Todo o processo de Fabricação de Aço e Ferro
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Conheça detalhadamente as etapas desde a retirada do ferro da natureza, até a trasformação em peças.

Conheça detalhadamente as etapas desde a retirada do ferro da natureza, até a trasformação em peças.

Fonte: mfpenido

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Todo o processo de Fabricação de Aço e Ferro Todo o processo de Fabricação de Aço e Ferro Presentation Transcript

  • PRODUÇÃO DE AÇOS “ Metalurgia do ferro e do aço” fonte: Aurélio Siderurgia
  • PRODUÇÃO DE AÇOS Fluxo Básico da Produção Produção do Ferro Gusa Produção do Aço Ajustagem do Aço Tube Rounds = + +
  • PRODUÇÃO DE AÇOS Fluxo Básico da Produção minério de ferro carvão calcário alto forno Escória aciaria aço lingotamento ferro gusa processamento térmico processamento mecânico conformação usinagem união recozimento têmpera revenimento
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
    • Não é encontrado na natureza sob a forma metálica;
    • É encontrado somente na forma de óxidos (minério);
    • No Brasil o óxido de ferro predominante nos minérios é o Fe 2 O 3
    O Metal Ferro (Fe)
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Mina de minério de ferro
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
    • Composição química: 65% de Fe
    • 28% de Oxigênio
    • Restante: “impurezas”
    • Não tem as propriedades físicas do ferro.
    • É uma pedra igual a tantas outras existentes na natureza.
    Minério de Ferro (Hematita)
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA O grande desafio da metalurgia do ferro é conseguir extrair o metal ( Fe ) do minério ( Fe 2 O 3 ) A extração do Fe do minério é feita no alto-forno
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA O Alto Forno é um reator, contra corrente, onde processa-se a redução de óxido de ferro (minério) geralmente é usado o carvão vegetal como elemento redutor. Alto Forno
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Matéria-Primas do Alto-forno
    • Sinter e pelota: finos de minério de ferro que foram aglomerados para utilização no alto -forno.
    • Coque ou carvão vegetal: agente redutor e combustível do processo
      • Fundentes: tudo aquilo que facilita a formação de escória líquida (calcário e quartzo).
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Carvão e Minério
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Produtos do Alto-forno
    • Ferro gusa: principal produto do alto-forno, matéria-prima do aço
    • carbono - 3 a 4,5% fósforo - 0,05 a 2,0%
    • silício - 0,5 a 4,0% manganês - 0,5 a 2,5%
    • Escória: combinação dos elementos dos fundentes com impurezas do minério e cinzas
    • SiO 2 - 29 a 38% CaO + MgO - 44 a 48%
    • Al 2 O 3 - 10 a 22% FeO + MnO - 1 a 3%
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Gusa Sólido
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno
    • Gás de Alto Forno (CO, CO 2 , N 2 , H 2 O, CH 4 , H 2 )
    • Pó (finos de minério e carvão carregados pelo gás)
    SAÍDAS
    • Gusa
    • Escória
    • Ar (Quente)
    • O 2 (enriquecido)
    • Finos de carvão
    • Gás Natural
    • Minério/Pelota/Sinter
    • Coque /Carvão Vegetal
    • Fundentes
    ENTRADAS
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno minério de ferro carvão calcário ar gás de alto forno ferro gusa escória 3Fe 2 O 3 + CO  2Fe 3 O 4 +CO 2 Fe (gusa) Fe 3 O 4 + CO  3FeO +CO 2 FeO + CO  Fe +CO 2
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Alto-forno
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Características do ferro gusa
    • Contém elevado teor de carbono (4,5%).
    • Contém “impurezas” (como P e S).
    • É duro e quebradiço (não pode ser conformado).
    • Em geral é utilizado na fabricação de peças fundidas de grande espessura.
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Bica de Gusa
  • PRODUÇÃO DE FERRO GUSA Carro Torpedo
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Para se obter o aço à partir do ferro gusa é necessário:
    • 1. Tirar o carbono do gusa;
    • 2. Tirar as “impurezas” do gusa (S, P)
    • 3. Aumentar a temperatura do metal líquido
    • São ligas ferrosas com teores de carbono até 2,1%
    tipos : aço carbono aço ligado aço micro-ligado Definições
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Para retirar o enxofre do gusa é feita a dessulfuração.
    • É injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e cal, juntamente com o nitrogênio.
    • Cada dessulfuração gasta em média de 10 a 12 minutos, e abaixa-se a faixa de enxofre para os níveis desejados, o que não seria possível se o gusa fosse direto para o LD.
    Dessulfuração
  • PRODUÇÃO DE AÇO Dessulfuração
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa .
    • Aumentar a temperatura do metal líquido
    • Não utiliza combustível de forma ilimitada.
    • O calor gerado no LD é, principalmente, o calor da queima do Carbono e do Silício do gusa.
    • A principal fonte de calor que entra no LD é o gusa líquido, a altas temperaturas (~1200ºC).
    Processo LD
  • PRODUÇÃO DE AÇO Ferro gusa (4,5% de C) + O 2 gás + fundentes = Aço líquido (0,06% de C) + (CO + CO 2 ) gás + escória Si (gusa)  SiO 2 (escória) Mn (gusa)  MnO (escória) P(gusa)  P 2 O 5 (escória) CaO(fundentes)  CaO (escória) MgO(fundentes)  MgO (escória) Processo LD
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Utiliza gusa líquido e sólido, sucata de aço e oxigênio
    • O calor contido no gusa líquido e a oxidação dos elementos químicos (C, Si, Mn e etc) são as fontes que fornecem energia para fundir a sucata
    • A sucata de aço é utilizada como um material refrigerante para o sistema.
    • O sopro de oxigênio, que transforma o gusa em aço, transcorre em aproximadamente 20 minutos e eleva a temperatura do banho metálico até 1700ºC
    Processo LD
  • PRODUÇÃO DE AÇO Convertedor LD
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Baixo teor de carbono (~0,06%)
    • Baixo teor de “impurezas” (P e S)
    • Teor de ferro maior que 99%
    • Tem as propriedades do ferro metálico
    • Pode ter as suas propriedades acentuadas com a adição de pequenas quantidades de outros elementos.
    Processo LD
  • PRODUÇÃO DE AÇO Processo LD - Carregamento da Sucata
  • PRODUÇÃO DE AÇO Processo LD - Carregamento de Gusa
  • PRODUÇÃO DE AÇO Vazamento do LD na Panela
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Após o ajuste do teor de fósforo, carbono e da temperatura do aço líquido no LD, deve-se fazer o refino secundário do aço
    • O refino secundário consiste no acerto final da composição química e temperatura do aço, além da execução de procedimentos que visam “limpar” e/ou desgaseificar o aço.
    • O refino secundário é feito no Forno Panela e, dependendo do aço, no VD e Rinsagem também.
    Metalurgia Secundária
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Carbono - quanto maior o teor de carbono, maior a resistência mecânica e a dureza do aço.
    • Molibdênio - aumenta a resistência à tração e à ação do calor
    • Cromo - aumenta a resistência mecânica e ao calor, aumenta a dureza e a proteção anti-corrosiva do aço.
    Elementos de liga no Aço
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Boro - aumenta a temperabilidade do aço
    • Níquel - aumenta a resistência ao impacto de aços estruturais.
    • Vanádio - aumenta a resistência à tração.
    Elementos de liga no Aço
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • Ao se adicionar ligas no aço, é necessário ter calor suficiente para fundi-las.
    • O LD não pode compensar esta necessidade de calor, uma vez que suas fontes de geração de energia são limitadas.
    Metalurgia Secundária
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • O forno panela utiliza a energia elétrica para suprir a necessidade de calor.
    • O forno panela permite a elaboração de aços ligados via LD.
    Metalurgia Secundária
  • PRODUÇÃO DE AÇO
    • No forno panela ocorrem :
      • homogeneização química e térmica do banho metálico
      • refino do aço,
      • acerto de composição química
      • acerto de temperatura
    • É possível a produção do aço com estreita faixa de composição química e de excelente qualidade.
    Metalurgia Secundária
  • PRODUÇÃO DE AÇO Metalurgia Secundária
  • PRODUÇÃO DE AÇO Forno Panela
  • PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
    • Aços com exigência de baixos teores de hidrogênio (teores menores que 5ppm)
    • Aços com exigência de baixos teores de oxigênio (teores menores que 15ppm)
    • Aços com teor mínimo de enxofre acima de 0,010%
    • Aços com teor de Ni > 0,40% e Cr > 2,0%
    • Aços com elevado grau de limpeza
  • PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
    • O VD, reduz a pressão de 1atm até menos de 0,002atm retirando os gases do aço.
    • É realizada pela despressurização do sistema e injeção de argônio, tornando o banho extremamente agitado e desgaseificado.
  • PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
  • PRODUÇÃO DE AÇO Desgaseificação à Vácuo
  • PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem
    • A rinsagem deve ser sempre feita após o VD.
    • Nela é feito o borbulhamento com argônio, a baixas vazões, para a remoção das inclusões que ainda estão flutuando no banho metálico
    • Com a baixa injeção de argônio, as inclusões são levadas até a superfície do aço, se incorporando à escória que lá se encontra.
    • Os aços produzidas via VD e Rinsagem são, geralmente, de alto grau de pureza
  • PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem
  • PRODUÇÃO DE AÇO Estação de Rinsagem
  • PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
    • É a etapa na qual o aço líquido é transformado em aço sólido sob a forma de barras de seção redonda
    • O lingotamento contínuo é um processo onde o aço líquido é colocado em um distribuidor que alimenta quatro moldes de cobre, refrigerados a água, onde são produzidas barras redondas de 180, 194 e 230mm de diâmetro.
  • PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  • PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  • PRODUÇÃO DE AÇO Lingotamento Contínuo
  • PRODUÇÃO DE AÇO Corte das barras
  • PRODUÇÃO DE AÇO Identificação das barras
  • PRODUÇÃO DE BLOCOS Ajustagem das barras
    • Após as barras serem lingotadas elas são armazenadas em “bolsas”.
    • Após o resfriamento são transportadas para a ajustagem do LC, via transporte rodoviário.
    • Na chegada das barras elas são inspecionadas de acordo com as especificações do cliente.
  • PRODUÇÃO DE BLOCOS Ajustagem das barras
    • Após ser verificada a qualidade superficial as barras são cortadas por serras ou maçaricos, de acordo com os dados programados.
    • Após essa etapa os blocos são despachados para as usinas de tubos, via transporte rodoviário, ou para a laminação de barras, no caso de qualidades específicas.
  • PRODUÇÃO DE BLOCOS Corte a maçarico e corte a serra
  • PRODUÇÃO DE BLOCOS Preparação e despacho
  • PRODUÇÃO DE BARRAS Laminação de Barras
    • Quando o diâmetro final do bloco ainda não é o ideal para o processamento na fábrica de tubos, este deve passar pela laminação.
    • A laminação é composta por um forno de reaquecimento, quatro cadeiras de laminação, leito de resfriamento e bolsa de estocagem.
    • Após a laminação, é feita uma nova inspeção e as barras são novamente cortados em blocos.
  • PRODUÇÃO DE BARRAS Laminação
  • PRODUÇÃO DE AÇOS Limitações
      • Tamanho do pedido: pode prejudicar produtividade e aumentar custos na aciaria
      • Teor de fósforo menor que 0,020%
      • Teor mínimo de S maior que 0,010%
      • Corridas via VD
      • Carbono ultra baixo (< 0,07%)
      • Ligas acima de 3%
      • Faixas muito estreitas
  • TUBOS VERDES AREAS DE PRESERVAÇÃO LEGAL AREAS DE PROTEÇÃO LEGAL Florestas Ecologicamente Corretas