1. O documento descreve o processo de fabricação do aço, desde a obtenção das matérias-primas até os produtos finais. 2. Explica que o minério de ferro e o carvão são transformados em alto-fornos em ferro fundido, que é refinado em aciarias para se tornar aço. 3. Em seguida, o aço passa por lingotamento contínuo e laminação a quente ou a frio para se tornar chapas, barras e outros produtos de aço.

1. O PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO
CURSO: TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
PERIODO: NOTURNO
PRIMEIRO TERMO - 2º SEMESTRE/2010
DISCIPLINA: TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
ORIENTADOR: Prof. Msc. AURÉLIO MOREIRA DA SILVA NETO
ALUNO: LUIZ ANTONIO NATALI DE SOUZA
1

2. RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo um resumo do processo de
fabricação do aço.
Desde o inicio das primeiras civilizações o homem utiliza o ferro como
matéria-prima na fabricação dos mais variados utensílios.
Hoje o aço esta presente no nosso cotidiano de tal forma que seria
impossível a humanidade ter se desenvolvido aos níveis tecnológicos atuais sem
o emprego da tecnologia de redução do ferro para a obtenção do aço
2

3. SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 4
2 HISTÓRIA DO AÇO 4
3 PROCESSO SIDERÚRGICO – INTRODUÇÃO 5
3.1 MATÉRIAS-PRIMAS PARA SIDERURGIA 6
3.2 O MINÉRIO DE FERRO 6
3.3 CARVÃO-COQUE 7
3.4 FUNDENTE 7
3.5 PRODUÇÃO DO FERRO-GUSA: ALTO-FORNO 7
3.6 REDUÇÃO 8
4 ACIARIA 8
5 LINGOTAMENTO CONTINUO 9
6 LAMINAÇÃO A QUENTE 9
6.1 TENSÕES RESIDUAIS 10
7 LAMINAÇÃO A FRIO 10
8 PRODUTOS LAMINADOS 10
9 CONCLUSÃO 11
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 12
3

4. 1- Introdução
Nos dias atuais é impossível de imaginar a sociedade sem o uso do aço. A produção
do aço é um forte indicador do desenvolvimento de um país, pois seu consumo cresce
proporcionalmente ao desenvolvimento desse país.
Fabrica-lo exige técnicas que precisam ser renovadas de forma cíclica,por isso o
investimento constante das siderúrgicas em pesquisa e aperfeiçoamento da produção do
aço.
2 – História do Aço
Há cerca de 4.500 anos, o ferro metálico usado pelo homem rea encontrado in natura
em meteoritos recolhidos por tribos nômades na Asia Menor. Muitos defendem a hipótese
de que o homem descobriu o ferro por volta de 6.000 a 4.000 a.C. Ele teria surgido por
acaso quando pedras do minério de ferro usadas para proteger um fogueira, teriam
fundido-se com o calor do fogo.
O ferro passou a ser usado com frequência, partir do momento em que descobriu-se
como extrai-lo do seu minério em torno de 1.500 a.C, provavelmente no Oriente Médio.
Do primeiro milênio da era Cristã o ferro difundiu-se para toda bacia do Mediterrâneo.
O uso do ferro promoveu grandes mudanças na sociedade. A agricultura desenvolveu-
se rapidamente com o uso de novos utensílios. A confecção de armas possibilitou a
expansão territorial, o que mudou a face da Europa e do resto do mundo.
O minério de ferro começou a ser aquecido em fornos primitivos, (forno de lupa) para
fabricar um quilo de ferro em barras, usava-se de dois a quatro quilos de minério de ferro
e cerca de quatro quilos de carvão vegetal. Mas, aos poucos, novas técnicas foram sendo
descobertas, tornando o ferro mais duro e resistente a corrosão. Um exemplo disso foi a
adição de calcário à mistura de ferro, o que possibilitava melhor absorção de impurezas.
Figura -1 Forno tipo Lupa ou Poço Fechado e a Forja Catalã
Após anos de uso de forno de lupa, surgiu a forja catalã (considerada o embrião do
alto-fornos utilizados até os dias de hoje). Ela apareceu na Espanha e foi utilizada
durante toda a idade média.
Era uma lareira de pedras e foles que inflavam a forja de ar, o que aumentava a
temperatura e com isso era possível obter ferro no estado liquido.
Em torno de 1444, o minério de ferro passou a ser fundido em alto-fornos, processo
que é usado até hoje. As temperaturas atingidas nesses fornos eram ainda maiores o que
4

5. permitia maior absorção de carbono o que tornava o ferro e as ligas de aço ainda mais
duras e resistentes. Na ocasião a produção diária de um forno chegava há cerca de
1.500 kg.
Figura – 2 Seção transversal de um Auto-forno moderno
A grande mudança só ocorreu em 1.856 quando se descobriu como produzir o aço.
Isso porque o aço é mais resistente que o ferro fundido e pode ser produzido em grandes
quantidades.
Em meados do século XIX as siderúrgicas foram aumentado seus investimentos em
tecnologia de forma a reduzir o impacto da produção no meio ambiente produzindo cada
vez mais aço com menos insumos e matérias-primas.
O aço hoje é o produto mais reciclado no mundo, carros, geladeiras, latas, etc... tudo
que é feito de aço tornam-se sucatas, que alimentam os fornos das usinas produzindo
aço com a mesma qualidade. Alem de disso as empresas siderúrgicas participam de
acordos internacionais para preservar o meio ambiente.
2.1 O inicio da siderurgia no Brasil
Quando os portugueses chegaram no Brasil tinham a esperança de encontrar aqui
metais preciosos. No entanto nenhum metal foi encontrado, nem mesmo o ferro. Por
volta de 1550 foi relatado ao rei, a existência de minério de ferro e prata no interior da
Capitania de São Vicente (atual São Paulo).
Afonso Sardinha em 1587 descobriu magnetita na atual região de Sorocaba, interior
de São Paulo e de inicio a produção de ferro a partir da redução desse metal.
3- Processo siderúrgico - Introdução
A fronteira entre o ferro e aço foi definida na revolução industrial. Basicamente o aço
é uma liga de ferro e carbono.
O ferro é encontrado em toda crosta terrestre, o minério de ferro é um óxido de ferro,
misturado com areia fina.
O carbono é também relativamente abundante na natureza. Na siderurgia usa-se o
carvão mineral, e em alguns casos o carvão vegeta.
Antes de serem levados ao auto-forno, o minério de ferro e o carvão são previamente
5

6. preparados para melhoria do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão
é destilado para obtenção do coque.
No processo de redução o ferro se liquefaz e é chamado de Ferro-gusa. Ainda em
estado liquido o ferro é levado para aciaria onde é transformado em aço. O refino do aço
se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. Finalmente, o aço é laminado. O aço em
processo de solidificação é deformado mecanicamente para ser transformado em
produtos utilizados pela industria de transformação como chapas grossa e finas, barras,
bobinas, perfilados, etc.
3.1 - Matérias-primas para a Siderurgia
As matérias-primas para a industria siderúrgica são:
− Minério de Ferro;
− Carvão
− Calcário
Outras matérias-primas, minérios principalmente, são igualmente importantes
principalmente o manganês pela sua presença em todos os processos siderúrgicos.
Figura – 3 Matérias-primas para fabricação do aço
3.2 – O Minério de Ferro.
Os minerais que contem ferro em quantidades considerareis são os óxidos. Os
principais óxidos de ferro são:
− Magnetita (oxido ferro-ferroso) com 72,4% de Fe
− Hematita (oxido férrico) com 69,9% de Fe
− Limonita (oxido hidratado de ferro) com 48,3% de Fe
3.2.1 - Beneficiamento do minério de ferro.
O beneficiamento tem por objetivo tornar o minério mais adequado para utilização nos
auto-forno. As operações de beneficiamento geralmente são a sintetização, a pelotização,
a briquetagem e a nodulização. As principais são ao sintetização e pelotização.
3.2.2Sintetização.
Consiste em aglomerar finos de minério de ferro, numa mistura com
aproximadamente 5% de um carvão finamente dividido, coque ou antracita. O “sinter”
deve ser convenientemente resfriado para poder ser facilmente manuseado.
A qualidade do “sinter” pode ser ainda mais melhorada se ao mesmo for incorporado
um fundente (calcário) de modo a evitar a carga direta no auto-forno.
6

7. 3.2.3 Pelotização.
Este é o mais novo processo de aglomeração e talvez o de maior exito. Neste
Processo produzem-se inicialmente “bolas” ou “pelotas” cruas de finos de minério. As
vezes adiciona-se uma pequena quantidade de um combustível, de modo a ter-se um
suprimento parcial de calor. Finalmente, outros aditivos podem ser incluídos como
barrilha, calcário ou dolomita, com fim de aumentar a resistência das pelotas.
3.3 Carvão-coque
O Coque é obtido pelo processo de coqueificação. A coqueificação consiste, em
principio no aquecimento a altas temperaturas, em ausência do ar durante um período de
18 horas, onde é liberada substancias voláteis do carvão mineral. O produto resultante, o
coque, é um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e
grande quantidade de carbono.
O coque, nas especificações requeridas é encaminhado ao alto-forno e os finos do
coque são encaminhados a sintetização e à aciaria.
3.4 Fundente
A função do fundente é combinar com as impurezas do minério e com as cinzas do
carvão, formando as chamadas “escórias”. O principal fundente é o calcário.
3.5 – Produção do Ferro-Gusa: Alto-forno
O alto-forno constitui ainda o principal aparelho utilizado na metalurgia do ferro. A
partir dos primeiros fornos rudimentares, novos aperfeiçoamentos técnicos estão sendo
introduzidas e a capacidade diária esta se aproximando das 10.000 toneladas de ferro-
gusa em 24 horas.
Figura – 4 Seção transversal da instalação de um alto-forno, incluindo o equipamento auxiliar principal.
7

8. 3.6 - Redução
Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro,
utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro
são transformados em ferro-gusa.
A reação ocorre no equipamento denominado auto-forno, e constitui uma reação
exotérmica. O resíduo formado pela reação a escória, é vendida para a industria de
cimento.
Após a reação o ferro, o ferro-gusa na forma liquida é transportado em vagões
revestidos com material refratário (carros-torpedos) para uma estação de dessulfuração,
onde são reduzidos os teores de enxofre, a níveis aceitáveis. Também são feitas análises
de composição química da liga (carbono, silício, manganês, fosforo, enxofre) e a seguir o
ferro-gusa é trasportado para à aciaria, onde será transformado em aço.
4 – Aciaria
Figura – 5 Fluxo simplificado da produção do aço.
Na aciária, o ferro-gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro
sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação, constitui na
redução da gusa através da combinação dos elementos de liga existentes (silício,
manganês) com o oxigênio soprado, o que, provoca uma grande elevação na
temperatura, atingindo aproximadamente 1.700° C.
Figura – 6 Refino do ferro-gusa e sua transformação em aço
Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e os
8

9. demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica na superfície do
metal.
Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a próxima
etapa que constitui o lingotamento continuo.
5 – Lingotamento contínuo
No processo de lingotamento continuo o aço liquido é transferido para moldes onde
se solidificará. O veio metálico é continuamente extraído por rolos e após resfriado, é
transformado em placas rusticas através do corte.
Figura – 7 Lingotamento contínuo
6 – Laminação a quente.
Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminação, podendo ser
quente ou frio, onde se transformarão em chapas através da diminuição da área da seção
transversal. Na laminação a quente, a peça com aproximados 250 mm é aquecido é
submetido a deformação por cilindros que a pressionarão até atingir a espessura
desejada.
Figura 8 Processo de laminação a quente
Os produtos laminados a quente podem ser:
9

10. .Chapas grossas:
espessura: 6 a 200 mm
largura: 1000 a 3800 mm
comprimento: 5000 a 18000 mm
.Tiras:
espessura: 1,2 a 12,50 mm
largura: 800 a 3800 mm
comprimento padrão: 2000, 3000 e 6000mm
6.1 – Tensões Residuais
Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente,
apresentam tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas por
exemplo, as bordas se solidificam mais rapidamente que o centro servindo como um
quadro que impedira a retração da peça como um todo, fazendo com que o centro da
pela permaneça tracionado. A norma NBR 8800 fixa essa tensão em 115 MPa.
7 – Laminação a frio
Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são
normalmente mais finas, com melhor acabamento e sem a presença de tensões
residuais.
.Dimensões:
espessura: 0,3 a 3 mm
largura: 800 a 1600 mm
comprimento padrão: 2000, 2500 e 3000 mm
8 – Produtos Laminados
Ao final de todo o processo preparação das matérias-primas, produção do gusa (alto-
forno), aciaria (produção do aço) e por fim sua conformação (laminação do aço) temos os
mais diversos produtos para aplicação na industria metalúrgica, na construção civil, entre
outras.
Figura – 9 Produtos finais do aço para diversos usos.
10

11. 9 – Conclusão
Com o presente estudo foi possível avaliar que o processo de fabricação do aço
laminado que conhecemos está muito alem de sua conformação, passando por uma
cadeia produtiva que vai desde a extração do minério de ferro, sua redução no alto-forno,
e esse transformado em aço na aciária até ser laminado.
O reaproveitamento do aço da sucata é uma grande e vantajosa alternativa para a
produção do aço, pois gera uma economia grande de matérias-primas e energia, alem de
reduzir significantemente o impacto ambiental desta atividade.
11

12. 10- Referências bibliográficas:
Instituto Aço Brasil (antigo Instituto Brasileiro de Siderurgia – IBS) acesso no dia
19/09/2010 12:00h
www.acobrasil.org.br
Chiaveirni, Vicente.
Tecnologia Mecânica – Materiais de Construção Mecânica – Vol.III
2. ed. - São Paulo: McGraw-Hill, 1986.
12