7 3 - A Metlurgi Extrtiv 3-1. Principis metis A metlurgi extrtiv estud otenção dos metis prtir de fontes mineris d nturez e d suct. Um comprção entre os principis metis produzidos pelo Homem em escl mundil revel que o ferro é, de longe, o metl mis produzido tulmente, Figur 3-1. Figur 3-1: Comprção entre produção de diversos metis em escl glol, % em mss 3-2. A siderurgi ou metlurgi extrtiv do ferro O metl ferro é extrído de um óxido, o minerl hemtit (Figur 6-2), simolizdo por: Fe 2 O 3. Ms outrs sustâncis químics mineris podem ser fontes de metis, dentre els, os sulfetos: Cu 2 S e os crontos: MgCO 3. c Figur 3-2: Min de minério de ferro hemtítico em Mins Geris (); minério eneficido n form de pelots e itoldo (); pedço do minerl hemtit ruto (c) Vigs, chps, rmes os produtos d siderurgi, são otidos num seqüênci de retores que se inici com o lto-forno (limentdo com minério itoldo 1 ou pelots 2 ) e termin n fricção de produtos siderúrgicos por meio de diversos processos industriis. 1 Dentro de um grnulometri limitd por um vlor máximo e um mínimo. 2 Pelots são olinhs (com ~11 [mm] de diâmetro) de Fe 2 O 3, produzids prtir do pó do minério.
8 Figur 3-3: Digrm esquemático de um lto-forno () e fotogrfi d prte superior de um deles () Um lto-forno, Figur-3-3, é um equipmento muito grnde que, pr ser economicmente viável, deve produzir, no mínimo, por volt de 1 000 000 de tonelds de ferro por no! Outros tipos de retores existem, com cpciddes menores, ms su importânci reltiv é menor. Figur 3-4: Digrm esquemático de um forno elétrico rco, FEA, contendo ço líquido (em vermelho) otido pel fusão d suct: A trnsformdor; B cos condutores (1 pr cd fse); C sistem hidráulico de posicionmento dos eletrodos (1 pr cd eletrodo); D eletrodos (1 pr cd fse); E rco, em mrelo (fonte de clor); F ic de vzmento (normlmente o forno scul pr vzr descrregr o ço líquido, porém hoje o vzmento pode ser por ixo, por um furo especil); H queimdores uxilires de comustível pr quecimento (nem sempre são usdos); G port de serviço mostrndo um tuo pr injeção de oxigênio; o crregmento do FEA é feito pelo sculmento do teto 3 O lto forno não produz ço, ms um produto intermediário líquido chmdo ferro-gus. O ferro-gus pode conter té 4,5%C, 1,7%Mn, 0,3%P, 0,04%S e 1,5%Si. Us-se o conversor (outro equipmento) pr reduzir os teores de crono e silício e pr remover s impurezs não metálics P 3 N metlurgi o chão de um forno denomin-se soleir e o teto ód.
9 e S. Os produtos ou sem n form de gses, ou se incorporm à escóri regindo com CO introduzid com esse propósito. O produto finl é o ço, que tem um teor de crono normlmente entre 0,45% e 1,3%. Figur 3-5: Equipmento shredder No Rio Grnde do Sul os metis não são otidos prtir de minérios: noss produção de ço (ferro), lumínio e chumo, por exemplo, vem d fusão d suct. 40% do ço produzido no mundo é feito dess mneir. Pr fusão d suct de ço empregmos o forno elétrico rco, FEA, Figur 3-4. Ele tem esse nome por cus do emprego de rcos elétricos como fonte de clor. Os rcos elétricos se estelecem entre cd um dos três eletrodos e suct ser fundid. Figur 3-6: Equipmento pr lingotr o ço de form contínu: 1 pnel, 2 ço líquido, 3 ço sindo d pnel, entrndo e sindo do distriuidor, 4 distriuidor (pnel intermediári, que tu como reservtório n troc d pnel), 5 rolete gui, 6 refrimento secundário, executdo com jtos de águ, 7 coquilh (molde de ço, resfrid com grnde vzão de águ, onde se dá o resfrimento primário e contece solidificção de um csc de ço do futuro trugo), 8 rolos endireitdores, 9 pinel de controle (em vermelho: trugo de ço) http://www.schoolscience.co.uk/content/4/chemistry/steel/ Pr poder crregr suct no forno elétrico rco, suct deve ter o seu tmnho reduzido: us-se pr isso desde o corte, com um mçrico, té um equipmento chmdo shredder, que é um grnde picotdor de ço, Figur 3-5.
10 O ço líquido, depois de ser refindo ou sej, ter s sus impurezs removids e desde que su composição estej corret, é vzdo e trnsportdo em um grnde recipiente com formto de lde denomindo pnel, que contém de 50 150 tonelds (ou mis!) de ço, té o locl onde se drá su solidificção. A solidificção, que ntigmente se dv exclusivmente em grndes recipientes s lingoteirs gor é feit n miori dos csos no equipmento de lingotmento contínuo. Trt-se de um grnde máquin, cpz de converter o ço líquido em trugos (de diverss seções) e, mis modernmente, tmém em plcs, Figur 3-6. Os inúmeros produtos siderúrgicos são fricdos tipicmente por lminção (ver Figur 3-7) e trefilção prtir de forms iniciis, chmds de semi-cdos, ver Figur 3-8. Além dos trugos, plcs e locos há, tmém, o chmdo fio-máquin, que é um semi-cdo muito longo, de seção redond, idel pr ser trnsformdo em rmes, pregos, correntes, etc. Figur 3-7: Digrm esquemático de um lmindor () e oins de ço produzids por lminção () Fonte: Voest-Alpine Os produtos siderúrgicos são clssificdos, qunto form, genericmente, em longos e plnos. Exemplos de longos são: verglhões, vigs, trilhos e rrs. Entre os produtos plnos temos: chps tirs e oins. Figur 3-8: Nomencltur de lguns produtos siderúrgicos semi-cdos
11 A Figur 3-9 mostr esquemticmente o digrm de fluxo de mteriis em um usin siderúrgic produtor de produtos plnos. Figur 3-9: Fluxogrm de produção de produtos siderúrgicos plnos