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Introdução à Siderurgia

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Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
1
SIDERURGIA 
 
1- Introdução 
 
Os metais encontrados no estado nativo são o ouro, a prata, a platina, o cobre, 
o arsênico e o bismuto. Estes metais eram encontrados na superfície ou próximo 
desta, na condição metálica sob a forma de pepitas ou de massas brutas e foram 
empregados por diversos povos antigos. O aspecto brilhante destes metais e a 
capacidade de serem conformados por martelamento sem aquecimento prévio, os 
tornavam materiais interessantes para a fabricação de ferramentas, armas, 
recipientes e ornamentos. 
Evidências arqueológicas indicam que o conhecimento do processo de 
obtenção de cobre, a partir de seus minérios, existia antes do ferro ser 
intencionalmente produzido pelo homem. O cobre produzido pela redução era obtido 
no estado líquido e os produtos podiam ser formados por meio da fundição em 
moldes ou pelo martelamento de partes. Adicionalmente, o cobre podia ser 
suficientemente endurecido por martelamento, que o tornava útil para diversos 
propósitos. 
Os fornos antigos tinham a capacidade de fundir misturas de cobre e estanho, 
que formavam os bronzes, e cobre e zinco, que formavam os latões. Entretanto a 
elevada temperatura de fusão do ferro tornava sua fusão muito difícil, mas não 
impossível. 
Não há um registro preciso de quando o homem começou a produzir ferro pela 
redução de seus minérios. De fato, diversos povos em diferentes localidades 
dominavam estas técnicas, sendo que alguns não registravam isso por meio da 
escrita. As referencias escritas mais antigas, sugerem que o ferro foi empregado na 
Índia e na China por volta de 2000 AC. Entretanto, não foi possível determinar se o 
ferro foi reduzido pelo homem. A redução deliberada dos óxidos de ferro entre 1350 
AC e 1100 AC é citada em regiões geograficamente extensas no mundo antigo. 
Os povos antigos só dispunham de três fontes de ferro: ferro de meteoritos, 
ferro nativo (telúrico) e os minérios ferrosos reduzidos pelo homem. As duas 
primeiras fontes são muito raras e indicam que a maioria dos artefatos antigos foi 
produzida pela extração do ferro a partir dos minérios de ferro. 
 
1.1- Ferro meteorítico 
É evidente que os primeiros metais ferrosos usados pelo homem foram obtidos 
de fragmentos de meteoritos. Três fatos corroboram com esta evidência: 
ƒ a maioria dos nomes antigos do ferro, quando traduzidos significam: “pedra 
(ou substância dura ou metal) do céu”, “metal das estrelas”, ou significados 
similares que indicam que o metal veio do espaço; 
ƒ as análises químicas de amostras arqueológicas demonstram que estas 
apresentam quantidades consideráveis de Ni (entre 7 e 15%, mas em alguns 
casos 30%) que é a composição típica de meteoritos de ferro. Artefatos 
produzidos pelo homem antigo não apresentam Ni. 
ƒ povos primitivos de tempos mais recentes usaram ferro de meteoritos para 
produzir artefatos e a maior parte da massa destes meteoritos continua no 
local onde este caiu e continua a servir como fonte de ferro. 
 
Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
2
1.2- Ferro nativo ou telúrico 
O ferro encontrado na forma nativa (metálico) é muito raro. Uma dos poucas 
ocorrências conhecidas é no nordeste da Groenlândia, onde nódulos ou grãos de ferro 
ocorrem em basalto (uma rocha vulcânica que contem ferro) que passou por veios de 
carvão mineral. Adicionalmente, existem duas formas minerais de Fe e Ni, a awaruita 
(FeNi2) e a josephinita (Fe3Ni5). É improvável, porém, que os povos antigos tenham 
feito uso destas fontes para produzir artefatos. 
 
1.3- Minérios ferrosos reduzidos pelo homem 
É um fato conhecido por muitos séculos que os minérios de ferro misturados 
com carvão sob temperaturas elevadas são reduzidos para ferro metálico. Os 
processos mais antigos eram conduzidos em diversas variedades de fornos, alguns 
deixados para receber um suprimento natural de ar e outros equipados com 
sopradores para a obtenção de temperaturas maiores. Algumas representações 
destes fornos e apresentada na figura 1. 
 
 
Figura 1- Fornos primitivos empregados na produção de ferro. 
Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
3
 
A região mais quente destes fornos era adjacente à entrada de ar, entretanto a 
maioria do óxido de ferro já estava reduzida à ferro metálico antes de atingir a região 
mais quente. Nos fornos dos tipos poço e soleira, o ferro reduzido tinha a forma de 
grânulos porosos. Em fornos de temperaturas mais elevadas, os grânulos ficavam 
pastosos e aglomeravam-se em uma massa, conhecida como ferro-esponja. Após a 
formação de uma esponja de massa suficiente, esta era martelada a quente com o 
objetivo de sinterizar os poros e expelir a maior parte da escória e, finalmente, formar 
um pedaço sólido de ferro. 
Se o ferro reduzido fosse mantido em contato com carvão em altas 
temperaturas e na ausência de ar, haveria a difusão de carbono da atmosfera para o 
metal. A quantidade de carbono no ferro era controlada pela temperatura e tempo de 
permanência com o carvão. 
Em fornos dos tipos poço e soleira produziam ferro quase puro devido as 
temperaturas relativamente baixas e ao curto tempo de permanência da esponja em 
condições favoráveis à difusão de C. Fornos do tipo chaminé (“shaft type”) possuíam 
condições mais favoráveis para a difusão de carbono, especialmente quando 
empregavam-se dispositivos para soprar ar. Nestes fornos, as temperaturas mais 
elevadas promoviam a redução do minério em posições mais distantes da zona de 
combustão, possibilitando ao ferro permanecer em contato com o carbono por mais 
tempo e em temperaturas mais elevadas que os fornos dos tipos poço e soleira. 
O produto dos fornos do tipo chaminé continha teores de C de até 1% e possui 
propriedades muito superiores ao ferro puro produzido e mais importante ainda era a 
capacidade deste material ser endurecido por processos similares à têmpera e ao 
revenimento. 
Com o incremento da temperatura em fornos do tipo chaminé, maior a 
quantidade de carbono no ferro e menor a temperatura de fusão da liga, sendo 
possível a obtenção de ferros fundidos no estado líquido com teores de carbono entre 
3% e 4%. É provável que os pedaços solidificados deste metal eram jogados fora pelos 
ferreiros, uma vez que este era frágil e não podia ser martelado. 
Na China, por volta de 200 AC, há evidências do processo de fundição 
deliberada de ferro fundido para a fabricação de utensílios. 
 
Atualmente, a maior parte das siderúrgicas do mundo segue o fluxograma de 
processo apresentado na figura 2. 
Materiais à base de ferro beneficiados (minério de ferro, pelotas e sinter) são 
reduzidos e transformados em ferro gusa no alto forno empregando o carbono do 
coque como agente redutor. O ferro gusa apresenta de 3% a 4,5% de C e os aços 
modernos apresentam teores de C de até 1,5%. Este excesso de carbono deve ser 
removido por um processo chamado de conversão, cujos equipamentos mais comuns 
são os conversores LD e Bessemer. 
A carga dos conversores é composta por uma mistura de ferro fusa, aço líquido 
e sucata de aço. Ela é submetida a uma oxidação controlada para reduzir o teor de 
carbono e impurezas, produzindo os aços ao carbono. 
A adição de elementos de liga como o Cr, Mn, Ni, Mo e etc. são adicionados ao 
aço líquido em uma panela após a conversão. Este processo é denominado 
metalurgia de panela e produz aços ligados ou refinados. 
Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
4
Processos de redução de minério de ferro 
 
 
 
Processos de conformação mecânica 
 
 
Figura 2- Fluxograma da fabricação de aço a partir das matérias primas minerais. 
Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
5
O aço líquido,de composição química especificada, é então solidificado de 
duas maneiras: 
ƒ fundição convencional de lingotes 
ƒ fundição contínua de blocos, ou tarugos ou placas 
 
Para caso da fundição convencional de lingotes, estes são conformados a 
quente em laminadores primários visando a produção de blocos, tarugos ou placas. 
No processo de fundição contínua, ou blocos, tarugos e placas são obtidos 
diretamente das maquinas de lingotamento. 
 
Os blocos são produtos de seção quadrada ou pouco retangular cujas 
dimensões variam de 150 x 150 mm até 300 x 300 mm. São conformados a quente 
para perfis estruturais (vigas I, U, T) ou trilhos ferroviários. 
Os tarugos possuem seção quadrada ou circular com dimensões que variam de 
50 x 50 mm até 125 x 125 mm. São conformados a quente em barras de diferentes 
seções transversais, arames ou ainda, tubos sem costura. 
As placas são produtos de seção retangular cuja espessura varia de 50 a 230 
mm e largura entre 610 e 1520 mm. São conformadas a quente em dois tipos de 
produtos: chapas grossas para a indústria naval ou chapas laminadas a quente com 
espessuras de até 3,5 mm. 
 
 
2- Óxidos de Ferro 
 
Um grande número de minerais contêm ferro, entretanto somente alguns são 
empregados comercialmente como fontes de ferro. Os óxidos de ferro são as fontes 
minerais mais importantes de ferro, entre eles destacam-se: 
ƒ Magnetita (Fe3O4)- estequiometricamente possui 72,36% de Fe e 27,64% de 
oxigênio. A coloração varia de cinza escura para a negra e a densidade de 
5,16 a 5,18 g/cm3. É fortemente magnética que é importante nos processos 
de beneficiamento, pois possibilita sua separação da ganga. 
ƒ Hematita (Fe2O3)- estequiometricamente possui 69,94 % de Fe e 30,06 de O. 
A coloração varia do cinza para vermelho e a densidade é de 5,26 g/cm3. A 
hematita é o óxido de ferro de maior importância comercial. 
 
O beneficiamento dos minérios de ferro envolve uma série de operações 
processamento do minério que melhoram suas características físicas e químicas, 
visando a produção de uma carga mais homogênea e eficiente para os fornos de 
redução. Estas operações incluem moagem, classificação, concentração e 
aglomeração. 
A tecnologia dos altos-fornos atuais requer o minério de ferro em tamanhos 
menores que 50 mm e superiores a 6 mm. Um tamanho específico de minério é 
determinado por suas características de redutibilidade e da permeabilidade do 
empilhamento no alto-forno. Os finos (partículas inferiores a 6 mm) produzidos na 
moagem requerem aglomeração que é realizada por meio da sinterização e da 
pelotização. A figura 3 ilustra o aspecto típico dos materiais à base de ferro 
alimentados no alto forno. 
Siderurgia 
Marcelo F. Moreira 
6
O objetivo primário da aglomeração é o aumento da permeabilidade do leito do 
alto-forno e do contato gás-sólido. Outro ponto importante é a redução da quantidade 
de finos produzidos na moagem. 
 
 
Figura 3- Aspecto típico dos materiais à base de ferro alimentados no alto-forno. 
 
3- Coque 
 
Os carvões fósseis são os combustíveis sólidos mais importantes na siderurgia. 
Podem ser considerados como rochas orgânicas combustíveis. Sua origem é, 
inegavelmente, de vegetais submetidos a carbonização. Os carvões fósseis 
apresentam-se como turfa e linhito, cuja formação é a mais recente, as hulhas 
(betuminosas e sub-betuninosas) e o antracito. Um comparativo entre os tipos de 
carvões fósseis é apresentado na tabela 1: 
 
Tabela 1 – Comparativo entre os tipos de carvões minerais 
MATERIAL TURFA LINHITO HULHAS ANTRACITO 
Período de 
formação 
Quaternário Terciário 
(cretácio; 135 a 2 
milhões de anos ) 
Primário (350 a 
225 milhões de 
anos ) 
Primário (350 a 
225 milhões de 
anos ) 
Cor amarela a parda Parda a negra negra Negra 
Aspecto terroso lenhoso rochoso rochoso 
Estrutura Musgosa e 
fibrosa 
 
Umidade 
(natural) [%] 
90 20 a 40 10 a 20 2,0 a 3,5 
Umidade (seco 
ao ar) [%] 
20 a 25 15 a 25 1,0 a 2,0 2,0 a 3,5 
% C1 55 a 65 65 a 73 73 a 92 92 a 96 
% H 5,5 4,5 5,3 2,5 
%O 32 21 8 a 16 4 
Teor de cinzas 
[%] 
8 a 15 6 a 7,5 3,5 a 9,1 2 a 3 
Poder calorífico 
[Kcal/ kg] 
3000 a 3500 3800 a 4600 5000 a 8200 7200 a 8000 
 
1 Teores calculados com base seca e sem cinzas 
Siderurgia 
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7
 
O aquecimento das hulhas em ambiente fechado, fora do contato do ar, a que 
se denomina carbonização ou decomposição térmica do carvão, faz com que ocorra o 
desprendimento das matérias voláteis, deixando um resíduo fixo ou o coque, 
constituída pela fração denominada carbono fixo e pelas matérias inorgânicas do 
carvão. 
Conforme o produto desejado, a coqueificação do carvão se processa com 
carvões diferentes e em temperaturas finais diferentes, apesar do processo ser 
praticamente o mesmo. Assim, o produto final a ser obtido é o coque metalúrgico 
utilizado na siderurgia na redução do minério de ferro. Este coque é caracterizado por 
sua resistência a compressão e elevada porosidade. A alta resistência ao 
esmagamento é necessária para que o coque suporte as camadas de minério, calcário 
e do próprio coque, colocadas no alto-forno. Além disso, o coque deve queimar com 
relativa facilidade, apresentar elevado poder calorífico e Ter grande reatividade com o 
CO2 para a produção de CO, que é o responsável pela redução do óxido de ferro. 
A facilidade de combustão e a reatividade com o CO2 são melhoradas pela alta 
porosidade, enquanto que a resistência à compressão e o poder calorífico são 
diretamente proporcionais à densidade absoluta. Têm-se, então, duas propriedades 
antagônicas (porosidade e densidade) que condicionam as características do coque, 
devendo-se determinar um equilíbrio entre elas para os maiores rendimentos do 
processo. Além destas propriedades, o coque metalúrgico deve apresentar pouca 
umidade, pois sua presença reduz o poder calorífico e baixo teor de cinzas e baixos 
teores de P e S que são impurezas no processo de produção de aços. Os carvões 
empregados são hulhas “gordas”, cuja carbonização é realizada em temperatura 
entre 1100ºC e 1300°C. O gás de coqueificação , produzido como sub-produto é 
empregado como combustível para os próprios fornos de coqueificação e para 
aquecimento do ar para o alto-forno. 
A figura 4 apresenta a vista geral de uma bateria de fornos de coqueificação. 
As figuras 5 e 6 ilustram detalhes do projeto de um forno de coqueificação fabricado 
pela Koppers Company. 
 
 
Figura 4 – Vista geral de uma bateria de fornos para coqueificação. 
 
Siderurgia 
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8
 
Figura 5 –Detalhes construtivos de um forno de coqueificação fabricado pela Koppers-Becker. 
 
 
 
Figura 6- Detalhe do sistema de carregamento do carvão no forno de coqueificação e da 
retirado do coque. 
 
Um exemplo do ciclo de operações de um forno de coqueificação é apresentado 
na figura 7. 
 
 
Siderurgia 
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9
 
Figura 7- Seqüência de operações em um dos fornos de coqueificação. 
 
4- Fluxantes 
 
O minério de ferro e o coque metalúrgico apresentam impurezas não metálicas 
que devem ser separadas do metal reduzido. O uso de fluxantes ou fundentes tem 
como objetivo a aglutinação destas impurezas para a forma de uma escória de baixo 
ponto de fusão e que ficará separada do metal líquido no alto-forno. São empregados 
como fluxantes, o calcário (CaCO3) e a dolomita (CaCO3.MgCO3). 
Algumas siderúrgicas empregam a cal (CaO) e a magnésia (MgO), como 
fluxantes principais. A cal é produzida pela calcinação do calcário - carbonato de 
cálcio (CaCO3). 
SiderurgiaMarcelo F. Moreira 
10
O processo de calcinação consiste no aquecimento, em temperaturas 
superiores a 900°C, do calcário em fornos rotativos. 
As reações envolvidas na calcinação do calcário e da dolomita são: 
CaCO3 → CaO + CO2 e 
CaCO3.MgCO3 → MgO +CaO + CO2 
O tempo de calcinação depende do tamanho do calcário, por exemplo: na 
temperatura de 970°C, fragmentos menores que 25 mm são calcinados em 1,5 h, 
para fragmentos de 150 mm o tempo de calcinação aumenta para 8 h. 
A relação entre os óxidos ácidos (SiO2) contida na ganga do minério de ferro e 
os óxidos básicos (CaO e MgO) é cuidadosamente controlada para preservar a 
viscosidade ideal da escória e o seu poder dessulfurante. 
 
 
5- Alto-forno 
 
O alto-forno é um reator do tipo chaminé no qual a carga sólida é descendente 
e os gases redutores ascendentes. É um equipamento contínuo e seu funcionamento 
é ininterrupto por anos. 
Os materiais contendo ferro (minério de ferro, sinter, pelotas), o coque e os 
fundentes são continuamente alimentados pelo topo. Ar aquecido entre 900°C e 
1350°C, muitas vezes com adições de combustíveis líquidos, sólidos ou gasosos, é 
insuflado pelas ventaneiras posicionadas na parte inferior do forno. A combustão do 
coque previamente carregado e/ou do combustível injetado pelas ventaneiras, fornece 
o calor necessário ao processo e o gás para a redução dos óxidos. 
O ferro reduzido absorve carbono e fundido e escorre para o cadinho na parte 
inferior do forno. O fluxo combina-se com as impurezas do minério e com as cinzas 
do coque e forma uma escória que sobrenada o metal líquido do cadinho. Em 
períodos de tempo determinados, o metal líquido, chamado de ferro-gusa, e a escória 
do alto-forno são vazados do cadinho pela casa de corrida. 
Para a produção de uma tonelada de ferro-gusa são necessários, em média, 
1700 kg de minério de ferro (na forma de sinter, pelota ou do próprio minério),400 a 
600 kg de coque ou outro combustível à base de C, 140 kg de cal (CaO) ou magnésia 
(MgO) e 1600 a 2000 kg de ar. 
A cinética de redução é maior com um leito permeável que permite uma 
elevada velocidade dos gases sem a formação de canais preferenciais (chaminés). 
A composição química típica do ferro-gusa é apresentada na tabela 2. 
 
Tabela 2- Composição química típica do ferro-gusa 
Ferro-gusa 
Elemento Faixa de composição 
[%] 
Si 0,5 – 3,0 
S 0,035 - 0,050 
P 0,040 – 0,40 
Mn 1,0 – 2,0 
C 3,0 – 4,5 
Fe Balanço 
A composição química da escória de alto-forno é apresentada 3. 
Siderurgia 
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11
 
Tabela 3- Composição da escória de alto-forno 
Escória do alto-forno 
Componente Faixa de composição 
[%] 
SiO2 23 a 55 
CaO 27 a 55 
Al2O3 5 a 25 
MgO 1 a 12 
FeO 0,5 a 2 
S 0,4 a 1,2 
 
A figura 8 ilustra a representação esquemática de um alto-forno. 
 
 
Figura 8- Representação esquemática de um alto-forno 
 
6- Equipamentos auxiliares do alto-forno 
 
Afigura 9 ilustra uma representação esquemática dos equipamentos auxiliares 
do alto-forno. 
Siderurgia 
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12
 
Figura 9- A- transportador de minério. D- casa de silos. E- Carro “skip”. F- recuperador de finos. I- sistema 
de elevação do carro. J- Alto-forno. K- pote de escória. L- casa de corrida. M- carro-torpedo. N- coletor de 
pó. P- duto dos gases do alto-forno. Q- duto com ar aquecido para as ventaneiras. R- sistema de 
resfriamento dos gases do alto-forno. O- coletor de poeira. U- regenerador (cowper). W- duto com o ar frio 
vindo do soprador. 
6.1- Casa de silos 
 
A casa de silos mantém estocadas as matérias primas necessárias à produção 
de ferro-gusa. Nela estão estocados sinter, minério de ferro bitolado, coque, pelotas, e 
fluxantes (dolomita, calcário ou CaO e MgO). O volume estocado é função da 
segurança operacional do alto-forno e do investimento disponível. 
Os silos são alimentados por correias transportadoras comandadas por 
sensores de nível (nível mínimo é de 30% da capacidade). 
 
6.2- Sistema de transporte ao topo do alto-forno 
 
O tipo de sistema transportador depende da quantidade de matérias primas e, 
conseqüentemente, da produção de gusa. São empregados três tipos: caçambas, 
carros (“skips cars”) ou correias transportadoras. 
As caçambas são empregadas em altos-fornos com produção diária de até 200 
toneladas. Elas recebem as cargas (minério coque e fundentes) de um carro balança e 
é elevada ao topo por um guindaste. O descarregamento é feito pelo fundo e o 
volume da caçamba varia entre 5 e 10 m3. 
Siderurgia 
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Os carros (“skips”) são destinados aos altos-fornos com produção diária entre 
200 e 3500 toneladas. O sistema funciona com dois carros tracionados por cabos de 
aço. O volume de cada carro varia entre 15 e 20 m3. A figura 10 apresenta uma 
representação esquemática da alimentação dos carros transportadores. 
 
 
Figura 10- Sistema de alimentação do alto-forno por meio de carros (“skip cars”). 
 
As correias transportadoras são empregadas em altos-fornos cuja produção 
diária é superior a 3500 toneladas. O ângulo deste sistema é de 12º e implica em 
uma maior distancia entre a casa de silos e o alto-forno. A velocidade varia entre 1 e 3 
m/s. 
 
6.3- Topo do alto-forno 
 
O topo do alto-forno tem a função de permitir a entrada de matérias primas 
sem que o gás de alto-forno seja descarregado na atmosfera. Este gás apresenta alto 
teor de CO (20 – 25%) e contêm grande quantidade de material particulado. 
No topo dos altos-fornos podem existir dois sistemas de carregamento: o duplo 
cone e o de calha rotativa (figura 11). 
 
 
Figura 11- Sistemas de entrada de matérias primas no alto-forno. (a) – sistema de duplo 
sino. (b)- sistema de calha rotativa (Paul Wurt). 
Siderurgia 
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O sistema de duplo cone é mais antigo e caracterizado por problemas de 
vazamento de gás e desgaste provocado pela passagem da carga. Outro aspecto 
negativo deste sistema é que o duplo cone alimenta a carga em pilhas circulares. A 
linha de carga do alto-forno não se movimenta horizontalmente e as necessidades de 
carga são determinadas por sondas verticais. Para a correta alimentação pelo sistema 
de duplo cone, emprega-se um gomo móvel no cone pequeno ou anteparos nas 
paredes do alto-forno chamados de armadura móvel. 
O sistema de calha rotativa, os selos estão fora do fluxo de material evitando-se 
desgaste por abrasão. O posicionamento da carga é feito por meio de uma calha 
rotativa que distribui a carga conforme as indicações das sondas verticais. 
 
6.4- Sistema de limpeza de gases 
O gás de alto-forno é empregado como combustível na siderurgia. Antes de ser 
usado, o gás deve ser tratado para eliminação de material particulado. A quantidade 
de pó varia entre 5 e 40 g /Nm3. O gás limpo deve apresentar, no máximo 10 mg/Nm3. 
 
6.5- Casa de corrida 
 
O cadinho do alto-forno é o reservatório de gusa e escória. O vazamento é feito 
por meio de orifícios nas paredes do cadinho. O furo para o vazamento de escório 
e/ou gusa é produzido por um perfurador pneumático associado a um canhão de 
massa refratária. O diâmetro do furo de vazamento está entre 35 e 90 mm que 
permite uma vazão entre 2 e 5 toneladas /minuto. A freqüência de vazamento é entre 
12 a 16 por dia (uma a cada 2 horas). 
A campanha da casa de corrida é de 150.000 toneladas com a troca do 
refratário a cada 12 horas. Para cada 50.000 toneladas produzidas é realizada uma 
manutenção preventiva de 8 h. A figura 12 apresenta a casa de corrida de um alto-
forno, evidenciando a perfurador pneumático e o canhão de massaempregados para 
o vazamento. A figura 13 mostra o vazamento do alto forno. 
 
 
Figura 12- Casa de corrida do alto-forno, evidenciando detalhes do perfurador pneumático e do 
canhão de lama. 
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Figura 13- Vazamento do ferro-gusa evidenciando-se a retenção mecânica de escória. 
Escoamento da escória da casa de corrida para os potes de escória 
 
6.6- Regeneradores 
 
Os regeneradores são as instalações responsáveis pelo aquecimento do ar 
alimentado nas ventaneiras do alto-forno. A temperatura do ar fica entre 900°C e 
1350°C. Os regeneradores (“cowpers”) são fabricados com tijolos cerâmicos e podem 
possuir câmaras de combustão internas ou externas. Altos–fornos com capacidade de 
até 4000 toneladas/dia possuem 3 regeneradores. Acima desta capacidade são 
empregados 4 regeneradores. O combustível empregado nos regeneradores é uma 
mistura do gás resultante da operação de coqueificação do carvão (gás de coqueria) e 
do gás que sai pelo topo do alto-forno (gás de alto-forno). 
A figura 14 apresenta a representação esquemática de um regenerador. 
 
 
Figura 14- Representação esquemática de um regenerador. 
Siderurgia 
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6.7- Sopradores 
 
Os sopradores são os equipamentos responsáveis pela alimentação contínua 
de ar aquecido para as ventaneiras do alto forno. São equipamentos elétricos, cuja 
alimentação é feita por energia elétrica gerada dentro da siderúrgica via queima do 
gás de alto-forno e/ou gás de coqueria. 
 
 
6.8- Carro-torpedo 
 
O gusa líquido vazado na casa de corrida deve ser transportado para a aciaria 
para a conversão do ferro-gusa em aço. O transporte do gusa líquido é realizado por 
meio do carro-torpedo. Os carros torpedos operam sobre trilhos e sobre fundações 
reforçadas, sua capacidade é, normalmente, entre 200 e 250 toneladas. A figura 15 
apresenta o aspecto geral de um carro torpedo. 
 
 
 
Figura 15- Representação esquemática do carro torpedo e carro torpedo em operação. 
 
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Atualmente, além de transportar o ferro-gusa, os carros torpedo são 
empregados como recipientes para sua dessulfuração. São injetadas (5 a 6 
kg/tonelada de gusa) por meio gasoso (N2) misturas de pós de CaC2-CaO-C (50-40-
10). 
As reações envolvidas na dessulfuração no carro-torpedo são: 
CaC2 + S → (CaS)+ 2C 
CaO + C+ S → (CaS)+ CO 
 
Antes da operação de conversão a escória rica em CaS, gerada pela 
dessulfuração no carro-torpedo, é separada mecanicamente do gusa líquido. 
 
7- Conversor LD 
 
A composição do ferro-gusa apresenta cerca de 4% de carbono e 0,4% de 
fósforo que impossibilita sua conformação mecânica. Para converter ou transformar o 
ferro-gusa em aço é necessário a redução dos teores de C, P e Si. 
Os conversores são carregados com gusa líquido, sucata de aço sólida e uma 
escória básica. Oxigênio puro é injetado por meio de lanças ou pelo fundo do 
conversor ou ainda a combinação de ambos. A injeção promove a oxidação 
controlada do C e Si, gerando calor para carga. 
O processo de conversão LD foi idealizado em 1948 por Durrer (Suíça). Plantas 
em escala piloto foram testadas nas cidades de Linz e Donawitz, daí o nome LD. Foi 
comercializado em 1952 pela Voest de Linz. A figura 16 apresenta uma representação 
esquemática de uma aciaria LD, indicando a localização relativa dos equipamentos. 
 
 
Figura 16- Representação esquemática de uma aciaria LD. 
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18
Sua operação consiste no carregamento de sucata de aço, gusa líquido e 
escórias contendo CaO, CaF2 e MgO. As quantidades de cada componente são 
determinadas por meio de balanços térmicos. 
Após o carregamento é realizada a injeção de oxigênio puro em altíssima 
velocidade (1,7 a 2,5 mach) em pressões entre 960 e 1250 kPa por meio de uma 
lança refrigerada (figura 18).A ação do jato de oxigênio é parte química (reações de 
oxidação de Si, C, Mn, P) e parte física (formação de uma emulsão gás-escória-metal), 
conforme ilustra a figura 17. 
A etapa de sopro no conversor LD tem a duração de aproximadamente 15 
minutos e a lança de injeção é refrigerada com água sob pressão. A figura 18 
apresenta detalhes da construção da lança de injeção. 
Após o sopro, o conversor é escorificado e o aço líquido segue para o 
lingotamento convencional ou contínuo ou para instalações de metalurgia de panela, 
conforme ilustra a figura 19. 
 
 
 
Figura 17- Etapas de carregamento e de sopro no conversor LD. 
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19
 
 
Figura 18- Detalhes do projeto da lança de injeção. 
 
 
Figura 19- Aço líquido produzido no conversor sendo transportado para o lingotamento ou para 
as instalações de metalurgia de panela. 
 
8- Lingotamento do aço líquido 
 
O lingotamento consiste na solidificação do aço produzido no conversor LD 
e/ou por metalurgia de panela (aços-liga) com o objetivo de produzir lingotes para os 
processos de conformação mecânica. 
Existem duas variantes: 
ƒ lingotamento convencional – processo em que o aço líquido é solidificado 
em lingoteiras estáticas (figuras 20 e 21) e 
ƒ lingotamento contínuo – processo em que o metal líquido é solidificado em 
lingoteiras refrigeradas de maneira a produzir placas ou tarugos contínuos 
(figura 22). 
 
 
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20
 
Figura 20- Tipos de lingoteiras empregadas no lingotamento convencional. 
 
 
 
Figura 21– Operações de vazamento e de remoção das lingoteiras do lingotamento 
convencional 
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21
 
 
 
 
 
 
Figura 22- Representações esquemática das instalações e da máquina de lingotamento 
contínuo e aspecto geral do corte de placas e dos produtos produzidos. 
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9- Metalurgia de panela 
 
O termo metalurgia de panela é empregado para denominar operações 
metalúrgicas realizadas em panelas específicas. Estas operações envolvem: 
Elaboração de aços-liga 
Refino sob vácuo 
Refino por meio de escória

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