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Aula 2apresentaofabricao-do-ao-aoeferro-110309111100-phpapp01.pdf
Tipo de metais / obtenção 
Tipo de metais / obtenção 
Tipo de Minérios 
Beneficiamento de Minérios 
Esquema de uma refinaria de bauxita 
Esquema de uma refinaria de bauxita 
PRODUÇÃO DE AÇOS 
Metalurgia do ferro e do aço 
 
fonte: Aurélio 
Siderurgia 
PRODUÇÃO DE AÇOS 
Fluxo Básico da Produção 
Produção 
do Ferro 
Gusa 
Produção 
do Aço 
Ajustagem 
do Aço 
Tube 
Rounds 
= + + 
PRODUÇÃO DE AÇOS 
 
Fluxo Básico da Produção 
minério de 
ferro 
carvão 
calcário alto forno Escória 
aciaria aço lingotamento 
ferro gusa 
processamento 
térmico 
processamento 
mecânico 
conformação 
usinagem 
união 
recozimento 
têmpera 
revenimento 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
• Não é encontrado na natureza sob a forma metálica; 
 
• É encontrado somente na forma de óxidos (minério); 
 
• No Brasil o óxido de ferro predominante nos minérios é o 
Fe2O3 
O Metal Ferro (Fe) 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Mina de minério de ferro 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
• Composição química: 65% de Fe 
 28% de Oxigênio 
 Restante: “impurezas” 
 
• Não tem as propriedades físicas do ferro. 
 
• É uma pedra igual a tantas outras existentes na natureza. 
 
Minério de Ferro 
(Hematita) 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
O grande desafio da metalurgia do ferro é conseguir extrair o 
metal ( Fe ) do minério ( Fe2O 3 ) 
A extração do Fe do minério é feita no alto-forno 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
O Alto Forno é um reator, contra corrente, onde processa-se 
a redução de óxido de ferro (minério) geralmente é usado o 
carvão vegetal como elemento redutor. 
Alto Forno 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Matéria-Primas do Alto-forno 
•Sinter e pelota: finos de minério de ferro que foram 
aglomerados para utilização no alto -forno. 
 
•Coque ou carvão vegetal: agente redutor e combustível do 
processo 
•Fundentes: tudo aquilo que facilita a formação de 
escória líquida (calcário e quartzo). 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Carvão e Minério 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Produtos do Alto-forno 
•Ferro gusa: principal produto do alto-forno, matéria-prima 
do aço 
 carbono - 3 a 4,5% fósforo - 0,05 a 2,0% 
 silício - 0,5 a 4,0% manganês - 0,5 a 2,5% 
•Escória: combinação dos elementos dos fundentes com 
impurezas do minério e cinzas 
 SiO2 - 29 a 38% CaO + MgO - 44 a 48% 
 Al2O3 - 10 a 22% FeO + MnO - 1 a 3% 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Gusa Sólido 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Alto-forno 
•Gás de Alto Forno 
(CO, CO2, N2, H2O, CH4, 
H2) 
•Pó (finos de minério e 
carvão carregados 
pelo gás) 
SAÍDAS 
•Gusa 
•Escória 
 
•Ar (Quente) 
•O2(enriquecido) 
•Finos de carvão 
•Gás Natural 
•Minério/Pelota/
Sinter 
•Coque /Carvão 
Vegetal 
•Fundentes 
ENTRADAS 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Alto-forno 
minério de ferro 
carvão 
calcário 
ar 
gás de alto forno 
ferro gusa 
escória 
3Fe2 O3 + CO  2Fe3O4 +CO2 
Fe (gusa) 
Fe3O4 + CO  3FeO +CO2 
FeO + CO  Fe +CO2 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Alto-forno 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Características do ferro gusa 
 Contém elevado teor de carbono (4,5%). 
 
 Contém “impurezas” (como P e S). 
 
 É duro e quebradiço (não pode ser conformado). 
 
 Em geral é utilizado na fabricação de peças fundidas de 
grande espessura. 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Bica de Gusa 
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA 
Carro Torpedo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
 Para se obter o aço à partir do ferro gusa é necessário: 
1. Tirar o carbono do gusa; 
2. Tirar as “impurezas” do gusa (S, P) 
3. Aumentar a temperatura do metal líquido 
• São ligas ferrosas com teores de carbono até 2,1% 
 tipos : aço carbono 
 aço ligado 
 aço micro-ligado 
Definições 
PRODUÇÃO DE AÇO 
•Para retirar o enxofre do gusa é feita a dessulfuração. 
•É injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e 
cal, juntamente com o nitrogênio. 
•Cada dessulfuração gasta em média de 10 a 12 
minutos, e abaixa-se a faixa de enxofre para os níveis 
desejados, o que não seria possível se o gusa fosse 
direto para o LD. 
Dessulfuração 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Dessulfuração 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa . 
 
• Aumentar a temperatura do metal líquido 
• Não utiliza combustível de forma ilimitada. 
 
• O calor gerado no LD é, principalmente, o calor da 
queima do Carbono e do Silício do gusa. 
 
• A principal fonte de calor que entra no LD é o gusa 
líquido, a altas temperaturas (~1200ºC). 
Processo LD 
O Conversor a Oxigênio ou Processo Linz-Donawitz é o processo 
mais comum para a produção de aço atualmente. 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Ferro gusa (4,5% de C) + O2 gás + fundentes 
 = 
Aço líquido (0,06% de C) + (CO + CO2) gás + escória 
 
 Si (gusa) SiO2 (escória) 
 Mn (gusa) MnO (escória) 
 P(gusa) P2O5(escória) 
 CaO(fundentes)  CaO (escória) 
 MgO(fundentes)  MgO (escória) 
 
Processo LD 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Utiliza gusa líquido e sólido, sucata de aço e oxigênio 
 
• O calor contido no gusa líquido e a oxidação dos 
elementos químicos (C, Si, Mn e etc) são as fontes que 
fornecem energia para fundir a sucata 
 
• A sucata de aço é utilizada como um material 
refrigerante para o sistema. 
 
• O sopro de oxigênio, que transforma o gusa em aço, 
transcorre em aproximadamente 20 minutos e eleva a 
temperatura do banho metálico até 1700ºC 
 
Processo LD 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Convertedor LD 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Baixo teor de carbono (~0,06%) 
 
• Baixo teor de “impurezas” (P e S) 
 
• Teor de ferro maior que 99% 
 
• Tem as propriedades do ferro metálico 
 
• Pode ter as suas propriedades acentuadas com a 
adição de pequenas quantidades de outros elementos. 
 
 
Processo LD 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Processo LD - Carregamento da Sucata 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Processo LD - Carregamento de Gusa 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Vazamento do LD na Panela 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Após o ajuste do teor de fósforo, carbono e da 
temperatura do aço líquido no LD, deve-se fazer o refino 
secundário do aço 
 
• O refino secundário consiste no acerto final da 
composição química e temperatura do aço, além da 
execução de procedimentos que visam “limpar” e/ou 
desgaseificar o aço. 
 
• O refino secundário é feito no Forno Panela e, 
dependendo do aço, no VD e Rinsagem também. 
Metalurgia Secundária 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Carbono - quanto maior o teor de carbono, maior a 
resistência mecânica e a dureza do aço. 
 
• Molibdênio - aumenta a resistência à tração e à 
ação do calor 
 
• Cromo - aumenta a resistência mecânica e ao calor, 
aumenta a dureza e a proteção anti-corrosiva do aço. 
Elementos de liga no Aço 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Boro - aumenta a temperabilidade do aço
• Níquel - aumenta a resistência ao impacto de aços 
estruturais. 
 
• Vanádio - aumenta a resistência à tração. 
Elementos de liga no Aço 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• Ao se adicionar ligas no aço, é necessário ter calor 
suficiente para fundi-las. 
 
• O LD não pode compensar esta necessidade de 
calor, uma vez que suas fontes de geração de 
energia são limitadas. 
Metalurgia Secundária 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• O forno panela utiliza a energia elétrica para suprir 
a necessidade de calor. 
 
• O forno panela permite a elaboração de aços 
ligados via LD. 
Metalurgia Secundária 
PRODUÇÃO DE AÇO 
• No forno panela ocorrem : 
• homogeneização química e térmica do banho 
metálico 
• refino do aço, 
• acerto de composição química 
• acerto de temperatura 
 
• É possível a produção do aço com estreita faixa de 
composição química e de excelente qualidade. 
Metalurgia Secundária 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Metalurgia Secundária 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Forno Panela 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Desgaseificação à Vácuo 
 Aços com exigência de baixos teores de hidrogênio 
(teores menores que 5ppm) 
 
 Aços com exigência de baixos teores de oxigênio 
(teores menores que 15ppm) 
 
 Aços com teor mínimo de enxofre acima de 0,010% 
 
 Aços com teor de Ni > 0,40% e Cr > 2,0% 
 
 Aços com elevado grau de limpeza 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Desgaseificação à Vácuo 
 O VD, reduz a pressão de 1atm até menos de 0,002atm 
retirando os gases do aço. 
 
 É realizada pela despressurização do sistema e injeção 
de argônio, tornando o banho extremamente agitado e 
desgaseificado. 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Desgaseificação à Vácuo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Desgaseificação à Vácuo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Estação de Rinsagem 
 A rinsagem deve ser sempre feita após o VD. 
 Nela é feito o borbulhamento com argônio, a baixas 
vazões, para a remoção das inclusões que ainda estão 
flutuando no banho metálico 
 Com a baixa injeção de argônio, as inclusões são 
levadas até a superfície do aço, se incorporando à 
escória que lá se encontra. 
 Os aços produzidas via VD e Rinsagem são, geralmente, 
de alto grau de pureza 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Estação de Rinsagem 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Estação de Rinsagem 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Lingotamento Contínuo 
 É a etapa na qual o aço líquido é transformado em aço 
sólido sob a forma de barras de seção redonda 
 
 O lingotamento contínuo é um processo onde o aço 
líquido é colocado em um distribuidor que alimenta 
quatro moldes de cobre, refrigerados a água, onde são 
produzidas barras redondas de 180, 194 e 230mm de 
diâmetro. 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Lingotamento Contínuo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Lingotamento Contínuo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Lingotamento Contínuo 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Corte das barras 
PRODUÇÃO DE AÇO 
Identificação das barras 
PRODUÇÃO DE BLOCOS 
Ajustagem das barras 
 
• Após as barras serem lingotadas elas são 
armazenadas em “bolsas”. 
 
• Após o resfriamento são transportadas para a 
ajustagem do LC, via transporte rodoviário. 
 
• Na chegada das barras elas são inspecionadas de 
acordo com as especificações do cliente. 
PRODUÇÃO DE BLOCOS 
Ajustagem das barras 
 
• Após ser verificada a qualidade superficial as barras 
são cortadas por serras ou maçaricos, de acordo com 
os dados programados. 
 
• Após essa etapa os blocos são despachados para as 
usinas de tubos, via transporte rodoviário, ou para a 
laminação de barras, no caso de qualidades 
específicas. 
PRODUÇÃO DE BLOCOS 
Corte a maçarico e corte a serra 
PRODUÇÃO DE BLOCOS 
Preparação e despacho 
PRODUÇÃO DE BARRAS 
Laminação de Barras 
• Quando o diâmetro final do bloco ainda não é o ideal 
para o processamento na fábrica de tubos, este deve 
passar pela laminação. 
• A laminação é composta por um forno de 
reaquecimento, quatro cadeiras de laminação, leito de 
resfriamento e bolsa de estocagem. 
• Após a laminação, é feita uma nova inspeção e as 
barras são novamente cortados em blocos. 
PRODUÇÃO DE BARRAS 
Laminação 
PRODUÇÃO DE AÇOS 
Limitações 
• Tamanho do pedido: pode prejudicar produtividade e 
aumentar custos na aciaria 
• Teor de fósforo menor que 0,020% 
• Teor mínimo de S maior que 0,010% 
• Corridas via VD 
• Carbono ultra baixo (< 0,07%) 
• Ligas acima de 3% 
• Faixas muito estreitas