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OBTENÇÃO DO AÇO

Introdução

Através de achados arqueológicos já foi constatado que a extração do ferro e de seus minérios data da era pré-histórica. Como também já se sabe que os povos antigos – babilônios, egípcios, persas, chineses, gregos, romanos, etc. - fabricavam armas e inúmeros utensílios em ferro e aço, produzidos a partir das matérias primas básicas no seu estado mais bruto e utilizando processos ainda que rudimentares, mas que foram a base para a qualidade e a diversidade de tipos que temos hoje.

A utilização do ferro e do aço só se deu quando o homem conseguiu a quantidade necessária de calor para fundir o minério de ferro, dando por encerrada a Idade do Bronze e dando início à Idade do Ferro, sendo importante mencionar que o fator custo, já naquele instante da história teve importante papel nesta mudança.Entretanto, somente após o século XVI, foram desenvolvidos fornos capazes de reduzir o óxido de ferro a ferro metálico com carvão, e também fundi-lo para a produção de peças.A fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, já mais próxima do nosso tempo, com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc.Por conta das suas propriedades e de seu baixo custo, o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização industrial, e isto, representado em uma enorme família de materiais estruturais, com uma vasta gama de microestruturas e propriedades.

É necessário apenas que se faça um esclarecimento, acerca de um engano que se comete e que é muito comum quando se fala sobre o ferro e o aço, e diz respeito, ao fato de que não devemos confundir o ferro, o elemento químico (Fe), com o aço que é basicamente, uma liga composta de ferro e carbono e outros elementos químicos.

Matérias-primas

As matérias-primas básicas e necessárias para a obtenção do aço são:

- o minério de ferro.

- o carvão mineral.

Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência do processoO ferro é encontrado em toda crosta terrestre, fortemente associado ao oxigênio e à sílica. O minério de ferro é um óxido de ferro, misturado com areia fina, e o carbono é também relativamente abundante na natureza e pode ser encontrado sob diversas formas.Tanto a composição, como a granulometria das matérias primas são controladas de maneira a garantir o funcionamento do processo.

A produção do aço é realizada no Alto Forno, e o equipamento que conhecemos hoje, com eficiência e produtividade é o resultado de 500 anos de evolução técnica.No alto forno são alimentadas as matérias primas, o minério de ferro, o Coque (combustível à base de carvão mineral) e óxido de cálcio, ar atmosférico, entre outros.

O coque é consumido pela combustão, na temperatura acima 1.500 ºC onde todos os produtos não voláteis encontram-se fundidos. O ferro, de maior densidade, fica depositado no fundo do forno ao passo que os demais óxidos, que formam a escória ficam “boiando” sobre ele, o que possibilita a separação das duas fases. Nesta condição o ferro ainda é muito impuro, contendo elevado teor de carbono, e nessa fase recebe o nome de ferro gusa (em inglês, “Pig Iron”).A etapa seguinte do processo, envolve a purificação do ferro gusa para produção do aço, que é feita na “aciaria”, através de conversores específicos.

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O Minério de Ferro

A natureza dos materiais é dividida em dois grandes grupos: o dos materiais metálicos e o dos não-metálicos.O grupo dos metálicos é subdividido por sua vez, em outros dois: o dos materiais metálicos ferrosos e o dos materiais metálicos não-ferrosos.

Por definição, metal quando em estado sólido é um material com estrutura na forma de cristais, compostos por elementos químicos eletropositivos e que tem como propriedades a dureza, a resistência mecânica, a plasticidade, a condutividade térmica e elétrica, entre outras.Para que um material seja considerado ferroso, é preciso que ele se constitua de uma liga de ferro com carbono e outros elementos como o silício, o manganês, o fósforo e o enxofre.Quando a quantidade de carbono presente no metal metálico ferroso está entre 2 e 4,5%, temos o ferro fundido (que será estudado adiante) e se essa quantidade for menor que 2%, temos o aço.Ocorre que na natureza, isso falando especificamente do ferro, o máximo que se encontra é o minério de ferro, que necessitará ser processado para ser transformado em aço ou ferro fundido. Então na natureza podemos ter os materiais na sua forma pura (como por exemplo o ouro e a platina) e os minerais, combinações de metais com outros elementos formando:

Óxidos: compostos constituídos por um elemento químico qualquer ligado ao oxigênio.Exemplos: Al2O3 – Alumina. Fe2O3 – Hematita ou Hematite.

Sulfetos: compostos constituídos por um elemento químico qualquer ligado ao enxofre.Exemplo: Cu2S.

Hidratos: compostos que contém água em sua estrutura.Exemplo: Al(OH2) – Hidróxido de Alumínio.

Carbonatos: compostos que apresentam o grupo Co3 em sua estrutura.Exemplos: CaCo3 – Carbonato de Cálcio.

Quando um mineral contém uma quantidade de metal e de impurezas, que permita a viabilidade econômica da sua exploração, este recebe o nome de minério, e o lugar onde esse minério aparece em grande quantidade, é chamado de jazida, e o Brasil possui grandes jazidas de minério de ferro.Então, o ferro é fabricado a partir do Minério de Ferro, que simplificando, é uma rocha que contém uma alta concentração de ferro, a partir da qual pode ser obtido ferro metálico de maneira economicamente viável. Os minérios de ferro mais comuns incluem:

- Hematite ou Hematita: Óxido férrico - Fe2O3 Teor metálico: 45% e 70% de ferro. Observação: abundante no Brasil.

- Limonite ou Limonita: Óxido férrico - Fe2O3 + 3H2O Teor metálico: 40% e 60% de ferro. Observação: utilizado no alto forno após pelotização ou sinterização (beneficiados).

- Magnetite ou Magnetita: Óxido ferroso férrico - Fe3O4 Teor metálico: 45% e 70% de ferro. Observação: tem propriedades magnéticas.

- Siderite ou Siderita:Carbonato férrico - FeCO3

Teor metálico: 25% e 45% de ferro. Observação: existe pouco no Brasil.

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Há ainda, outros tipos de minério de ferro, a saber:

MineralFórmula química

Conteúdo teóricoem ferro (%)

Conteúdo teórico em ferro (%) após a *Calcinação

Magnésio Ferrite

MgO+Fe2O3 56 a 65 56 a 65

Goethite Fe2O3+H2O 62,9 70

Hidrogoethite 3Fe2O3+4H2O 60,9 70

Pirite FeS2 46,6 70

Pirotite Fe1-xS 61,5 70

Ilmenite FeTiO3 36,8 36,8

*Calcinação: é o processo de aquecer uma substância a altas temperaturas, sem contudo atingir seu ponto de fusão, de forma a conseguir sua decomposição química e consequente eliminação dos produtos voláteis.

Os quatro principais tipos de minério de ferro, sob o ponto de vista de interesse econômico, são a magnetite, titanomagnetite, hematite e pisolite.

Normalmente, são encontrados misturados ao minério de ferro e às rochas, além dos elementos mostrados acima, silício (sílica), manganês, fósforo, enxofre, cal, alumina e magnésio, e nos vários processos de transformação em aço, alguns desses elementos são considerados como impurezas, cujo processo deverá cuidar de extrair totalmente ou rebaixar ao máximo seus teores.

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Exemplos de Hematita ou Hematite, o tipo de minério de ferro mais comum nas jazidas brasileiras

OBS: A título de informação, análises mostram que cometas possuem grandes concentrações de minériode ferro.

O Processo de Mineração

Os métodos de mineração variam conforme o tipo de minério.Em função do valor unitário da tonelada de minério de ferro, as operações de beneficiamento do produto somente tornam-se economicamente viáveis quando realizadas em grande escala (na ordem de milhões de toneladas/ano), o que requer equipamentos de grande porte e elevada capacidade unitária. Apesar de usualmente esses processos de beneficiamento serem relativamente simples quando comparados aos utilizados para outros minérios mais complexos, como no caso de alguns fosfatos, minérios de cobre e sulfetos poli-metálicos (cobre, zinco, ouro , chumbo, etc.), é fundamental que todas as etapas do processamento sejam devidamente dimensionadas e controladas, em função dos volumes processados, de modo a minimizar custos e assegurar a qualidade dos produtos.

Os produtos de minério de ferro não são definidos apenas pelos teores mínimo de ferro e máximos de impurezas, mas também por classes de frações granulométricas rigidamente controladas. Isso requer que mesmo para minérios com alto teor de ferro e baixo nível de impurezas, o processo seja controlado de tal forma que os produtos gerados atendam às especificações granulométricas. Para tanto, se faz necessário um rígido controle nas etapas de peneiramento e classificação.O beneficiamento de minério de ferro, especialmente no Brasil e na Austrália, onde os depósitos de grandes dimensões e altos teores são predominantes, permite que uma parcela expressiva dos produtos seja gerada apenas por etapas de britagem e classificação. Esse é o caso de Carajás, no Pará, por exemplo.A necessidade da utilização de etapas de concentração, deve-se ao fato de que por processos simples de separação por tamanho não se consegue obter produtos com elevados teores de ferro.De uma forma geral, a sílica, a alumina e demais contaminantes aumentam de teor na direção das frações mais finas. Esta característica permite que a fração grosseira gere um produto final, no caso, um natural pellet (partículas de alto poder calorífico).As reservas de minério de ferro dos E.U.A. por exemplo, compostas em sua maioria por taconitos (rocha sedimentar) de baixo teor de Fe (25 a 35%) e com uma liberação muito fina, inviabilizam a geração de produtos finais apenas por britagem e classificação. Portanto, o minério deve ser totalmente moído e concentrado, seja por flotação (separação de sólido-líquido ou separação de partículas sólidas),seja por separação magnética de alta densidade, ou a combinação desses processos.

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Ilustrações de áreas onde ocorre a extração do Minério de ferro

O beneficiamento do Minério de Ferro

Como muitas matérias-primas, o minério de ferro necessita ser preparado para ser usado como matéria-prima ou seja, torná-lo adequado ao uso no alto forno, e esse processo de beneficiamento exige uma tecnologia que o homem demorou a dominar.A escolha do processo, depende da qualidade do minério que se dispõe. Nas jazidas brasileiras há uma grande quantidade de minério em pó fracionado, com partículas que medem menos de 10 mm, condição essa que é imprópria para utilização no alto forno, que exige partículas entre 10 e 30 mm. Diante desse problema, foram desenvolvidos processos que permitem a utilização desse tipo de minério.Esses processos são: a Sinterização e a Pelotização.

SinterizaçãoSão obtidos blocos com partículas de minério de ferro, carvão moído, calcário e água, que são misturados até se obter um aglomerado (Blendado). Depois, essa mistura é colocada sobre uma grelha e levada a um tipo especial de equipamento que, com a queima do carvão atinge uma temperatura entre 1000ºC e 1300ºC. Com esse aquecimento, as partículas de ferro derretem superficialmente e unindo-se umas às outras e formam um só bloco poroso. Enquanto ainda estão aquecidos, esse blocos são quebrados em pedaços menores chamados sinter.

PelotizaçãoNesse processo, o minério de ferro é moído obtendo-se um material de pequena granulometria e depois umedecido para formar um aglomerado, sendo colocado depois em um moinho em forma de tambor. Conforme o tambor gira, os aglomerados vão sendo unidos até se transformarem em pelotas (daí o nome “pelotização”), e após isso essas pelotas são submetidas à secagem e queima para endurecimento.

O Calcário

Chamamos o Calcário de fundente, o material que auxilia o minério de ferro a se fundir dentro do Alto Forno. É uma rocha constituída por carbonato de cálcio, que, por sua vez é uma combinação de cálcio com carbono e oxigênio.Para eliminar as impurezas que os minérios contém, é preciso adicionar materiais que ajudem a remoção desses produtos indesejáveis, e assim sendo, a cal (ou calcário) torna líquida a escória do ferro gusa.Outro tipo de fundente, o minério de manganês, auxilia na diminuição dos efeitos nocivos do enxofre que tornam o aço mais frágil. É também um desoxidante, ou seja, elimina o oxigênio que contamina o aço.

A Indústria de Mineração

A extração de minério de ferro é uma indústria presente na maior parte dos países. Os dez maiores produtores mundiais ( dados do ano de 2006 ) são: China, Austrália, Brasil, Índia, Rússia, Ucrânia, Estados Unidos, África do Sul, Canadá e Suécia.O consumo mundial de minério de ferro cresce cerca de 10% ao ano, e os maiores consumidores são: China, Japão, Coréia, Estados Unidos e a União Européia.A disponibilidade de depósitos de minério de ferro deu uma certa vantagem a alguns países entre os séculos 15 e 20. A Inglaterra, os EUA, a França, a Alemanha, a Espanha e a Rússia, por exemplo, têm bons depósitos de minério de ferro. Quando se pensa na importância histórica de todos estes países fica fácil ver a correlação. O maior produtor de minério de ferro é o Brasil, segundo dados da *Unctad já que em 2006 o país foi responsável por 22,5% da produção mundial desse minério. O Brasil tem uma das maiores reservas

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mundiais de minério de ferro, o mineral mais produzido e consumido no planeta. Aproximadamente 99% do minério de ferro produzido é utilizado na produção de aço e ferro fundido. Suas principais aplicações são na construção civil, indústria automotiva e produção de eletrodomésticos.

*Unctad - The United Nations Conference on Trade and Development (Conferência das Nações Unidas para o Comércio e o Desenvolvimento).

O Carvão

Os combustíveis são muito importantes em qualquer processo que necessite a produção de energia (calor) pois para isso, precisam ter um alto poder calorífico. Não é diferente portanto, quando citamos a produção do ferro gusa.Além de gerar muito calor, os combustíveis não podem gerar muitos resíduos após sua queima, que como uma possível consequência podem vir a contaminar o metal obtido.Na indústria siderúrgica, dois tipos de combustíveis são usados: o Carvão Vegetal e o Carvão Mineral.

Carvão VegetalPela sua pureza e suas propriedades, o carvão vegetal é considerado um combustível de alta qualidade. Na indústria siderúrgica brasileira esse tipo de combustível participa ainda, em cerca de 40% da produção total de ferro fundido.Suas grandes desvantagens porém, são:- prejuízo que causa ao meio-ambiente, pela derrubada de uma imensa quantidade de árvores para sua

obtenção.- a poluição causada pela fumaça das “carvoarias”, que o produzem em larga escala afim de atender a

grande demanda do mercado siderúrgico.- sua baixa resistência mecânica para o processo de siderurgia, pois o combustível fica sob a carga no

Alto Forno e obrigatoriamente tem que suportar o peso dessa carga.

Carvão MineralO carvão mineral produz o carvão coque ou coque, que é outro tipo de combustível usado no alto forno. Para que ele tenha bom rendimento, deve apresentar um elevado teor ou poder calorífico, além de alto teor de carbono, com grande resistência mecânica ao esmagamento para resistir ao peso da coluna de carga.Além de serem combustíveis, os carvões vegetal e mineral tem mais duas importantes funções, que são a de gerar gás redutor ou agir diretamente nessa redução, e assegurar a permeabilidade à coluna de carga, permitindo que o calor circule com facilidade através da carga.

Como se forma o Carvão Mineral?

O carvão mineral – ou simplesmente carvão – é um combustível fóssil sólido formado a partir da matéria orgânica de vegetais depositados em bacias sedimentares.Por ação de pressão e temperatura em ambiente sem contato com o ar (sem a presença de oxigênio ou processo anaeróbico) em decorrência de soterramento e atividade orogênica (movimentos horizontais de curta duração geológica porém com grande intensidade), os restos vegetais ao longo do tempo geológico se solidificam, perdem oxigênio e hidrogênio e se enriquecem em carbono, em um processo denominado carbonificação.

A madeira é constituída principalmente por carbono, oxigênio e hidrogênio e, quando é soterrada, a elimina CO2 (gás carbônico), CH4 (gás metano) e H2O (água) no processo de fossilização, então, o carvão mineral ou natural é um produto da fossilização de madeira e outros fósseis depois de decorridos milhões de anos.Quanto mais intensas a pressão e a temperatura a que a camada de matéria vegetal for submetida, e quanto mais tempo durar o processo, mais alto será o grau de carbonificação atingido, ou rank, e maior a qualidade do carvão. Os diversos estágios de carbonificação (ou tipos de carvão mineral), do menor para o maior rank, são na seqüência: Turfa, Linhito, Hulha (carvão betuminoso) e Antracito.

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Turfa: aproximadamente 60% de Carbono (C), 5% de Hidrogênio (H), 32% de Oxigênio (O). Linhito: aproximadamente 65% a 75% de Carbono (C), 5% de Hidrogênio (H), 16% a 25% de Oxigênio

(O). Hulha: aproximadamente 80 a 85% de Carbono (C), 4,5a 5,5% de Hidrogênio (H ), 12 a 21% de

Oxigênio (O ). Antracito: aproximadamente 90% Carbono (C), 3 a 4% de Hidrogênio (H), 4 a 5% de Oxigênio (O).

O estágio mínimo para a utilização industrial do carvão é o do Linhito.Outro índice qualitativo do carvão é o grade, que mede o percentual em massa de matéria mineral incombustível (cinzas) presente na camada carbonífera. Um baixo grade significa que o carvão possui um alto percentual de cinzas misturado à matéria carbonosa, consequentemente, empobrecendo sua qualidade.

Fundamental para a economia mundial, o carvão é maciçamente empregado em escala planetária na geração de energia e na produção de aço. Na siderurgia é utilizado o carvão coqueificável, um carvão nobre, de altos rank e grade, com propriedades aglomerantes. No ano de 2000, o mundo produziu aproximadamente 831 x 106 t de aço, que requereram 608 x 106 t de carvão, representando aproximadamente 17,5% da produção global deste bem mineral, que foi de 3.466 x 106 t. No uso como energético o carvão admite, a partir do linhito, toda gama possível de qualidade, sendo uma questão de adaptação dos equipamentos ao carvão disponível.Entre os recursos energéticos não renováveis, o carvão ocupa a primeira colocação em abundância e perspectiva de vida útil, sendo a longo prazo a mais importante reserva energética mundial.

Na siderurgia usa-se o carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal.O carvão exerce duplo papel na fabricação do aço, pois como combustível, permite alcançar altas temperaturas necessárias (cerca de 1.500 ºC) à fusão do minério e como redutor, associa-se ao oxigênio que se desprende do minério com a alta temperatura, deixando livre o ferro. O processo de remoção do oxigênio do ferro para ligar-se ao carbono chama-se redução e ocorre dentro do alto forno.Antes de serem levados ao alto forno, o minério e o carvão são previamente preparados para melhoria do rendimento e economia do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão é destilado, para obtenção do Coque, dele se obtendo ainda subprodutos Carboquímicos.No processo de redução, o ferro se liqüefaz e é chamado de Ferro Gusa, Gusa ou Ferro de primeira fusão.Impurezas como calcário, sílica, etc., formam a escória, que é matéria-prima para a fabricação de cimento.A etapa seguinte do processo é o refino. O ferro gusa é levado para a Aciaria, ainda em estado líquido para ser transformado em aço, mediante a queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos.Finalmente, a terceira fase clássica do processo de fabricação do aço é a laminação. O aço, em processo de solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc.Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior velocidade na produção.

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O processo de extração do carvão é chamado de Lavra, que pode ser feita a céu aberto ou subterrânea. A lavra a céu aberto é possível quando a camada de carvão está aflorando `a superfície. A lavra consiste na remoção da camada estéril (superior), deixando a camada de carvão própria para extração, de onde então, se extrai o carvão mineral. A lavra subterrânea é mais profunda e é feita através de galerias (mais conhecidas como minas de carvão). Este tipo de extração pode ser manual, semi-mecanizada ou mecanizada.

Fases “in Natura” do Carvão Mineral.

Carvão ROM (Run of Mine): É a fase do minério totalmente em estado bruto, tal como extraído e saído direto da mina, sem sofrer nenhum tipo de beneficiamento, sendo retirado por esteiras ou correias transportadoras ou vagonetes.

Carvão Pré-lavado:É o minério extraído que sofre o primeiro beneficiamento, já na “boca da mina”, onde são retiradas as maiores quantidades possíveis das impurezas. O beneficiamento consiste em processo que visa à redução da matéria inorgânica existente no carvão, melhorando dessa forma a qualidade.Nesse primeiro processo de beneficiamento do carvão, são obtidas as seguintes frações:

- 28% de carvão metalúrgico (carvão com 16% de cinzas): utilizado nas indústrias siderúrgicas como agente redutor na obtenção de ferro.

- 35% de carvão energético (carvão com 42% de cinzas): utilizado nas indústrias cimenteiras e como combustível para propulsão de locomotivas.

- 2,5% a 4,5: outros.

- 2% de perdas residuais (carvão com elevado teor de cinzas).

Coqueria: A coqueira é responsável pela transformação do carvão mineral em coque, usado no Alto Forno como combustível que é feito através de queima do carvão mineral. Além do coque, a coqueira produz o chamado "Gás de Coqueira" (também combustível) que é reutilizado tanto na própria área quanto em outras partes da usina.

Subprodutos Carboquímicos obtidos do Carvão Mineral

Pirólise da hulha ( Carvão Betuminoso): A pirólise (destilação) da hulha é feita sob aquecimento de aproximadamente 1000°C e na presença de corrente de ar. Ao final do processo, obtém-se 4 frações, sendo:

- Fração gasosa: é o gás de rua ou gás de iluminação, que já foi utilizado para iluminar as ruas no início e até meados do século, e hoje, é utilizado nas indústrias e como combustível doméstico.

Composição química: H2 (gás hidrogênio); CH4 (gás metano) 30% e outros gases, tais como: CO (monóxido de carbono), N2 (nitrogênio), etc.

- Fração líquida clara ou águas amoniacais: predomina o NH4, (amônia ou gás amoníaco), empregado na preparação de fertilizante (adubos), ácidos nítricos, etc.

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- Fração líquida escura ou alcatrão da hulha: predominância de águas amoniacais ( mais densa que a Fração liquida clara). A finalidade da destilação do alcatrão da hulha é de ser obter hidrocarbonetos aromáticos.

Composição química (após sofrer um novo processo de destilação): - óleo leve ............ benzeno, tolueno.- óleo médio ......... fenol, naftaleno, xilenos.- óleo pesado ....... naftaleno, fenóis.- óleo verde ou de antraceno, fenantreno.

- Fração sólida: Carvão Coque, tipo poroso, que atua como agente redutor na produção de ferro indústria siderúrgica na produção de gasolina sintética. Nas paredes da retorta, fica um depósito de carvão utilizado na fabricação de eletrôdos, denominado “carvão de retorta”.

O Carvão Mineral no Brasil

O Brasil possui carvão nos estados de SP, PR, SC, e RS.A bacia carbonífera catarinense, por exemplo, compreende uma faixa aproximadamente de 10 km de extensão por 25 km de largura no sul do estado.

Carvão MineralMina do Leão - RS Charqueadas - RS Candiota - RS Tubarão - SC

Umidade 9 - 18 7 - 12 7 - 18 4 - 10Cinzas 39 54 50 42

Voláteis 28 20 22 24Carbono Fixo 35 26 28 38

Enxofre 2,0 0,8 2,0 3,0Poder calorífico (kcal/kg) 4400 3100 3200 4500

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O Alto Forno

O grande problema tecnológico que envolve a obtenção do ferro gusa, é se conseguir as altas temperaturas que favoreçam a absorção do carbono.O primeiro povo a conseguir atingir esse feito, foi o “Hitita” por volta de 1700 a.C. na região do Cáucaso, e que habitava na região onde é atualmente a Turquia, entre o Mar Negro e o Mar Mediterrâneo. Para obter o ferro os Hititas faziam um buraco no chão, e no seu interior aqueciam uma mistura de minério e carvão vegetal, obtendo uma massa pastosa que era batida para eliminar as impurezas e depois trabalhavam esse material por forjamento. Assim, e mesmo que em um processo de forma ainda bem rudimentar, fabricavam punhais, adagas, espadas e armaduras que eram vendidos ao países vizinhos. Depois do Cáucaso, o ferro foi aparecer no Egito e Grécia (por volta de 1100 a.C.), na Áustria (por volta de 900 a.C.), na Itália (por volta de 600 a.C.), na Espanha, França e Suíça (por volta de 500 a.C.).A próxima etapa do desenvolvimento, foi a construção de um forno semi-enterrado onde se colocavam camadas de minério de ferro e carvão, no qual o ar era soprado por um fole manual, que alimentando a chama com ar (oxigênio) fazia com que atingisse patamares entre 1000 ºC e 1200 ºC, chegando-se a uma massa pastosa de ferro, da qual o oxigênio do minério havia sido eliminado por redução.A evolução seguinte foi a elevação das cubas acima do solo, e a combustão era ativada por foles, já agora, movidos com o uso da energia hidráulica (rodas d’água), recurso este também aplicado ao movimento dos martelos que batiam a massa metálica que saía do forno.Já na Europa no início do século XIV, os fornos tinham adquirido grande altura e os meios de se promover a entrada de ar neles foram tão eficientes, que o fator temperatura para combustão aumentou muito, permitindo que o ferro absorvesse carbono e enfim, saísse do forno em estado líquido. Ainda que esse produto obtido fosse duro e quebradiço, podia ser novamente fundido mais facilmente e ser vazado em moldes, surgindo então, além do alto forno, e fundição.Com o desenvolvimento dos processos de eliminação do excesso de Carbono, o alto forno aumentou a produção do aço, introduziu novos processos de fabricação (laminação e trefilação), criou novos produtos e novas necessidades. Mas isso, criou o problema de ordem ecológica, por conta da escassez da madeira para produção de carvão vegetal para ser usados nos fornos.Finalmente na Inglaterra, e já no século XVIII, descobriu-se o coque, produto sólido obtido a partir da destilação do carvão mineral, que servia como combustível para a produção do ferro gusa.O desenvolvimento dos alto fornos foi se dando paulatinamente, com o aumento da altura dos fornos (fornos de cuba ou fornos chaminé) que podem atingir 35 m ou mais, e com produtividade que gira em torno de 8000 t /dia.Evoluiu-se então para o alto forno que conhecemos hoje, onde a carga é colocada pelo topo e o ar soprado pela parte inferior, e os períodos em que ocorreram essas evoluções foram:

- 1500 (na Inglaterra) - alto forno de construção mais próxima aos modernos.

- 1619 (na Inglaterra) - introdução do coque.

- 1800 (na Inglaterra) - aquecimento do ar a ser introduzido no alto forno.

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No Brasil, a primeira empresa siderúrgica a utilizar coque no alto forno, foi a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), empresa estatal criada no governo de Getúlio Vargas, em 9/04/41 e privatizada em 02/04/93.

O alto forno é constituído de uma estrutura cilíndrica de aço e de grande altura. A parte interna dessa estrutura é revestida com uma espessa camada tijolos “refratários” para suportar as altas temperaturas de operação sem que sejam fundidas.O alto forno, compreende uma fundação (capaz de suportar o peso total do conjunto em operação) e o forno propriamente dito, que é constituído por três partes essenciais: Cadinho, Rampa e Cuba.

Cadinho: é o fundo do forno, e onde o gusa líquido é depositado. A escória (impurezas que devem ser separadas do gusa) que se forma durante o processo, e flutua sobre o ferro que é mais pesado. No cadinho há dois furos, o de corrida, que é aberto de tempos em tempos para o escoamento do ferro líquido, e o furo de escoamento para a escória. Por flutuar sobre o material líquido, o furo de escoamento está colocado em um nível acima do furo de corrida., sendo então disponibilizado em bom espaço para que uma quantidade razoável de ferro seja acumulada entre as corridas.

Rampa: a segunda seção do forno, onde ocorrem a combustão e a fusão. Para que esses processos sejam facilitados e mais eficientes, entre o cadinho e rampa, ficam as ventaneiras, que são furos distribuídos uniformemente por onde ar pré-aquecido é insuflado sob pressão.

Cuba: a seção superior do forno, e ocupa aproximadamente 2/3 da altura total do alto forno. Na cuba, são colocadas alternadamente e em camadas sucessivas a carga do forno, composta de minério de ferro, carvão, fundentes.

O alto forno conta ainda com acessórios que potencializam algumas de suas funções:

- coletor de poeira: tem a função de recolher a grande quantidade de poeiras carregadas pelos gases, aproximadamente 5% da produção.

- lavadores: precipitador eletrostático que permite a geração de um campo elétrico que ioniza as partículas de pó atraindo-as para as partes do aparelho, sendo levadas ao fundo por uma camada de água.

- estufas ou regeneradores de calor: são constituídos de uma câmara de combustão onde o gás é queimado juntamente com o ar.

Ao atingir a cúpula do regenerador o gás entra pela tubulação e desce ate a câmara de empilhamento constituída de tijolos refratários, cedendo calor aos tijolos que atingem 1400 ºC em uma hora e meia. Na operação a 1º carga recebe mais coque para acelerar o aquecimento. Com o aquecimento em níveis satisfatórios as proporções dos componentes voltam ao normal.O ar soprado para o interior do alto forno possui umidade elevada e uniforme, sendo pré aquecido a temperaturas entre 760 ºC e 1000 ºC, assim, ocorrem as reações para obtenção do ferro gusa.

A metalurgia do ferro consiste essencialmente na redução dos óxidos dos minérios de ferro, mediante o emprego de um redutor, que é um material à base de carbono (o carvão) o qual atua igualmente como combustível e, indiretamente, supridor do carbono para as ligas ferro carbono de alto carbono, que são os principais produtos do alto forno.Dentro do alto forno são jogados de forma intercalada, o coque e o sinter num processo continuo pois o alto forno não pode ser desativado, pois religá-lo, seria muito dispendioso, sendo que isso só acontece quando é feita a manutenção (troca) da camada de refratário que reveste o equipamento.Um alto forno pode funcionar ininterruptamente por anos, e para se ter uma idéia do que seja isso, basta mencionar que o Alto Forno 1, da CSN funcionou sem paradas, de 09/01/46 até 20/01/92.Com queima do coque e outros combustíveis (carvão pulverizado por exemplo) o sinter se funde e reduz dando origem ao ferro gusa. O gusa é jogado nos carros torpedos que são responsáveis por transportar o gusa para a aciaria.

Relembrando de forma resumida o processo de obtenção do aço, antes de serem levados ao Alto Forno, o minério e o carvão são previamente preparados para melhoria do rendimento e economia do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão é destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo ainda subprodutos carboquímicos.

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Esquema (em corte longitudinal) de um Alto Forno

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As fases do processo de fabricação do Aço

São pela ordem: Redução, Refino e Laminação.

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ReduçãoO ferro se liquefaz e é chamado de ferro gusa ou ferro de primeira fusão. Impurezas como calcário, sílica etc, formam a escória, que é matéria-prima para a fabricação de cimento.

RefinoO ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, para ser transformado em aço mediante queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos de transformação a oxigênio ou elétricos (denominados Bessemer, Siemens-Martin, etc.).

LaminaçãoO aço em processo de solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc.

Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas a tempos menores, dando maior velocidade à produção.

As Usinas de Aço

Mundialmente classificadas segundo o seu processo produtivo, a saber:

IntegradasOperam as três fases básicas: redução, refino e laminação.

Semi-integradasOperam 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.

Não-integradasUnidades produtoras que operam apenas uma fase do processo: redução ou laminação. No primeiro caso estão os produtores de ferro gusa, os chamados guseiros, que têm como característica comum o emprego de carvão vegetal em altos fornos para redução do minério. No segundo, estão os relaminadores, geralmente de placas e tarugos, adquiridos de usinas integradas ou semi-integradas e os que relaminam material sucatado.No mercado produtor operam ainda unidades de pequeno porte que se dedicam exclusivamente a produzir aço para fundições.

O Ferro Gusa

Também conhecido como ferro bruto ou ferro de 1ª fusão, é a 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 no alto forno.

Composição QuímicaContém em torno 4% de Carbono sob forma de Cementita (Fe3C). Possui como principais impurezas o Silício (0,3 a 2%), o Enxofre (0,01 a 1%), o Fósforo (0,05 a 2%) e o Manganês (0,5 a 2%).

CaracterísticasO ferro gusa, também chamado de ferro bruto é duro e quebradiço, com baixa resistência mecânica, devido ao excesso de carbono, mas pode ser empregado em diferentes confecções de peças que são submetidas a pequenos esforços.

Obtenção

O ferro gusa é obtido a partir da fusão de minério de ferro em altos fornos.O minério a ser fundido para sua obtenção do ferro gusa é geralmente a hematita (Fe2O3) e sua ganga ( impureza ) é constituída basicamente de Sílica (SiO2).

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O processo tem como início a sinterização ou pelotização do minério que consiste em triturar o minério para aumentar a superfície de contato do material tornando-o de granulometria controlada, o que determinará um melhor rendimento nos alto fornos modernos. Junto com o minério são incluídos na carga, Calcáreo (CaCO3), Carvão Mineral ou Vegetal (C) e ar quente.O carvão servirá para reduzir o minério e produzir energia, o calcáreo servirá como fundente.

Produção

A produção diária de ferro gusa, em um alto forno varia em média de 5.000 a 10.000 toneladas.A carga do alto forno para a produção de 1 tonelada de ferro gusa, é de aproximadamente:

- 1,7 toneladas de minério (Fe2O3 + ganga).

- 0,25 tonelada de calcáreo (CaCO3).

- 0,5 tonelada de carvão (CV ou CM).

- 2 toneladas de ar (H20, N2, O2, ...etc.).

- 20 m³ de água por tonelada de ferro gusa produzido.

A produção de uma tonelada de ferro gusa, gera em média:

- 0,2 a 0,4 t de escória.

- 2,3 a 3,5 t de gás (reaproveitável).

A imagem abaixo, mostra um cadinho com ferro gusa ainda em estado líquido, vazado do alto forno depositando esse material em “Skids” que os levarão à Aciaria.

A imagem abaixo, mostra um cadinho com Ferro Gusa ainda em estado líquido, vazado do alto forno, e depositando esse material para ser levado diretamente à Aciaria.

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A Escória

É resultado da combinação das impurezas (ganga) do minério de ferro, do fundente (o principal é o calcário) e das cinzas do carvão.O resultado dessa combinação recebe o nome de Silicato de Cálcio, mas é usualmente chamado de “Escória” e deposita-se no cadinho sobre o ferro, evitando a oxidação, se retirada periodicamente. As escórias são utilizadas na produção de tijolos, blocos e concretos e sua composição química aproximada é:

- Óxido de Silício (SiO2) = 29 a 38%.

- Óxido de Alumínio (Al2O3) = 10 a 22%.

- Óxido de Cálcio e Manganês (CaO + MgO) = 44 a 48%.

- Óxido Ferroso + Óxido de Manganês (FeO + MnO) = 1 a 3%.

- Cálcio (Ca) = 3 a 4%.

Tipos de fornos, processos e conversores

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O produto que sai do alto forno é o ferro gusa, uma matéria-prima com grandes quantidades de carbono e impurezas como o silício, o manganês, o fósforo e o enxofre, e a presença desses elementos o ferro gusa é duro e quebradiço.A produção do aço é feita através da transformação do gusa em aço por meio de um processo de oxidação – combinação do ferro e das impurezas com o oxigênio – fazendo-se uso de agentes oxidantes gasosos (ar e oxigênio) ou sólidos (minérios na forma de óxidos).O refino por processo de oxidação, até que a concentração de carbono e das impurezas se reduza a valores desejados, é lento, por isso consegue-se um controle maior da composição química do aço.

A idéia inicial de como isso poderia ser feito, foi apresentada em 1847, simultaneamente pelo engenheiro inglês Henry Bessemer e pelo americano William Kellys, e consistia em injetar ar sob pressão a fim de que ele atravesse o gusa. Esse processo permitiu a produção de aço em grandes quantidades.Os fornos que usam esse princípio, ou seja, a injeção de ar ou oxigênio diretamente no gusa líquido, são chamados de “conversores” e são de vários tipos: Bessemer, Thomas, LD (Linz-Donamwitz), Siemens-Martin, Elétricos, Duplex, Redução direta e Pneumáticos.

Conversor Bessemer:Constitui-se de uma carcaça em chapas de aço soldado ou rebitado, com seu interior revestido por uma grosa camada de material refratário para resistir às altas temperaturas. O fundo é substituível e provido de furos por onde entra o ar sob pressão, o seu formato em forma de “pêra” e a montagem sobre eixos, opera na posição vertical e “bascula” para saída do aço líquido.Este tipo de forno não precisa de combustível, já que a alta temperatura é alcançada e mantida, devido as reações químicas que acontecem quando o oxigênio do ar injetado entra em contato com o carbono do gusa líquido. Nesse processo, há a combinação do oxigênio com o ferro, formando o óxido de ferro (FeO) que, por sua vez, se combina com o silício, o manganês e o carbono, eliminando as impurezas sob a forma de escória e gás carbônico. O tempo do ciclo, dura em média 20 minutos e o aço resultante desse processo tem aproximadamente a seguinte composição: 0,10% (ou menos) de carbono, silício abaixo de 0,005%, manganês abaixo de 0,5%, 0,08% de fósforo e 0,25% de enxofre.O Bessemer “acalmado” consiste na produção com a utilização de desoxidantes fortes como Fe - Si, Al ou C, característica de menor efervescência que o Bessemer comum.Nesse processo existe a dificuldade em se efetuar o controle da temperatura, que é feito de forma visual através da cor da chama, o que exige operadores experientes. Outro fator de dificuldade é o controle da composição química do banho.

Esquema (em corte longitudinal) de um Conversor Bessemer

Conversor Thomas

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Constitui-se de uma carcaça cilíndrica de aço resistente ao calor, e seu interior é revestido por materiais refratários de magnesita ou de dolomita, que permite a esse interior resistir ao ataque da escória à base de cal, possibilitando que se trabalhe com gusa com alto teor fósforo.É semelhante ao Bessemer pois as características físicas e de sopragem são iguais ao Bessemer, e também, processa gusa líquido e usa ar nesse processo. As reações químicas que acontecem dentro desse tipo de conversor são praticamente as mesmas que acontecem no conversor Bessemer, ou seja, a oxidação de impurezas, a combustão de carbono e a oxidação do ferro. Porém, no conversor Thomas, o fósforo é retirado com a pela utilização da cal e do enxofre isto é possível devido ao revestimento do forno de natureza básica.Neste processo há duas desvantagens: a não eliminação do enxofre do gusa e o ataque do silício ao revestimento interno, daí a necessidade do gusa ter um baixo teor de silício.

Conversor LD ( Linz-Donawitz )O conversor LD usa também o princípio da injeção do oxigênio, sendo que a diferença é que o oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa líquido, por intermédio de uma lança metálica composta de vários tubos de aço. A região de contato entre o gusa e o oxigênio puro, chamada de zona de impacto.Na zona de impacto, a reação de oxidação é muito intensa e a temperatura chega a atingir entre 2500 ºC e 3000ºC, temperaturas que provocam grande agitação no banho, acelerando assim as reações de oxidação no gusa líquido.Nesse conversor, a contaminação do aço por nitrogênio é muito pequena por conta do uso de oxigênio puro. Isso é um fator importante para os aços que passarão por processo de soldagem, por exemplo, pois esse tipo de contaminação por nitrogênio causa defeitos na solda.As vantagens desse processo são:

- alta capacidade de produção.

- as dimensões do equipamento relativamente pequenas.

- simplicidade de operação.

- o fato de as altas temperaturas não serem geradas pela queima de combustível, mas pelo calor que se desprende no processo de oxidação dos elementos que constituem a carga de gusa líquido.

Já as desvantagens desse processo são:

- a impossibilidade de se trabalhar com sucata.

- perda de material por queima.

- dificuldade em se controlar o processo no que se refere à quantidade de carbono.

- presença de considerável quantidade de óxido de ferro e de gases, que devem ser removidos durante o vazamento (operação de descarga do aço do interior do conversor).

Dos conversores LD, saem os aços usados na fabricação de chapas, tubos soldados, perfis laminados, arames, etc.

Conversor Siemens-MartinConsiste em aquecer uma carga em um forno de sola constituído de uma soleira, normalmente construída de material refratário de natureza básica “magnesita ou dolomita”, e com formato de abóbada com refratário a base de sílica, alguns tem todo o revestimento com material de natureza básica. Possuem a vantagem de suportar maior temperatura de serviço, sendo que o processo pode utilizar na carga:

- somente gusa líquido mais minério de ferro como oxidante.

- gusa líquido mais minério de ferro e sucata.

- gusa sólido, minério de ferro e sucata.

- somente sucata (mais raro).

Normalmente usa-se de 20 a 50% de gusa e a temperatura média de operação é de 1650 ºC.

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No caso de aços acalmados ( aços que geralmente tem maior teor de carbono ), a temperatura gira em torno de 1600 ºC, e pouco acima para aços efervescentes ( aços que geralmente com baixo teor de carbono ).Estes conversores tem grandes dimensões e capacidade podendo superar 200 t, normalmente são fixos mas existem alguns que basculam de 10º a 12º para a retirada da escória, e cerca de 30º para vazamento do lado oposto.O tempo necessário para obter-se uma “corrida” ( uma carga ) gira em torno de 8 a 10 horas.

ESQUEMA ( EM CORTE LONGITUDINAL) DO CONVERSOR “SIEMENS-MARTIN”

Conversores ElétricosPor só haver sido mencionado até agora o gusa como matéria-prima básica para fabricação do aço, poderíamos ter a impressão de que somente essa matéria-prima é utilizada. Porém, vale lembrar que uma das grandes vantagens do aço é a possibilidade de ele ser reciclado, e então, nos vem à lembrança o termo “sucata”, que é sempre associado a idéia do ato de reciclar algum produto.Então, é nos conversores elétricos que se transforma a sucata em aço. Por esse processo, se transforma energia elétrica em energia térmica, por meio da qual ocorre a fusão da sucata e/ou do gusa, sob condições controladas de temperatura e de oxidação do metal em estado líquido.É um processo que permite também a adição de elementos de liga que melhoram as propriedades do aço e lhe dão características excepcionais, e por conta disso, é considerado como o melhor processo para a produção de aços de qualidade.As vantagens da produção do aço nos fornos elétricos são:

- maior flexibilidade de operação.

- temperaturas mais altas.

- controle mais rigoroso da composição química.

- melhor aproveitamento térmico.

- ausência de problemas de combustão (por não existir chama oxidante).

- a possibilidade de se processar sucata.

Por outro lado, as principais desvantagens são:

- o custo operacional (por conta do custo da energia elétrica).

- a baixa capacidade de produção dos fornos.

São numerosos os tipos de fornos que empregam a eletricidade como fonte de energia, e em termos de utilização os mais comuns são: Conversor a Arco Elétrico e Conversor de indução.Praticamente a totalidade das aciarias utilizam o Forno a Arco Elétrico, ao passo que, as fundições utilizam o Forno de Indução.

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Conversor a Arco ElétricoÈ constituído de uma carcaça de aço feita de chapas espessas soldadas ou rebitadas, de modo a formar um recipiente com o fundo abaulado. No seu interior essa carcaça na sua parte inferior (chamada de soleira) por materiais refratários, de natureza básica (dolomita ou magnesita) ou ácida (sílica), dependendo do tipo de carga que o forno vai processar. O restante do forno é revestido com tijolos refratários silicosos. Em geral, as empresas compram o gusa sólido e, juntamente com sucata de aço, forma-se a carga para alimentar os fornos elétricos de produção de aço. Neste fornos, a fusão da mistura de sucata de aço e ferro gusa ocorre devido ao calor gerado por um arco voltaico, que se forma entre dois ou três eletrôdos de grafite colocados na parte superior (chamada de abóbada) do forno e a carga metálica.A carga de um forno a arco é constituída basicamente de sucata e fundente (cal), e nos fornos de revestimento básico, a carga deve ter quantidades bem pequenas de silício.Durante o processo, algumas reações químicas acontecem: a oxidação, na qual oxidam-se as impurezas e o carbono, a desoxidação, ou a retirada dos óxidos com a ajuda de agentes desoxidantes e a dessulfuração, quando o enxofre é retirado.É um processo que permite o controle preciso das quantidades de carbono presentes no aço.

Após a fusão da carga, Oxigênio é injetado por uma lança diretamente no banho líquido e a redução dos teores dos elementos de liga ocorre por oxidação. A fabricação do aço (refino) do aço incorpora duas etapas, o refino primário e o refino secundário. No refino primário, são reduzidos os teores Carbono, Manganês, Silício e Fósforo, e o calor liberado pela oxidação destes elementos químicos reduz o consumo de energia elétrica do forno. Durante o processo de oxidação, a composição química do banho líquido é monitorada por coleta de amostras e análise por Espectrometria de emissão ótica. Quando o banho líquido atinge a composição química ideal, este é transportado para um outro forno, a composição química final do aço é acertada (refino secundário). Neste segundo forno (forno panela), as “ferro-ligas” (Fe-Mn ou Fe-Si) são adicionadas. Estas ligas funcionam como dessulfurantes e desoxidantes, isto é, reduzem os teores de Enxofre e Oxigênio do aço. O Enxofre é então reduzido pela formação do Sulfeto de Manganês (MnS) que vai para a escória. Já quanto à desoxidação, é inevitável que parte do ferro, durante o refino primário, sofra oxidação. Contudo, é interessante comentar que nem todo o Sulfeto de manganês (MnS) e o Óxido de Manganês (MnO) vão para a escória. Parte destes compostos, bem como o próprio Óxido Ferroso (FeO) permanecerão no aço como impurezas, chamadas de inclusões não metálicas, as quais devem ser criteriosamente controladas pois afetam diretamente as propriedades dos aços produzidos.O Forno a Arco é o mais versátil para a produção de aço com as seguintes vantagens:

- permite produzir praticamente todos os tipos de aços carbono, aços de baixa liga, aços ferramenta, aços inoxidáveis, etc.

- é uma aparelho extremamente versátil, no que tange à carga, podendo ser operado com 100% de sucata.

- permite operações intermitentes e mudanças rápidas na produção.

- dos fornos de aciaria, é o que permite obter-se valores mais baixos de fósforo e enxofre.

- é extremamente eficiente em termos energéticos.

A tendência de instalação desses tipos de fornos é cada vez maior, com fornos de 200 a 250 toneladas. Os eletrôdos são de grafite, ligados a um transformador de tensão de 100 a 300V, estabelecendo-se arcos entre os eletrodos, através da carga e a radiação do arco que funde o metal.O carregamento do forno é feito pela abertura da abóbada, que gira, deixando o forno livre para a carga. Há ainda uma porta, por onde são adicionados materiais como ligas, formadores de escória, etc.Uma bica de vazamento, mediante o basculamento do forno, “vaza” o aço para a panela após concluída a corrida.

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ESQUEMA (EM CORTE LONGITUDINAL) DO CONVERSOR ELÉTRICO A ARCO

Conversor de InduçãoUtiliza energia elétrica para a produção do aço e também processa sucata.O conjunto que compõe esse forno é composto de um gerador com motor de acionamento, uma bateria de condensadores e uma câmara de aquecimento. Essa câmara de aquecimento é basculante e tem, na parte externa, a bobina de indução.O cadinho é feito de massa refratária compactada dentro dessa câmara, onde a sucata se funde por meio de calor produzido dentro da própria carga. Para a produção do aço, liga-se o forno, e os pedaços de sucata que devem ser de boa qualidade vão sendo colocados dentro do forno, à medida que a carga vai sendo fundida. Após a fusão se completar e a temperatura desejada é atingida, adiciona-se cálcio, silício ou alumínio, que são elementos desoxidantes e tem como função a retirada dos óxidos do metal.

Processo DuplexConsiste em combinar dois processos, como por exemplo os conversores do tipo Bessemer ácido e o Siemens-Martin básico.

Processos de Redução DiretaO princípio da “redução direta” consiste em tratar-se óxidos de ferro praticamente puros (Fe2O3 ou Fe3O4) a temperaturas usualmente entre 950 e 1050oC, na presença de uma substância redutora, resultando, frequentemente uma massa escura e porosa, conhecida como “ferro esponja”.A redução é realizada no estado sólido e os processos correspondentes têm por objetivo eliminar o Alto Forno, produzindo-se o aço diretamente do minério ou produzindo-se um material intermediário, a ser empregado como “sucata sintética” nos fornos de aço.Os processos de redução direta seriam aconselhados, pelo menos teoricamente, para países que não dispõem do melhor carvão de pedra coqueificável ou que não possuam minérios de alto teor em ferro.Basicamente, todos os processos de redução direta podem ser agrupados em duas classes:

- processos que utilizam redutores sólidos.

- processos que utilizam redutores gasosos.

A figura representa, esquematicamente, o processo conhecido pelo nome de SL / RN. A carga consiste de concentrados de minério de ferro, na forma moída ou na forma de “pelotas”, coque e calcário moídos.

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Representação esquemática do processo SL/RN de Redução Direta.A carga é levada a um forno rotativo, onde a temperatura é mantida na faixa de 1000 a 1076ºC. O produto sólido resultante é resfriado e o ferro é separado mediante separador magnético. O coque não utilizado é removido e reutilizado. O processo permite produzir material contendo enxofre entre 0,02 e 0,05% apenas, o que o torna adequado para a utilização em fornos de aço.

Conversores Pneumáticos

- Sopro pelo fundo (processo Bessemer, com capacidade média entre 20 e 30 t).

- Sopro pelo lado.

- Sopro pelo topo.

- Processo Stora Kaldo.

- Processo Rotor.

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As informações contidas nesse texto foram compiladas de diversas fontes originais para uso específico em sala de aula, e podem, sem espaço de tempo determinado ou aviso prévio sofrer alterações, atualizações, acréscimos ou mesmo correções por imprecisões aqui contidas.( Rev. 1 – Ago 2009 ).

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