Aula_1_EAM

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AÇO 
 
 
 
 
 
 
 
 O aço é um produto siderúrgico definido como liga 
metálica composta principalmente de ferro e pequenas 
quantidades de carbono ( de 0,002% até 2,00%, 
aproximadamente), com propriedades específicas, 
sobretudo de resistência e de ductilidade, muito 
importantes para as suas aplicações na Engenharia Civil. 
 
Definição: 
 
 É o processo de obtenção do aço, desde a chegada do 
minério de ferro até o produto final a ser utilizado no 
mercado, em diferentes setores. 
 
 Em linhas gerais, a fabricação do aço compreende o 
aproveitamento do ferro contido no minério de ferro, pela 
eliminação progressiva das impurezas deste último. Na 
forma líquida, já isento das impurezas do minério, o aço 
recebe adições que lhe dão características desejadas, sendo 
então solidificado e preparado para a forma requerida. 
 
O Processo siderúrgico: 
 
 O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes 
partes: 
 
 a) Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização) 
 b) Produção de Gusa (Alto-forno) 
 c) Produção de Aço (Aciaria) 
 d) Conformação Mecânica (Laminação) 
 
O Processo siderúrgico: 
 
 Em sua composição, o aço contém certos elementos residuais 
(enxofre, silício, fósforo, etc) resultantes do processo de fabricação 
e também outros elementos de liga ( cromo, manganês, níquel, etc) 
propositadamente adicionados à liga ferro-carbono para alcançar 
propriedades especiais . 
 
 As matérias-primas necessárias para a obtenção do aço são: o 
minério de ferro, principalmente a hematita, e o carvão mineral. 
Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário 
então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo 
de energia e aumentar a eficiência do processo. 
O Processo siderúrgico: 
 
 Antes de serem levados ao alto 
forno, o minério e o carvão são 
previamente preparados para 
melhoria do rendimento e 
economia do processo. O minério é 
transformado em pelotas e o 
carvão é destilado, para obtenção 
do coque. Grande parte do minério 
de ferro (finos) é aglomerada 
utilizando-se cal e finos de coque, 
o produto resultante é chamado de 
sinter. O carvão é processado na 
coqueria e transforma-se em 
coque. 
a) – Preparo das matérias primas 
 
 A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300°C em ausência 
de ar durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de 
substâncias voláteis. O produto resultante desta etapa, o coque, é um 
material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de 
fusão e grande quantidade de carbono. 
b) –Coqueira e Sinterização - Produção de guza 
 
 O coque, nas especificações 
físicas e químicas requeridas, é 
encaminhado ao alto-forno e os 
finos de coque são enviados à 
sinterização e à aciaria. O 
coque é a matéria prima mais 
importante na composição do 
custo de um alto-forno (60%)". 
 
 Na sinterização, a preparação do minério de ferro é feita cuidando-se 
da granulometria, visto que os grãos mais finos são indesejáveis pois 
diminuem a permeabilidade do ar na combustão, comprometendo a 
queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais 
fundentes (calcário, areia de sílica ou o próprio sínter) aos grão mais 
finos. 
. 
 
b) –Coqueira e Sinterização - Produção de guza 
Com a composição correta, estes 
elementos são levados ao forno onde 
a mistura é fundida. Em seguida, o 
material resultante é resfriado e 
britado até atingir a granulometria 
desejada (diâmetro médio de 5mm). 
O produto final deste processo é 
denominado de sínter . 
 
 Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do 
minério de ferro, utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que 
misturados com o minério de ferro são transformados em ferro gusa. 
A reação ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui 
uma reação exotérmica. 
O resíduo formado pela reação, a escória, é vendida para a indústria de 
cimento. 
Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-
torpedos (vagões revestidos com elemento refratário) para uma estação 
de dessulfuração, onde são reduzidos os teores de enxofre a níveis 
aceitáveis. Também são feitas análises da composição química da liga 
(carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o carro torpedo 
transporta o ferro gusa para a aciaria, onde será transformado em aço 
 
c) – Alto-Forno 
c) – Alto-Forno 
d) – Aciaria – Produção do aço ( refino) 
Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção 
de oxigênio puro sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de 
um conversor. A reação, constitui na redução da gusa através da 
combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) 
com o oxigênio soprado, o que provoca uma grande elevação na 
temperatura, atingindo aproximadamente 1700oC. 
Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do 
equipamento e a os demais resíduos indesejáveis são eliminados 
pela escória, que fica na superfície do metal. 
Após outros ajustes finos na composição do aço, este é 
transferido para a próxima etapa que constitui o lingotamento 
contínuo. 
d) – Aciaria – Produção do aço ( refino) 
O aço, em processo de 
solidificação, é deformado 
mecanicamente e 
transformado em uma grande 
variedade de produtos 
siderúrgicos, cuja 
nomenclatura depende de sua 
forma e/ou composição 
química. 
e) – Lingotamento contínuo 
 
 No processo de lingotamento contínuo o aço líquido é 
transferido para moldes onde se solidificará. O veio 
metálico é resfriado, sendo cortado a maçarico e 
transformado em esboço de placa. 
 
f) – Laminação a quente . 
 
 O processo de Laminação consiste na redução da área da seção 
transversal, com consequente alongamento, do produto recebido 
do lingotamento, para conformá-lo na apresentação desejada ( 
chapas grossas ou finas, perfis, etc) . A laminação de uma placa 
compreende o seu pré-aquecimento e posterior deformação, 
pela passagem dos laminadores (cilindros), reduzindo a sua 
espessura até a medida desejada para a comercialização. 
 
 
As placas são transformadas em chapas grossas (CG) , produzidas no laminador de chapas grossas- LCG 
f) – Laminação a quente . 
 
  Laminador de Chapas grossas 
 Chapas Grossas 
espessura: 6 a 200 mm 
largura: 1000 a 3800 mm 
comprimento: 5000 a 18000 mm 
 
 
f) – Laminação a quente . 
 
 
 Tiras a quente 
espessura: 1,20 a 12,50 mm 
largura: 800 a 1800 mm 
 
 
 
As placas podem ser transformadas também em chapas e bobinas, finas e 
grossas(LQ) , produzidas no laminador de tiras a quente – LTQ 
h) – Produtos 
 
Chapas 
Bobinas 
g) – Laminação a frio 
 
 Ao contrário do processo de laminação a quente as peças 
laminadas a frio são normalmente mais finas, com melhor 
acabamento e sem a presença de tensões residuais. A laminação 
a frio tem como característica principal o melhor acabamento 
final do produto. 
 
 
 
Dimensões: 
espessura: 0,3 a 3,00 mm 
largura: 800 a 1600 mm 
 
 
 
 
 
Característica principal: melhor acabamento 
 
 
 
 As propriedades mecânicas constituem as características mais 
importantes dos aços, para a sua aplicação no campo da engenharia, 
elas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a esforços 
mecânicos e correspondem às propriedades que determinam a sua 
capacidade de resistir e transmitir os esforços que lhe são aplicados, 
sem que se rompam ou tenham deformações excessivas. 
 
 
Propriedades dos Aços Estruturais. 
 
 Uma barra metálica submetida a um esforço crescente de tração 
sofre uma deformação progressiva de extensão (aumento do 
comprimento). 
 
 
Diagrama tensão-deformação. 
 
Deformação Linear específica: (Ɛ = Δl /l ) 
Tensão= (ϭ = F/A) 
Módulo de elasticidade ( E= ϭ / Ɛ) 
 A relação entre a tensão aplicada (ϭ = F/área)e a deformação linear específica 
(Ɛ = Δl /l ) de alguns aços estruturais pode ser vista no diagramas tensão-
deformação da figura abaixo. 
 
Diagrama tensão-deformação. 
 
 Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime 
elástico-linear, isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear 
específica é proporcional ao esforço aplicado. A 
proporcionalidade pode ser observada na figura no trecho 
retilíneo do diagrama tensão-deformação e a constante de 
proporcionalidade é denominada módulo de deformação 
longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de 
proporcionalidade (fp), tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem 
deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de 
escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante 
característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao 
escoamento. 
 
Diagrama tensão-deformação. 
 
 Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o 
material passa pelo encruamento, em que se verifica novamente a 
variação de tensão com a deformação específica, porém de forma 
não-linear. 
 O valor máximo da tensão antes da ruptura é denominada 
resistência à ruptura do material. A resistência à ruptura do 
material é calculado dividindo-se a carga máxima que ele suporta, 
antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo 
de prova. Observa-se que fu é calculado em relação à área inicial, 
apesar de o material sofrer uma redução de área quando solicitada 
à tração. 
 Em um ensaio de compressão, sem a ocorrência de flambagem, 
obtém-se um diagrama tensão-deformação similar ao do ensaio 
de tração 
Diagrama tensão-deformação. 
 
 Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma 
original em ciclo de carregamento e descarregamento. Uma peça 
de aço, por exemplo , sob efeito de tensões de tração ou de 
compressão sofre deformações, que podem ser elásticas ou 
plásticas. Tal comportamento deve-se à natureza cristalina dos 
metais, pela presença de planos de escorregamento ou de menor 
resistência mecânica no interior do reticulado. A deformação 
elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é 
removida. 
Elasticidade. 
 
 A relação entre os valores da 
tensão e da deformação linear 
específica, na fase elástica, é o 
módulo de elasticidade, cujo 
valor é proporcional às forças 
de atração entre os átomos. 
Nos aços, o módulo de 
elasticidade vale 
aproximadamente 20 500 
kN/cm2. 
 Þ = µ . E 
onde: Þ = tensão aplicada; e µ = 
deformação (E = módulo de elasticidade 
do material – módulo de Young). 
Elasticidade. 
 
 Ductilidade é a capacidade dos materiais de se deformar sem se 
romper. Pode ser medido por meio do alongamento (Ԑ) ou da 
estricção, ou seja a redução na área da seção transversal do corpo 
de prova. 
 Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de área ou o 
alongamento antes da ruptura. A ductilidade tem grande 
importância nas estruturas metálicas, pois permite a redistribuição 
de tensões locais elevadas. As barras de aço sofrem grandes 
deformações antes de se romper, o que na prática constitui um 
aviso da presença de tensões elevadas. 
 Um material não dúctil, o ferro fundido, por exemplo, não se 
deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, no caso, que o 
material é de comportamento frágil, ou seja, apresenta ruptura 
frágil. 
Ductilidade. 
 
Ductilidade. 
 
Tenacidade. 
 
 Tenacidade é a capacidade que têm os materiais de absorver 
energia quando submetidos a carga de impacto. Em outras 
palavras, tenacidade é a energia total, elástica e plástica que um 
material pode absorver por unidade de volume até a sua ruptura, 
representada pela área total do diagrama tensão deformação. Um 
material dúctil com a mesma resistência de um material frágil vai 
requer maior quantidade de energia para ser rompido. 
 
Utilização. 
 
Na construção civil o aço se aplica em vários locais e para diversos 
usos, como pontes, aeroportos, complexos industriais ou edifícios 
Slides gentilmente cedidos pela professora Sara Fragoso