METALURGIA DO FERRO
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Obtenção de Ferro e Aço: Extracção, Processos e Tecnologias, Notas de aula de Metalurgia
Informações sobre a obtenção de ferro e aço, abordando as diferentes tecnologias utilizadas na extração do minério de ferro, na redução e obtenção de aço. Desde a extração do ferro no estado sólido até a produção de aço por carbonização do carvão, passando pelas diferentes etapas da produção em altos fornos, este texto oferece uma visão geral detalhada do processo.
O que você vai aprender
- Quais foram as primeiras técnicas utilizadas na produção de ferro e aço na Europa?
- Quais são as vantagens de usar processos de redução auto-redutoras?
- Como é que o carvão é utilizado na produção de aço?
- Quais são as principais etapas na produção de ferro em altos fornos?
- Qual é a importância da extração do ferro no estado sólido?
Tipologia: Notas de aula
2022
1 / 69
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METALURGIA DO FERRO
REDUÇÃO DE MINÉRIO DE FERO
Siderurgia = metalurgia do ferro
Sistema Fe-O-C
• Minério de ferro: Fe + Oxigenio
• Redução: Minério +carbono Fe (C)+ CO/CO 2
• Refino: Fe (C)+ Oxigênio Fe (O) +CO/CO 2
• Desoxidação: Fe (O) + desoxidante (Al, Si, C) aço
acalmado
Energia para Siderurgia
• Principal fonte energética: Carbono
• Carvão mineral e carvão vegetal
• C + O 2 >> CO 2 + energia
• Grande geração de gases estufa
• Consumo energético no Brasil : 9,6 % de toda
energia produzida no país
Ferro e Aço
Ferro: comportamento variado em
função de composição química, teor
de carbono, e histórico de
tratamento termo-mecânico.
Aço: ligas ferro-carbono
contendo menos de 2% de Carbono, podendo conter
outros elementos de liga
Ferro fundido: ligas ferro-
carbono contendo mais de 2 %
de carbono, contendo ainda silício e outros elementos
PROPRIEDADES DOS AÇOS
DEPENDEM DE:
- COMPOSIÇÃO QUÍMICA
- MICROESTRUTURA
Alterando temperatura; alterando velocidade de
resfriamento; deformando e tratando termicamente
Evolução dos processos siderúrgicos
Evolução dos processos siderúrgicos
A: Forja Corsa; B: Forja Catalã; C: Forno Osmund; D: Stucköven
Alto Forno
primeiro alto forno europeu: Brescia, em
1450 desenvolvimento motivado mais pela
necessidade do produto, ferro fundido,
mais adequado para fabricação de
canhões, do que por questões técnicas
fim da Idade Média:
comércio de ferro e aço plenamente
difundido
diferentes tecnologias coexistiam, tanto
para a extração do ferro como para a
obtenção de aço
Novo Aço
William Kelly (EUA): carbono do gusa
pode ser “queimado” com ar,
aumentando a temperatura e
diminuindo o teor de carbono até
converter-se em aço.
Considerado perturbado mentalmente
ao propor fazer aço “sem combustível”
Simultaneamente Henry Bessemer
(Inglaterra)trabalhou na mesma linha e
patenteou o processo.
Apesar da dificuldade de tratar gusa
com teores elevados de fósforo, o
processo prosperou e foi adotado por
diversos fabricantes
Usinas integradas
Usinas semi-integradas
Preparação da carga metálica
Sinterização: prepara o
minério de ferro na forma de
sinter, nas usinas
siderúrgicas
Pelotização: produz pelotas a partir de
minério de ferro fino, nas empresas
mineradoras
- mistura de minério de ferro e coque entra por cima e é colocada no topo do empilhamento.
- a carga desce e é aquecida pela corrente de gases gerados na reação do ar pré-aquecido injetado, a temperaturas entre 900 ºC e 1 200 ºC.
- Na região acima da ventaneira do alto forno, ocorre fusão do ferro e gotejamento de gusa líquido, que cai no interior do cadinho, na parte inferior do forno.
- Dois subprodutos são formados: escória e gás. A escória e o metal se acumulam no cadinho e se separam por diferença de densidade.
- O gás que sai pelo topo do alto forno é composto de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2 ) e principalmente de nitrogênio (N 2 ) e após mistura com gases de coqueria é utilizado para pré-aquecer o ar insuflado no alto-forno.