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<p>1.6 O aço</p><p>Condições de conclusão</p><p>Concluído</p><p>O aço é a liga ferro-carbono obtida a partir do alto-forno, por via líquida.</p><p>Na sequência do processo de fabricação, recebe a adição de outros</p><p>elementos em proporções que vão identificar em cada mistura, um aço</p><p>diferente.</p><p>Produção do aço</p><p>A fabricação clássica do aço (usina integrada) compreende o</p><p>aproveitamento do minério de ferro de uma jazida, fundido juntamente</p><p>com o carvão e o calcário no alto-forno, resultando no ferro-gusa. Ainda</p><p>líquido, passa por beneficiamentos e adições, podendo ser vertido em</p><p>lingotes para posterior conformação ou ser levado ao leito de laminação</p><p>para ser transformado em chapas, barras ou nos mais variados perfis</p><p>estruturais. Em linhas gerais, distinguimos no processo de fabricação do</p><p>aço, quatro etapas básicas.</p><p>Matérias-primas e suas funções</p><p>As matérias-primas básicas para a indústria siderúrgica são: o minério de</p><p>ferro, o carvão e o calcário (todos de aplicação direta no alto-forno) e,</p><p>ainda, o ferro liga numa fase mais adiantada da produção.</p><p>• Minério de ferro: no Brasil, a hematita é o principal minério, um óxido</p><p>fundamental composto de Fe, Si e O onde, numa ilustração</p><p>simplificada, poderíamos vê-la como uma pedra enferrujada. Esse</p><p>minério é beneficiado em operações de britagem, peneiramento,</p><p>moagem e concentração, tornando-se adequado como carga em</p><p>um alto-forno;</p><p>• Carvão: podendo ser carvão vegetal ou carvão mineral (hulha), ele</p><p>atua no interior do alto-forno de três maneiras: como combustível na</p><p>produção de calor para a fusão do minério, como agente redutor</p><p>do óxido e como fornecedor de carbono para a liga. O carvão</p><p>vegetal é utilizado diretamente no alto-forno, sem tratamento</p><p>adicional. O carvão mineral, antes de ser utilizado, passa pelo</p><p>processo de destilação onde algumas substâncias que o compõe</p><p>serão separadas. Por este processo, numa parte da usina siderúrgica,</p><p>denominada coqueria, o carvão mineral é aquecido em fornos a</p><p>cerca de 1100 ºC, onde os produtos voláteis são separados para</p><p>serem reaproveitados posteriormente. O resíduo sólido da destilação</p><p>da hulha é o coque metalúrgico que será então, aproveitado no</p><p>alto-forno.</p><p>• Calcário: o carbonato de cálcio reage, devido à sua natureza</p><p>básica, com as impurezas contidas no minério de ferro e no carvão,</p><p>geralmente de natureza ácida, separando-as e tornando o metal</p><p>mais puro. Esse processo contribui com a formação da escória,</p><p>subproduto do alto-forno e diminui o ponto de fusão da liga.</p><p>• Ferro-liga: liga metálica de ferro com outros elementos (Mg, Si, Mn,</p><p>Ni). Preparada noutra indústria siderúrgica, constitui-se como</p><p>matéria-prima pronta para ser adicionada em uma fase mais</p><p>adiantada da fabricação do aço, identificando um tipo específico</p><p>de aço em produção.</p><p>Redução do minério de ferro (produção do ferro-gusa)</p><p>A remoção do oxigênio contido no minério do ferro chama-se redução do</p><p>minério de ferro, um processo que ocorre no interior do alto-forno com o</p><p>auxílio do carvão. Carbono e oxigênio formam o monóxido de carbono</p><p>(CO) que, combinado com o oxigênio libertado pelo minério de ferro,</p><p>resulta no dióxido de carbono (CO2), o qual será expelido pela chaminé.</p><p>O produto obtido no alto-forno é o ferro-gusa.</p><p>Os alto-fornos são gigantescas estruturas metálicas em formato de tronco</p><p>de cone, colocados verticalmente e revestidos internamente por materiais</p><p>refratários. Chegam a medir 50 m de altura por 12 m de diâmetro da base.</p><p>No topo do alto-forno situa-se o esquema de carregamento, por onde são</p><p>lançadas as matérias-primas que caem sobre um colchão de ar</p><p>extremamente aquecido (± 1700 °C), mantido e soprado pelas ventaneiras.</p><p>Enquanto caem, as matérias-primas reagem entre si e se fundem,</p><p>formando assim, uma massa fundida de duas densidades diferentes que se</p><p>deposita no cadinho, na parte inferior do alto-forno. O ferro líquido, dito</p><p>ferro-gusa, mais denso e principal produto do alto-forno, é o minério</p><p>fundido livre de boa parte do oxigênio que lhe compunha, mas ainda</p><p>apresentando elevado teor de carbono e enxofre. A parte superior dessa</p><p>massa fundida é uma borra menos densa, a escória.</p><p>A escória, subproduto do alto-forno siderúrgico, é composta basicamente</p><p>de uma mistura de Si, Ca, S, Mn, P, entre outros elementos resultantes das</p><p>impurezas do ferro, do carvão, do calcário e das cinzas dos combustíveis.</p><p>Ao ser removido e resfriado, solidifica-se. Porosa, de baixa densidade e de</p><p>baixa resistência, encontra aplicações nas construções, como material</p><p>drenante e de enchimento. Em função de sua composição química e</p><p>tratamento térmico no resfriamento, pode ser adicionada ao clínquer do</p><p>cimento Portland, compondo os usuais cimentos com escórias.</p><p>O ferro-gusa, saído do alto-forno, contém ainda ±6,5% de carbono e já</p><p>pode ser moldado, resfriado e enviado a pequenas siderúrgicas como</p><p>matéria-prima para vários produtos. Nessas pequenas siderúrgicas, ele é</p><p>reaquecido e purificado em fornos menores, reduzindo-se o teor do</p><p>carbono e dos outros elementos, sendo utilizado líquido na moldagem</p><p>direta de peças ou lingotado para posterior refusão e moldagem.</p><p>Porém, como ferro-gusa, ainda não é trabalhável. Para que seja possível</p><p>alguma conformação mecânica, é necessário reduzir ainda mais os teores</p><p>de carbono, fósforo, sílica e outras impurezas. Essa purificação, chamada</p><p>refino, se processa na própria usina siderúrgica, dando continuidade na</p><p>fabricação do aço. Nessa fase, o ferro-gusa será transportado logo após a</p><p>saída do alto-forno, à uma temperatura de cerca de 1200 °C, para a</p><p>aciaria.</p><p>Refino</p><p>Operação que ocorre na aciaria para purificar e corrigir a composição do</p><p>ferro-gusa, reduzindo-lhe os teores de C, S e Si a níveis toleráveis. Nesta fase</p><p>são feitas adições de ferro-ligas em quantidades que caracterizam o</p><p>produto final, agora sim, aço no estado líquido. O material sai dessa</p><p>operação com temperatura de aproximadamente 1000 °C.</p><p>Conformação mecânica</p><p>Conformar é dar forma a um produto acabado ou semi-acabado. São</p><p>utilizadas prensas cuja aplicação de forças causará a deformação plástica</p><p>no aço. No caso do ferro fundido serão utilizados moldes.</p><p>Os aços, ao saírem da aciaria, podem ser lingotados em um formato</p><p>próximo ao formato final ou poderão ainda, seguir para lingotamento</p><p>contínuo. Se lingotados, serão posteriormente reaquecidos em forno</p><p>próprio para serem transformados em chapas, blocos ou barras através de</p><p>um dos processos mecânicos descritos a seguir. Se for por lingotamento</p><p>contínuo, serão encaminhados ainda líquidos aos leitos de laminação</p><p>onde, resfriando-se, passarão pelos mesmos processos.</p><p>• Laminação: é o processo de conformação mais amplamente</p><p>utilizado, no qual o lingote reaquecido passa sucessivas vezes por</p><p>rolos cilíndricos giratórios, recebendo a forma definitiva (semelhante</p><p>à massa de pastel). A laminação pode ser feita a quente (800 a 1200</p><p>°C) para peças de maiores calibres ou a frio (temperatura ambiente)</p><p>para peças delgadas, como arames e folhas. Dessa forma são</p><p>moldadas peças como chapas, barras redondas e perfis T, L, I, H e U.</p><p>• Forjamento: é a transformação do lingote reaquecido para uma</p><p>forma útil, por martelagem, ou seja, rápidos e elevados impactos</p><p>(ação dinâmica) produzidos por um martelo. Tubos sem costura são</p><p>obtidos por esse processo, onde um mandril bate e gira</p><p>simultaneamente no topo de um bloco cilíndrico, perfurando-o.</p><p>• Estampagem: é o processo de moldagem de peças metálicas onde</p><p>são utilizadas prensas que aplicam a carga de menor valor de uma</p><p>maneira mais estática, porém, por mais tempo. É um processo</p><p>executado a frio e que permite maior exatidão nas medidas. São</p><p>confeccionadas peças de formatos mais complexos como bacias,</p><p>baixelas e partes de carroceria para veículos (para-lamas, capô,</p><p>etc).</p><p>• Lingotamento contínuo: o lingotamento contínuo consiste em verter</p><p>o metal líquido, saído da</p><p>aciaria, ao longo de um duto refratário até</p><p>um recipiente de distribuição equipado com uma descarga</p><p>ajustável que libera o aço líquido dentro de um molde, geralmente</p><p>do laminador. Enquanto percorre o caminho, o metal resfria-se o</p><p>bastante para enrijecer e adquirir uma consistência que lhe permitirá</p><p>sofrer uma deformação plástica. O processo traz grande economia</p><p>de energia, uma vez que não se necessita reaquecer o lingote.</p><p>• Moldagem em formato definitivo (fundição): este processo é comum</p><p>para ferro fundido, onde se usa um molde de areia num</p><p>contramolde de madeira. Consiste em encher com o metal líquido a</p><p>cavidade de um molde das peças a serem obtidas. Pode-se dizer</p><p>que neste processo de fabricação, têm-se, quanto ao metal, apenas</p><p>as etapas de fusão da matéria-prima e solidificação do produto</p><p>acabado.</p><p>Este material foi baseado em:</p><p>LARA, Luiz. Materiais de Construção. Instituto Federal do Norte de Minas</p><p>Gerais/Rede e-Tec Brasil, Ouro Preto: 2013.</p>
