INTRODUÇÃO A ENGENHARIA

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Alunas: Clícia Silva Malaquias. 
Rhillary Christy Alves. 
 
 
 
RAMIFICAÇÕES NA ÁREA DA METALURGIA 
Acearia 
Autoforno 
Decapagem 
Laminação a frio 
Laminação a quente 
Recozimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
Volta Redonda 
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2019 
Sumário 
 
 
Acearia ........................................................ Página 2 
Autoforno ..................................................... Página 5 
Decapagem .................................................. Página 8 
Laminação a frio ............................................ Página 11 
Laminação a quente ...................................... Página 14 
Recozimento ....................................................Página 17 
Bibliografia....................................................... Página 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ACEARIA 
A aciaria é uma das unidades de uma usina siderúrgica onde existem 
máquinas e equipamentos voltados para o processo de transformar o ferro 
gusa em diferentes tipos de aço. 
A fabricação do aço evoluiu desde vários séculos anteriores, quando era 
conhecida como “pudlagem” (do termo “puddling’ no idioma inglês). Neste 
processo, o material constituído por minério de ferro, ganga e carvão (vegetal 
ou mineral) era colocado num forno rústico, dentro do qual era soprado ar em 
temperatura relativamente elevada (cerca de 1100ºC), sendo providenciada a 
exaustão dos gases produzidos. A escória sobrenadava o ferro metálico 
líquido, sendo descartada por diferença de densidade. Solidificado, o produto 
metálico era conhecido na época como “ferro pudlado”. 
A transformação do ferro-gusa em aço é realizada em conversores a oxigênio, 
através da oxidação dos elementos do gusa que se deseja remover ou 
diminuir, como o carbono, silício, fósforo e enxofre. 
Os teores destes elementos na gusa tornam esse metal demasiadamente frágil 
para ser útil como material de engenharia. A utilização de sucata de aço nos 
conversores evita que a temperatura atinja valores muito altos durante a 
oxidação. 
 
Excesso de energia no processo permite fundir sucata. Usa-se sucata de 
retorno da própria usina e também sucata comprada. Dimensões da sucata: 
permitir completa fusão durante o sopro e não causar estragos ao revestimento 
do conversor no carregamento. Deve estar completamente seca, para evitar o 
risco de explosões. 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o
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O aço líquido é transportado em panela até o lingotamento contínuo. 
Lingotamento contínuo é o processo pelo qual o metal fundido é solidificado em 
um produto semi-acabado no formato de tarugo ou placa. 
 
A proporção de gusa líquida na carga do conversor depende de sua 
composição e temperatura (conteúdo térmico), da qualidade do aço a ser 
produzido, do volume das adições do cal, minério e carepa, e em parte das 
dimensões do conversor. Normalmente varia entre 70 e 85%. 
 
Terminado o carregamento do gusa líquido o conversor é trazido novamente à 
posição vertical, a lança de oxigênio é baixada e o sopro iniciado, já durante a 
descida da lança. 
 
 
 
 
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O sopro com oxigênio proporciona rapidez na transformação da gusa em aço, 
além de possibilitar o reaproveitamento de sucata gerada na própria usina. O 
oxigênio deve ter no mínimo 99,5% de pureza. O sopro com oxigênio pode ser 
por cima, por baixo ou combinado. 
O processo se caracteriza pelas reações de oxidação parcial dos elementos 
contidos na gusa líquida, possibilitando a retirada de carbono do ferro, e 
permitindo também captar as substâncias indesejáveis durante o refino, 
eliminando-os do gusa e transformando-os em escória. 
A escória de aciaria é um subproduto da produção do aço. Este material é, 
portanto resultado da agregação de diversos elementos que não interessam 
estarem presentes no material aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://br.docsity.com/pt-docs/Metais_e_Produtos_Sider%C3%BArgicos_-_Apostilas_-_Engenharia_de_Materiais
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ALTO-FORNO 
Os altos-fornos são equipamentos industriais utilizados no processo de 
fundição de ferro. O calor gerado na fornalha torna possível produzir o ferro a 
partir de minérios de óxido de ferro. Um vento forte ( como um sopro com alta 
pressão ) de ar contido dentro do alto-forno ajuda a intensificar o grau de calor, 
acelerando o processo de fundição. 
 
 
Fornos deste tipo são muitas vezes utilizados no processo siderúrgico. Um alto-
forno é perfeito para combinar carvão e minério de ferro; o calor extremo neste 
tipo de forno torna possível o derretimento das duas substâncias em um metal 
líquido integrado que, em última análise é conhecido como ferro-gusa. O ferro 
gusa é removido da base do forno, e usado na criação de diferentes tipos de 
materiais. 
 
 
 
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Descrição do Processo 
A mistura de coque e minério de ferro é colocada pela parte de cima do alto 
forno, ficando assim no topo do empilhamento. 
Acima da ventaneira é onde ocorre a fusão do ferro e o gotejamento de gusa 
líquido, que cai no interior do cadinho (parte inferior do forno). A corrente de 
gases gerados na reação do ar pré-aquecido (entre 900-1200 °C), aquece a 
carga conforme ela desce. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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O alto-forno é um processo de redução carbotérmica através do qual se 
produzem diversos metais, a partir dosseus minérios oxídicos: além do Fe, isto 
são Mn, Cr, Sn, Pb e Zn. Por outro lado, este processo não serve para produzir 
os metais Ta, Ti, V, Hf, Nb, Zr e Be, pois estes mostram afinidade elevada para 
o carbono ou endotermia exagerada. Com estes óxidos formam-se 
exclusivamente os carbetos metálicos, em vez dos metais livres. Também 
desvantajosos são quaisquer minérios de natureza sulfídica, pois os gases de 
escapamento têm elevado impacto ao meio-ambiente, além de mostrar balanço 
energético desvantajoso da formação dos compostos voláteis contendo 
enxofre. Isto são, em particular, os compostos CS2 e SO2, por sua vez bem 
menos estáveis do que o CO2. Embora a redução do minério de ferro seja um 
processo endotérmico, a combustão do carvão libera energia o suficiente para 
desidratar e aquecer o minério (na parte superior da cuba) e derreter o ferro 
gusa (na parte inferior do alto-forno). O calor é excessivo, portanto o 
fundamento até a zona mais larga do forno (altura do anel de suporte no qual 
se assenta a cuba) tem que ser resfriado por água circulando. A cuba mesmo, 
por outro lado, é apenas resfriada por ar que posteriormente é injetado pré-
aquecido, pelos bicos na altura da zona de fusão. 
 
 
 
 
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DECAPAGEM 
É todo o processo envolvendo superfícies metálicas, a fim de remover a 
oxidação e impurezas inorgânicas presentes como a ferrugem, crostas de 
fundição e incrustações superficiais. Dentro do mesmo conceito, existem 
subdivisões de decapagem: 
Decapagem Eletrolítica, Decapagem Mecânica, Decapagem Química, 
Decapagem Térmica. 
A decapagem em metais ferrosos, na fabricação de aço ou aço plano, possui 
grande importância e é aplicado o processo de laminação a quente e a frio. Na 
saída do aço quando passado pelo processo de laminação a quente, um 
resfriamento brusco é aplicado que reagem com o oxigênio do ar que na 
maioria das vezes, gera a produção de óxidos chamados de carepa. 
Carepa é a superfície escamosa e escura deixada no aço, que passou pelo 
processo de laminação a quente que consiste em óxido de ferro II e III e Fe3O4 
(magnetita). É submetida a uma variação térmica ou gradualmente obtêm-se o 
resultado. Possui aproximadamente, 0.1 mm de espessura e é aderida a 
superfície do aço, para inibir o mesmo da corrosão atmosférica. 
Devido a sua formação eletro-química catódica no aço, qualquer “quebra” da 
mesma pode provocar uma corrosão se, exposto à atmosférica, acelerada. 
 
Tipos de decapagem: 
Quando se trata de uma decapagem mecânica, o objetivo éremover a camada 
de óxido presente no aço. O processo é desenvolvido através do jato abrasivo. 
Quando o aço é processado, a carepa não é recomendada porque a tintura no 
material causa descascamento acelerado e juntamente com a superfície 
escamosa, provoca umidade. Para que não ocorra, a carepa passa pelo 
processo de remoção a jato abrasivo que trata a superfície propulsionando 
fluxo do material contra a superfície em alta velocidade. Outra solução de 
remoção imediata é a água. 
 
 
 
 
 
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A seguir, uma imagem para melhor visualizar o processo: 
 
 
A carepa gerada no rolo de uma laminação é enviada para siderúrgica 
para fins reciclagem. 
 
A decapagem eletrolítica realiza a submersão de soluções ácidas, semelhante 
à decapagem química. Porém, pode-se também aplicar corrente elétrica no 
sistema gerando uma eletrólise. 
 
 
Decapagem química: adequada para aços macios, que são mergulhados em 
soluções ácidas a uma temperatura de 100ºC e 85ºC correspondente ao ácido 
sulfúrico ou o ácido clorídrico respectivamente. Essas imersões podem durar 
de um minuto a um mês, aproximadamente. 
 O íon do sulfato e o íon do cloreto reagem com o ferro do aço, gerando sulfato 
de ferro (II) que podem ser apresentados a seguinte forma: 
 
 
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Fe² + 2 SO4-  FeSO4 
E cloreto de ferro: 
Fe² + 2Cl-  FeCl² 
As combinações apresentadas ativam a superfície do metal, mantendo-a limpa. 
Geralmente, os primeiros quinze minutos de imersão são suficientes para isso. 
A durabilidade pode gerar duas variáveis: 
Características específicas na decapagem do aço: sua natureza, composição, 
estrutura e espessura da camada de óxidos. 
Características no banho do ácido: sua natureza, composição e temperatura da 
solução ao longo da imersão. 
Após o período de imersão na solução ácida, imediatamente deve-se tratar 
com abundância de água, até sob pressão ou em jatos para eliminar 
possibilidades de fragilizar pela corrosão. 
Nesse mesmo processo, inclui-se a etapa de regeneração: eliminação do ferro 
da dissolução no banho de decapagem, para recuperar sua reatividade química 
e utilizar na linha de produção. Processo de recuperação total: 
FeCl² + H2O  Fe+ 2 HCl + ½ O². 
Os subprodutos possuem diferentes aproveitamentos. No ácido sulfúrico, por 
exemplo, funcionam como uma regeneração parcial, precipitado o ferro sob 
forma de sulfato (FeSO4 4H2O) por resfriamento e cristalização. 
Na agricultura, atualmente, não possui eficácia por conter muitas impurezas. 
 
A decapagem térmica realiza remoções de gorduras provocadas no 
recozimento, limpeza por chama e limpeza com pó de ferro. 
Processo de decapagem em metais não ferrosos: Existem processos e 
composições similares adequados para a decapagem de metais não ferrosos 
como metais amarelos. 
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LAMINAÇÃO A FRIO 
A laminação a frio é utilizada para produzir folhas e tiras com acabamento 
superficial e com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com 
as tiras produzidas por laminação a quente. Além disso, o encruamento 
resultante da redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao 
produto final. Os materiais de partida para a produção de tiras de aço 
laminadas a frio são as bobinas a quente decapadas. A laminação a frio de 
metais não ferrosos pode ser realizada a partir de tiras a quente ou, como no 
caso de certas ligas de cobre, diretamente de peças fundidas. 
Processo no qual se modifica a geometria/dimensões de um corpo metálico 
pela passagem entre dois cilindros laminadores. 
O metal sai com uma velocidade maior que a de entrada. 
Os cristais são alongados na direção da laminação. 
Na laminação a quente os cristais começam a se reconstituir após deixar a 
zona de tensão, mas na laminação a frio eles mantêm a forma alongada, obtida 
pela ação dos cilindros. 
O metal é submetido a altas tensões compressivas, e a tensões cisalhantes 
superficiais, resultantes da fricção entre os cilindros e o metal. 
As forças de fricção são também responsáveis pelo ato de puxar o metal. 
 
 
 
 
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Trens de laminadores quádruplos de alta velocidade com três a cinco cadeiras 
são utilizados para a laminação a frio do aço, alumínio e ligas de cobre. 
Normalmente esses trens de laminação são concebidos para terem tração 
avante e a ré. A laminação contínua tem alta capacidade de produção, o que 
resulta num custo de produção baixo. 
A redução total atingida por laminação a frio geralmente varia de 50 a 90%. 
Quando se estabelece o grau de redução em cada passe ou em cada cadeira 
de laminação, deseja-se uma distribuição tão uniforme quanto possível nos 
diversos passes sem haver uma queda acentuada em relação à redução 
máxima em cada passe. 
Normalmente, a porcentagem de redução menor é feita no último passe para 
permitir um melhor controle do aplainamento, bitola e acabamento superficial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Os principais tipos de produtos laminados são: chapas planas ou bobinadas, 
folhas e discos. Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores 
como transportes (carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, 
elementos estruturais, etc.), construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos, 
etc.), embalagens (latas, descartáveis e flexíveis) e bens de consumo (panelas, 
utensílios domésticos, etc.). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LAMINAÇÃO A QUENTE 
É o processo de reaquecimento de placas, chapas ou semelhantes que 
passam pelo forno. Em seguida, passam por cilindros que diminuem a sua 
espessura comprimindo-o. 
 
 
 
As temperaturas variam entre 1.000ºC a 1.3000ºC e diminuem quando 
comprimidas atingem uma temperatura menor que a inicial para formar 
uniformemente os cilindros citados. Normalmente, no processo de 
recristalização do material, tem-se 50% do ponto de fusão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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No caso de materiais mais rigorosos, é aplicado um laminador duplo e da 
mesma forma reduzir a espessura do material aplicado. Ou seja, neste caso a 
diferença é dada pela rigidez do material que passa por um processo mais 
longo para atingir uma pequena espessura. 
 
 
 
 
 
 
 
Depois da redução do material, o mesmo passa pelo processo de resfriamento 
para que as propriedades mecânicas sejam mantidas. A laminação a quente se 
processa em laminadores reversíveis duplos (dois cilindros) ou quádruplos 
(dois cilindros de trabalho e dois de apoio ou encosto). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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O material laminado é deslocado, a cada passada, por entre os cilindros, sendo 
que a abertura dos mesmos define a espessura do passe. A redução da 
espessura por passe é de aproximadamente 50% e depende da dureza da liga 
que está sendo laminada. No último passe de laminação, o material apresenta-
se com espessura ao redor de 6mm, sendo enrolado ou cortado em chapas 
planas, constituindo-se na matéria-prima para o processo de laminação a frio. 
 
 
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RECOZIMENTO 
O recozimento é um processo de tratamento térmico dos aços, que consiste 
em resfriar o material de acordo com o seu tamanho e calcular a velocidade 
perante as condições ideais. O objetivo é tornar o material rígido em um 
material mais maleável, facilitando o desenvolvimento do processo posterior: 
laminação a frio. 
Para que o aço atinja seu resultado final, cada etapa deve ser executada como 
explicada a seguir: 
No primeiro momento, o material é aquecido partindo de uma temperatura 
ambiente a uma temperatura acima de 100ºC aproximadamente, agitando as 
moléculas e modelando-o com a finalidade de reduzir quaisquer tensões 
existentes. 
 
Na imagem acima é observado a manutenção do material por 
parâmetros em temperatura de encharque e tempo. 
 
Sendo assim, a recristalização ocorre e o crescimento dos grãos que são 
caracterizados como a etapa que sucede a laminação a frio. Os grãos em 
seguida, são transformados pelo encharquede temperatura, que o resfria 
lentamente. 
Quando formados e em sua estrutura sólida, o material é resfriado ligeiramente 
e sua qualidade é maior devido a maior concentração em gás carbono, que são 
favoráveis a sua propriedade mecânica. Os grãos devem ser reduzidos para 
evitar granulação. 
 
A última etapa e não menos importante, o aço sofre retardamento e atinge a 
deformação (Overaging). É importante ressaltar que em cada etapa, as 
temperaturas e velocidade variam. Por fim, um segundo resfriamento é 
aplicado, porém não há modificações. Seu resfriamento é feito por jatos e 
imersões em água com uma temperatura abaixo de 45ºC. 
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O forno de recozimento. 
 
No caso de um recozimento em caixa, tem-se chapas ou tiras de aço 
laminados a frio. São aplicadas diretamente em um recipiente que é vedado no 
interior de um forno a uma temperatura até 700ºC, aproximadamente. 
No recozimento subcrítico e alívio da pressão, os aços aquecem atingindo 
temperaturas inferiores ao limite da zona de crítica com uma intercalação de 
resfriamento e temperaturas acima e abaixo da linha inferior. O objetivo é 
reduzir tensões existentes em processos mecânico, soldagem, dentre outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Existem cinco diversos tipos de recozimento, dentre esses cinco que consistem 
em: 
Recozimento completo: O processo envolve o aquecimento do aço de 30 a 50 
graus centígrados acima da temperatura crítica do aço e a manutenção da 
temperatura por um período de tempo especifica, permitindo que o material 
esfrie lentamente dentro do próprio forno sem qualquer interferência externa de 
resfriamento. 
 Recozimento: Este processo é adequado principalmente para o aço de baixo 
teor de carbono. O material é aquecido até uma temperatura abaixo da 
temperatura crítica mais baixa do aço. O aço trabalhado a frio normalmente 
tende a aumentar a dureza e diminuir a ductilidade, dificultando o trabalho. É 
utilizado principalmente no aço de laminação a frio. 
Recozimento para alívio de tensão: Este processo envolve o aquecimento da 
fundição ou estrutura em cerca de 650 graus centígrados. A temperatura é 
mantida constantemente por algumas horas e depois deixa arrefecer 
lentamente. 
Esferoidização: Trata-se de um processo para material com alto teor de 
carbono e liga de aço. O processo tende a melhorar a estrutura interna do aço. 
Isso pode ser feito por dois métodos: 
O material é aquecido logo abaixo da temperatura crítica inferior, cerca de 700 
graus centígrados e a temperatura é mantida por cerca de 8 horas e se deixa 
arrefecer lentamente. 
Aquecimento e resfriamento do material alternadamente entre as temperaturas 
acima e abaixo da temperatura crítica mais baixa. 
Recozimento isotérmico: Este é um processo em que o aço é aquecido acima 
da temperatura crítica superior. Isso faz com que a estrutura do aço seja 
convertida rapidamente na estrutura da austenita. O aço é então arrefecido até 
uma temperatura abaixo da temperatura crítica inferior de cerca de 600 a 700 
graus centígrados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências bibliográficas das respectivas pesquisas 
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http://www.spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratermico.pdf
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