcítica, a 
presença 
de um elevado 
teor de Mao 
na cal 
também torna a 
ença 
de Al,O; 
na cal ta 
reaçoes quimicas no processo de refino do 
aço. A pre 
escoria mais viscosa, dificultando também a 
saida de gases 
caracteristicas fisicas de cal 
como a 
densidade 
aparente e a 
granulometria 
portanto, sua superficie 
especifica, 
governam 
a 
velocidade 
de sua 
dissoluçao nas 
escórias d 
As 
aciaria. Como referência, no caso dos 
fornos de 
refino 
primário, 
a cal é 
considerada considerada adequada 
rente na 
faixa de 1,5 a 1,65 
g/cm. Observa-se que enquanto 
a 
densidade 
real é uma 
caracteristica do 
material em si, a 
quando apresenta uma 
estrutura esponjosa 
e uma 
densidade 
aparei 
Oensidade aparente 
depende do material, 
da distribuição 
granulométrica, 
da 
lorid das particulas 
e da porosidade. 
processo. Grandes 
dimensões atra 
a formação da 
escória porque 
a cal 
demora a 
A granulometria 
da cal deve 
obedecer alguns 
critérios que sao 
importantes para 
a dissolver-se. 
desempoeiramento 
Pequenas dimensões provocam 
primario e pela 
n�o penetração da cal 
no banho 
metálico. 
Devido a natureza triavel 
da cal, ou 
Seja, sua tendência 
de fragmentar-se 
facilmente, 
suas 
caracteristicas 
serao pelas condições de 
manuseio e transporte. 
perda de 
cal pela 
exaustão 
desta pelo 
dese 
A perda por calcinação 
(CO2 + H20) 
deve também 
ser controlada, 
uma vez que mede a 
quantidade de 
calcário não decomposto. 
Quanto maior o 
seu valor, 
maior o consumo 
de calor na 
torno elétrico a arco 
e menor a 
reatividade da cal. Na 
Tabela 4.1 
apresenta-se 
uma relação das 
propriedades tipicas das cales 
calcítica e 
dolomítica 
utilizadas na 
aciaria. 
Tabela 4.1-Propriedades 
típicas das cales calcitica e 
dolomitica utilizadas nas 
aciarias. 
Cal Dolomitica 
Cal Calcitica 
Itens de Controle 
CaO 
MgO 
SiO2 
AlLOs 
Ferro total no material, 
incluindo suas 
formas combinadas (FeT")_ 
92-95% 
2,0% 
2,5% 
0,5% 
1,0% 
50% 
2 28% 
2,5 
1,5 
0,06 
0,06% 
10 a 40 
0,06 
0,06 
10 a 40 
Granulometria de recebimento (mm) 
Temperatura de calcinação (C) 
Densidade aparente (g/cm) 1,5 a 1,6 
1,5 a 1,6 
Cal Dolomitica 
Apesar de a cal dolomítica cumprir em parte 
as funções citadas anteriormente para d 
calcitica, a utilização da cal dolomítica é efetuada primordialmente 
a fim de neutralizar os o 
ácidos formados nas reações de oxidação principalmente do silício 
contido na carga melai d 
forno elétrico a arco que, de outra maneira, atacariam violentamente o revestimento dadã0 
forno. A cal dolomitica é formada em sua maior parte pelo óxido binário CaO MgO. dud tar 
visa fornecer para a escória uma quantidade de óxido de magnésio suficiente pard a 
mentar 
Introduçao aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Relino do Ag 
E.M.S. Rizzo 
37 
escoria.,A utilização da cal dolomítica também tem ação favorável Sobre a 
solução 
da cal calcítica. 
tilização da cal dolomitica foi iniciada em torno de 1962-1963 e o seu consumo varia ae 
basicidade da 
ais de 50% do peso de cal carregado. Na maioria das aciarias, a cal dolomítica e utilizaad 
zero a. mais 
em substituição 
obtençao de 
basicte elemento na escoria, o equilibrio dos óxidos fica comprometido, ando a procura 
a uma parcela da cal calcítica. A prática mais geral a adição necessaria pard a eor de Mgo na escoria de fim de sopro de 6 a 10%, mantendo-se constane a aumentando-se portanto, O peso de cal carregado e o volume de escória. Em caso de 
falta 
do MgO 
em outra m outras fontes que, neste caso, serå o revestimento refratário. 
A temperatura necessaria para a calcinação do calcário calcítico (900 a 1200°C) é menor 
rio dolomítico (750 a 950°C), encarecendo, portanto, do que para 
o calcáric 
transporte da. 
do oreco final da cal depende ainda do preço da matéria-prima (calcário) e do frete para o 
Poarte da mesma, que em muitoS casos, é maior do que o preço da matéria-prima. 
o processo de fabricaçã0. 
Fluorita 
A fluorita é consttuída basicamente de fluoreto de cálcio, sendo utilizada como fundente da 
cal para acelerar a sua dissolução e aumentar a filuidez das escórias muito viscosas, aumentando 
a Capacidade de desfosforação do banho metálico pela escória. O seu consumo varia de acordo 
m a Qualidade da carga, do tipo de aço que se deseja fabricar e da prática operacional. 
A adição de fluorita deve ser parcelada, não devendo ser feita ao final do refino, pois neste 
caso ela perderia parte da sua eficiencia, visto que a escória até este momento está grossa, 
dificultando as reações de dessulfuração e desfosforação. 
O principal composto é o CaF2, que é uma substância neutra com baixo ponto de fusão. As 
impurezas mais comuns são a SiO2 e o CaCO, sendo o SiO2 a mais prejudicial. 
O uso excessivo de fluorita acelera o desgaste do refratário dos fornos de refino primário e 
das panelas para transporte e armazenamento do aço líquido e, em alguns casos, dos tubos, 
válvulas e distribuidores. 
Uma composição típica do mineral fluorita é apresentada a seguir: 
CaF2 2 80,0% 
SiO2 14,0% 
CaCO 0,85% 
P0,40% 
S0,40% 
Outross 1,5% (soma dos óxidos tipo AlOg+Fe2O3, etc.) 
Calcário 
O calcário é utilizado como fornecedor de CaO ou MgO em substituição ao emprego de cal 
calcitica ou dolomítica devido seu menor custo. Seu uso aumenta o tempo de sopro devido a sua 
presença atrasar as reações e sua dissolução pode acarretar fortes reações pela reação: 
<CaCOg> + calor A <Ca0> + (CO2)g 
Ou 
(a1) 
<MgCOg>+ calor <MgO> + (CO2)g (a2) 
38 Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Refino do Aço E.M.S. Rizzo 
A liberação de bolhas do gåis CO2 promove uma agitação do banho metálicou proporciona uma maior homogeneização do banho metálico, um aumento da interação do metal liquido com a escória facilitando as reações químicas entre os componentes destes dois sistema 
e 
e restriando o banho metálico devido à absorção de calor para reaçãoe devido de calcinacän devido à agitação mecânica. O calcário resfria o banho metálico cerca de 10% a mais do que. a sucata de aço. 
Dunito 
O dunito é um mineral utilizado nos fornos de refino primário para ajuste da basicidade da como fornecedor de MgO. Sua quantidade varia em função do balançotérmico no sopro 
escória 
pois promove o resfriamento do banho. 
Uma composição tipica do mineral dunito é apresentada a seguir: MgO 2 30.0% 
SiO2 42.0% 
Nis 0,50% 
Umidade s 6.0% 
Carbeto de Silicio 
Material utilizado para ajustar (reduzindo) a basicidade da escória e também quando o balanço térmico desfavorece a adição de dunito. Também pode ser empregado para o ajuste do 
balanço térmico no sopro de oxigénio, fornecendo silício e, consequentemente, calor ao processo. 
Uma composição tipica do carbeto de silício é apresentada a seguir: 
SiC 2 85,0% 
C s6.0% 
SiO2 3,5% 
Fe203 2,0% 
Al2O 1,0% 
Minério de Ferro 
Sua utilização nos fornos de refino primário pode ter duas funções: acelerador da 
dissolução da cal, quando adicionada no inicio do sopro ou agente refrigerante, sendo então 
adicionada em qualquer etapa, mas principalmente no final de sopro para controle de temperatura. 
Sendo o seu poder refrigerante bastante elevado o seu consumo deve ser o menor possivel para 
se obter um maior rendimento térmico do forno e um maior consumo de sucata (quando assim for 
desejável). 
Uma atenção especial deve ser tomada na escolha do minério de ferro, pois ele deve ter 
teores baixos de impureza, principalmente P eS. A granulometria (40 a 70 mm) e a porosidade 
são também fatores importantes que influem sobre a absorção de calor e a velocidade de reaçao. 
Deve-se notar que a utilização de grande quantidade de minério aumenta o volue ae 
escória e agrava o risco de projeções. O minério de ferro pode ser um grande gerador d 
emissões se adicionado em taxas não controladas. Uma toneladas de minério de ferro pode gera 
cerca de 206 Nm de O2. 
Introduçao aos Proxo 'rocessos de Preparação de Matérias-Primas t MS. RZ2 39 s para o Refino do Aço 
Sinter 
poder refrigerante do minério de ferro oS niveis de oxidaçao da escória, favorecendo a desfosforaç 
Possui o mesmo 
cessidade 
a0arramento 
de material no au de material nos silos, balanças e tremonhas além de evitar fortes reações durante as 
adiçoes 
com 
material úmido 
mentar 
muito os nívei 
mals de redução de vazao de O, no período de sua para adição, o que poder 
ro, tendo a vantagem de não 
ação. Devido ao teor de ocorre menor geraçao de gás durante a adição, o que permite eliminar a 
do tempo medio de sopro. Dvido às caracteristicas higroscópicas, nao 
to oderia acarretar 
deve causar 
Minério de Manganés 
minério de manganes restria o banho metálico cerca de 2,5 vezes mais do que a SUcata O minério de Mn é utilizado durante o sopro para fornecer, no final deste. um teor de in 
00 Consu. 
de aado no aço. Isto implica evidentemente em uma menor necessidade de adição de terro-maii CUsto é elevado. Implica ainda, em uma menor oxidação do banho metálico. A redução ga. mo de fluorita pode ser obtida, adicionando-se minério de mangan�s no inicio do sopro. 
Os materiais desoxidantes são normalmente adicionados durante a etapa de vazamento 
nos 
rend 
iornos de refino primario objetivando corrigir o grau desoxidação do aço visando aumentar 0 
imento das ligas adicionadas para correção de composiç�o química, evitar projeções devido 
an Xcesso de oxigenio no aço, aumentaro rendimento em massa de aço na panela e adequar o 
grau 
l desoxidação para as operaçoes de refino secundário e lingotamento contínuo. O grau de 
idacão da escória tambem pode ser afetado pela adição destes materiais. Os desoxidantes 
OXIC 
ambém são adicionados nas estações de refino secundário com o objetivo de reduzir a oxidação 
do aço liquidoe aumentar a temperatura do aço líquido, parámetros fundamentais para o correto 
vazamento do aço nas maquinas de lingotamento contínuo ou mesmo convencional. 
Os principais fundentes utilizados em uma aciaria são: 
Aluminio 
- Silício na forma de Ferro-Liga 
Alumínio 
Eo desoxidante mais poderoso da siderurgia devido a sua alta reatividade quimica com o 
oxigênio. A sua utilização também resulta em um aquecimento da corrida devido à elevada 
geração de calor resultante da sua oxidação. Também atua como refinador de grãos durante a 
solidificação ou tratamento térmico do aço. É utilizado em todos os tipos de aço acalmado como 
OESOXIdante e/ou fornecedor de Al. Se o alumínio entrar em contato com a escória durante a sua 
adição ele transformará o PO5 em Al2Os revertendo o fósforo para o aço liquido, o que é um 
lenomeno extremamente prejudicial para a qualidade do aço produzido. 
alumínio é fornecido na forma de metal puro com uma pequena quantidade de 
purezas para não afetar a composição química do aço. O grau de pureza 
deve ser tal que não 
aele em aumento desnecessário no custo de produçã0/aquisiçã0 
desta matêria-prima. Pode 
ornecido na forma de pequenas barras, ou granulado 
em pequenas ou grandes esferas ser 
Ia Ou gota) conforme a necessidade de precisão 
de dosagem. 
E.M.S. Rizzo 
40 Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para o Refino do Aço 
Ferro-Silício (Fe-Si) 
O silicio é três vezes menos desoxidante que o Al. A sua utilização se dá anen 
de Si. O silicio aumenta a dureza e a tenacidade do aço, evita porosidades e concorecedor 
remoção de gases e óxidos do aço. Ë considerado um elemento purificador. 
corridas AS (desoxidada com Si) e AC (desoxidada com Si e Al) como desoxidante 
concorre 
e fornem 
para a 
Introdução aos Processos de Preparação de Matérias-Primas para 
41 EM.S. Riz70 
5-FERROS-LIGA 
Os ferros-liga sao materiais usados primordialmente para acerto da compoSIçao qu" aco sendo adiclonados no forno elétrico a arco ou na panela durante o Vazamerno. ecessário que seu rendimento seja o mais estável possível e que possuam menor porceay ne impurezas. Na labela s.1 apresenta-se os principais ferros-liga utilizados nos fornoS eieriosa de 
arcO Com composiçoes quimicas típicas. 
A primeira vista poderia parecer mais interessante se os elementos de liga rosse no seu estado puro (grau comercial de pureza) 
adicionados 
ássica adicionada, Simpliticando assim os métodos ou instalações de adição, reduzinao 
espaço necessario para armazenamento de materiais e facilitando a dissoluça0e 
homogeneizaçao das ligas n0 aço liquido. Porém, alquns dos elementos de liga devem ser 
adicionados na torma de jero-liga devido a uma série de fatores. Por exemplo, alguns elementos 
de liga apresentam um elevado ponto de fusão no estado puro, como é o caso do Nb (2468°C), 
V(1900°C). T (16/5), Cr (1890'C), B (2300°C), os quais não seriam fundidos ou demandariam 
um longo tempo para tundir na temperatura reinante no banho metálico no momento do 
vazamento d0 ago do convertedor para a panela, dependendo é claro do tamanho das particulas 
de modo a reduzir a quantidade 
adicionadas. 
Além disso, outros elementos apresentam um baixo ponto de ebulição, como e o caso do 
P (280C) e oS (444.6*0), sendo portanto evaporados no momento da adição no banho, podendo 
causar inclusive problemas ambientais e toxicológicos. Em ambos os casos a mistura dos 
elementos de liga como ferro para formar os ferros-ligas reduz o ponto de fusão ou aumenta o 
ponto de ebulição, bastando para isto adequar-se a porcentagem relativa entre ferro e um ou mais 
elementos de liga. A titulo de ilustração apresenta-se na Figura 5.1 o diagrama de fases binário 
em equilibrio Fe-V para demonstrar como a utilização deste ferro-liga permite a incorporação do 
elemento de liga V a0 aço. 
O processo de obtenção do ferro-liga também pode ser muito mais vantajoso 
economicamente do que a obtenção do elemento puro, justificando o emprego do ferro-liga. Este 
é o caso, por exemplo, do manganës que apresenta um ponto de fusão igual a1244°C, o que a 
princípio permitiria uma adição sem problemas na panela de aço líquido. Porém, para obtenção do 
manganês com alta pureza, é necessária a utilização do processo de eletrólise, que vem a ser 
muito mais caro do que a obtenção do ferro-liga Fe-Mn através da utilização de alto-fornos ou 
fornos elétricos trabalhando-se com uma carga constituída de minérios de ferro e de manganës.