CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA
UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM
Introdução a tecnologia
dos materiais
ProIn I
Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng
E-mail: [email protected]
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Beneficiamento do Aço
Carvão
O2
Elementos
de liga
Ferro gusa
Aço
carbono
Escória
Forma
ao aço
Carro torpedo
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Forno
Panela
Aços liga
Conversor
Alto Forno
Calcáreo
Minério de
Ferro
Video
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Beneficiamento do Aço
FONTES DE FERRO
5mm<Pelotas<18mm
5mm<Sinter<50mm
6mm< Minério <40mm
granulado
Em detalhe
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Beneficiamento do Aço
Pelotas
 Pelotas são aglomerados de forma esférica
formados pela pelotização de minérios finos com o
auxílio de aditivos seguido por um endurecimento
a frio ou a quente.
 Os aditivos geralmente utilizados são: fundentes
(calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal
hidratada) e combustível sólido (antracito)
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Beneficiamento do Aço
Pelotização
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Beneficiamento do Aço
Sinters
Sinters são aglomerados de forma irregular e esponjosa
formados por meio de uma combustão forçada
(sinterização) de um combustível previamente
adicionado à mistura (finos minério de ferro; fundentes –
calcário, areia; combustível – finos de coque; aditivos –
corretivo de características para aproveitamento de
resíduos de recirculação).
Tecnologia criada com o objetivo de aproveitar minérios
finos (quantidade crescente no mundo) e resíduos
industriais.
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Beneficiamento do Aço
Máquinas de sinterização
Silos de
armazenagem
A B C D E F
Tambor de
mistura
Chaminé
INSUMOS
Finos de retorno
Finos de minério
Coque
Calcário
Pó de alto forno
Forno de
ignição
Alimentador
Fragmentação do
bolo de sinter
Sinter
Exaustor
Caixa de
Despoeiramento
Peneiramento a
quente
Resfriador
rotativo
Peneiramento a
frio
Finos de retorno
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Beneficiamento do Aço
Carvão - Coqueria
 O coque é o produto sólido da destilação de uma
mistura de carvões realizada a 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.
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Beneficiamento do Aço
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.
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Beneficiamento do Aço
Alto Forno
 O alto forno é um forno de cuba que 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 reduzindo o óxido de ferro presente na carga que
desce em contra corrente.
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Beneficiamento do Aço
Alto Forno
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Beneficiamento do Aço
Alto Forno
Minério
Coque
Zona
Granular
Zona
de Amolecimento
e Fusão
Zona
de Coque
Estagnado
Zona
de Coque Ativa
Camada
em Amolecimento
e Fusão
Zona
de Combustão
Cadinho
Zona de
Gotejamento
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Beneficiamento do Aço
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.
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Beneficiamento do Aço
Transporte do Ferro gusa líquido e
dessulfuração
De forma a maximizar a produtividade do Conversor
LD ou Forno a Arco Elétrico (EAF) e minimizar os
custos de refino é importante executar um prétratamento do gusa antes da fase de refino.
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Beneficiamento do Aço
Processos de obtenção do aço
Quanto a matéria-prima
 Gusa (Bessemar, Thomas, LD e Siemens-Martin)
 Sucata de aço (Siemens-Martin, Forno elétrico a arco)
 Ferro Esponja (Forno eletrico a arco)
Quanto a fonte de energia
 Autógenos (conversores);
 Não autógenos (Forno a arco ou indução);
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Beneficiamento do Aço
Ferro Gusa versus Aço
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Elemento
Quimico
Composição gusa
Composição Aço
C
3,50 a 4,50 %
0,008 a 2,11%
Mn
0,50 a 2,50
0,50 %
Si
0,50 a 4,00 %
0,25 %
P
0,05 a 2,00 %
< 0,05 %
S
0,20 %
< 0,05 %
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Beneficiamento do Aço
Transformação de ferro gusa em aço
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
pelos seguintes processos:
- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga
predominantemente líquida).
- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA
(carga predominantemente sólida).
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Beneficiamento do Aço
Aciaria - Conversor LD
Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano)
da produção de aço líquido mundial, a tecnologia
continua a ser a mais importante rota para a
produção de aço, particularmente, chapas de aço de
alta qualidade.
Processo industrial teve início em 1952, quando o
oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir
daí o crescimento foi explosivo.
Permite elaborar uma enorme gama de de tipos de
aços, desde o baixo carbono aos média-liga.
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Beneficiamento do Aço
Conversor LD
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Beneficiamento do Aço
Aciaria
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
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Beneficiamento do Aço
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Beneficiamento do Aço
Lingotamento Contínuo
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Beneficiamento do Aço
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Beneficiamento do Aço
Transformação dos Tarugos barras e placas
Laminação
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