Produção de Aço - Siderurgia: parte II

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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) 
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) 
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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 
PréPré--tratamento do gusatratamento do gusa 
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SIDERURGIA 
A produção do aço líquido se dá através daA produção do aço líquido se dá através da
oxidação controlada das impurezas presentes nooxidação controlada das impurezas presentes no
gusa líquido e na sucata.gusa líquido e na sucata.
Este processo é denominado refino do aço e éEste processo é denominado refino do aço e é
realizado em uma instalação conhecida comorealizado em uma instalação conhecida como
aciaria.aciaria.
O refino do aço normalmente é realizado emO refino do aço normalmente é realizado em
batelada pelos seguintes processos:batelada pelos seguintes processos:
-- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga 
predominantemente líquida).predominantemente líquida).
-- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco –Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA FEA 
(carga predominantemente(carga predominantemente sólida).sólida).
Produção do Aço LíquidoProdução do Aço Líquido 
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SIDERURGIA 
Responsável por cerca 60% (540 milhões Responsável por cerca 60% (540 milhões tonton/ano)/ano)
da produção de aço líquido mundial, a tecnologiada produção de aço líquido mundial, a tecnologia
continua a ser a mais importante rota para acontinua a ser a mais importante rota para a
produção de aço, particularmente, chapas de aço deprodução de aço, particularmente, chapas de aço de
alta qualidade.alta qualidade.
Processo industrial teve início em 1952, quando oProcesso industrial teve início em 1952, quando o
oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partiroxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir
daí o crescimento foi explosivo.daí o crescimento foi explosivo.
Permite elaborar uma enorme gama de de tipos dePermite elaborar uma enorme gama de de tipos de
aços, desde o baixo carbono aos média-liga.aços, desde o baixo carbono aos média-liga.
Conversor LDConversor LD 
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SIDERURGIA 
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SIDERURGIA 
Conversor LDConversor 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) 
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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 
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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. 
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SIDERURGIA 
 Processo industrial começou no início do século XX.Processo industrial começou no início do século XX.
 Inicialmente, o forno elétrico era consideradoInicialmente, o forno elétrico era considerado
sobretudo como um aparelho para a fabricação desobretudo como um aparelho para a fabricação de
aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.
 Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado naAtualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na
fabricação de aço carbono.fabricação de aço carbono.
 Processo Processo recicladorreciclador de sucata por excelência; não de sucata por excelência; não
há restrição para proporção de sucata na carga.há restrição para proporção de sucata na carga.
 A participação do aço elétrico no mundo vemA participação do aço elétrico no mundo vem
crescendo substancialmente nas últimas décadas.crescendo substancialmente nas últimas décadas.
Aciaria ElétricaAciaria Elétrica 
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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. 
-Sucatascom elementos que não se oxidam e permanecem no 
banho mtálico: Cu, Ni, Mo, Co, N, Ag. 
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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 
Metalurgia de PanelaMetalurgia de Panela
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SIDERURGIA 
As seguintes operações podem ser executadas:As seguintes operações podem ser executadas:
- Homogeneização do calor; - Homogeneização do calor; 
- Ajuste da composição; - Ajuste da composição; 
- Ajuste da temperatura do aço; - Ajuste da temperatura do aço; 
-- Desoxidação – remoção do oxigênio residual do açoDesoxidação – remoção do oxigênio residual do aço
e cria condições termodinâmicas para a adição dee cria condições termodinâmicas para a adição de
elementos de liga (os desoxidantes mais comuns sãoelementos de liga (os desoxidantes mais comuns são
ferro-ligas, escolhidos em função do aço a serferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser
fabricado (fabricado (FeMnFeMn, , FeSiMnFeSiMn) e Alumínio.) e Alumínio.
-- DesulfuraçãoDesulfuração com escória sintética ou injeção de pós; com escória sintética ou injeção de pós;
-- DesfosforaçãoDesfosforação
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SIDERURGIA 
É uma operação que tem como objetivo a remoçãoÉ uma operação que tem como objetivo a remoção
de gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio ede gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e
oxigênio) e secundariamente auxilia na remoçãooxigênio) e secundariamente auxilia na remoção
de inclusões.de inclusões.
Na siderurgia, a Na siderurgia, a desgaseificaçãodesgaseificação é processada de é processada de
duas maneiras:duas maneiras:
- - DesgaseificaçãoDesgaseificação à à vacuovacuo
- - DesgaseificaçãoDesgaseificação com sopro de argônio com sopro de argônio
DesgaseificaçãoDesgaseificação 
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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 
 
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SIDERURGIA 
a facilidade de
transformação
(laminação e trefilação)
profundidade de tempera,
resistência a tração
resistência ao choque,
resistência ao choque
Manganês
Mn
resistência ao choque
quebra de cavaco
(usinabilidade), viscosidade
Enxofre
S
Alongamento, resistência ao
choque
Fluidez, fragilidade a frio,
resistência a quente
Fósforo
P
Soldabilidade
Elasticidade, resistência a
tração, profundidade de
tempera, dureza a quente,
resistência a quente,
resistência a corrosão,
Silício
Si
ponto de fusão, tenacidade,
alongamento, soldabilidade,
forjabilidade
resistência , dureza,
temperabilidade
Carbono
C
AbaixaElevaElemento
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SIDERURGIA 
alongamento
dureza, resistência a
tração, resistência a
quente, temperatura de
tempera, resistência a
frio, resistência ao
desgaste, resistência a
corrosão
Cromo
Cr
dilatação térmica
Tenacidade, resistência a
tração, resistência a
corrosão, resistência
elétrica,. Resistência a
quente, profundidade de
tempera
Níquel Ni
AbaixaElevaElemento
Lingotamento 
Laminação 
Forjamento 
Vazamento Conformação 
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TodaToda aa etapaetapa dede refinorefino dodo açoaço sese dádá nono estadoestado líquidolíquido.. ÉÉ 
necessário,necessário, pois,pois, solidificásolidificá--lolo dede formaforma adequadaadequada emem funçãofunção dada 
suasua utilizaçãoutilização posteriorposterior.. 
OO lingotamentolingotamento dodo açoaço podepode serser realizadorealizado dede trêstrês maneirasmaneiras 
distintasdistintas:: 
 -- DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira; 
 -- INDIRETOINDIRETO:: oo açoaço éé vazadovazado numnum condutoconduto verticalvertical 
 penetrandopenetrando nana lingoteiralingoteira pelapela suasua basebase;; 
 -- CONTÍNUOCONTÍNUO:: oo açoaço éé vazadovazado continuamentecontinuamente parapara umum moldemolde 
dede cobrecobre refrigeradorefrigerado àà águaágua.. 
LingotamentoLingotamento 
25 
Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo 
26 
 OO lingotamentolingotamento contínuocontínuo éé umum processoprocesso pelopelo qualqual oo açoaço 
fundidofundido éé solidificadosolidificado emem umum produtoproduto semisemi--acabado,acabado, tarugo,tarugo, 
perfisperfis ouou placasplacas parapara subseqüentesubseqüente laminaçãolaminação.. 
 AntesAntes dada introduçãointrodução dodo lingotamentolingotamento contínuo,contínuo, nosnos anosanos 5050,, oo 
açoaço eraera vazadovazado emem moldesmoldes estacionárioestacionário (lingoteiras)(lingoteiras).. 
Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo 
Seções possíveis no Seções possíveis no 
lingotamento contínuo lingotamento contínuo 
(mm)(mm) 
27 
ConformaçãoConformação 
 AA grandegrande importânciaimportância dosdos metaismetais nana tecnologiatecnologia modernamoderna devedeve--
se,se, emem grandegrande parte,parte, àà facilidadefacilidade comcom queque eleseles podempodem serser 
produzidosproduzidos nasnas maismais variadasvariadas formas,formas, parapara atenderatender aa diferentesdiferentes 
usosusos.. 
 OsOs processosprocessos dede fabricaçãofabricação dede peçaspeças aa partirpartir dosdos metaismetais nono 
estadoestado sólidosólido podempodem serser classificadosclassificados emem:: 
 -- ConformaçãoConformação MecânicaMecânica:: volumevolume ee massamassa sãosão conservadosconservados;; 
 -- RemoçãoRemoção MetálicaMetálica ouou UsinagemUsinagem:: retiraretira--sese materialmaterial 
 parapara sese obterobter aa formaforma desejadadesejada;; 
 
28 
 OsOs processosprocessos dede conformaçãoconformação mecânicamecânica podempodem serser classificadosclassificados 
dede acordoacordo comcom oo tipotipo dede forçaforça aplicadaaplicada aoao materialmaterial:: 
 -- Compressão direta:Compressão direta: Forjamento, Laminação; Forjamento, Laminação; 
 -- Compressão indireta:Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, Trefilação, Extrusão, 
 Embutimento;Embutimento; 
 -- Trativo: Trativo: Estiramento;Estiramento; 
 -- Dobramento: Dobramento: Dobramento;Dobramento; 
 -- Cisalhamento: Cisalhamento: Corte.Corte. 
ConformaçãoConformação 
29 
Dobramento 
Forjamento 
Laminação 
Trefilação 
Embutimento 
Profundo Estiramento 
Matriz 
Cisalhamento 
 
ExtrusãoExtrusão
Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação 
30 
Lingotamento e LaminaçãoLingotamento e Laminação