Resumo do processo - FABRICAÇÃO DE AÇO

Apresentação em tema: "Resumo do processo - FABRICAÇÃO DE AÇO"— Transcrição da apresentação:

1 Resumo do processo - FABRICAÇÃO DE AÇO
MINÉRIO + CARVÃO (Coque ou carvão vegetal) + FUNDENTE (calcário) são adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO GUSA. Este é levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui com SUCATA) onde é colocado em CONVERSORES OU FORNOS ELÉTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE É FABRICADO O AÇO. Ainda líquido ele é vazado em grandes lingotes – LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de barras de maneira contínua LINGOTAMENTO CONTÍNUO. Sendo após CONFORMADO (laminação, trefilação, forjamento, extrusão) O FERRO GUSA também é entregue às FUNDIÇÕES, onde é fundido em fornos CUBILÔ para fabricar os FERROS FUNDIDOS. O metal líquido é vazado em moldes de areia com resina com uma cavidade equivalente à forma definitiva da peça a produzir.

2 Produção do Aço

3 pronto para ser descarregado
Coqueria Típica Bateria de coqueificação Coque incandescente pronto para ser descarregado

4 Alto forno Serve para produzir o ferro gusa, que é uma forma intermediária na produção dos aços. Entra na parte superior do forno minério de ferro, coque (ou carvão vegetal) e fundente (calcáreo). É insuflado ar pelas ventaneiras, que queima o coque gerando CO, que faz a redução do minério de ferro a ferro elementar. Contudo esse ferro incorpora um percentual de carbono (ferro gusa). Ex. de reação de redução: ½ Fe2O3 + 3/2 CO → Fe + 3/2 CO2

5 O alto forno é um forno de cuba que opera em regime de contra corrente.
A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gás que sobe. ½ Fe2O3 + 3/2 CO → Fe + 3/2 CO2

6 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.

7 Produção do Aço Líquido-métodos mais usados atualmente
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).

8 Aciaria Conversores: ar ou O2 é soprado durante 15 a 20 min. através ou sobre 100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a própria oxidação dos elementos (reações são exotérmicas) Tipos de conversores: Thomas, ar insuflado por baixo. Bessemer, ar insuflado por baixo, e LD O2 insuflado (MAIS USADO) Fornos elétricos: Utiliza arco elétrico entre 3 eletrodos de grafite e a carga. Em geral utiliza sucata como carga, tempo de corrida 2 horas (em geral usado para aços especiais). A composição do gusa está longe da composição típica dos aços, devendo ser reduzido os teores de carbono, enxofre, fósforo, manganês, entre outros. O princípio químico é a oxidação dos elementos envolvendo a injeção controlada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para a escória.

9 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 tipos de aços, desde o baixo carbono aos média-liga.

10 Conversor

11 TRATAMENTO DO AÇO NA PANELA –
Metalurgia de Panela O aço líquido superaquecido absorve gases da atmosfera e oxigênio da escória. O gás é expelido lentamente com o resfriamento da massa líquida, porém, ao se aproximar da temperatura de solidificação, o aço ferve e os gases escapam rapidamente, formando grandes vazios no aço.

12 Para evitar grandes vazios no aço, adiciona-se
elementos como alumínio e silício na panela. desgaseificação

13 Forno de Panela Forno na metalurgia de panela

14 Lingotamento Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior. O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas: - DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira; - INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base; - CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para um molde de cobre refrigerado à água.

15 Lingotamento Contínuo

16 Lingotamento Contínuo
 O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.  Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras). Seções possíveis no lingotamento contínuo (mm)

17 Conformação  A grande importância dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a diferentes usos.  Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido podem ser classificados em: - Conformação Mecânica: volume e massa são conservados; - Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se material para se obter a forma desejada;

18 Conformação  Os processos de conformação mecânica podem ser classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao material: - Compressão direta: Forjamento, Laminação; - Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, Embutimento; - Trativo: Estiramento; - Dobramento: Dobramento; - Cisalhamento: Corte.

19 LAMINAÇÃO Os semi-acabados, lingotes e blocos são
processados por equipamentos chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composição química.

20 Produtos Siderúrgicos:
1) FERRO GUSA ( ferro bruto ou ferro de 1a fusão) Ferro gusa é uma forma intermediária pela qual passa praticamente todo o ferro utilizado na produção do aço. É um produto de primeira fusão obtido a partir da redução do minério em alto-forno.

21 Alto Forno

22 Composição Química: contém em torno 4 % de carbono sob forma de cementita (Fe3C).
Possui como principais impurezas: silício → 0,3 a 2% enxofre → 0,01 a 1% fósforo → 0,05 a 2% manganês → 0,5 a 2%

23 Características: o ferro gusa, também chamado de ferro bruto é duro e quebradiço, com baixa resistência mecânica, devido ao excesso de carbono. Utilização: confecções de peças que são submetidas a pequenos esforços.

24 2) FERRO FUNDIDO Liga ternária (Fe, C, Si) cujo teor de carbono se situa acima de 2% aproximadamente. Silício está freqüentemente presente em teores superiores ao próprio carbono. O carbono está geralmente presente em grande parcela, na forma “livre”.

25 Composição química: Os elementos mais influentes são o carbono e o silício. O manganês está sempre presente. As outras impurezas normais são o fósforo e o enxofre. Composição Química Percentual: carbono → 2 a 4% manganês → 0,3 a 1% silício → 1 a 3% fósforo → 0,1 a 1% enxofre → 0,05 a 0,25% ferro → restante

26 Obtenção de Ferro Fundido: O material da primeira fusão (ferrogusa) obtido em alto forno é levado a uma fundição e refundido junto com sucata de ferro fundido e aços em forno cubilô, dando origem ao ferro fundido de segunda fusão com 2,3 a 3,5 % de carbono. Forno cubilô

27 Utilização: peças geralmente, chamadas peças de ferro-fundido
Utilização: peças geralmente, chamadas peças de ferro-fundido. Exemplos: carcaça de motor, panelas (caçarolas), fogão à lenha, lareiras, etc. 3) AÇO COMUM ( Aço - Carbono) Liga de ferro carbono (Fe-C) contendo geralmente de 0,008 a 2% de carbono, além de certos elementos resultantes do processo de fabricação.

28 Composição química: os elementos resultantes do processo de fabricação são:
manganês → 0,3 a 0,6% silício → 0,1 a 0,3% fósforo → máximo de 0,04% enxofre → máximo de 0,05% carbono → 0,08 a 2% ferro → restante

29 Efeito dos elementos: os aços comuns, além do carbono que é o seu principal elemento de liga, apresentam manganês (Mn), silício (Si), fósforo (P) e enxofre como elementos sempre presentes, em função das matérias primas que foram utilizadas na fabricação de ferro gusa e do aço. Por essa razão, esses elementos são normalmente especificados.

30 Composição química de aços comuns
especificação

31 4) AÇOS ESPECIAIS (Aço-liga)
São aços que contém outros metais que lhe foram adicionados intencionalmente com a finalidade de dar certas propriedades aos aços

32 AÇOS-MANGANÊS, no estado fundido ou laminado, contêm carbonetos que conferem grande fragilidade ao material: alongamento e estrição às vezes inferiores a 1%. Sua resistência à tração, nesses estados, varia de 42 a 49 kgf/mm². AÇOS CARBONO-CROMO, são aços empregados em esferas e roletes para mancais, pertencentes às classes SAE 50100, com 0,40 a 0,60% de cromo, SAE 51100, com 0,90 a 1,15% de cromo e SAE com cromo entre 1,30 a 1,60%. São temperados em óleo, podendo atingir durezas de 65 a 67 Rockwell C.

33 AÇO INOXIDÁVEL (AÇO INOX)
CARACTERÍSTICAS: Resistem à corrosão atmosférica, resistindo à ação de meios gasosos ou líquidos. Os aços inoxidáveis mais importantes são os que contêm cromo e níquel e, em menor grau, cobre, silício, molibdênio e alumínio.

34 Quanto à composição química, o cromo é o elemento principal; 10%
de Cr no mínimo são necessários e com 20%, 30%, se atinge a passividade completa, em segundo lugar está o níquel, que em teores acima de 7%, melhora a resistência à corrosão pelo ataque de soluções de cloreto neutras, como também as propriedades mecânicas. O carbono pouco difere no aço inox, além do mais quando em forma de carbonetos, o prejudica afetando suas propriedades mecânicas.

35 Dada a grande variedade de aços, procura-se constantemente criar sistemas para classificação.
A classificação mais comum é a que considera a composição química do aço. Dentre os sistemas mais conhecidos, os mais usados são: - SAE: Society of Automotive Engeneers (Sociedade de Engenharia Automotiva) AISI: American Iron and Steel Institute (Instituto Americano de Ferro e aço) - ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas

36 Composição química de aço inox
mais importantes