O documento descreve os processos de produção de materiais ferrosos, incluindo a extração do minério de ferro, produção de ferro no alto-forno, refino no conversor para produzir aço, lingotamento e conformação. Detalha os principais métodos como a produção de ferro no alto-forno usando minério, carvão e calcário, refino do aço no conversor a oxigênio e lingotamento contínuo para obtenção de placas de aço.

1. Noções de siderurgia
Materiais metálicos, processos de
fabricação de ligas ferrosas

2. Resumo do processo
• 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.

3. Produção do AçoProdução do Aço

4. O que são materiais ferrosos?
• Os materiais ferrosos, são ligas de ferro e carbono
contendo elementos residuais como silício manganês
fósforo enxofre entre outros.Pode conter elementos
adicionados (cromo molibdênio níquel vanádio e outros)
com algum propósito particular (aços liga ou ligados
ferros fundidos ligados).
• Aços: teor de carbono até aproximadamente 2%
(maioria dos aços tem carbono até 0,5%).
• Ferros fundidos: teor de carbono entre 2% e 6,7% (na
prática entre 2,5 , 4,5 %) em geral contendo silício em
percentual maior que os aços que garante a presença
de grafita (carbono puro) na estrutura.

5. Matéria prima dos materiais ferrosos
• Minérios:
• Magnetita Fe3O4 coloração preta
• Hematita Fe2O3 coloração avermelhada principal minério no Brasil
(itabirito) Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais.
• .
• São enriquecidos (Vale)
• Carvão: (reduzem o minério, combustíveis, adicionam carbono ao ferro)
• Coque: destilação seca do carvão mineral à 1000 1100ºC, alta
resistência ao esmagamento (altos fornos) aço com muito enxofre (pior
qualidade)
• Carvão vegetal: Destilação seca de madeira. Baixa resistência ao
esmagamento (Altos fornos mais baixos) aços com pouco enxofre (melhor
qualidade)
• Fundentes:
• Calcário ou caliça . Baixam o ponto de fusão da ganga (o que
não é óxido de ferro) do minério e da cinza do carvão ao reagirem com eles
formando a escória

6. FerroFerro PrimárioPrimário
• Fontes de FerroFontes de Ferro
5mm<Pelotas<18mm5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm5mm<Sinter<50mm
6mm< Minério
<40mm
granulado
6mm< Minério
<40mm
granulado
Em detalheEm detalhe

7. • Detalhes do processoDetalhes do processo
Típica Bateria de coqueificaçãoTípica Bateria de coqueificação
Coque incandescente
pronto para ser descarregado
Coque incandescente
pronto para ser descarregado
CoqueriaCoqueria

8. 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 caque gerando COque 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

9. Alto FornoAlto Forno
O alto forno é um forno de cuba que operado emO alto forno é um forno de cuba que operado em
regime de contra corrente.regime de contra corrente.
No topo do forno o coque, calcário, e o materialNo topo do forno o coque, calcário, e o material
portador de ferro (sinter, pelotas e minérioportador de ferro (sinter, pelotas e minério
granulado) são carregado em diferentes camadas.granulado) são carregado em diferentes camadas.
A carga sólida, alimentada pelo topo, desce porA carga sólida, alimentada pelo topo, desce por
gravidade reagindo com o gás que sobe.gravidade reagindo com o gás que sobe.
Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dosNa parte inferior do forno o ar quente (vindo dos
regeneradores) é injetado através das ventaneiras.regeneradores) é injetado através das ventaneiras.
Em frente as ventaneiras o OEm frente as ventaneiras o O22, presente no ar, reage, presente no ar, reage
com o coque formando monóxido de carbono (CO)com o coque formando monóxido de carbono (CO)
que ascende no forno reduzindo o óxido de ferroque ascende no forno reduzindo o óxido de ferro
presente na carga que desce em contra corrente.presente na carga que desce em contra corrente.

10. Alto FornoAlto Forno
John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

11. 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 FornoAlto Forno

12. Alto forno

13. Aciaria
• 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.
• 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 com lança ( em geral
adiciona-se sucata junto para
baixar a temperatura), (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).

14. Produção do Aço Líquido-métodos maisProdução do Aço Líquido-métodos mais
usados atualmenteusados atualmente
A produção do aço líquido se dá através da oxidaçãoA produção do aço líquido se dá através da oxidação
controlada das impurezas presentes no gusa líquidocontrolada das impurezas presentes no gusa líquido
e na sucata.e na sucata.
Este processo é denominado refino do aço e éEste processo é denominado refino do aço e é
realizado em uma instalação conhecida comorealizado em uma instalação conhecida como
aciaria.aciaria.
O refino do aço normalmente é realizado emO refino do aço normalmente é realizado em
batelada pelos seguintes processos:batelada pelos seguintes processos:
-- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (cargaAciaria a oxigênio – Conversor LD (carga
predominantemente líquida).predominantemente líquida).
-- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco –Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEAFEA
(carga predominantemente(carga predominantemente sólida).sólida).

15. Conversor LDConversor LD
Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano)Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano)
da produção de aço líquido mundial, a tecnologiada produção de aço líquido mundial, a tecnologia
continua a ser a mais importante rota para acontinua a ser a mais importante rota para a
produção de aço, particularmente, chapas de aço deprodução de aço, particularmente, chapas de aço de
alta qualidade.alta qualidade.
Processo industrial teve início em 1952, quando oProcesso industrial teve início em 1952, quando o
oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partiroxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir
daí o crescimento foi explosivo.daí o crescimento foi explosivo.
Permite elaborar uma enorme gama de tipos dePermite elaborar uma enorme gama de tipos de
aços, desde o baixo carbono aos média-liga.aços, desde o baixo carbono aos média-liga.

16. Conversor LDConversor LD

17. Conversor

18. Conversor LDConversor LD

19. Metalurgia de PanelaMetalurgia de Panela
Após o refino, o aço ainda não se encontra emApós o refino, o aço ainda não se encontra em
condições de ser lingotado. O tratamento a ser feitocondições de ser lingotado. O tratamento a ser feito
visa os acertos finais na composição química e navisa os acertos finais na composição química e na
temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e otemperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o
lingotamento contínuo na cadeia de produção delingotamento contínuo na cadeia de produção de
aço carbono.aço carbono.
Desta forma o FEA ou o conversor LD pode serDesta forma o FEA ou o conversor LD pode ser
liberado, maximizando a produção de aço.liberado, maximizando a produção de aço.
- Forno de panela- Forno de panela
- Desgaseificação- Desgaseificação

20. Forno de PanelaForno de Panela
Forno na metalurgia de panela

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

22. Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo

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

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

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

26.  ExtrusãoExtrusão: Processo no qual um bloco de metal tem: Processo no qual um bloco de metal tem
reduzida sua seção transversal pela aplicação dereduzida sua seção transversal pela aplicação de
pressões elevadas, forçando-o a escoar através dopressões elevadas, forçando-o a escoar através do
orifício de uma matriz.orifício de uma matriz.
 TrefilaçãoTrefilação: Processo que consiste em puxar o metal: Processo que consiste em puxar o metal
através de uma matriz, por meio de uma força deatravés de uma matriz, por meio de uma força de
tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz.
Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação

27.  ForjamentoForjamento: Processo de transformação de metais por: Processo de transformação de metais por
prensagem ou martelamento (é a mais antiga forma deprensagem ou martelamento (é a mais antiga forma de
conformação existente).conformação existente).
 LaminaçãoLaminação: Processo de deformação plástica no qual: Processo de deformação plástica no qual
o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos eo metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e
rotação. É o de maior uso em função de sua altarotação. É o de maior uso em função de sua alta
produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quenteprodutividade e precisão dimensional. Pode ser a quente
ou a frio.ou a frio.
Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação

28. Dobramento
Forjamento
Laminação
Trefilação
Embutimento
ProfundoEstiramento
Matriz
Cisalhamento
τ
ExtrusãoExtrusão
Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação

29. Lingotamento e LaminaçãoLingotamento e Laminação