ALTO FORNO E ACIARIA. Curso: Engenharia Mecânica Disciplina: Tecnologia Metalúrgica Período: Prof. Ms. Thayza Pacheco dos Santos Barros

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1 ALTO FORNO E ACIARIA Curso: Engenharia Mecânica Disciplina: Tecnologia Metalúrgica Período: Prof. Ms. Thayza Pacheco dos Santos Barros 1

2 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 coque gerando CO que 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 Fe 2 O 3 + 3/2CO = Fe +3/2CO 2

3 Alto Forno O alto forno é um forno de cuba que operado em regime de contra corrente. No topo do forno o coque, calcário, e o material portador de ferro (sinter, pelotas e minério granulado) são carregado em diferentes camadas. A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gás que sobe. Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) é injetado através das ventaneiras. Em frente as ventaneiras o O 2, presente no ar, reage com o coque formando monóxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro presente na carga que desce em contra corrente.

4 Alto Forno 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.

5 Alto forno

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

8 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 O 2 ou de ar saindo na forma de gases ou passando para a escória.

9 CONVERSORES Conversores: ar ou O 2 é soprado durante 15 a 20 minutos 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: Bessemer Conversor Thomas Conversor LD (Linz Donawitz) 9

10 BESSEMER Constituído de chapas de aço e revestido com material refratário; Fundo móvel com orifícios para injeção de ar sob pressão; Grande vantagem: Pode ser colocado na posição horizontal para entrada do ferro gusa e sucata e na posição vertical para o processo de produção do aço; NÃO precisa de combustível. 10

11 11 BESSEMER

12 THOMAS Funcionamento semelhante ao Bessemer; Diferença: Revestimento refratário desse conversor, que é feito com um material chamado dolomita, que resiste ao ataque da escória à base de cal e, por isso, esse material permite trabalhar com um gusa com alto teor de fósforo. Desvantagem: não elimina o enxofre do gusa e o revestimento interno do forno é atacado pelo silício 12

13 CONVERSOR LINZ-DONAWITZ O oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa líquido, através de uma lança de aço. A região de contato é denominada zona de impacto; Zona de impacto: 2500 C a 3000 C; A diferença de temperatura provoca agitação, o que acelara as reações químicas. Utiliza O2 puro. 13

14 14 CONVERSOR LINZ-DONAWITZ

15 VANTAGENS DOS CONVERSORES Alta capacidade de produção; Dimensões relativamente pequenas; Alta capacidade de produção; Não é necessário combustível. 15

16 DESVANTAGENS DOS CONVERSORES Impossibilidade de trabalhar com sucata; Perda de metal por queima; Presença considerável de oxido de ferro e gases, os quais devem ser removidos no vazamento. 16

17 FORNOS ELÉTRICOS É nos fornos elétricos que se transforma sucata em aço. Por esse processo, transforma-se energia elétrica em energia térmica, por meio da qual ocorre a fusão do gusa e da sucata, sob condições controladas de temperatura e oxidação. São os principais: ARCO ELÉTRICO; INDUÇÃO; 17

18 FORNO ELÉTRICO A ARCO Constituído de chapas de aço; Revestido por material refratário (soleira fria); Os eletrodos responsáveis, juntamente com a carga metálica, pela formação do arco elétrico estão colocados na abóbada (parte superior) do forno. 18

19 19 FORNO ELÉTRICO A ARCO

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

21 Forno de Panela Forno na metalurgia de panela

22 Exercícios Responda às seguintes perguntas: a) Por que o ferro-gusa é duro e quebradiço? b) Como o gusa se transforma em aço? c) Como são chamados os equipamentos que injetam ar ou oxigênio diretamente no gusa líquido? e) Cite duas vantagens dos conversores. f) Cite as desvantagens dos conversores. g) É possível a produção de aço via sucata? Se sim, esse processo pode ser realizado nos conversores? Por que? h) Qual a função do forno de panela? 22