resumo de SIDERURGIA

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SIDERURGIA
Podemos ter duas rotas de produção, dependendo do tipo de matéria que será usada: minério de ferro ou sucata de aço.
MINÉRIO DE FERRO
ALTO FORNO: são fornos utilizados para fabricar o ferro gusa que é utilizado na forma líquida para fabricação de aços. Se solidificado é refundido para produção de aços ou ferros fundidos. 	
Minério + Coque + Alto forno + Carbonato de cálcio + Gases = Escória + Ferro-gusa 
Minério de ferro. Utilizado na forma de sínter, pelotas ou granulado.
Coque. Carvão rico em carbono, utilizado como combustível.
Carbonato de cálcio. Utilizado como fluxo ou fundente. Se combina com as impurezas não-metálicas para formar escória. 
Gases
O forno trabalha em regime contracorrente. A carga é carregada em camadas no topo e desce por meio da gravidade, reagindo com o ar quente injetado pelas ventaneiras. O O2 reage com o coque formando CO que ascende no forno e reduz o óxido de ferro presente na carga que desce em contracorrente.
FORNO CONVERSOR: Após a primeira etapa o ferro-gusa é usado nesses fornos. Essa etapa de produção do aço líquido é chamado aciaria a oxigênio. Produção do aço por conversão do gusa líquido. Esses fornos são um recipiente metálico na forma de pera, revestido por um material refratário. 
Linz-Donawitz (LD) ou Aciaria LD é o forno mais utilizado para isso. Oxigênio puro é insuflado através de uma lança refrigerada introduzida pela boca do conversor. Ocorre a oxidação dos elementos químicos, formando a escória. Não há necessidade de energia externa.
SUCATA DE AÇO
FORNO ELÉTRICO A ARCO: Aço líquido também pode ser obtido da carga predominantemente sólida. Neste caso usamos sucata de aço e o processo é conhecido como aciaria elétrica. No FEA o calor para fusão é gerado por arcos elétricos que se formam entre os três eletrodos de grafite e a carga metálica.
FEA vs Conversor LD
VANTAGENS:
Maior flexibilidade de operação
Temperaturas mais altas
Controle mais rigoroso da composição química
Melhor aproveitamento térmico
Ausência de problemas de combustão
DESVANTAGENS:
Maior custo operacional (energia elétrica)
Menor capacidade de produção
REFINO SECUNDÁRIO 
Após a obtenção do aço líquido, ainda não se encontra em condições para o lingotamento. Deve ser realizado um tratamento para acertos finais na composição química e na temperatura. Esse tratamento é chamado de refino secundário ou metalurgia da panela. Nele, o aço é processado em um forno-panela e depois pode sofrer desgaseificação. 
No processo de forno-panela as seguintes operações podem ser executadas:
Homogeneização do calor
Ajuste de composição
Ajuste de temperatura do aço
Desoxidação
Dessulfuração (S<0,008%)
Desfosforação
A desgaseificação tem como objetivo remover gases residuais do aço (hidrogênio, oxigênio e nitrogênio) e auxilia na remoção de inclusões. Ela pode ser feita de duas maneiras: à pressão do vácuo ou à pressão atmosférica. 
LINGOTAMENTO
Como toda a etapa de refino se dá no estado líquido, é necessário solidificá-lo de forma adequada. O lingotamento pode ser realizado de três maneiras. 
Lingotamento convencional. Indireto: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base.
			 Direto: o aço é vazado diretamente na lingoteira.
Lingotamento contínuo. O aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água.
CONFORMAÇÃO MECÂNCIA 
Para obter o aço na forma desejada são realizadas, ainda, etapas de conformação mecânica. O processo mais utilizado para a produção de produtos de aço é a laminação. Outros processos de conformação mecânica são forjamento, trefilação, extrusão, etc.
LAMINAÇÃO: Na laminação o metal passa entre dois cilindros em rotação que o deformam plasticamente, modificando sua seção transversal. A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Bastante utilizado devido à alta produtividade e precisão dimensional. 
FORJAMENTO: O metal é prensado por matrizes que possuem cavidades internas. O metal deforma plasticamente e assume forma dessas cavidades. Pode ser quente ou frio.
EXTRUSÃO: Consiste na passagem forçada de um bloco de metal através do orifício de uma matriz.
TREFILAÇÃO: O metal é puxado por uma matriz, através de uma força de tração aplicada na saída da matriz. Esse processo é realizado a frio.
FABRICAÇÃO DE FERROS FUNDIDOS
A rigor, ferros fundidos devem ser considerados uma liga ternária Fe – C – Si que se caracteriza por possuir teores elevados de carbono – de 2% a 4% - além de silício bem acima das porcentagens encontradas em aço comum. Mn, S e P são comuns nesses materiais. A composição química é a primeira grande diferença entre aço e ferro fundido, mas a microestrutura também é responsável por características distintas entre esses materiais, principalmente no que diz respeito a forma em que o carbono se encontra. 
Formando carbonetos 
Formando grafitas
Existem diferentes tipos de ferros fundidos e o controle de solidificação é essencial para a obtenção de carbonetos ou grafitas. A própria grafita pode ter diferentes formas. 
O controle da composição química e da solidificação – através do uso de elementos “inoculantes” e da própria taxa de solidificação, assim como o uso de elementos que alteram a forma da grafita em alguns casos – são necessários para garantir a produção de um ou outro tipo de ferro fundido. 
Independentemente do tipo, a obtenção do ferro fundido líquido segue as mesmas etapas, geralmente utilizando fornos cubilô e/ou forno a indução.
FORNO CUBILÔ: Utilizado apenas para ferros fundidos. Regime de trabalho em contracorrente, como no alto-forno: ar quente é insuflado pela região das ventaneiras, subindo, enquanto a carga desce, tornando-se líquida. As cargas do Cubilô são constituídas por:
Ferro-gusa: proveniente do alto forno, já solidificado.
Coque: carvão rico em carbono, utilizado como combustível, redutor de óxidos e carburante.
Metal: sucata metálica da fundição + adição de ferro ligas para acerto da composição.
Carbonato de cálcio: se combina com impurezas não metálicas para formar a escória.
Gases
Para maior refino (controle de composição química, de temperatura), pode se passar posteriormente o ferro fundido líquido para um forno a indução.
FORNO A INDUÇÃO: Também podem ser usados para obtenção de não ferrosos. O forno possui uma bobina por onde é percorrida uma corrente elétrica alternada. Assim, é induzido um campo eletromagnético alternado na carga do forno. Dois tipos de cargas podem ser empregadas: 
Se a fundição possui um cubilô, o ferro obtido nele pode ser transferido em forma líquida para o forno a indução. São acrescentados ferro-ligas, sucatas, retorno de fundição para obter a composição química desejada.
Se a fundição não possui um cubilô, a carga usada será predominantemente sólida e será composta por retorno de fundição, sucatas de ferro e de aço e ferro-ligas, assim como ferro-gusa.
TRATAMENTO NO FERRO LÍQUIDO PARA CONTROLE DA FORMA DE GRAFITA DURANTE SOLIDIFICAÇÃO: 
 É necessário fazer ‘tratamentos’ finais no metal líquido antes do vazamento, visando controlar a solidificação. Estes tratamentos efetuados no banho metálico, assim como a composição química e a taxa de resfriamento durante a solidificação, influenciam na forma da grafita (carbono livre) e na microestrutura final do ferro.
Características gerais dos ferros fundidos:
Menor temperatura de fusão (comparado aos aços)
Baixo custo
Nos que possuem grafita: autoalimentação e boa usinabilidade
FERROS FUNDIDOS BRANCOS:
Cubilô ou indução
Microestrutura em grande parte constituída por carbonetos, devido a menor taxa de silício e maior taxa de resfriamento.
Elevadas durezas e Resistência ao desgaste. 
Baixa resistência à tração.
Originam o ferro maleável por tratamento térmico (24h).
FERROS FUNDIDOS MALEÁVEIS:
Após tratamento térmico o carbonetos são decompostos, formando agregados de grafita.
Elevada ductilidade. 
Vem sendo substituídos por ferros nodulares.
FERROS FUNDIDOS CINZENTOS:
Cubilô ou Indução
Antesdo vazamento, adicionado silício para provocar a precipitação do carbono (grafita) na forma de veios durante a solidificação (processo de inoculação).
Boa Resistência Mecânica, Baixa ductilidade, Boa capacidade de amortecimento de vibrações, Boa condutividade térmica.
FERROS FUNDIDOS NODULARES:
Indução
Inoculação e Nodularização (magnésio entre 0,035% a 0,060%)
Maior resistência e ductilidade do que os cinzentos.
FERROS FUNDIDOS VERMICULARES:
Indução
Banho líquido deve sofrer inoculação.
Para obter grafita na forma de vermes, é adicionado magnésio de uma forma controlada (0,01% - 0,03%)
Propriedades mecânicas intermediárias entre cinzentos e nodulares.
INOCULAÇÃO: é um tratamento efetuado no banho metálico, antes da solidificação, no qual são introduzidos aditivos (inoculantes) que formam partículas na qual a grafita pode precipitar. Ou seja, a inoculação evita a formação de carbonetos e aumenta o número de núcleos para formação da grafita.
O inoculante pode ser adicionado na panela de vazamento, no próprio molde, injetado na forma de “arame recheado” no metal líquido, ou mesmo ser adicionado na forma de pó ao metal no momento em que este é vazado no molde.
 # O resultado final é um ferro fundido com maior número de grafitas, de menor tamanho, com microestrutura refinada e melhores propriedades mecânicas.
Nos ferros fundidos nodulares, quando apenas tratamentos de nodularização são efetuados no banho metálico antes do vazamento, é comum a formação de grafita nodular e carbonetos. A inoculação aumenta os sítios para a nucleação da grafita, evitando a formação de carbonetos.