Samanta Gomes - Análise da produção do aço

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Unidade curricular: Mecânica básica
Curso: Inspetor de qualidade
Aluna: Samanta Gomes
Produção do Aço
Caçador/2021
Processos de fabricação do aço
O aço é basicamente composto por uma liga de carbono e ferro, onde a presença
de carbono pode variar de 0,25% a 1,5% e, portanto, o aço é classificado
principalmente como aço de baixo carbono (cerca de 0,25% de carbono), aço de
carbono médio (entre 0,25% e 0,75% de carbono) e aço de alto carbono (0,75% a
1,5% de carbono).
O aço pode ser fabricado através dos seguintes métodos principais:
● Processo de Cementação
● Processo de Cadinho
● Processo de Bessemer
● Processo fogo aberto
● Processo elétrico
Processo de Cementação: neste processo, as barras de ferro forjado são
introduzidas em um forno entre camadas de carvão em pó e são submetidas a uma
temperatura muito alta – cerca de 700° Celsius por cerca de uma semana a quinze
dias, dependendo da qualidade necessária do aço. As condições difundem
lentamente o carbono em ferro e fazem com que o carbono se dissolva no ferro,
aumentando a porcentagem de carbono. O aço obtido a partir deste processo é
chamado de “aço blister” devido às marcas semelhantes a bolhas formadas na
superfície devido aos gases desenvolvidos durante o processo de fabricação. A
quantidade de carbono aqui é geralmente de cerca de 0,75% a 1,5%.
Processo de Cadinho: o processo envolve o aquecimento de fragmentos de aço
blister ou pequenas barras de ferro forjado misturados com carvão dentro de
cadinhos de argila. O aço fundido resultante atravessa por moldes de ferro. Esse
aço é chamado de “aço fundido”. O aço fundido é extremamente duro e
perfeitamente homogêneo. Eles são especificamente utilizados para fazer
ferramentas de corte e os melhores utensílios de cozinha.
Processo Bessemer: neste processo, o ferro-gusa é derretido em uma cúpula e
vertido no conversor Bessemer, com formato oval e com feito de aço e revestido
com material refratário. É girado em munhões para facilitar a inclinação, vazamento
ou carga. Uma vez que o conversor acima é carregado com ferro gusa fundido, um
forte jateamento de ar é aplicado através da massa fundida durante cerca de 20
minutos através de bicos existentes no fundo do recipiente. O processo oxida todos
os vestígios do carbono e do presente de silício, deixando o conversor com ferro
puro. Depois disso, o jateamento de ar é interrompido e uma quantidade
especificada de ferro-manganês é adicionada a ele para incluir o conteúdo
recomendado de carbono e manganês no aço. O procedimento de jateamento de ar
é iniciado novamente por algum tempo, garantindo uma mistura perfeita da liga. O
conversor é então inclinado de modo que o material fundido possa ser descarregado
nas conchas. No passo final, a liga fundida é deslocada para moldes retangulares
onde ficará sob a forma de lingotes sólidos.
Processo forno de fundição aberto: A especialidade do forno de fundição aberto é
o calor extremo que pode ser obtido a partir deles devido ao processo regenerativo.
A carga de ferro-gusa, sucata de aço e minério de ferro são mantidas em fluxo, num
recipiente raso com uma queima de chamas acima dele. O processo é iniciado
dentro de fornos regenerativos a gás reverberação para maior eficiência. Os
regeneradores são colocados abaixo do forno e posicionados em dois pares. Os
pares são aquecidos alternadamente através da passagem de gases quentes
distribuídos a partir do forno em sua rota até a chaminé. Este calor é retido pelos
regeneradores e é revertido e devolvido ao forno. Este procedimento de troca de
calor ajuda o forno a manter altas temperaturas com menos combustíveis. Uma vez
que o forno é carregado com ferro gusa, minerais oxidantes puros como a hematita
são adicionados de vez em quando, o que ajuda a oxidação e a remoção de
impurezas como o silício, o carbono e o manganês do ferro-gusa. O ferro-manganês
torna-se importante para restaurar a maleabilidade e também para carburar o ferro.
Processo elétrico: neste processo são utilizados fogões elétricos ou de alta
frequência elétrica. Em fornos a arco elétricos que são mais comuns entre os dois
processos, o arco elétrico de alta tensão é atingido entre eletrodos de carbono e a
carga se torna a fonte de uma temperatura muito alta. A carga é coletada
diretamente de um forno de lareira aberta, o calor de arco intenso mantém a carga
em seu estado fundido e as impurezas são removidas sob a forma de escória. O
forno de alta frequência baseia-se no princípio de que quando a corrente alternada
de alta frequência é aplicada ao aço, as correntes de Foucault (ou corrente parasita)
começam a fluir neles. Se esta indução for muito forte, pode aquecer o aço e
derreter.
Os fornos elétricos são mais vantajosos em comparação aos outros processos de
fabricação de aço devido à ausência de desenvolvimento de gases, fumaças, etc.
que normalmente se tornam um grande problema com os fornos operados a
combustível.
Funções de cada elemento na transformação do aço
● Calcário: Separa a escória do ferro gusa;
● Minério de manganês: dessulfurante e desoxidante;
● Carvão ou coque: Combustível e redutor;
● Produto final: Ferro gusa (3,5 a 4,5% de C); escória; gás de alto forno
(reaproveitável).
Caminho da produção do aço
Etapas da obtenção do aço
O ao produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A fabricação
do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e
laminação.
1. Preparação da carga: Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerado
utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter. O
cravo é processado na coqueria e transforma-se em coque.
2. Reduo: Essas matérias-primas, agora preparadas, só carregadas no alto forno.
Oxigênio aquecido a uma temperatura de 1000C soprado pela parte de baixo do alto
forno. O cravo, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica
de início ao processo de redução do minério de ferro em um metal líquido: o
ferro-gusa. Gusa uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito
elevado.
3. Refino: Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa
líquido ou sólido e a sucata de ferro e ao em ao líquido. Nessa etapa parte do
carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas. A maior parte do
ao líquido solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir
semi-acabados, lingotes e blocos.
4. Laminado: Os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por
equipamentos chamados laminadores e transformados em uma grande variedade
de produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou
composição química.
Efeito dos elementos de adição (liga)
● Vanádio (V): Tenacidade e excelente desoxidante;
● Cromo (Cr): Aumento a resistência ao desgaste;
● Boro (B): Resistência à fadiga;
● Níquel (Ni): Boa ductilidade e resistência à corrosão;
● Tungstênio (W): Alta resistência mesmo em altas T oC;
● Manganês (Mn): Ductilidade, resistência ao desgaste/choque;
● Silício (Si): Aumenta a elasticidade e resistência;
● Alumínio (Al): Desoxidante;
● Molibdênio (Mo): alta resistência ao amolecimento.
Classificação e composição dos aços
SAE, ABNT e AISI
Normas que classificam os aços.
SAE - Sociedade de Engenheiros de Automotores;
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
AISI - Instituto Americano de Ferro e Aço estabeleceu normas que indicam a
composição e classificação dos aços.
Classificação dos aços
Designação Tipos de Aço
AISI-SAE UNS
10XX G10XXX Aços-carbono comuns
11XX G11XXX Aços de usinagem fácil, com alto S
12XX G12XXX Aços de usinagem fácil, com alto P e S
15XX G15XXX Aços-Mn com manganês acima de 1%
13XX G13XXX Aços-Mn com 1,75% de Mn médio
40XX G40XXX Aços-Mo com 0,25% de Mo médio
41XX G41XXX Aços-Cr-Mo com 0,4 a 1,1% de Cr e 0,08 a 0,35% de Mo
43XX G43XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,65 a 2 de Ni, 0,4 a 0,9% de Cr e 0,2 a 0,3% de
Mo
46 XX G46XXX Aços-Ni-Mo com 0,7 a 2% de Ni e 0,15 a 0,3%de Mo
47XX G47XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,2% de Mo
48XX G48XXX Aços-Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,2 a 0,3% de Mo
51XX G51XXX Aços-Cr com 0,7 a 1,1% de Cr
E51100 G51986 Aços-cromo (forno elétrico) com 1% de Cr
E52100 G 52986 Aços-cromo (forno elétrico) com 1,45% de Cr
61XX G61XXX Aços-Cr-V com 0,6 ou 0,95% de Cr e 0,1 ou 0,15% de V min.
86XX G86XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,2% de Mo
87XX G87XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,25% de Mo
88XX G88XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,3 a 0,4 de Mo
9260 G92XXX Aços-Si com 1,8% a 2,2% de Si
50 BXX G50XXX Aços-Cr com 0,2 a 0,6% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro
51B60 G 51601 Aços-Cr com 0,8% de Cr e 0,0005 a 0,003 de boro
81B45 G 81451 Aços-Ni-Cr-Mo com 0,3% de Ni, 0,45% de Cr, 0,12% Mo e 0,0005 a
0,003% de boro
94 BXX G94XXX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,4% de Cr, 0,12% Mo e 0,0005 a
0,003% de boro
Nomenclatura dos aços
Condições de serviço que exigem aços liga:
● Altas temperaturas: fluência, oxidação;
● Baixa temperaturas: fratura frágil;
● Meio corrosivo: corrosão acelerada;
● Produtos especiais: contaminação;
● Segurança: materiais tóxicos, explosivos, inflamáveis;
● Alta resistência: grandes esforços.
Usinagem em peças de aço
As peças de aço são muito utilizadas em diversas empresas de diversos ramos
industriais. Essas peças, em seu formato bruto, podem ser encontradas em grandes
cubos, chapas ou até mesmo em barras. E para que sejam fabricadas as peças que
serão utilizadas em diversos tipos de empresas, é necessário que seja desenvolvido
o serviço de usinagem de peças de aço.
O serviço de usinagem de peças de
aço consiste em dar formas às peças
através do desbaste das mesmas, ou
seja, as peças recebem pressão
vinda de uma máquina, geralmente
um torno, e, a partir disso,
conseguem alcançar as formas que
são especificadas pelos projetos.
Com o passar dos anos e com o
grande avanço da tecnologia, muitos processos foram adotados para melhorar o
serviço de usinagem de peças de aço, por exemplo, a implementação de máquinas
controladas por Controle Numérico Computadorizado ou, como são conhecidas
popularmente, as máquinas CNC. As máquinas CNC desenvolvem a usinagem de
peças de aço de modo preciso e conseguem oferecer às empresas grandes
vantagens, principalmente na questão financeira, tendo em vista que essas
máquinas desperdiçam pouco material. Além disso, um funcionário pode controlar
essa e outras máquinas, evitando que a empresa gaste dinheiro com muitas
contratações.
O Serviço de usinagem de aço tradicional consiste
na fabricação de peças de uso geral. O que difere a
usinagem da usinagem pesada, além do tamanho
das peças produzidas, é o foco muito mais
específico do segmento de mercado do qual a
usinagem pesada atende.
O Serviço de usinagem pesada, atende empresas
do ramo industrial de grande porte. São indústrias
automobilísticas, mineradoras, cimenteiras e
petrolíferas e sucroalcooleiras. São muitas vezes
empresas multinacionais e que movimentam bilhões
de dólares por ano.
https://www.jbrferramentaria.com.br/usinagem-pecas
Os projetos de usinagem por sua vez demandados por estas exigentes corporações
são peças de alto valor agregado, material de primeira qualidade, engenharia de
produção extremamente avançada e avalizada por profissionais de alto gabarito.