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Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Tecnologia Metalúrgica
Período: 2017.1
Prof. Ms. Thayza Pacheco dos Santos Barros
ALTO FORNO E ACIARIA
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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.
É insuflado ar pelas ventaneiras que queima o coque
gerando CO que faz a redução do minério de ferro a
ferro mas esse ferro incorpora um percentual de
carbono (ferro gusa).
Ex. de reação de redução: ½ Fe2O3 + 3/2CO = Fe
+3/2CO2
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.
• 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.
Alto Forno
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).
Aciaria
A composição do gusa está longe da composição típica dos açosdevendo ser reduzido os teores de carbono enxofre fósforo manganêsentre outros.
O princípio químico é a oxidação dos elementos envolvendo a injeçãocontrolada de O2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para aescória.
CONVERSORES
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Conversores: ar ou O2 é soprado durante 15 a 20 minutos através ou sobre100 a 150 ton. de carga, sendo a fonte de calor a própria oxidação doselementos (reações são exotérmicas)
Tipos de conversores:
• Bessemer
• Conversor Thomas
• Conversor LD (Linz Donawitz)
BESSEMER
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Constituído de chapas de aço e revestido com material
refratário;
Fundo móvel com orifícios para injeção de ar sob pressão;
Grande vantagem: Pode ser colocado na posição horizontal
para entrada do ferro gusa e sucata e na posição vertical para
o processo de produção do aço;
NÃO precisa de combustível.
THOMAS
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Funcionamento semelhante ao Bessemer;
Diferença: Revestimento refratário desse conversor, que é
feito com um material chamado dolomita, que resiste ao
ataque da escória à base de cal e, por isso, esse material
permite trabalhar com um gusa com alto teor de fósforo.
Desvantagem: não elimina o enxofre do gusa e o
revestimento interno do forno é atacado pelo silício
CONVERSOR LINZ-DONAWITZ
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O oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa
líquido, através de uma lança de aço. A região de contato é
denominada zona de impacto;
Zona de impacto: 2500°C a 3000°C;
A diferença de temperatura provoca agitação, o que acelara as
reações químicas.
Utiliza O2 puro.
VANTAGENS DOS CONVERSORES
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Alta capacidade de produção;
Dimensões relativamente pequenas;
Alta capacidade de produção;
Não é necessário combustível.
DESVANTAGENS DOS CONVERSORES
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Impossibilidade de trabalhar com sucata;
Perda de metal por queima;
Presença considerável de oxido de ferro e gases, os quais
devem ser removidos no vazamento.
FORNOS ELÉTRICOS
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É nos fornos elétricos que se transforma sucata em aço. Por
esse processo, transforma-se energia elétrica em energia
térmica, por meio da qual ocorre a fusão do gusa e da sucata,
sob condições controladas de temperatura e oxidação. São os
principais:
ARCO ELÉTRICO;
INDUÇÃO;
FORNO ELÉTRICO A ARCO
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Constituído de chapas de aço;
Revestido por material refratário (soleira fria);
Os eletrodos responsáveis, juntamente com a carga metálica,
pela formação do arco elétrico estão colocados na abóbada
(parte superior) do forno.
Metalurgia de Panela
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
Exercícios
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Responda às seguintes perguntas:
a) Por que o ferro-gusa é duro e quebradiço?
b) Como o gusa se transforma em aço?
c) Como são chamados os equipamentos que injetam ar ou oxigênio diretamente no gusa líquido?
e) Cite duas vantagens dos conversores.
f) Cite as desvantagens dos conversores.
g) É possível a produção de aço via sucata? Se sim, esse processo pode ser realizado nos conversores? Por que?
h) Qual a função do forno de panela?