Produção de Aço: Guia Completo do Processo e Fluxograma

Neste artigo, aprenderemos sobre os diferentes métodos do processo de fabricação de aço e o Fluxograma para melhor entendimento. Existem diferentes processos conforme o tipo e composição do aço. Vamos ver os vários processos.

Aço é fundamentalmente uma liga de ferro e carbono, com teor de carbono variando até 1,5%. O carbono é distribuído por toda a massa do metal, não como carbono elementar ou livre, mas como composto (combinação química) com ferro.

Se o carbono for aumentado acima de 1,5%, chega-se a um estágio onde não mais carbono pode ser contido em estado combinado e qualquer excesso deve estar presente como carbono livre (grafite). Neste estágio, o metal entra no grupo denominado ferro fundido (cast iron). Portanto, para um material ser classificado como aço, não deve haver carbono livre em sua composição; grafite livre que ocorre passa à categoria de ferro fundido.

Além do carbono, outros elementos estão presentes no aço: enxofre, silício, fósforo, manganês, etc.; mas o carbono é o mais importante elemento modificador. Ferro forma a massa da liga; é o parceiro quantitativo enquanto ao carbono cabe determinar a qualidade do aço para atender demandas que o ferro sozinho não satisfaz. A importância do carbono não está em seu volume relativo mas em sua notável influência nas mudanças estruturais internas e subsequente resfriamento por vários métodos.

Processo de Fabricação de Aço

Os processos comerciais para fazer aço são:

1. Processo Bessemer
2. Processo L-D
3. Processo Open-hearth (Forno a céu aberto / Martin-Siemens)
4. Processo Crisol (Crucible)
5. Processo Elétrico
6. Processo Duplex

Bessemer, open hearth e elétrico podem ser subdivididos em (a) processo ácido e (b) processo básico, segundo o tipo de revestimento do forno. Em cada processo, o aço é produzido adicionando carbono a ferro forjado ou removendo a porção adequada de carbono do ferro-gusa por descarburização completa e então adicionando a quantidade adequada de carbono. Vamos entender os passos em detalhes.

1. Processo Bessemer

O processo Bessemer de fabricação de aço consiste em soprar ar através de ferro-gusa fundido contido em forno especial chamado conversor, formato de grande betoneira (Fig. 4.2). O conversor é de chapas de aço revestidas internamente com material refratário. O tipo de revestimento depende do processo: ácido ou básico.

No processo ácido, o conversor é revestido com tijolo de sílica ("ácido" no comércio refratário). Não elimina fósforo ou enxofre. No processo básico, revestido com dolomita ("básico"). Remove fósforo e, em certa medida, enxofre.

2. Processo L-D

O mais recente desenvolvimento na fabricação de aço leva o nome das iniciais de duas plantas na Áustria, Linz e Donawitz. O minério austríaco local é baixo em fósforo para permitir o método Bessemer básico soprado a ar. Como o ar (mistura de nitrogênio e oxigênio) é usado, o aço resultante contém nitrogênio, tornando-o propenso a fragilidade sob certas condições.

Além disso, o nitrogênio não dissolvido carrega tanto calor que apenas metal de alto teor de fósforo geraria calor suficiente para temperatura requerida do aço líquido. O remédio foi substituir o sopro de ar por oxigênio ou mistura gasosa sem nitrogênio.

3. Processo Open Hearth (Forno a Céu Aberto / Martin-Siemens)

No processo open hearth para produzir aço, ferro-gusa, sucata de aço e óxido de ferro (minério ou carepa) são fundidos em forno open hearth Siemens-Martin (Fig. 4.4), assim chamado porque o metal fundido fica em poço comparativamente raso no fundo ou soleira (hearth). O hearth é cercado por teto e paredes de tijolos refratários. A carga é alimentada pela porta de carga e aquecida a 1.600-1.650°C principalmente por radiação de calor da queima de combustíveis gasosos acima. Não é a quantidade de calor mas o calor de alta temperatura que é essencial.

4. Processo de Fabricação de Aço por Crisol (Crucible)

No processo crisol, misturas de ferro forjado, sucata de aço e ferromanganês são fundidas com carvão vegetal em crisol hermético. Outras ferroligas podem ser adicionadas quando aço liga é produzido. No processo crisol, carbono é adicionado ao ferro pois teor de carbono de ferro forjado é baixo.

Carbono necessário é absorvido pelo metal do carvão durante fusão. Após materiais fundidos e completamente ligados, os crisóis são retirados do forno regenerativo aquecido por combustível gasoso como no open hearth, e o aço é vazado em molde. Tempo entre colocar crisol no forno e retirá-lo é aproximadamente 4 horas.

O processo é principalmente de fusão e liga; nenhum refino do metal ocorre no crisol.

5. Processo Elétrico

Nos últimos anos, fusão de aço por fornos elétricos desenvolveu-se rapidamente pela disponibilidade de energia elétrica barata. Eletricidade é usada apenas para produção de calor e não confere propriedades especiais ao aço. Entretanto, o forno elétrico tem vantagens:

1. Gera temperatura extremamente alta (~2.000°C) na câmara de fusão sem introduzir oxigênio, nitrogênio do ar ou impurezas do combustível. Facilita remoção de impurezas nocivas (oxigênio, enxofre, fósforo) e inclusões não metálicas
2. Temperatura sempre facilmente controlada e regulada
3. Permite adição de elementos de liga caros (cromo, níquel, tungstênio) sem perda por oxidação
4. Grande variedade de aços, diferindo em teor de carbono e conteúdo de liga, pode ser fabricada

6. Processos Duplex

Métodos combinados de fabricação de aço, processos duplex, são realizados em duas unidades de fabricação. Combinações usuais:

1. Open-hearth básico e ácido
2. Forno open-hearth básico e forno elétrico básico
3. Conversor Bessemer e forno open-hearth básico

Fluxograma do Processo de Fabricação de Aço

Perguntas Frequentes

O que é processo de aço?

O aço é tipicamente produzido em duas etapas. O processo de forno a oxigênio básico (BOF) ou fusão de sucata de aço ou ferro reduzido direto (DRI) em forno a arco elétrico são usados para converter ferro líquido em aço na etapa principal. Refino secundário envolve adição de metais de liga e remoção de impurezas.

Qual gás é usado para fabricação de aço?

Gases industriais usualmente usados na indústria siderúrgica são oxigênio, nitrogênio, argônio e hidrogênio.

O que o processo de aço faz?

O processo Bessemer consiste em soprar ar através de ferro-gusa fundido em forno especial chamado conversor, formato de grande betoneira.

Quem fez o processo de aço?

Sir Henry Bessemer

Como carbono é adicionado ao aço?

Minério de ferro, coque (feito de carvão) e cal são usados para fazer aço virgem em alto-forno. Matérias-primas colocadas no topo do forno a 3000°F. Carbono é liberado no produto fundido conforme minério derrete e interage com coque queimando.

Estes foram os diferentes tipos de Processo de Fabricação de Aço em detalhes incluindo o fluxograma. Espero que tenha gostado. Deixe suas avaliações nos comentários.