webaula U1

Prévia do material em texto

Unidade 1
Seção 1
Fundição e 
Processos
Siderúrgicos
1
Unidade 1
Apresentação da disciplina
Fundição e
processos
siderúrgicos
Bem-vindos ao estudo dos processos de fundição e siderurgia!
Serão apresentados os aspectos que conduzem a fundição e os
processos siderúrgicos a um patamar de importância em nossas
vidas, desde os primórdios até os dias atuais, com os avanços
tecnológicos, possibilitando a produção de uma infinidade de
objetos com ligas metálicas diversas e que são essenciais para a
vida das pessoas.
Fundição e Processos Siderúrgicos
2
3
Unidade 1
Introdução aos processos de fundição e
siderurgia
Apresentação da
unidade
Olá! Você será apresentado ao processo que transforma ligas
metálicas em peças das mais diversas formas e aplicações. Verá
que a fundição tem muitas possibilidades e é de extrema
importância para o dia a dia das pessoas. Aprenderá sobre :
A origem da
fundição e sua
relação com
outros
processos de
fabricação
As ligas
metálicas
envolvidas
As
características
dos projetos
de peças
fundidas
As soluções
para as
situações
relacionadas a
esse
importante
processo
Agora, imagine que você está iniciando suas atividades como
engenheiro na área de desenvolvimento de processos em uma
empresa metalúrgica que fabrica peças para indústrias de
automóveis, eletrodomésticos, entre outras. As ligas metálicas
Convite ao estudo
utilizadas nos processos de fabricação dessa empresa são: ligas
de alumínio e ligas de aço.4
Webaula 1
Uma introdução a automação e controle
Experimente
5
p p p
fundição no Brasil e no
mundo
O processo de fundição de metais e
ligas metálicas surgiu há muito tempo,
quando o homem necessitava
melhorar as ferramentas, os artefatos e
os utensílios para o dia a dia. Com a
descoberta do uso de alguns metais, o
homem começou a fabricar suas
ferramentas de forma mais prática e
funcional.
Na cronologia, temos o uso do cobre,
do bronze e do ferro pelo homem como
processos de aquecimento e alteração
da forma dos materiais para os usos6
p
apropriados.6
contratado em uma empresa
de fundição de peças metálicas
para atuar no desenvolvimento
de processos. Você já possui
algum conhecimento na área
de metalurgia, mas, nesse novo
trabalho, a empresa fabrica
peças fundidas de ligas de aço
e ligas de alumínio para
indústrias diversas, e você
ainda não tem experiência
nesse processo. A empresa está
desenvolvendo em conjunto
com um cliente uma liga
alternativa ao material
utilizado atualmente para a
fabricação de uma peça
fundida. Você deverá realizar
Como o aço é obtido? 
Quais são as razões para que
as indústrias utilizem mais
ligas de aço do que outras
ligas metálicas em seus
produtos?
Quanto o aço está presente
no dia a dia das pessoas?
Como ele deverá agir?
Quais são os caminhos que
ele poderá seguir para
indicar essa alternativa?
7
uma análise das possíveis
Para responder a essas questões, você precisará:
Identificar quais são as matérias-primas básicas e a forma de
processamento para a obtenção do aço.
Pesquisar os aspectos que levam o aço ao patamar que se
encontra como alternativa viável para tantas soluções.
Estudar os produtos essenciais para a vida das pessoas, quais os
volumes de aço utilizados e o que o aço representa nesses
produtos, além de imaginar como eles seriam se não existisse o
aço.
Conceitos fundamentais
8
A imagem a seguir é da Ponte do Brooklin, que liga os distritos de
Manhattan e Brooklin, em Nova York. O uso dessa ponte data de
1883 e foi uma importante solução na época para atravessar o
rio East e fazer a ligação entre Manhattan e Brooklin. Isso é um
exemplo da importância do desenvolvimento do aço que, na
época, era muito recente.
A ponte do Brooklyn e o centro financeiro de Manhattan, Nova
Iorque, EUA.
9
10
Webaula 1
Introdução aos processos de fundição e
siderurgia
Explore
Fundição – como tudo
começou
Quando o homem começou a
utilizar os metais, aconteceu
uma grande mudança do
ponto de vista de fabricação e
funcionalidade das
ferramentas e utensílios.
Surgiram materiais mais
resistentes, com maiores
possibilidades de utilização e
reprodução.
Ferramentas utilizadas pelo
homem na Idade do Metais.
11
Fundição – como tudo
começou
Milhares de anos se passaram e
muitos avanços tecnológicos
se desenvolveram, mas a
essência do processo de
fundição de metais se mantém:
alterar o estado de uma liga
metálica de sólido para líquido
e derramar em um molde
(forma), que representa a
geometria e as dimensões da
peça fundida.
Homens trabalhando na
fundição dos metais.
12
Composição química aproximada da crosta terrestre
Fontes de ferro
13
O ferro é um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre.
O Brasil possui grandes reservas de minério de ferro de alta
qualidade.
Jazida de
minério de
Fontes de ferro
minério de
ferro Pátio de minério de ferro14
O minério de ferro, elemento principal da produção de ferro e
aço, é utilizado no alto-forno na forma de sínter ou pelotas, por
meio de processos de sinterização ou pelotização.
5 mm < Pelotas < 18
 5 mm < Sínter < 50
mm 6 mm < Minério  < 40
Beneficiamento do minério de ferro
15
mm mm granulado15
Carvão mineral
(coque)
O carvão, que é utilizado como
combustível no alto-forno e
que também tem funções de
gerar gás redutor e permitir
que o calor circule com
facilidade através da carga,
também é processado antes de
ser carregado no alto-forno.
Esse processo se chama
coqueificação ou
coqueamento e transforma o
carvão mineral em coque.
16
Alto-forno
O alto-forno é uma estrutura
composta por um tipo de forno
de cuba onde é produzido o
ferro-gusa a partir da
combinação do minério de
ferro, carvão mineral (coque)
ou vegetal e calcário
(fundente), que são
alimentados pela parte
superior do alto-forno, e o ar
pré-aquecido é soprado pela
parte inferior, originando o
processo chamado de redução
dos óxidos.
17
Após a obtenção e o vazamento do ferro-gusa no alto-forno, ele
é enviado através dos carros-torpedo para o setor de aciaria,
onde ocorre a conversão do ferro em aço.
O princípio químico é a oxidação dos elementos envolvendo a
injeção controlada de O2 ou de ar, saindo na forma de gases ou
passando para a escória.
Do minério de ferro ao aço
Para saber mais, leia o livro didático que acompanha seu material.18
Do minério de ferro ao
aço
Conversores:
Thomas → ar insuflado por
b i
baixo.
Bessemer → ar insuflado
por baixo.
LD → O2 insuflado com
lança(em geral, adiciona-se
sucata para baixar a
temperatura). É o mais
utilizado.
Fornos elétricos19
Atualmente, entre os diversos materiais disponíveis, os metais
ocupam uma parcela pouco maior que os polímeros, cerâmicos e
compósitos. Entre os metais, o aço ocupa lugar de destaque,
seguido pelo alumínio.
Quanto o aço faz parte da sua vida?
Entre as razões para que o aço seja mais utilizado, estão:
Grande quantidade de minério de ferro existente na natureza.
Menor energia gasta na produção quando comparada aos seus
concorrentes.
Menor custo de produção.
Características químicas, físicas e mecânicas, como a resistência
mecânica, a plasticidade e maior tenacidade à fratura.
Algumas aplicações: construção civil, produção industrial,
automóveis, aviões, navios, trens, bicicletas e outros meios de
transporte. Eletrodomésticos, utilidades, ferramentas, entre
outras.20
Agora você deve ler a Seção 1.1 do
livro didático.
É importante que você realize uma
leitura aprofundada da seção e faça
as atividades:
As questões diagnósticas,
disponíveis em seu ambiente virtual,
devem ser realizadas para que você
teste seusconhecimentos antes da
aula.
O Avançando na Prática traz novas
situações da realidade que ajudarão
você a compreender a seção.
Fonte: Istockphoto (2016)21
Bons estudos!22