2 Produção do aço

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2 Produção do aço

  1. 1. Ferro Primário Fontes de Ferro5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério <40mm granulado Em detalhe
  2. 2. Coqueria O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões realizada em torno de 1100oC em fornos chamados coquerias. A destilação dá origem aos produtos carbo- químicos (gases, vapores condensáveis, benzol, alcatrão, etc) que são comercializados pelas siderúrgicas. O gás de coqueria é um importante insumo para a própria usina. O processo de coqueificação consiste no aquecimento do carvão mineral na ausência da ar.
  3. 3. CoqueriaO Papel do Coque no Alto Forno Fornecer o calor necessário às necessidades térmicas do processo; Produzir e "regenerar" os gases redutores; Carburar o ferro gusa; Fornecer o meio permeável nas regiões inferiores do forno onde o restante da carga está fundida ou em fusão.
  4. 4. Coqueria Detalhes do processoTípica Bateria de coqueificação Coque incandescente pronto para ser descarregado
  5. 5. Produção de ferro primárioALTO FORNO é um processo de redução emforno de cuba para a produção de metal líquido(gusa) a partir de pelotas, sinter, minériogranulado e coque.
  6. 6. Alto FornoO alto forno é um forno de cuba que é operado em regime de contra corrente.No topo do forno o coque, calcário, e o material portador de ferro (sinter, pelotas e minério granulado) são carregado em diferentes camadas.A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gás que sobe.Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) é injetado através das ventaneiras.Em frente as ventaneiras o O2, presente no ar, reage com o coque formando monóxido de carbono (CO) que ascende no forno e reduz o óxido de ferro presente na carga que desce em contra corrente.
  7. 7. Alto Forno John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.
  8. 8. Alto Forno Minério Coque Zona Granular Zona de Amolecimento e Fusão Zona de Coque Ativa Camada em Amolecimento Zona e Fusão de Coque Estagnado Zona de Combustão Cadinho Zona de Gotejamento
  9. 9. Alto FornoA matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar o fundo do forno (cadinho) na forma do produto final de metal fundido (gusa) e escória líquida (mistura de óxidos não reduzidos). Estes produtos líquidos são vazados em intervalos regulares de tempo.Os produtos do alto forno são o gusa (que segue para o processo de refino do aço), a escória (matéria-prima para a indústria de cimento), gases de topo e material particulado.Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele será operado continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas para manutenções planejadas.
  10. 10. Alto Forno Reações químicas típicas do Alto FornoProcesso Temperatura (°C) H (kJ/Kmol)Evaporação da umidade 100 + 6,490Remoção da água de hidratação 120 - 300 + 7,955Remoção do CO2: 3 MnCO3  Mn3O4+CO2+CO > 525 + 363,791 3 FeCO3  Fe3O4+CO2+CO 380 - 570 + 236,973 FeCO3  FeO+CO2 > 570 + 112,206Redução do Fe2O3 a Fe3O4: 3Fe2O3+CO  Fe3O4+CO2 400 - 550 - 52,854Remoção do CO2: MgCO3  MgO+CO2 400 - 500 + 114,718 . . MgCO3 CaCO3  MgO CaO+CO2 400 - 750 + 304,380Decomposição do CO: 2CO  CO2+C 450 - 600 - 172,467Redução do Fe3O4 a FeO: Fe3O4+CO  3FeO+CO2 570 - 800 + 36,463Remoção do CO2: CaCO3  CaO+CO2 850 - 950 + 177,939Redução do FeO a Fe: FeO+CO  Fe+CO2 650 - Ts - 17,128Reação de Boudouard: CO2+C  2CO > 900 + 172,467Fusão da escória primária 1100 + 921,1 (kg slag)Dissolução do CaO na escória primária 1250 + 1046,7 (kg Fe)Combustão do Ccoque: Ccoque+O2  CO 1800 - 2000 - 406,120 2Ccoque+CO2  2CO 2000 - 1450 + 172,467 Ccoque+0.5O2  CO 1550 - 116,83
  11. 11. Pré-tratamento do gusaDe forma a maximizar a produtividade do Conversor LD ou Forno Elétrico a Arco (FEA) e minimizar os custos de refino é importante executar um pré- tratamento do gusa antes da fase de refino.O pré-tratamento do gusa inclui: - remoção de enxofre - remoção de Silício - remoção de fósforo - processos para redução do teor de Va, Cr, Ti e Mn
  12. 12. Produção do Aço LíquidoA produção do aço líquido se dá através da oxidação controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na sucata.Este processo é denominado refino do aço e é realizado em uma instalação conhecida como aciaria.O refino do aço normalmente é realizado em batelada: - Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente líquida).
  13. 13. Conversor LDResponsável por cerca 60% da produção de aço líquido mundial.Processo industrial teve início em 1952, quando o oxigênio tornou-se industrialmente barato.Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde o baixo carbono aos média-liga.
  14. 14. Conversor LD
  15. 15. Conversor LD
  16. 16. Aciaria Elétrica Processo industrial começou no início do século XX. Inicialmente, o forno elétrico era considerado sobretudo como um aparelho para a fabricação de aços especiais, inoxidáveis e de alta liga. Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na fabricação de aço carbono. Processo reciclador de sucata por excelência; não há restrição para proporção de sucata na carga. A participação do aço elétrico no mundo vem crescendo substancialmente nas últimas décadas.
  17. 17. Aciaria Elétrica
  18. 18. Metalurgia de PanelaApós o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço carbono.Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produção de aço. - Forno de panela - Desgaseificação
  19. 19. Forno PanelaAs seguintes operações podem ser executadas:- Homogeneização do calor;- Ajuste da composição;- Ajuste da temperatura do aço;- Desoxidação – remoção do oxigênio residual do aço e cria condições termodinâmicas para a adição de elementos de liga (os desoxidantes mais comuns são ferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser fabricado (FeMn, FeSiMn) e Alumínio.- Desulfuração;- Desfoforação
  20. 20. Forno de PanelaForno na metalurgia de panela
  21. 21. LingotamentoToda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior.O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas: - DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira; - INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base; - CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água.
  22. 22. Lingotamento Contínuo
  23. 23. Lingotamento Contínuo O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi- acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação. Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras). Seções possíveis no lingotamento contínuo (mm)
  24. 24. Conformação A grande importância dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos. Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido podem ser classificados em: - Conformação Mecânica: volume e massa são conservados; - Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se material para se obter a forma desejada;
  25. 25. Conformação Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao material: - Compressão direta: Forjamento, Laminação; - Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, - Trativo: Estiramento; - Dobramento: Dobramento; - Cisalhamento: Corte.
  26. 26. Tipos de Conformação Extrusão: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma matriz. Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.
  27. 27. Tipos de ConformaçãoForjamento: Processo de transformação de metais porprensagem ou martelamento (é a mais antiga forma deconformação existente). Laminação: Processo de deformação plástica no qualo metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos erotação. É o de maior uso em função de sua altaprodutividade e precisão dimensional. Pode ser a quenteou a frio.
  28. 28. Tipos de ConformaçãoForjamento Laminação Dobramento Extrusão Trefilação Matriz  Embutimento Estiramento Profundo Cisalhamento
  29. 29. Lingotamento e Laminação

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