PRODUÇÃO DE AÇOS
Siderurgia
“Metalurgia
do ferro e do aço”
fonte: Aurélio
PRODUÇÃO DE AÇOS
Fluxo Básico da Produção
Produção
do Ferro
Gusa
+
Produção + Ajustagem
do Aço
do Aço
=
Tube
Rounds
PRODUÇÃO DE AÇOS
Fluxo Básico da Produção
minério de
ferro
calcário
alto forno
Escória
carvão
recozimento
processamento
têmpera
térmico
revenimento
conformação
processamento
usinagem
mecânico
união
lingotamento
ferro gusa
aço
aciaria
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
O Metal Ferro (Fe)
• Não é encontrado na natureza sob a forma metálica;
• É encontrado somente na forma de óxidos (minério);
• No Brasil o óxido de ferro predominante nos minérios é o
Fe2O3
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Mina de minério de ferro
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Minério de Ferro
(Hematita)
• Composição química: 65% de Fe
28% de Oxigênio
Restante: “impurezas”
• Não tem as propriedades físicas do ferro.
• É uma pedra igual a tantas outras existentes na natureza.
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
O grande desafio da metalurgia do ferro é conseguir extrair o
metal ( Fe ) do minério ( Fe2O 3 )
A extração do Fe do minério é feita no alto-forno
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto Forno
O Alto Forno é um reator, contra corrente, onde processa-se
a redução de óxido de ferro (minério) geralmente é usado o
carvão vegetal como elemento redutor.
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Matéria-Primas do Alto-forno
•Sinter e pelota: finos de minério de ferro que foram
aglomerados para utilização no alto -forno.
•Coque ou carvão vegetal: agente redutor e combustível do
processo
•Fundentes: tudo aquilo que facilita a formação de
escória líquida (calcário e quartzo).
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Carvão e Minério
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Produtos do Alto-forno
•Ferro gusa: principal produto do alto-forno, matéria-prima
do aço
carbono - 3 a 4,5%
fósforo - 0,05 a 2,0%
silício - 0,5 a 4,0%
manganês - 0,5 a 2,5%
•Escória: combinação dos elementos dos fundentes com
impurezas do minério e cinzas
SiO2 - 29 a 38%
CaO + MgO - 44 a 48%
Al2O3 - 10 a 22%
FeO + MnO - 1 a 3%
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Gusa Sólido
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-forno
ENTRADAS
SAÍDAS
•Minério/Pelota/
Sinter
•Coque /Carvão
Vegetal
•Fundentes
•Gás de Alto Forno
(CO, CO2, N2, H2O, CH4,
H 2)
•Pó (finos de minério e
carvão carregados
pelo gás)
•Ar (Quente)
•O2(enriquecido)
•Finos de carvão
•Gás Natural
•Gusa
•Escória
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-forno
gás de alto forno
minério de ferro
carvão
calcário
3Fe2 O3 + CO  2Fe3O4 +CO2
Fe3O4 + CO  3FeO +CO2
FeO + CO  Fe +CO2
ar
ferro gusa
escória
Fe (gusa)
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Alto-forno
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Características do ferro gusa

Contém elevado teor de carbono (4,5%).

Contém “impurezas” (como P e S).

É duro e quebradiço (não pode ser conformado).

Em geral é utilizado na fabricação de peças fundidas de
grande espessura.
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Bica de Gusa
PRODUÇÃO DE FERRO GUSA
Carro Torpedo
PRODUÇÃO DE AÇO
Definições
• São ligas ferrosas com teores de carbono até 2,1%
tipos : aço carbono
aço ligado
aço micro-ligado
Para se obter o aço à partir do ferro gusa é necessário:
1. Tirar o carbono do gusa;
2. Tirar as “impurezas” do gusa (S, P)
3. Aumentar a temperatura do metal líquido

PRODUÇÃO DE AÇO
Dessulfuração
•Para retirar o enxofre do gusa é feita a dessulfuração.
•É injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e
cal, juntamente com o nitrogênio.
•Cada dessulfuração gasta em média de 10 a 12
minutos, e abaixa-se a faixa de enxofre para os níveis
desejados, o que não seria possível se o gusa fosse
direto para o LD.
PRODUÇÃO DE AÇO
Dessulfuração
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD
• Diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa .
• Aumentar a temperatura do metal líquido
• Não utiliza combustível de forma ilimitada.
• O calor gerado no LD é, principalmente, o calor da
queima do Carbono e do Silício do gusa.
• A principal fonte de calor que entra no LD é o gusa
líquido, a altas temperaturas (~1200ºC).
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD
Ferro gusa (4,5% de C) + O2 gás + fundentes
=
Aço líquido (0,06% de C) + (CO + CO2) gás + escória
Si (gusa) SiO2 (escória)
Mn (gusa) MnO (escória)
P(gusa) P2O5(escória)
CaO(fundentes)  CaO (escória)
MgO(fundentes)  MgO (escória)
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD
• Utiliza gusa líquido e sólido, sucata de aço e oxigênio
• O calor contido no gusa líquido e a oxidação dos
elementos químicos (C, Si, Mn e etc) são as fontes que
fornecem energia para fundir a sucata
• A sucata de aço é utilizada como um material
refrigerante para o sistema.
• O sopro de oxigênio, que transforma o gusa em aço,
transcorre em aproximadamente 20 minutos e eleva a
temperatura do banho metálico até 1700ºC
PRODUÇÃO DE AÇO
Convertedor LD
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD
• Baixo teor de carbono (~0,06%)
• Baixo teor de “impurezas” (P e S)
• Teor de ferro maior que 99%
• Tem as propriedades do ferro metálico
• Pode ter as suas propriedades acentuadas com a
adição de pequenas quantidades de outros elementos.
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD - Carregamento da Sucata
PRODUÇÃO DE AÇO
Processo LD - Carregamento de Gusa
PRODUÇÃO DE AÇO
Vazamento do LD na Panela
PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária
• Após o ajuste do teor de fósforo, carbono e da
temperatura do aço líquido no LD, deve-se fazer o refino
secundário do aço
• O refino secundário consiste no acerto final da
composição química e temperatura do aço, além da
execução de procedimentos que visam “limpar” e/ou
desgaseificar o aço.
• O refino secundário é feito no Forno Panela e,
dependendo do aço, no VD e Rinsagem também.
PRODUÇÃO DE AÇO
Elementos de liga no Aço
• Carbono - quanto maior o teor de carbono, maior a
resistência mecânica e a dureza do aço.
• Molibdênio - aumenta a resistência à tração e à
ação do calor
• Cromo - aumenta a resistência mecânica e ao calor,
aumenta a dureza e a proteção anti-corrosiva do aço.
PRODUÇÃO DE AÇO
Elementos de liga no Aço
• Boro - aumenta a temperabilidade do aço
• Níquel - aumenta a resistência ao impacto de aços
estruturais.
• Vanádio - aumenta a resistência à tração.
PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária
• Ao se adicionar ligas no aço, é necessário ter calor
suficiente para fundi-las.
• O LD não pode compensar esta necessidade de
calor, uma vez que suas fontes de geração de
energia são limitadas.
PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária
• O forno panela utiliza a energia elétrica para suprir
a necessidade de calor.
• O forno panela permite a elaboração de aços
ligados via LD.
PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária
• No forno panela ocorrem :
• homogeneização química e térmica do banho
metálico
• refino do aço,
• acerto de composição química
• acerto de temperatura
• É possível a produção do aço com estreita faixa de
composição química e de excelente qualidade.
PRODUÇÃO DE AÇO
Metalurgia Secundária
PRODUÇÃO DE AÇO
Forno Panela
PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo

Aços com exigência de baixos teores de hidrogênio
(teores menores que 5ppm)

Aços com exigência de baixos teores de oxigênio
(teores menores que 15ppm)

Aços com teor mínimo de enxofre acima de 0,010%

Aços com teor de Ni > 0,40% e Cr > 2,0%

Aços com elevado grau de limpeza
PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo

O VD, reduz a pressão de 1atm até menos de 0,002atm
retirando os gases do aço.

É realizada pela despressurização do sistema e injeção
de argônio, tornando o banho extremamente agitado e
desgaseificado.
PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo
PRODUÇÃO DE AÇO
Desgaseificação à Vácuo
PRODUÇÃO DE AÇO
Estação de Rinsagem




A rinsagem deve ser sempre feita após o VD.
Nela é feito o borbulhamento com argônio, a baixas
vazões, para a remoção das inclusões que ainda estão
flutuando no banho metálico
Com a baixa injeção de argônio, as inclusões são
levadas até a superfície do aço, se incorporando à
escória que lá se encontra.
Os aços produzidas via VD e Rinsagem são, geralmente,
de alto grau de pureza
PRODUÇÃO DE AÇO
Estação de Rinsagem
PRODUÇÃO DE AÇO
Estação de Rinsagem
PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo

É a etapa na qual o aço líquido é transformado em aço
sólido sob a forma de barras de seção redonda

O lingotamento contínuo é um processo onde o aço
líquido é colocado em um distribuidor que alimenta
quatro moldes de cobre, refrigerados a água, onde são
produzidas barras redondas de 180, 194 e 230mm de
diâmetro.
PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo
PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo
PRODUÇÃO DE AÇO
Lingotamento Contínuo
PRODUÇÃO DE AÇO
Corte das barras
PRODUÇÃO DE AÇO
Identificação das barras
PRODUÇÃO DE BLOCOS
Ajustagem das barras
• Após as barras serem lingotadas elas são
armazenadas em “bolsas”.
• Após o resfriamento são transportadas para a
ajustagem do LC, via transporte rodoviário.
• Na chegada das barras elas são inspecionadas de
acordo com as especificações do cliente.
PRODUÇÃO DE BLOCOS
Ajustagem das barras
• Após ser verificada a qualidade superficial as barras
são cortadas por serras ou maçaricos, de acordo com
os dados programados.
• Após essa etapa os blocos são despachados para as
usinas de tubos, via transporte rodoviário, ou para a
laminação de barras, no caso de qualidades
específicas.
PRODUÇÃO DE BLOCOS
Corte a maçarico e corte a serra
PRODUÇÃO DE BLOCOS
Preparação e despacho
PRODUÇÃO DE BARRAS
Laminação de Barras
• Quando o diâmetro final do bloco ainda não é o ideal
para o processamento na fábrica de tubos, este deve
passar pela laminação.
• A laminação é composta por um forno de
reaquecimento, quatro cadeiras de laminação, leito de
resfriamento e bolsa de estocagem.
• Após a laminação, é feita uma nova inspeção e as
barras são novamente cortados em blocos.
PRODUÇÃO DE BARRAS
Laminação
PRODUÇÃO DE AÇOS
Limitações
• Tamanho do pedido: pode prejudicar produtividade e
aumentar custos na aciaria
• Teor de fósforo menor que 0,020%
• Teor mínimo de S maior que 0,010%
• Corridas via VD
• Carbono ultra baixo (< 0,07%)
• Ligas acima de 3%
• Faixas muito estreitas
TUBOS VERDES
Florestas Ecologicamente Corretas
AREAS DE PRESERVAÇÃO LEGAL
AREAS DE PROTEÇÃO LEGAL