Noções de Siderurgia
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Noes de siderurgiaMateriais metlicos, processos de fabricao de ligas ferrosas
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Resumo do processoMINRIO+ CARVO(Coque ou carvo vegetal) + FUNDENTE (calcrio) so adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO GUSA. Este levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui com SUCATA) onde colocado em CONVERSORES OU FORNOS ELTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE FABRICADO O AO. Ainda lquido ele vazado em grandes lingotes LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de barras de maneira contnua LINGOTAMENTO CONTNUO. Sendo aps CONFORMADO (laminao, trefilao, forjamento, extruso)O FERRO GUSA tambm entregue s FUNDIES, onde fundido em fornos CUBIL para fabricar os FERROS FUNDIDOS. O metal lquido vazado em moldes de areia com resina com uma cavidade equivalente forma definitiva da pea a produzir.
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Produo do Ao
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O que so materiais ferrosos?Os materiais ferrosos, so ligas de ferro e carbono contendo elementos residuais como silcio mangans fsforo enxofre entre outros.Pode conter elementos adicionados (cromo molibdnio nquel vandio e outros) com algum propsito particular (aos liga ou ligados ferros fundidos ligados).Aos: teor de carbono at aproximadamente 2% (maioria dos aos tem carbono at 0,5%).Ferros fundidos: teor de carbono entre 2% e 6,7% (na prtica entre 2,5 , 4,5 %) em geral contendo silcio em percentual maior que os aos que garante a presena de grafita (carbono puro) na estrutura.
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Matria prima dos materiais ferrososMinrios: Magnetita Fe3O4 colorao preta Hematita Fe2O3 colorao avermelhada principal minrio no Brasil (itabirito) Quadriltero Ferrfero, em Minas Gerais.. So enriquecidos (Vale)Carvo: (reduzem o minrio, combustveis, adicionam carbono ao ferro) Coque: destilao seca do carvo mineral 1000 1100C, alta resistncia ao esmagamento (altos fornos) ao com muito enxofre (pior qualidade) Carvo vegetal: Destilao seca de madeira. Baixa resistncia ao esmagamento (Altos fornos mais baixos) aos com pouco enxofre (melhor qualidade)Fundentes: Calcrio ou calia . Baixam o ponto de fuso da ganga (o que no xido de ferro) do minrio e da cinza do carvo ao reagirem com eles formando a escria
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Ferro PrimrioFontes de Ferro
5mm
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CoqueriaDetalhes do processo
Tpica Bateria de coqueificaoCoque incandescente pronto para ser descarregado
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Alto forno
Serve para produzir o ferro gusa, que uma forma intermediria na produo dos aos Entra na parte superior do forno minrio de ferro, coque (ou carvo vegetal) e fundente. insuflado ar pelas ventaneiras que queima o caque gerando CO que faz a reduo do minrio de ferro a ferro mas esse ferro incorpora um percentual de carbono (ferro gusa).Ex. de reao de reduo: Fe2O3 + 3/2CO = Fe +3/2CO2
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Alto Forno
O alto forno um forno de cuba que operado em regime de contra corrente. No topo do forno o coque, calcrio, e o material portador de ferro (sinter, pelotas e minrio granulado) so carregado em diferentes camadas. A carga slida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gs que sobe.Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) injetado atravs das ventaneiras.Em frente as ventaneiras o O2, presente no ar, reage com o coque formando monxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o xido de ferro presente na carga que desce em contra corrente.
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Alto FornoJohn A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.
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Alto FornoA matria prima requer de 6 a 8 horas para alcanar o fundo do forno (cadinho) na forma do produto final de metal fundido (gusa) e escria lquida (mistura de xidos no reduzidos). Estes produtos lquidos so vazados em intervalos regulares de tempo. Os produtos do alto forno so o gusa (que segue para o processo de refino do ao), a escria (matria-prima para a indstria de cimento), gases de topo e material particulado.Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele ser operado continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas para manutenes planejadas.
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Alto forno
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AciariaA composio do gusa est longe da composio tpica dos aos devendo ser reduzido os teores de carbono enxofre fsforo mangans entre outros.O princpio qumico a oxidao dos elementos envolvendo a injeo controlada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para a escria.
Conversores: ar ou O2 soprado durante 15 a 20 min.atravs ou sobre 100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a prpria oxidao dos elementos (reaes so exotrmicas)Tipos de conversores: Thomas ar insuflado por baixo. Bessemer Ar insuflado por baixo, e LD O2 insuflado com lana ( em geral adiciona-se sucata junto para baixar a temperatura), (MAIS USADO)Fornos eltricos: Utiliza arco eltrico entre 3 eletrodos de grafite e a carga. Em geral utiliza sucata como carga, tempo de corrida 2 horas (em geral usado para aos especiais).
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Produo do Ao Lquido-mtodos mais usados atualmente
A produo do ao lquido se d atravs da oxidao controlada das impurezas presentes no gusa lquido e na sucata. Este processo denominado refino do ao e realizado em uma instalao conhecida como aciaria.O refino do ao normalmente realizado em batelada pelos seguintes processos:-Aciaria a oxignio Conversor LD (carga predominantemente lquida).-Aciaria eltrica Forno eltrico a arco FEA (carga predominantemente slida).
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Conversor LD
Responsvel por cerca 60% (540 milhes ton/ano) da produo de ao lquido mundial, a tecnologia continua a ser a mais importante rota para a produo de ao, particularmente, chapas de ao de alta qualidade.Processo industrial teve incio em 1952, quando o oxignio tornou-se industrialmente barato. A partir da o crescimento foi explosivo.Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aos, desde o baixo carbono aos mdia-liga.
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Conversor LD
14.bin
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Conversor
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Conversor LD
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Metalurgia de Panela
Aps o refino, o ao ainda no se encontra em condies de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composio qumica e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contnuo na cadeia de produo de ao carbono.Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produo de ao.- Forno de panela- Desgaseificao
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Forno de PanelaForno na metalurgia de panela
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Toda a etapa de refino do ao se d no estado lquido. necessrio, pois, solidific-lo de forma adequada em funo da sua utilizao posterior.O lingotamento do ao pode ser realizado de trs maneiras distintas:- DIRETO: o ao vazado diretamente na lingoteira;- INDIRETO: o ao vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base;- CONTNUO: o ao vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado gua.Lingotamento
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Lingotamento Contnuo
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O lingotamento contnuo um processo pelo qual o ao fundido solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqente laminao.Antes da introduo do lingotamento contnuo, nos anos 50, o ao era vazado em moldes estacionrio (lingoteiras).Lingotamento ContnuoSees possveis no lingotamento contnuo (mm)
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ConformaoA grande importncia dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos. Os processos de fabricao de peas a partir dos metais no estado slido podem ser classificados em: -Conformao Mecnica: volume e massa so conservados; -Remoo Metlica ou Usinagem: retira-se material para se obter a forma desejada;
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Os processos de conformao mecnica podem ser classificados de acordo com o tipo de fora aplicada ao material:-Compresso direta:Forjamento, Laminao; -Compresso indireta:Trefilao, Extruso, Embutimento;-Trativo: Estiramento;-Dobramento: Dobramento;-Cisalhamento: Corte.Conformao
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Extruso: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seo transversal pela aplicao de presses elevadas, forando-o a escoar atravs do orifcio de uma matriz. Trefilao: Processo que consiste em puxar o metal atravs de uma matriz, por meio de uma fora de trao a ele aplicada na sada dessa mesma matriz.Tipos de Conformao
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Forjamento: Processo de transformao de metais por prensagem ou martelamento ( a mais antiga forma de conformao existente). Laminao: Processo de deformao plstica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotao. o de maior uso em funo de sua alta produtividade e preciso dimensional. Pode ser a quente ou a frio.Tipos de Conformao
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Tipos de Conformao
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Lingotamento e Laminao