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ESTRUTURAS DE AÇO. 2 Processo Metalúrgico Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento.

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1 ESTRUTURAS DE AÇO

2 2 Processo Metalúrgico Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas. Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas.

3 Processo Metalúrgico Os primeiros metais a serem descobertos foram os metais nobres, que por não reagirem com outros elementos podiam ser encontrados na sua forma bruta na natureza. Os primeiros metais a serem descobertos foram os metais nobres, que por não reagirem com outros elementos podiam ser encontrados na sua forma bruta na natureza. Esses metais passaram a ser trabalhados quando se descobriu que o calor poderia amolecê-los e trabalhá-los. Esses metais passaram a ser trabalhados quando se descobriu que o calor poderia amolecê-los e trabalhá-los. 3

4 Processo Metalúrgico Siderurgia é o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento do aço. Siderurgia é o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento do aço. As propriedades das ligas ferrosas dependem: As propriedades das ligas ferrosas dependem: Composição química (%C, %P, %Mn, etc.) Composição química (%C, %P, %Mn, etc.) Microestrutura Microestrutura Condições de processamento Condições de processamento 4

5 Processo Siderúrgico Aço x Ferro Fundido Aço x Ferro Fundido Quanto menor a concentração de carbono a liga se torna mais dúctil e tenaz, porém menos duro. Quanto menor a concentração de carbono a liga se torna mais dúctil e tenaz, porém menos duro. 5 0,0082,16,67 AçosFerros Fundidos %C

6 Processo Siderúrgico P 2015 P Fonte: IISI – World Steel in Figures / WSD Crescimento“Boom”Pós-Guerra 1950 ~ 1974 Estagnação Choques do Petróleo Recessão 1974 ~ 1994 CrescimentoSustentadoEfeito-China 1998 ~ 2005 Milhões de t Previsão ~ 4,0 % ,130 bilhão t 5,3% ao ano 0,2 % ao ano 5,6 % ao ano 2006e1,17 bilhão t bilhão t 2010: 1,55 Bilhão t

7 Processo Siderúrgico Classificação das usinas siderúrgicas: Classificação das usinas siderúrgicas: Integradas - que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; Integradas - que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; Semi-integradas - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua posterior laminação. Semi-integradas - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua posterior laminação. 7

8 Processo Siderúrgico 8 Sinterização Alto Forno Aciaria Lingotamento Laminação Expedição Utilidades Manutenção Meio Ambiente

9 Processo Siderúrgico 9

10 10

11 Processo Siderúrgico 11

12 Sinterização 12 Sinterização Sinter Feed (Minério de menor granulometria) Fundentes (Ex.: calcário) Reagentes para controle químico (Ex.: Mn) Carepa de laminação Pó do sistema de desempoeiramento do AF Material coletado nos sistemas de desempoeiramento Material de limpeza da Usina Sinter (5mm a 50mm)

13 Alto Forno - AF O alto-forno visa a produção de ferro-gusa a partir de óxidos de ferro (sínter, pelota, minério) utilizando como agente redutor e combustível, o carbono proveniente do coque e de injeções (carvão pulverizado, GN, óleo combustível) e o ar como comburente (enriquecido ou não de O2). O alto-forno visa a produção de ferro-gusa a partir de óxidos de ferro (sínter, pelota, minério) utilizando como agente redutor e combustível, o carbono proveniente do coque e de injeções (carvão pulverizado, GN, óleo combustível) e o ar como comburente (enriquecido ou não de O2). 13 AF Gusa Ar 1000 m 3 Escória Alto Forno Carga metálica Coque Gas 1150 m 3

14 Alto Forno - AF 14 Metálico Coque Zona coesiva Raceway Furo de gusa Gás de topo Homem morto Cadinho Principais Reações C (coque) + O 2 (ar) --> CO / CO 2 3 Fe 2 O 3 + CO --> 2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO --> 3FeO + CO 2 FeO + CO --> Fe + CO 2

15 Alto Forno - AF 15

16 Alto Forno - AF 16

17 Aciaria O processo da aciaria tem como objetivo a transformação do ferro gusa em aço através da injeção de oxigênio na carga metálica nos convertedores e fornos panela. O processo da aciaria tem como objetivo a transformação do ferro gusa em aço através da injeção de oxigênio na carga metálica nos convertedores e fornos panela. 17

18 Aciaria 18 Ferro gusa Sucata metálica Elementos de liga (Al, Cr, Mo, Ti, Tg) Briquetes Oxigênio Aço com %C dentro do especificado Elementos de liga Aço conforme especificação Tarugos Carepa (resíduo)

19 Aciaria – Lingotamento Contínuo Principal resíduo: Principal resíduo: Carepa: produto da oxidação, é uma camada de óxidos que ocorre na superfície do aço durante o processo de fabricação a quente e através de uma reação com o meio externo. Carepa: produto da oxidação, é uma camada de óxidos que ocorre na superfície do aço durante o processo de fabricação a quente e através de uma reação com o meio externo. 19

20 Laminação A laminação é um processo de conformação que consiste na passagem de um corpo sólido (peça) entre dois cilindros que gira à uma mesa velocidade periférica em sentidos contrários. Dessa maneira, a peça inicial com maior dimensão sofre uma deformação plástica o que resulta numa diminuição da secção transversal e aumento do comprimento. Barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos são produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros ranhurados A laminação é um processo de conformação que consiste na passagem de um corpo sólido (peça) entre dois cilindros que gira à uma mesa velocidade periférica em sentidos contrários. Dessa maneira, a peça inicial com maior dimensão sofre uma deformação plástica o que resulta numa diminuição da secção transversal e aumento do comprimento. Barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos são produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros ranhurados 20

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25 Descrição do Processo Siderúrgico Transformação minério de ferro em aço Transformação minério de ferro em aço Minério de ferro + carvão = ferro gusa Após refino aço Minério de ferro + carvão = ferro gusa Após refino aço Subprodutos para cada tonelada de aço: Subprodutos para cada tonelada de aço: 1,6 t de CO2 (dióxido de carbono) – efeito estufa 1,6 t de CO2 (dióxido de carbono) – efeito estufa 4,43 kg de NOx (Óxidos de nitrogênio) – chuva ácida· 4,43 kg de NOx (Óxidos de nitrogênio) – chuva ácida· 1,6 kg de SO2(Dióxido de enxofre) – chuva ácida 1,6 kg de SO2(Dióxido de enxofre) – chuva ácida 150 kg de escória de alto forno – matéria-prima para cimento ? 150 kg de escória de alto forno – matéria-prima para cimento ? 100 kg de escória de aciaria – será utilizado na construção de estradas ? 100 kg de escória de aciaria – será utilizado na construção de estradas ? Em resumo: para cada tonelada de aço teremos 1,9 tonelada de poluição e rejeitos. Em resumo: para cada tonelada de aço teremos 1,9 tonelada de poluição e rejeitos. No geral: litros por segundo de consumo de água No geral: litros por segundo de consumo de água Fontes: CVRD, MCT, CETESB


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