Introdução a tecnologia dos materiais

Apresentação em tema: "Introdução a tecnologia dos materiais"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução a tecnologia dos materiais
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

2 Video Carvão Calcáreo Minério de Ferro Carro torpedo O2 Ferro gusa
Elementos de liga Forno Panela Conversor Alto Forno Ferro gusa Aços liga Escória Aço carbono Carro torpedo Forma ao aço Video

3 6mm< Minério <40mm granulado
FONTES DE FERRO 5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério <40mm granulado Em detalhe Video

4 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)

5 Pelotização

6 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.

7 Máquinas de sinterização
Silos de armazenagem INSUMOS Finos de retorno Finos de minério Coque Calcário Pó de alto forno A B C D E F Tambor de mistura Forno de ignição Alimentador Chaminé Exaustor Caixa de Despoeiramento Fragmentação do bolo de sinter Sinter Resfriador rotativo Peneiramento a quente Peneiramento a frio Finos de retorno Video

8 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.

9 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.

10 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.

11 Alto Forno

12 Alto Forno Video

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 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. Video

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 Ferro Gusa versus Aço C 3,50 a 4,50 % 0,008 a 2,11% Mn 0,50 a 2,50
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 %

17 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).

18 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.

19 Conversor LD Video

20 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  Video

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22 Lingotamento Contínuo
Video

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24 Transformação dos Tarugos barras e placas
Laminação