FABRICACAO DO AÇO

ESTRUTURAS METLICAS

Estruturas Metlicas Rogrio G. Jorge

AULA -02

H cerca de 4.500 anos, o ferro metlico usado pelo homem era encontrado in natura em meteoritos recolhidos por tribos nmades na Asia Menor.

Muitos defendem a hiptese de que o homem descobriu o ferro por volta de 6.000 a 4.000 a.C.

Ele teria surgido por acaso quando pedras do minrio de ferro usadas para proteger um fogueira, teriam fundindo-se com o calor do fogo.

O ferro passou a ser usado com frequncia, partir do momento em que descobriu-se como extrai-lo do seu minrio em torno de 1.500 a.C.

AULA -02 PRODUO DO AO


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O minrio de ferro comeou a ser aquecido em fornos primitivos, (forno de lupa) para fabricar um quilo de ferro em barras, usava-se de dois a quatro

quilos de minrio de ferro e cerca de quatro quilos de carvo vegetal.

Forno de lupa ou Forno Fechado

Forja Catal



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Mas, aos poucos, novas tcnicas foram sendo descobertas, tornando o ferro mais duro e resistente a corroso.

Um exemplo disso foi a adio de calcrio mistura de ferro, o que possibilitava melhor absoro de impurezas.

Aps anos de uso de forno de lupa, surgiu a forja catal (considerada o

embrio do Alto-fornos utilizados at os dias de hoje). Ela apareceu na Espanha e foi utilizada durante toda a idade mdia. Era uma lareira de pedras e foles que inflavam a forja de ar, o que aumentava

a temperatura e com isso era POSSVEL OBTER FERRO NO ESTADO LIQUIDO. Em torno de 1444, o minrio de ferro passou a ser fundido em ALTO-

FORNOS, processo que usado at hoje.

As temperaturas atingidas nesses fornos eram ainda maiores o que permitia maior absoro de carbono o que tornava o ferro e as ligas de ao ainda mais duras e resistentes.



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PROCESSO SIDERRGICO

BASICAMENTE O AO UMA LIGA DE FERRO E CARBONO. O ferro encontrado em toda crosta terrestre, o minrio de ferro um

xido de ferro, misturado com areia fina. O carbono tambm relativamente abundante na natureza. Na siderurgia

usa-se o CARVO MINERAL, e em alguns casos o CARVO VEGETAL.

Antes de serem levados ao Auto-forno, o minrio de ferro e o carvo so previamente preparados para melhoria do processo. O MINRIO TRANSFORMADO EM PELOTAS E O CARVO DESTILADO PARA OBTENO DO COQUE.

NO PROCESSO DE REDUO O FERRO SE LIQUEFAZ E CHAMADO DE FERRO-GUSA. Ainda em estado liquido o ferro levado para aciaria onde transformado em ao.

O REFINO DO AO SE FAZ EM FORNOS A OXIGNIO OU ELTRICOS. FINALMENTE, O AO LAMINADO.

O ao em processo de solidificao deformado mecanicamente para ser transformado em produtos utilizados pela indstria de transformao como chapas grossa e finas, barras, bobinas, perfilados, etc.



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Matrias-primas para a Siderurgia

As matrias-primas bsicas para a indstria siderrgica so:

Minrio de Ferro Carvo Calcrio

Outras matrias-primas, minrios principalmente, so igualmente importantes principalmente o mangans pela sua presena em todos os processos siderrgicos.



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Os minerais que contem ferro em quantidades considerareis so os xidos. Os principais xidos de ferro so:

- Magnetita (oxido ferro-ferroso) com 72,4% de Fe - Hematita (oxido frrico) com 69,9% de Fe

- Limonita (oxido hidratado de ferro) com 48,3% de Fe -Siderita 48,0% teor de ferro

A Magnetita um mineral magntico formado pelos xidos de ferro II e III, cuja frmula qumica FeO. A magnetita apresenta na sua composio, aproximadamente, 69% de FeO e 31% de FeO ou 72,4% de ferro e 26,7% de oxignio.

Limonite ou limonita um termo aplicado a um grupo de xidos de ferro hidratados, amorfos e de cor amarela ou acastanhada,

formados a partir da oxidao de minerais que contm ferro. Pode tambm ocorrer como precipitado em lagos e pntanos.

Hematita ou hematite um mineral de frmula qumica xido de ferro III, um dos diversos xidos de ferro. O mineral contm, s vezes, pequenas quantidades de titnio.



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CARVO MINERAL um tipo de pedra que, ao longo de milhes de

anos se formou atravs de altas presses no interior da Terra.

CARVO VEGETAL provm da queima da madeira.



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FLUXO SIMPLIFICADO DE PRODUO

Refino- Processo que controla a percentagem de carbono e

se elimina o excesso de impurezas que possam afetara

qualidade do ao.



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Fabricao do ao, resultante da transformao do ferro

gusa lquido em ao

ALTO FORNO



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So estruturas de aproximadamente 100 metros de altura e 13 metros de dimetro. Temperaturas elevadas que podem chegar at 1800. Construdos com chapas de ao e revestidos com materiais refratrios. A produo diria em mdia de um alto forno varia de 5.000 a 10.000 toneladas

LD = Linz-Donawitzer, inventado na ustria.

A REMOO DO CARBONO DO FERRO-GUSA (PROCESSO LD)

Utilizao de Oxignio puro (Processo LD, processo moderno), lanados de 5 a 7 bar, atravs de uma lana introduzida de cima e ajustvel na sua altura.

Os aditivos neste processo so os metais de liga desejados e a cal que tem o papel de fixar os fosfatos e sulfatos em forma de escria.

Quando o carbono se esgota, isto aps cerca de 15 minutos.

Escria removida da superfcie por um rodo. Como no possvel para o processo LD definir o teor

de C, ento o produto primrio um ao com 0% de C. Para recolocar a quantidade desejada de C, pode-se

misturar o ferro lquido-ralo com a quantidade controlada de ferro gusa do alto-forno, com ferro-espelho (= liga de Fe/Si) ou ferromangans - dependendo da finalidade do ao.

Junto ao componente que provoca a re-carbonizao so adicionados nesta etapa os metais de liga desde que estejam desejados no produto acabado (aditivos mais usados, especialmente em ao inoxidvel: Cr, Ni, Mn, Mo, W).



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Objetivo: fundir sucata metlica, convertendo-a em

ao lquido, utilizando energia eltrica, convertida em calor

atravs pela radiao de arcos eltricos criados entre o(s)

eletrodo(s) e peas de sucata slida (Metalurgia Primria).

O fenmeno caracterizado por uma altssima densidade corrente (I), com resposta no linear em relao diferena de potencial (V).

O arco voltaico um processo de descarga eltrica Permite a reciclagem de vrios tipos de metais

ferrosos e no-ferrosos que contm resduos gerados pela indstria metalrgica (ps ou lamas de ao carbono ou inox de fornos eltricos arco, resduos de ferro-nquel, escria Waelz, catalisadores gastos, escria de cobre...).

A mistura se aquece ento, torna-se inteiramente lquida e pode ser aditivada por metais cujos pontos de fuso so elevadas (pro exemplo, W e Mo). Sendo assim, o teor em carbono pode ser acertado de forma direta, j que o processo eltrico menos violento do que LD e Thomas e dura em torno de 30 minutos. Este processo especialmente adequado para produzir valiosos aos inoxidveis e especiais.

A remoo do carbono do ferro-gusa Processo FORNO ELTRICO A ARCO (EAF)



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LAMINAO



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Perfil I - abas paralelas

Perfil H - abas paralelas

Barras chatas Laminadas

Barra Quadrada Cantoneiras

Perfil U Perfil T

Barra Redonda



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