ProIn I. Cap 2a Beneficiamento do Aço. Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

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1 Instituto Federal de Santa Catarina Campus de Florianópolis Departamento Acadêmico de Metal-Mecânica Curso Técnico de Mecânica Industrial ProIn II Cap 2a ProIn I Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng pavanati@ifsc.edu.br

2 Concentração (Média) de ferro na crosta terrestre 2

3 Regiões ricas em ferro Mina de ferro (Carajás PA) Fonte: 3 O minério de ferro é uma rocha com grande concentração de ferro

4 Onde estão as maiores depósitos de ferro no mundo? 4 Fonte: Branco, PM, Dicionário de mineralgoia citado por Ministério de minas e energia (2001)

5 Como o ferro é encontrado na natureza? Minério de ferro Fonte: 5 Uma das formas mais conhecidas é como óxido de ferro (Fe 2 O 3 Hematita)

6 Alguns tipos de Minério de Ferro Quantidade média de ferro (%) 6 Hematita Magnetita Limonita Siderita

7 O minério de ferro é uma Rocha se bater, quebra! 7

8 O aço é um material Metálico se bater, amassa! 8

9 Produção do aço Como fazer uma pedra se transformar em barras de aço? 9 Pedra rica em ferro Material metálico ferroso

10 Produção do aço Pedra rica em ferro Material metálico ferroso Óxido de ferro Ferro metálico Fe O Fe Fe 10 Átomos de ferro ligados a átomos de oxigênio Átomos de ferro ligados a átomos de ferro

11 Produção do aço Segredo da transformação de pedra em metal Óxido de ferro Monóxido de carbono Fe O Fe O C O C Fe Fe Óxido de ferro Carbono Ferro metálico 11

12 Produção do aço A transformação de minério de ferro em aço é feita numa 12 Usina Siderúrgica

13 Siderurgia USINA INTEGRADA Minério de ferro Material metálico ferroso de baixa qualidade (gusa) Redução do minério de ferro Refino secundário Aço líquido Lingotes de aço Lingotamento 13

14 Siderurgia Ciclo de produção Usina integrada Minério de Fe Coque Fundente Alto Forno Conversor LD Forno Panela Ferro gusa Ferro gusa dessulf. Aço carbono Aço ligado Carro Torpedo 14 0 h 8 h 9 h 10 h 11 h

15 Siderurgia Ciclo de produção Usina integrada Lingotamento Contínuo Forno de reaquecimento Lingotes de aço Laminação h

16 Siderurgia Ingredientes para a fabricação do aço: 1. Minério de ferro (fonte de ferro) 2. Carvão coque (fonte de carbono) 3. Fundente (auxilia na purificação do aço) 16

17 Beneficiamento do Minério de Ferro Mineração Pelotas Sinter Trituração Aglomeração ok 17 Granulado Finos

18 Beneficiamento do Minério de Ferro Aglomerado: Pelotas Aglomerado: Sinter Granulado Tamanho: 5 18 mm Tamanho: 5 50 mm Tamanho: 6 40 mm 18

19 Beneficiamento do carvão Coqueifação: Processo que visa a remoção da matéria volátil do carvão Funções do coque: 1. Reduzir o minério de ferro; 2. Gerar calor; 3. Fornecer carbono à liga. 19

20 Alto Forno Carga sólida Minério de ferro Fundente Coque 20

21 Alto Forno Ar quente (1000 ºC) Queimadores Ventaneiras 21

22 Alto Forno Os gases saem em com temperatura de aprox. 150 ºC 150 ºC Redução do minério de Ferro +/ ºC A região próxima aos quei madores chega a ºC ºC ºC O minério se transforma em metal fundido e escorre para o fundo do alto forno a uma temperatura de aprox ºC

23 Alto Forno Reações dentro do alto-forno O oxigênio do ar em alta temperatura reage com o coque (queima do carbono) formando CO 2 e calor 23

24 Alto Forno Reações dentro do alto-forno O CO 2 na presença de calor reage com o coque formando CO (monóxido de C) 24

25 Alto Forno Reações dentro do alto-forno O CO na presença de calor reage com minério de ferro promovendo sua redução (separação do Fe e do Oxigênio) 25

26 Alto Forno Gases da reação Os gases da reação (CO e CO 2 ) atravessam o Alto Forno e são recolhidos por uma tubulação que leva o gás para retirar a poeria Estes gases (o CO) são posteriormente queimados e o calor gerado é usado para aquecer o ar que entra pelas ventaneiras 26

27 Aproveitamento dos subprodutos no Alto Forno 27

28 Alto Forno 1. Escória 2. Ferro Gusa 28

29 Ferro gusa x Aço Elemento Químico Composição gusa Composição Aço C 3,50 a 4,50 % 0,008 a 2,11% Mn 0,50 a 2,50 0,50 % Si 0,50 a 4,00 % 0,25 % P 0,05 a 2,00 % < 0,05 % S 0,20 % < 0,05 % 29

30 Alto Forno Ferro gusa Pedra Sólido Líquido Metal 30

31 Refino Secundário Aciaria Alto Forno Carro Torpedo 31

32 Carro Torpedo Conduz o FERRO GUSA no estado LÍQUIDO para a ACIARIA 32

33 Aciaria CONVERSOR LD 33 Transforma FERRO GUSA em AÇO CARBONO (Refino Secundário)

34 Refino Secundário Conversor LD O 2 Gases da reação (CO / CO 2 ) Gusa líquido Escória Líquida Sucata de aço 34 Fundente Aço Líquido

35 Refino Secundário Conversor LD O sopro de O 2 queima o excesso de carbono (e de impurezas) a níveis aceitáveis para se tornar AÇO 35

36 Controle da Composição Química FORNO PANELA No Forno Panela são efetuadas a adição de elementos de liga ao aço e a correção da composição química 36

37 Lingotamento Vazamento para obtenção do lingote Lingotes Solidificados 37

38 Lingotamento Contínuo 38

39 Lingotamento Contínuo Fonte: 39

40 Siderurgia USINA SEMI-INTEGRADA Fundição da sucata de aço ou ferro gusa Fundição da sucata de aço e/ou ferro gusa Aço líquido Eliminação das impurezas e ajuste da composição química Lingotes de aço Lingotamento 40

41 Siderurgia Ciclo de produção Usina semi-integrada Forno a arco Lingotamento Sucata de aço e/ou ferro gusa Forno Panela 41

42 Siderurgia Ciclo de produção Forno Elétrico 42

43 Conformação mecânica Obtenção de produtos semi-acabados Bobinamento Trens de laminação Laminação logo após o lingotamento contínuo Limpeza química Estocagem de produtos semiacabados 43

44 Conformação mecânica Obtenção de produtos semi-acabados 44