Trabalho Finalizado
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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SANTOS
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
ANA MARIA SILVA DUARTE
FERNANDA DA SILVA LOPEZ
JOÃO VICTOR SILVA NEVES
PAULO ROBERTO JUNIOR
THIAGO GELSLEICHTER CANADA
CONVERSOR: PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO, PROCESSO DE
FABRICAÇÃO, COMPONENTES, SISTEMA E ENSAIOS MECÂNICOS.
SANTOS
MAIO/2014
ANA MARIA SILVA DUARTE
FERNANDA DA SILVA LOPEZ
JOÃO VICTOR SILVA NEVES
PAULO ROBERTO JUNIOR
THIAGO GELSLEICHTER CANADA
CONVERSOR: PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO, PROCESSO DE
FABRICAÇÃO, COMPONENTES, SISTEMA E ENSAIOS MECÂNICOS.
Trabalho integrado apresentado ao Curso de Engenharia de Produção da Universidade Católica de Santos como requesito para obtenção de conhecimento nas matérias de Ensaios Mecânicos, Elementos de Máquinas e Processos de Fabricação I.
SANTOS
MAIO/2014
RESUMO
Esse trabalho integra, como objetivo geral, a busca de conhecimentos no
processo de fabricação do aço através do equipamento na área siderúrgica
conhecido como Conversor ou Convertedor a oxigênio, que envolvam engenharia
para uma melhor compreensão do assunto, abordando as matérias de Ensaios
Mecânicos, Elementos de Máquinas e Processo de Fabricação. O tema tem como
objetivo buscar, na própria máquina, componentes como elementos que compõe o
equipamento, sistemas mecânico e transmissão de movimentos do Conversor e o
processo de fabricação do aço a oxigênio. Será também abordada à carga do
Conversor que é constituída de ferro gusa líquido, sucata de ferro, minério de ferro e
aditivos. Para a elaboração do trabalho foram adotadas metodologias de
levantamento de dados e pesquisa bibliográfica.
Palavras-chave: Conversor, Convertedor, Ensaios Mecânicos, Elementos de
Máquinas e Processo de Fabricação.
ABSTRACT
This work integrates the gerenal objective of seeking knowledge in the
manufacturing process of steel through the equipment in the area known as
steelmaking converter or the oxygen Converter, involving engineering for a better
understanding of the subject, addressing matters of Mechanical Testing, Elements
machinery and Manufacturing Process. The theme aims to search the machine itself
as components and elements that make up the equipment, mechanical systems and
transmissions of movements Converter and manufacturing process of steel oxygen.
Will also be addressed to load converter which is constituted of liquid pig iron, scrap
iron, iron ore and additives. For the preparation of working methodologies for data
collection and literature were adopted.
Keywords: Converter, Mechanical Testing, Machine Elements and Manufacturing
Process.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Convertedor a oxigênio.................................................................................9Figura 2: Vista em alçado do conversor....................................................................11Figura 3: Vista em alçado lateral direito do conversor da Figura 2............................11Figura 4: Vista em corte axial, com algumas partes mostradas em alçado, um conversor de oxigênio puro-top-fundido....................................................................12Figura 5: Vista em plano de topo do conversor rotativo da Figura 4.........................13Figura 6: Vista em plano de fundo do conversor rotativo da Figura 4.......................14Figura 7: Vista em alçado lateral, parcialmente cortada e parcialmente em corte, para maior clareza, do conversor rotativo da Figura 4...............................................15Figura 8: Vista seccional fragmentária tomada ao longo da linha VII - VII da Figura 6 e 7 e que mostra em pormenor um dos quatro mecanismos de acionamento idênticos no conversor rotativo da Figura 4...............................................................16Figura 9: Vista semelhante à da Figura 8, mas que mostra uma forma alternativa do mecanismo de acionamento......................................................................................17Figura 10: Vista em corte tomada ao longo da linha IX - IX da Figura 9...................18Figura 11: Vista ampliada, fragmentada, em corte vertical de um dos mecanismos de suporte de rolos do conversor rotativo da Figura 4...................................................18Figura 12: Vista em alçado, parcialmente quebrada e em corte, para maior clareza, de um anel de mola para uso no mecanismo de suporte de rolos da Figura 11.......19Figura 13: Representação gráfica das características de carga versus a deflexão da mola do anel da Figura 12.........................................................................................19Figura 14: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que um cilindro hidráulico é usado como o meio resiliente do mecanismo de suporte de rolo..............................20Figura 15: Vista semelhante à da Figura 10, exceto que aqui são mostrados dois rolamentos por meio do qual o rolo está montado de modo rotativo no fuso............21Figura 16: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que aqui é mostrado um único rolamento esférico através da qual o cilindro está montado de modo rotativo sobre o eixo............................................................................................................................21Figura 17: Vista correspondente à Figura 11 e mostra, em particular, uma chumaceira lisa de forma deslizante de suporte do vaso conversor da Figura 4, em vez do rolo.................................................................................................................22Figura 18: Vista em corte axial de um conversor soprado-inferior, que concretiza o invento.......................................................................................................................22Figura 19: Vista em corte axial de outro conversor soprado para baixo, que concretiza o invento, o conversor sendo adicionalmente equipado com meios de arrefecimento do vaso...............................................................................................23Figura 20: Vista em corte axial de outra forma de realização preferida da invenção....................................................................................................................................24Figura 21: Vista esquemática em corte axial útil para explicar a operação do conversor rotativo, em conformidade com a invenção...............................................24
Figura 22: Sinterização - Silos de minério, responsáveis pelo armazenamento do minério.......................................................................................................................35Figura 23: Coqueria - Trabalhador da Fábrica de Coque retirando a temperatura do coque.........................................................................................................................35Figura 24: Alto Forno - Fábrica na qual produz o ferro gusa líquido..........................37Figura 25: Divisões do Alto Forno..............................................................................38Figura 26: Dessulfuração - Funcionamento interno do carro torpedo na dessulfuração............................................................................................................39Figura 27: Convertedor - Equipamento industrial responsável por transformar o ferro gusa líquido em aço líquido.......................................................................................41Figura 28: Desgaseificação de Metais - Equipamento secundário da Aciaria, responsável por tratar o aço de acordo com a necessidade do cliente.....................42
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................... 8
1.1 CONVERTEDOR LD............................................................................ 9
1.2 VANTAGENS....................................................................................... 10
1.3 DESVANTAGENS................................................................................ 10
1.4 APLICAÇÕES...................................................................................... 10
2 ELEMENTOS DE MÁQUINAS...................................................................11
3 ENSAIOS MECÂNICOS............................................................................ 25
3.1 ENSAIOS DE TRAÇÃO....................................................................... 25
3.2 ENSAIOS DE DUREZA....................................................................... 26
3.2.1 MÉTODO DE DUREZA BRINELL................................................. 27
3.2.2 MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL............................................27
3.2.3 MÉTODO DE DUREZA VICKERS.................................................27
3.3 ENSAIOS CHARPY............................................................................. 28
3.4 ENSAIOS EM ELEMENTOS DE MÁQUINAS DO CONVERSOR.......28
4 MECANISMOS........................................................................................... 29
5 PROCESSO DE FABRICAÇÃO................................................................ 34
5.1 MATÉRIAS PRIMAS............................................................................ 34
5.2 SINTERIZAÇÃO................................................................................... 34
5.3 COQUERIA.......................................................................................... 35
5.4 ALTO FORNO...................................................................................... 36
5.4.1 PROCESSO DE FUNCIONAMENTO............................................38
5.5 PRODUÇÃO DO AÇO......................................................................... 39
5.6 LAMINAÇÃO........................................................................................ 43
6 CONCLUSÃO............................................................................................ 44
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................. 45
1 INTRODUÇÃO
Mesmo quando os métodos de fabricação eram bastante rudimentares os
artesãos da Antiguidade, na Ásia e, mais tarde, na Europa medieval, conseguiam
fabricar o aço. O aço daquela época chamava-se “aço de cementação”. Era uma liga
de ferro e carbono obtida aquecendo-se o ferro em contato com um material
carbonáceo durante um longo tempo. O aço de Woodz, da Índia, o aço de Damasco
e os aços de Toledo, na Espanha, são exemplos desse tipo de aço.O problema
desses artesãos era que eles não conseguiam produzir o ferro e,
consequentemente, o aço em larga escala. O grande salto da Revolução Industrial
foi, exatamente, desenvolver os métodos corretos para fabricar aços de melhor
qualidade e em quantidades que atendessem às novas necessidades das indústrias
que surgiam.
A partir das pesquisas, foram criadas várias maneiras de se transformar o
ferro gusa em aço. Na verdade, para que isso aconteça, uma série de reações e
modificações químicas acontecem dentro do gusa e elas são sempre as mesmas. O
que muda é o ambiente onde essas reações acontecem e a maneira como elas são
provocadas. O produto que sai do alto forno é o ferro-gusa, uma matéria-prima com
grandes quantidades de carbono e impurezas normais, como silício, manganês, o
fósforo e o enxofre. Por causa disso, o gusa é duro e quebradiço.
Para transformar o gusa em aço, é necessário que ele passe por um processo
de oxidação – combinação do ferro e das impurezas com o oxigênio – até que a
concentração de carbono e das impurezas se reduza a valores desejados. Até que
se descobrisse como fazer isso, os engenheiros deram tratos à bola. A ideia
apresentada simultaneamente, por um inglês, Henry Bessemer, e por um americano,
Willian Kelly, em 1847, foi injetar ar sob pressão a fim de que ele atravessasse o
gusa. Esse processo permitiu a produção de aço em grandes quantidades. Os
fornos que usam esse princípio, ou seja, a injeção de ar ou oxigênio diretamente no
gusa líquido, são chamados “conversores” e são de vários tipos.
8
1.1 CONVERTOR LD
O conversor LD usa o princípio da injeção do oxigênio. A diferença é que o
oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa líquido. Essa injeção é
feita pela parte de cima do conversor. Esse tipo de conversor é constituído de uma
carcaça cilíndrica de aço resistente ao calor, revestido internamente por materiais
refratários de dolomita ou Magnesita. A injeção do oxigênio é feita por meio de uma
lança metálica composta de vários tubos de aço. O jato de oxigênio é dirigido para a
superfície do gusa líquido e essa região de contato é chamada de zona de impacto.
Na zona de impacto, a reação de oxidação é muito intensa e a temperatura chega a
atingir entre 2.500 e 3.000ºC. Isso provoca uma grande agitação do banho, o que
acelera as reações de oxidação no gusa líquido. Nesse conversor a contaminação
do aço por nitrogênio é muito pequena porque se usa oxigênio puro. Isso é um fator
importante para os aços que passarão por processo de soldagem, por exemplo, pois
esse tipo de contaminação causa defeitos na solda.
Figura 1: Convertedor a oxigênio
(Fonte: http://b2bgroup.com.br/wp-content/uploads/2012/10/2.jpg, acesso em 05 de abril de 2014).
9
1.2 VANTAGENS
O uso de conversores tem uma série de vantagens: alta capacidade de
produção, dimensões relativamente pequenas, simplicidade de operação e o fato de
as altas temperaturas não serem geradas pela queima de combustível, mas pelo
calor que se desprende no processo de oxidação dos elementos que constituem a
carga de gusa líquida.
1.3 DESVANTAGENS
Por outro lado, as desvantagens são: impossibilidade de trabalhar com
sucata, perda de metal por queima, dificuldade de controlar o processo com respeito
à quantidade de carbono, presença de considerável quantidade de óxido de ferro e
de gases, que devem ser removidos durante o vazamento (operação de descarga do
aço do conversor).
1.4 APLICAÇÕES
Dos conversores, saem aços usados na fabricação de chapas, tubos e
gasodutos, perfis laminados, arames, indústrias automotiva e de autopeças,
construção naval, eletrodomésticos e construção civil.
10
2 ELEMENTOS DE MÁQUINAS
Figura 2: Vista em alçado do conversor
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Figura 3: Vista em alçado lateral direito do conversor da Figura 2.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
20. Reservatório
21. Anel
22. Munhões
23. Rolos Radiais
11
24. Fita de Fixação
25. Cilindros Hidráulicos
26. Cilindros Axiais
27. Vigas
28. Mecanismo de Parada
29. Cilindros Hidráulicos
30. Pneu Inferior
31. Pneu Superior
Figura 4: Vista em corte axial, com algumas partes mostradas em alçado, um conversor de oxigênio puro-top-fundido.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de fundo sólido
33. Casca
34. Revestimento Refratário
35. Anel Munhão
36. Par de Munhões
39. Pneu Superior
40. Pneu Superior
47. Pinos Individuais
12
52. Rolamento
53. Rolamento
54. Mecanismo de Inclinação
73. Porta de Descarga
74. Boca de Carga
Figura 5: Vista em plano de topo do conversor rotativo da Figura 4.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de Fundo Sólido
33. Casca
34. Revestimento Refratário
35. Anel Munhão
36. Par de Munhões
37. Rolos Radiais
38. Rolos Axiais
39. Pneu Superior
52. Rolamento
53. Rolamento
58. Estrutura Guia
13
73. Porta de Descarga
74. Boca de Carga
Figura 6: Vista em plano de fundo do conversor rotativo da Figura 4.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de fundo sólido
33. Casca
36. Par de Munhões
37. Rolos Radiais
40. Pneu Inferior
41. Mecanismo de Acionamento
42. Engrenagem de Transmissão
47. Pinos Individuais
52. Rolamento
53. Rolamento
14
Figura 7: Vista em alçado lateral, parcialmente cortada e parcialmente em corte, para maior clareza, do conversor rotativo da Figura 4.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de Fundo Sólido
33. Casca
35. Anel Munhão
36. Par de Munhões
37. Rolos Radiais
38. Rolos Axiais
39. Pneu Superior
40. Pneu Inferior
41. Mecanismo de Acionamento
42. Engrenagem de transmissão
47. Pinos Individuais
55. Mecanismo de Apoio
58. Estrutura Guia
59. Meios Flexíveis
73. Porta de Descarga
15
Figura 8: Vista seccional fragmentária tomada ao longo da linha VII - VII da Figura 6 e 7 e que mostra em pormenor um dos quatro mecanismos de acionamento
idênticos no conversor rotativo da Figura 4.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
33. Casca
35. Anel Munhão
38. Rolos Axiais
39. Pneu Superior
40. Pneu Inferior
41. Mecanismo de Acionamento
42. Engrenagem de Transmissão
43. Fonte de Unidade
44. Prateleira
45. Conexão
46. Eixo de Transmissão
47. Pinos Individuais
16
Figura 9: Vista semelhante à da Figura 8, mas que mostra uma forma alternativa do mecanismo de acionamento.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
35. Anel Munhão
40. Pneu Inferior
41. Mecanismo de Acionamento
46. Eixo de Transmissão
48. Rolo de Movimentação
49. Rolamento
50. Garfo
51. Guia Deslizante
86. Apoiador
17
Figura 10: Vista em corte tomada ao longo da linha IX - IX da Figura 9.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
35. Anel Munhão
40. Pneu Inferior
41. Mecanismo de Acionamento
48. Rolo de Movimentação
50. Garfo
51. Guia Deslizante
86. Apoiador
Figura 11: Vista ampliada, fragmentada, em corte vertical de um dos mecanismos de suporte de rolos do conversor rotativo da Figura 4.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
37. Rolos Radiais
39. Pneu Superior
18
40. Pneu Inferior
55. Mecanismo de Apoio
56. Eixo
57. Garfo
58. Estrutura Guia
59. Meios Flexíveis
Figura 12: Vista em alçado, parcialmente quebrada e em corte, para maior clareza, de um anel de mola para uso no mecanismo de suporte de rolos da Figura 11.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
60. Anel de Mola
61. Mola Helicoidal Superior
62. Mola Helicoidal Inferior
Figura 13: Representação gráfica das características de carga versus a deflexão da mola do anel da Figura 12.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
19
Figura 14: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que um cilindro hidráulico é usado como o meio resiliente do mecanismo de suporte de rolo.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
37. Rolos Radiais
39. Pneu Superior
40. Pneu Inferior
55. Mecanismo de Apoio
57. Garfo
58. Estrutura Guia
63. Cilindro Hidráulico
64. Carcaça
65. Pistão
66. Haste do Pistão
67. Câmara de Fluído
68. Porta de Entrada-Saída de Fluído
20
Figura 15: Vista semelhante à da Figura 10, exceto que aqui são mostrados dois rolamentos por meio do qual o rolo está montado de modo rotativo no fuso.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
37. Rolos Radiais
56. Eixo
69. Rolamento
Figura 16: Vista semelhante à da Figura 11, exceto que aqui é mostrado um único rolamento esférico através da qual o cilindro está montado de modo rotativo sobre o
eixo.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
37. Rolos Radiais
56. Eixo
70. Mancal
21
Figura 17: Vista correspondente à Figura 11 e mostra, em particular, uma chumaceira lisa de forma deslizante de suporte do vaso conversor da Figura 4, em
vez do rolo.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
39. Pneu Superior
40. Pneu Inferior
59. Meios Flexíveis
71. Planície Mancal
Figura 18: Vista em corte axial de um conversor soprado-inferior, que concretiza o invento.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de Fundo Sólido
22
35. Anel Munhão
75. Conduítes
76. Conduítes
77. Junta Rotativa
Figura 19: Vista em corte axial de outro conversor soprado para baixo, que concretiza o invento, o conversor sendo adicionalmente equipado com meios de
arrefecimento do vaso.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de Fundo Sólido
35. Anel Munhão
78. Conduítes
79. Conduítes
80. Articulação Rotativa
23
Figura 20: Vista em corte axial de outra forma de realização preferida da invenção.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Figura 21: Vista esquemática em corte axial útil para explicar a operação do conversor rotativo, em conformidade com a invenção.
(Fonte: http://www.google.com/patents/US4385748, acesso em 07 de abril de 2014).
Descrição da figura:
32. Recipiente de Fundo Sólido
35. Anel Munhão
37. Rolos Radiais
38. Rolos Axiais
73. Porta de Descarga
81. Sistema de Conduta
82. Conjunto Rotativo
83. Protetores
24
84. Protetores
85. Lacunas
86. Nível de Escória
3 ENSAIOS MECÂNICOS
Com relação ao aço produzido no conversor, são efetuadas análises químicas
para acerto da sua composição química. Essas análises pode ser a retirada de um
pote de escoria para medir a temperatura do material. E outro teste que é feito no
conversor LD é quando uma sublança retira o material para análise caso necessite
ajuste.
Em questão aos ensaios mecânicos que pode ocorrer futuramente nos aços,
que ocorrerão em amostras retiradas após a laminação. Podendo ser ensaio de
tração, dureza, charpy entre outras.
3.1 ENSAIOS DE TRAÇÃO
Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de
prova especifico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na
indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados
quantitativos das características mecânicas dos materiais.
Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações
promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo
menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é
possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta
durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a
resistência do material.
A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima
suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da
diminuição da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A
ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito
25
interno no material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que
raramente acontece.
A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos
aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se
conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes
variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão.
Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem
ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os
esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações
para uma mesma carga aplicada. Deve-se portanto centrar bem o corpo-de-prova na
máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo
longitudinal.
3.2 ENSAIOS DE DUREZA
A dureza é uma propriedade mecânica largamente utilizada em estudos e
pesquisas mecânicas e metalúrgicas, e principalmente na especificação e
comparação de materiais.
Para o conceito de dureza são atribuídos diferentes significados, tais como
medida de resistência do material a ações de origem mecânica sobre sua superfície,
resistência à penetração, à deformação plástica e ao risco.
Vários fatores influenciam a dureza de uma junta soldada; dentre eles citam-
se a composição química do metal de base e seu grau de encruamento, a
composição química do metal de adição, os efeitos metalúrgicos inerentes ao
processo de soldagem, o tratamento térmico e os parâmetros de soldagem.
Uma junta soldada apresenta regiões bastante definidas, que são
denominadas metal de base, zona afetada pelo calor e zona fundida; os limites
máximos de dureza para estas regiões são definidos por algumas normas e
especificações. Quando esses limites são ultrapassados, significa que houve perda
de ductilidade e que a junta soldada pode estar comprometida.
26
Os métodos mais utilizados no ramo da metalurgia e mecânica para
determinação de dureza são Brinell, Rockwell e Vickers.
3.2.1 MÉTODO DE DUREZA BRINELL
O método de dureza Brinell consiste em comprimir uma esfera de diâmetro D
por uma força F, durante um tempo T, contra a superfície do material a ensaiar; a
superfície deve ser plana e polida ou preparada através de lixamento ou esmeril.
Essa compressão produz uma mossa, isto é, uma impressão permanente no metal,
que após a remoção da força, pode ser medida por meio de uma lupa graduada ou
por um micrômetro óptico acoplado ao durômetro; a impressão é chamada diâmetro
d.
O valor do diâmetro d é a média de duas leituras tomadas a 90° uma da outra.
A dureza Brinell ou HB (Hardness Brinell) é definida como o quociente,
medido em Kgf./mm2, entre a carga aplicada e a superfície da calota esférica ou
mossa deixada no material.
3.2.2 MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL
O equipamento de dureza Rockwell é constituído por um sistema de aplicação
de força, por um penetrador cônico de diamante com 120° de conicidade ou esférico
com diâmetros variados, e ainda por um comparador para medição de profundidade
de penetração.
3.2.3 MÉTODO DE DUREZA VICKERS
O método de dureza Vickers, representado pela abreviação HV (Hardness
Vickers), é um ensaio em que um penetrador de diamante em forma de pirâmide de
base quadrada e ângulo entre faces de 136° é comprimido contra a peça a ensaiar
por uma força pré-determinada. Após a remoção da força, medem-se as diagonais
27
da impressão e o número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga
de ensaio P pela área de impressão S. O método de dureza Vickers fornece escala
contínua de dureza que varia entre HV5 até HV1000Kgf./mm2 para cada carga
utilizada.
3.3 ENSAIOS CHARPY
O teste Charpy é um dos métodos para determinar a resistência e
sensibilidade dos materiais quando submetido a uma certa carga de impacto. O
objetivo principal é medir a quantidade de energia absorvida pelo material durante a
fratura. São essenciais para garantir a segurança, confiabilidade e qualidade dos
mais diversos materiais. É muito utilizado no setor automobilístico, de aeronaves e
em peças específicas utilizadas na indústria.
O ensaio é realizado por um pêndulo de impacto. O corpo de prova é fixado
em um suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de aço
endurecido - é liberado de uma altura pré-definida, causando a ruptura do corpo em
teste. A altura de elevação do martelo após o impacto, em comparação com a
anterior, dá a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.
O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em temperaturas
mais baixas para testar a fragilidade do material em baixa temperatura.
3.4 ENSAIOS EM ELEMENTOS DE MÁQUINA DO CONVERSOR
Com relação ao equipamento conversor tem-se o refratário interno e a
carcaça metálica externa. Podendo ser solicitado ensaios durante a construção ou
reforma do mesmo, tais, tração e dureza para o aço da carcaça e refratariedade
para o refratário.
28
4 MECANISMOS
O conversor convencional será primeiramente descrito com referência às
FIG. 2 e 3, que deixam claro suas características e vantagens. O conversor ilustrado
tem um Reservatório (20) suportado rotativamente por um Anel (21) montado sobre
um par de Munhões (22). O Anel (21) suporta a carga radial do Reservatório (20) por
intermédio de quatro Rolos Radiais (23) e de um mecanismo de Fita de Fixação (24)
acionado por Cilindros Hidráulicos (25). Além disso, para suportar a carga axial do
Reservatório (20), o Anel (21) possui quatro Cilindros Axiais (26), montado sobre as
Vigas (27), e um par de Mecanismos de Parada (28) acionado pelos Cilindros
hidráulicos (29), rolos radiais (23) e os Cilindros Axiais (26) estão acoplados com os
Pneus Inferior (30) e Superior (31) em volta do Reservatório (20).
A linha Y - Y na FIG. 4 indica o eixo longitudinal do Recipiente de fundo Sólido
(32) sobre o qual o recipiente é rotativo em relação ao Anel de Munhão (35). A linha
X - X denota o eixo do Par de Munhões (36) que está orientado em ângulos retos
com o eixo Y - Y e sobre o qual o Recipiente de fundo Sólido (32) é inclinável com o
Anel de Munhão (35). O Recipiente (32) é axialmente simétrico ao eixo Y - Y.
Para suportar rotativamente o recipiente 32 contra a carga axial e radial, o
anel de apoio giratório 35 tem nela montado rotativamente dois paralelos, filas de
rolos anulares radiais 37 e duas linhas paralelas, linhas anulares de rolos de encosto
38, como se vê melhor na FIG. 7 As duas filas de rolos radiais 37 e as duas filas de
rolos de impulso 38 são espaçados entre si tanto na direção axial do recipiente 32
Os rolos radiais 37 rodar individualmente em torno de eixos paralelos ao eixo Y
navio -. Y, enquanto que os rolos de impulso 38 girar individualmente sobre os eixos
em ângulo reto com o navio eixo Y - Y.
O Recipiente (32) está rigidamente rodeado pelos Pneus Superior (39) e
Inferior (40) espaçados entre si na direção axial do Recipiente (32) e estão em
engate de rolamento em relação aos Rolos Radiais (37 FIG.5) e os Rolos Axiais (38
FIG. 5). Os Pneus Superior (39) e Inferior (40) marcam contato circunferencial com
as respectivas filas de Rolos Radiais (37 FIG. 5).
29
A rotação do Reservatório (32) em relação ao Anel de Munhão (35) é
realizada por uma pluralidade nos Mecanismos de Acionamento (41) montado no
interior do Anel de Munhão (35) e cada um incluindo uma Engrenagem de
Transmissão (42 FIG. 6). É de notar, no entanto, que apenas tal mecanismo de
acionamento pode ser utilizado, sem nos afastarmos do escopo da máquina. Uma
vez que os ilustrados quatro Mecanismos de Acionamento (41) são de construção
idêntica, apenas um deles é mostrado em detalhe na FIG. 8. A seguinte descrição
desta figura aplica, evidentemente, para qualquer um dos outros três mecanismos
de acionamento.
O mecanismo de acionamento representante 41 da FIG. 7 inclui uma fonte de
unidade 43 (ainda a ser descrito), montado na prateleira 44, dentro do anel de
munhão (35). A fonte de unidade (43) tem o seu eixo de saída ligado através de uma
conexão (45) a um eixo de transmissão (46) orientado em paralelo ao eixo Y – Y
(FIG.4). Fixamente montado sobre este eixo de transmissão (46) está à engrenagem
de transmissão (42 FIG. 6) acima notado que engrena com uma série de dentes de
engrenagens acionados, dispostos de modo anular e coaxialmente sobre o
recipiente (32). Nesta concretização particular, os dentes de engrenagem acionada
assumem a forma dos pinos individuais (47) de um cata-vento.
A fonte de unidade (43) de cada mecanismo de acionamento (41) pode ser
um motor hidráulico ou elétrico. A forma de realização emprega é a de um motor
hidráulico por conta da compactação desejada do equipamento global do conversor.
Em vez de a engrenagem empregada pelo mecanismo de acionamento (41)
da FIG. 8, uma unidade de atrito pode ser adotada como uma modificação do
mecanismo de acionamento (41a) mostrado na FIG. 9 e 10. Essa unidade de atrito
tem um rolo de movimentação (48) montado no eixo de transmissão (46) e que faz
contato com o pneu inferior (40) do recipiente 32 (FIG. 2). Preferivelmente, o rolo de
movimentação (48) é suportado de forma rotativa por meio de um rolamento (49) a
um garfo (50) recebido de forma deslizante em uma guia (51), para movimento na
direção e para longe do pneu inferior (40).
A unidade de corrente é uma alternativa possível para o mecanismo de
acionamento (41a). Embora não ilustrado especificamente, a unidade de cadeia
30
pode compreender uma roda dentada montada no eixo de transmissão (46), e uma
corrente sem fim enrolada em torno do recipiente (32) para engate com a roda
dentada.
Os rolos radiais (37) e axiais (38) dispostos em duas fileiras anulares são
suportados de forma independente por respectivos mecanismos de apoio de rolos
sobre o anel de munhão (35). A FIG. 11 mostra numa escala maior, o mecanismo de
apoio de rolo (55) para cada um dos rolos radiais (37). O mecanismo de apoio de
cada rolo axial (38) é essencialmente idêntico ao pistão (65), e a sua construção
será auto evidente a partir da seguinte descrição do mecanismo de apoio (55) e a
partir de uma consideração da FIG.7.
O mecanismo de apoio do rolo radial representativa 55 da FIG. 11 inclui um
eixo 56 no qual cada um dos rolos radiais (37) está montado de forma rotativa por
meio de um rolamento. O eixo 56 é suportado nas suas extremidades opostas por
um garfo (57). Este modo deslizante suportado por uma estrutura de guia (58) de
configuração anelar é assim restringida ao movimento de aproximação e
afastamento do pneu 39 ou 40, na direção radial do reservatório 32. A estrutura de
guiamento anular (58) é fixada ao anel de munhão (35) e é comum a todos os
mecanismos de apoio (55) para cada fileira de rolos radiais (37). Meios resilientes
(59 ainda a ser descrita) sobre a estrutura de guia (58) pressiona o rolo (37) contra o
radial pneu 39 ou 40 via o garfo (57).
Enquanto a meios flexíveis (59) de cada radial e mecanismo de apoio de rolo
(55) pode tomar a forma de vários tipos de molas e outros dispositivos, sendo um
exemplo recomendado o chamado anel de mola 60 (FIG. 12) devido à sua elevada
carga capacidade de suporte, densidade, e outras propriedades, o anel de mola (60)
compreende dois elementos de mola helicoidal 61 e 62. A FIG. 13 é um gráfico que
representa a característica de carga x deflexão deste anel de mola.
Outro exemplo do meio resiliente 59 recomendada é o atuado por um fluido,
de preferência hidráulico, cilindro 63 mostrado na FIG. 14. O cilindro hidráulico (63)
compreende uma carcaça (64) de rosca enroscada na estrutura anular de guia (58),
um pistão (65) de forma deslizante montado na carcaça (64), e uma haste (66) que
liga o pistão ao garfo (57) suportando rotativamente cada rolo radial (37) (ou axial
31
38). A câmara de fluido (67) do cilindro hidráulico (63) comunica através de uma
porta de entrada-saída de fluido (68) com um circuito de comando hidráulico (não
mostrado) que controla a pressão que atua no pistão 65.
De acordo com um modo preferido de operação do radial e mecanismos de
apoio de rolo de impulso utilizando os cilindros hidráulicos (63), um sensor de ângulo
de navio (não representado) incluído no circuito de controle hidráulico detecta o
ângulo no qual o anel (21) é inclinado em torno do eixo munhão X - X. O sensor de
ângulo correspondente controla, através de válvulas adequadas, as pressões
hidráulicas que atuam nos pistões (65) dos cilindros (63). As pressões dos cilindros
são, evidentemente, tão controlada, que os cilindros carregados pelo reservatório
(32), para uma extensão maior, receberão maiores pressões.
A FIG. 15 mostra que cada radial (ou impulso) de rolo (37) é montado sobre o
eixo (56) por meio de dois rolamentos (69), com as extremidades opostas do eixo de
chumaceira nesses mancais (70). Em alternativa, como mostrado na FIG. 16, pode
ser empregado em forma de tambor de rolamento (70), que está montado entre as
extremidades opostas do eixo (56). Este rolamento (70) é preferido porque pode
suportar rotativamente o rolo (37), mesmo quando o eixo do rolete é inclinado.
A forma em que o peso do recipiente 32 é suportado por um grande número
de rolos (37 e 38), conforme descrito acima, fornece a vantagem adicional de
redução substancial do tamanho do conversor. Uma vez que os rolos individuais (37
e 38) podem ser de um tamanho mínimo, que pode ser montado de forma compacta
sobre o anel de apoio giratório (35).
Na FIG. 17 cada um dos rolos (37 e 38), é substituído por uma planície
mancal (71). Qualquer uma mola, o cilindro acionado por um fluido, ou outro
dispositivo pode ser utilizado como o meio flexível (59). Os mancais (71) oferecem
uma resistência com muito mais atrito para os pneus 39 e 40 do que os rolos 37 e
38, no entanto, os mancais de deslizamento podem ser empregados somente no
caso em que o binário de saída combinada das fontes de acionamento (43) dos
quatro mecanismos de acionamento (41) é suficientemente alto para rodar o
recipiente (32), a despeito de tais resistências de atrito transmitido aos pneus 39 e
40.
32
A referência é novamente dirigida à FIG. 4, 5 e 7, para descrever uma
característica adicional da presente máquina. A característica adicional reside em
uma pluralidade de (quatro no exemplo ilustrado) portas de descargas (73) formado
adjacente à boca de carga do recipiente (32) em espaçamentos circunferenciais
constantes. Todos, exceto um destes portos de descarga devem ser fechados por
tampas cegas, plugues ou portões. A porta de uma descarga restante pode ser
primeiro colocado em uso. Quando esta porta de descarga torna-se inutilizável
devido a, por exemplo, o consumo do revestimento refratário na vizinhança da porta
que, em seguida, qualquer um das outras três portas podem ser usadas, com o
recipiente (32) girado em torno do seu próprio eixo Y - Y para a posição angular
necessária.
O conversor soprado inferior (FIG. 18) tem dois conduítes (75 e 76),
dependendo do anel de munhão (35) e acoplada à parte inferior de um recipiente
(32a) através de uma junta rotativa (77). Gases tais como o oxigênio e um
hidrocarboneto gasoso são fornecidos por estes conduítes (75 e 76) para a parte
inferior do recipiente rotativo (32ª), de modo a fluir através do mesmo para cima.
A FIG. 19 mostra outro exemplo de um conversor. Este conversor tem quatro
conduítes (78 e 79), dependendo do anel de munhão (35) e acoplada à parte inferior
de um recipiente (32b) conversor através de uma articulação rotativa (80). Os dois
conduítes adicionais referem-se ao fornecimento de um meio de arrefecimento, tal
como água, ar ou vapor, para o recipiente (32b).
A FIG. 20 mostra outra forma de realização preferida da máquina, que pode
ser considerada uma modificação ou aperfeiçoamento do conversor representado na
FIG. 4 a 7. O conversor rotativo modificado da FIG. 21 inclui um sistema de conduta
(81) com um conjunto rotativo (82) e que se prolonga através de um dos apoios
giratórios. O sistema de conduta (81) proporciona um meio de arrefecimento, de
preferência, de gases, para o anel de dois protetores (83 e 84), ligados ao anel de
munhão (35), de modo a delimitar as duas filas de rolos radiais e axiais (37 e 38), e
os seus mecanismos de apoio. Lacunas (85) existem entre o recipiente (32) e os
protetores (83 e 84), servindo, assim, para evitar a entrada de poeira para os
protetores. Assim, o meio de arrefecimento gasoso oferece o triplo de refrigeração
33
do anel de munhão (35), arrefecimento do recipiente (32), e protege os cilindros
radiais e axiais (37 e 38) e do pó.
5 PROCESSO DE FABRICAÇÃO
5.1 MATÉRIAS PRIMAS
As principais matérias primas utilizadas na Produção do ferro gusa líquido e
posteriormente o aço, são: os minérios de ferros, fundentes e o sínter. Os Fundentes
são substâncias que reagem com determinados elementos facilitando à sua fusão e
remoção. Exemplos: o calcário, a cal, dolomita e fluorita.
As matérias primas são compradas e chegam à indústria, através dos
transportes: ferroviários, rodoviários e marítimos. Após isto, as gerências de
Minérios recebem estes materiais, estoca-os, beneficia-os e abastecem-nos nas
sinterizações e altos fornos. Exemplos de minerais siderúrgicos: magnetita,
hematita, limonita, siderita e pirita.
5.2 SINTERIZAÇÃO
É o processo que emprega materiais finos entre 0,2 e 10 mm; defini-se como
aglomeração de partículas minerais numa massa porosa. O pátio de minério envia
10 tipos de matérias primas para a dosagem do sínter. Logo em seguida o material é
levado para o tambor misturador, que homogeniza pelo forno de ignição que queima
a superfície do sínter a 1250°C e é succionado através de exaustores para a queima
completa. Depois passa-se pelo quebrador, resfriamento e por fim, é direcionado
nas correias transportadoras que envia o sínter direto para os altos-fornos.
34
Figura 22: Sinterização - Silos de minério, responsáveis pelo armazenamento do minério.
(Fonte: http://www.cesec.ufpr.br/metalica/01/01.htm, acesso em 24 de abril de 2014).
5.3 COQUERIA
É um processo que ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência de ar
durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. O
produto resultante desta etapa, o coque, é um material poroso com elevada
resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono.
Figura 23: Coqueria - Trabalhador da Fábrica de Coque retirando a temperatura do coque
(Fonte: http://www.cesec.ufpr.br/metalica/01/01.htm, acesso em 10 de maio de 2014).
35
5.4 ALTO FORNO
É um equipamento vertical de grande porte, constituído basicamente de uma
carcaça metálica revestida internamente com material refratário, contendo ainda
outras partes imprescindíveis ao seu funcionamento.
A carga é constituída basicamente de carga metálica (pelotas, sinter, minério
de ferro granulado), quartzito (fundente) e coque que é resultado da coqueificação
do carvão mineral, utilizado como combustível para a geração de calor e energia ao
processo. Depois de calculados os componentes da carga faz-se o carregamento
pelo topo do Alto Forno. Na região do cadinho (base do alto forno) já com metal
líquido ocorre à separação metal escória, que se dá por diferença de densidade, o
material possibilitando assim a separação.
Do cadinho o material é vazado (ferro gusa líquido e escória) onde ocorre a
separação nos canais de corrida onde, o gusa segue em vagões tanques
denominados carros torpedos para a Aciaria onde é convertido em aço, enquanto a
escória é aproveitada para a produção de cimento.
O Alto Forno é um reator de funcionamento contínuo onde se processa a
redução dos óxidos, tendo como produto resultante uma liga no estado líquido,
composto de ferro (90% a 95%) e de carbono (3% a 4,8%) e mais alguns elementos
(Si, Mn, P, S) a uma temperatura que varia de 1450 a 1550 °C. Seu produto final se
denominada: Ferro Gusa.
36
Figura 24: Alto Forno - Fábrica na qual produz o ferro gusa líquido.
(Fonte: http://www.alufer.com.br/obras.htm, acesso em 10 de maio de 2014).
Divisões do Alto Forno: (fig.04)
A. Cadinho - Região do Forno desde a soleira até o eixo das ventaneiras
B. Rampa - Parte cônica, alargando-se para cima desde o eixo das ventaneiras até
o começo da cuba.
C. Ventre - Parte cilíndrica, entre a rampa e a cuba.
D. Cuba - Parte cônica, estreitando-se para cima, até a parte superior cilíndrica,
denominado goela.
37
Figura 25: Divisões do Alto Forno.
(Fonte: http://201.39.122.3/Cursos/EngenhariaMetalurgica/.../REDUC3.ppt, acesso
em 10 de maio de 2014).
5.4.1 PROCESSO DE FUNCIONAMENTO
As matérias primas a serem reduzidas no Alto Forno são enfornadas em
camadas alternadas, uma camada composta exclusivamente do material
combustível, que é o coque e outra de materiais metálicos e fundentes (sínter,
pelota, hematita, cascalho, etc.).
O Forno é inteiramente carregado desde a soleira até a linha superior de
carga, acende-se o coque ao nível das ventaneiras e por elas é injetado o ar super
aquecido (temperatura de sopro).A reação de ar quente com o carbono do coque irá
reagir com os componentes, liquefazendo-os a temperatura entra 1490 a 1510 °C.
Dois materiais líquidos são gerados no processo: Ferro Gusa (Gusa) e a
Escória. O gusa é enviado à Aciaria em carros torpedos. A escória é granulada
totalmente e transferida para os silos de espera e depois encaminhadas para a
fabricação de cimento.
38
5.5 PRODUÇÃO DO AÇO
O processo de produção do aço começa na Aciaria na retiragem da escória
(através da Escumadeira) gerada no Alto Forno, em seguida o material (ainda sendo
gusa) é transportado através do Carro Torpedo para a Estação de Dessulfuração
(fig.05) e é posicionado no hangar da estação, onde a função principal é diminuir o
teor de enxofre no gusa. Neste local, o Ferro Gusa está a aproximadamente 1450
°C. Em seguida, o operador inicia o processo de Dessulfuração do Ferro Gusa no
carro torpedo que dura cerca de 20 minutos. A dessulfuração é de grande
importância, pois proporciona a produção de aços mais nobres e reduz-se o custo
da produção. Normalmente o enxofre encontrado no gusa fica em torno de 0,045%,
e com o processo de dessulfuração, ele pode ser reduzido para cerca de 0,005%.
Figura 26: Dessulfuração - Funcionamento interno do carro torpedo na dessulfuração
(Fonte: http://www.infomet.com.br/siderurgia-3a-dessulfuracao.php, acesso em 10 de maio de 2014).
Consequentemente, após a dessulfuração no Carro Torpedo ocorre a flotação
da escória, ou seja, toda a escória que estava possivelmente no meio e na parte
inferior do Carro Torpedo ficará na parte supeior. Portanto, é necessário que faça-se
mais uma retirada da escória através da Escumadeira (é como retirar a nata do leite
após fervido).
Quando o Carro Torpedo chega à Balança de Gusa, ele é posicionado no
hangar e o operar conecta o Plug tipo JB no Carro Torpedo. A função principal da
Balança de Gusa é preparar a pesagem do pedido de gusa feito pelo convertedor. O
Ferro Gusa então é basculado na panela posicionada no prato da balança. Este
39
processo que dura em torno de 17 minutos requer certa habilidade do balanceiro
quanto à precisão da pesagem.
Em seguida o material (ainda sendo Ferro Gusa) é transportado para a
Máquina de Remoção de Escória, através da Ponte Rolante. A função principal da
máquina de remoção de escória é como o próprio nome diz: retirar a escória
presente no Ferro Gusa. Pois ao bascular o Carro Torpedo na Balança de Gusa, cai
muito cascão presente do mesmo, para a panela de gusa.Paralelo às atividades
anteriores, a Ala de Sucata prepara a carga sólida, constituída de sucatas finas,
médias e grossas. Este material é distribuído no interior de um equipamento
chamado Calha para Sucata. Ela é distribuída por pontes rolantes equipadas com
eletroímãs.
Após sua preparação, conforme solicitação do Convertedor (fig.06), ela é
enviada para enfornamento, que é realizado também, através de Ponte Rolante. Em
seguida, o Ferro Gusa que acompanhamos até agora é enfornado no convertedor
sobre a sucata já enfornada anteriormente.
Sendo assim, é iniciado o processo de sopro, que chamamos "Sopro da
corrida, ou Sopro de Oxigênio." Este processo que dura cerca de 20 à 30 minutos, é
constituído basicamente da injeção de oxigênio através de uma lança refrigerada a
água, onde provoca uma reação química, eliminando ainda mais o enxofre, fósforo,
silício e carbono principalmente. Durante o processo, o soprador, nome dado ao
profissional responsável pela execução da fabricação do aço, adiciona fundentes,
refrigerantes ou energéticos, de forma a conseguir uma constituição de escória ideal
para não agredir o revestimento refratário do convertedor e obter uma temperatura
objetiva ideal para o vazamento da corrida.
Em tempos remotos, no final da sopragem, o convertedor seria
basculado para ser efetuada a amostragem do aço para a análise química a fim de
verificar se os teores de carbono, enxofre, fósforo e outros elementos, estão dentro
da faixa estipulada para o aço em fabricação, além da temperatura do banho.
Porém, com a implantação da sub-lança, esta atividade é executada
automaticamente durante o processo, fazendo-se as correções necessárias pelo
computador de processo.
40
Figura 27: Convertedor - Equipamento industrial responsável por transformar o ferro gusa líquido em aço líquido.
(Fonte: http://www.enesa.com.br/enesa/index.php?p=noticia-2&id=85, acesso em 26 de abril de 2014).
Estando tudo dentro dos parâmetros do processo anterior, o aço é vazado na
panela de aço, momento em que são adicionados os ferros ligas. Estes darão
consistência necessária ao tipo de aço requerido.
Após o vazamento da corrida, a panela com o aço poderá ser
direcionada para o processo de Refino Secundário que se inicia com a
desgaseificação a vácuo (dependendo do tipo de aço) realizado em um equipamento
denominado desgaseificação de metais (fig.07). Este processo promove a retirada
de gases residuais (hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) contidos na massa líquida e
simultaneamente também efetua a retirada de elementos nocivos às suas
propriedades físico-químicas e finalmente corrige-se a composição, adicionando
elementos de correção ou ferro ligas, objetivando manter o aço dentro dos
parâmetros desejados para o tipo de produto desejado.
41
Figura 28: Desgaseificação de Metais - Equipamento secundário da Aciaria, responsável por tratar o aço de acordo com a necessidade do cliente.
(Fonte: http://www.cst.com.br/produtos/co_produtos/catalogo_produtos/criogenicos/criogenicos.asp, acesso em 26 de abril de 2014).
Outra rota do aço poderá ser o envio para o Forno Panela. Seus objetivos
básicos são equalizar a temperatura, corrigir a composição química e desoxidar o
aço para envio a Estação de Borbulhamento de Argônio, ou para Máquinas de
Lingotamento Contínuo onde ocorrerá a solidificação do aço líquido.
O aço oriundo da desgaseificação, forno panela ou convertedor, como última
etapa dos processos de manuseio da massa líquida (corrida) passa pela Estação de
Borbulhamento de Argônio, onde é feita uma injeção de gás inerte (Argônio). Tem
por funções: homogeneizar e fazer flotar as impurezas para a escória que se forma
sobre o banho. Outra função é efetuar a injeção de alumínio e outras ligas em fio,
objetivando melhorar as propriedades do metal.
A fase seguinte é o lingotamento da corrida nas máquinas do Lingotamento
Contínuo. Esta etapa tem por função solidificar o aço. Em seguida, o aço já sólido, é
direcionado para a Máquina de Escarfagem Automática, onde são retirados os
possíveis defeitos que possam existir na superfície do esboço, produzidos durante o
processo de lingotamento.
42
5.6 LAMINAÇÃO
Após o material ter sido solidificado ele é destinado para as laminações. A
laminação é o processo de conformação do material (aço), através de cilindros, a fim
de transformar seções grandes, retangulares ou redondas, em seções menores. Em
alguns livros didáticos define-se laminação como um processo de conformação que
consiste em modificar a secção de um material passando-o entre dois cilindros que
giram na mesma velocidade periférica, mas em sentidos contrários. Desta forma, a
placa a ser laminada possui uma espessura maior do que a distância entre as
superfícies dos cilindros, sofrendo uma deformação plástica devido a pressão de
trabalho dos cilindros e a passes sucessivos decrescentes entre os cilindros que
resulta na redução de sua espessura e no aumento do seu comprimento e largura.
Devido à força de atrito entre a superfície do cilindro e o material a ser
laminado, consegui-se laminar o material até a espessura desejada. Sem essa força
de atrito não seria possível arrastar o material a ser laminado.
Portanto, após o material sair do Lingotamento que se localiza na Aciaria, ele
é destinado as Laminações (Laminação a Quente, Laminação a frio e Laminação de
chapas Grossas).
43
6 CONCLUSÃO
Foi abordado o tema convertedor ou conversor, devido aplicação nos conhecimentos que adquirimos através de matérias de ensaios mecânicos, elementos de máquinas e processo de fabricação I. Os professores, das respectivas matérias, reforçaram muito a respeito da indústria siderúrgica durante as aulas, pois em nossa região temos uma grande influência.
Em ensaios mecânicos usamos como referência os ensaios de testes no convertedor, como o ensaio de temperatura e ensaio de amostra do aço na lança. Após isso, abordamos sobre o ensaio de dureza, charpy, entre outros. Em elementos de máquinas foram estudado a partir da patente do equipamento, todas as peças que compõe o convertedor, explicando-as detalhadamente tanto as peças como o mecanismo. No processo de fabricação mostramos a produção do aço, desde a sinterização até o material laminado, dando foco principalmente na Aciaria, onde se encontra o convertedor.
Ao realizar o trabalho, foi notado que o convertedor é o pulmão da Aciaria, pelo qual são necessárias pessoas capacitadas para operá-lo, tendo sempre em mente a segurança da equipe e a qualidade do aço, a fim de que todos os clientes fiquem satisfeitos com o produto e por consequência a empresa lucre.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Companhia siderúrgica de tubarão. A geração de escória de aciaria LD pelo método
de convertedor com sopro de oxigênio.
Disponível em:
<http://www.cst.com.br/aplicacoes/documentos/02sql07/custom/inc/imagem.asp?
arquivoId=%7BC337280C-F932-44E4-8A01-FE8A284795D4%7D&campo=arquivo.>
Acesso em: 15 de maio de 2014.
É hora de fabricar o aço. Disponível em:
<https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/e/e7/Aula_05.pdf.> Acesso em: 16 de maio
de 2014.
Conversor de aço Rotary. Disponível em:
<http://www.google.com/patents/US4385748.> Acesso em: 16 de maio de 2014.
Fabricação do ferro gusa e do aço. Disponível em:
<http://www.ifba.edu.br/metalografia/arq/gusa.pdf.> Acesso em: 17 de maio de 2014.
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id=6&assunto=O%20A%E7o%20e%20sua%20Obten%E7%E3o.> Acesso em: 17 de
maio de 2014.
Metalurgia do pó (Sinterização). Disponível em:
<http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/04%20Sinteriza%C3%A7%C3%A3o.pdf.>
Acesso em: 18 de maio de 2014.
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