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Introdução a tecnologia dos materiais Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA UNIDADE DE ENSINO.

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1 Introdução a tecnologia dos materiais Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM ProIn I

2 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 2 Escória Alto Forno Carvão Calcáreo Minério de Ferro Ferro gusaO2O2 Aço carbono Forma ao aço Carro torpedo Conversor Forno Panela Elementos de liga Aços liga Video

3 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 3 5mm

4 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 4  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) PelotasPelotas

5 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 5 PelotizaçãoPelotização

6 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 6  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).  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. SintersSinters

7 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 7 Forno de ignição Alimentador Chaminé Exaustor Caixa de Despoeiramento Tambor de mistura AB C DEF Silos de armazenagem INSUMOS Finos de retorno Finos de minério Coque Calcário Pó de alto forno Fragmentação do bolo de sinter Peneiramento a quente Sinter Peneiramento a frio Finos de retorno Resfriador rotativo Máquinas de sinterização Video

8 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 8  O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões realizada a em torno de 1100 o C 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. Carvão - Coqueria

9 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 9  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. Papel do coque no alto forno

10 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 10  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 O 2, 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. Alto Forno

11 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 11 Alto Forno

12 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 12 Alto Forno Video

13 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 13 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.

14 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 14 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 pré- tratamento do gusa antes da fase de refino.  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 pré- tratamento do gusa antes da fase de refino. Video

15 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 15 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);

16 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 16 Ferro Gusa versus Aço Elemento Quimico Composição gusaComposição Aço C3,50 a 4,50 %0,008 a 2,11% Mn0,50 a 2,500,50 % Si0,50 a 4,00 %0,25 % P0,05 a 2,00 %< 0,05 % S0,20 %< 0,05 %

17 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 17 A produção do aço líquido se dá através da oxidação controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na sucata.  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.  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:  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 predominantementesólida). -Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA (carga predominantemente sólida). Transformação de ferro gusa em aço

18 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 18  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. Aciaria - Conversor LD

19 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 19 Conversor LD Video

20 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 20 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.  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.  Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produção de aço. - Forno de panela - Desgaseificação - Desgaseificação AciariaAciaria Video

21 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 21

22 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 22 Lingotamento Contínuo Video

23 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 23

24 Prof. Henrique Cezar Pavanati Beneficiamento do Aço 24 Laminação Transformação dos Tarugos barras e placas


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