PRODUÇÃO DE AÇO

A fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. Por causa dessas propriedades e do seu baixo custo o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização industrial.

Basicamente, o aço é uma liga de ferro e carbono. O ferro é encontrado em toda crosta terrestre, fortemente associado ao oxigênio e à sílica. O minério de ferro é um óxido de ferro, misturado com areia fina. O carbono é também relativamente abundante na natureza e pode ser encontrado sob diversas formas. Na siderurgia, usa-se carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal.

Aço

O carvão exerce duplo papel na fabricação do aço. Como combustível, permite alcançar altas temperaturas (cerca de 1500 ºC) necessárias à fusão do minério. Como redutor, associa-se ao oxigênio que se desprende do minério com a alta temperatura, deixando livre o ferro. O processo de remoção do oxigênio do ferro para ligar-se ao carbono chama-se redução e ocorre dentro de um equipamento chamado alto forno.

As usinas de aço do mundo inteiro classificam-se segundo o seu processo produtivo:

Integradas – que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; participam de todo o processo produtivo e produzem aço.

Semi-integradas – que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua posterior laminação.

Alto forno 3 da ArcelorMittal no ES

Além disso, em função dos produtos que preponderam em suas linhas de produção, as usinas também podem ser assim classificadas:

  1. De semi-acabados (placas, blocos e tarugos);
  2. De planos aços carbono (chapas e bobinas);
  3. De planos aços especiais / ligados (chapas e bobinas);
  4. De longos aços carbono (barras, perfis, fio máquina, vergalhões, arames e tubos sem costura);
  5. De longos aços especiais / ligados (barras, fio-máquina, arames e tubos sem costura);

Fabricação do aço

O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.

Produção do aço

  1. Preparação da carga
    Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter. O carvão é processado na coqueria e transforma-se em coque.
  2.  Redução
    Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. Oxigênio aquecido a uma temperatura de 1000 ºC é soprado pela parte de baixo do alto forno. O carvão, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro em um metal líquido: o ferro-gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado.
  3. Refino
    Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e a sucata de ferro e aço em aço líquido. Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas. A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.
  4. Laminação
    Os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por equipamentos chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composição química.

Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior velocidade na produção.

O uso do aço
Diversas indústrias transformam os produtos das siderúrgicas para ser aplicados na construção civil ou em objetos presentes no nosso dia-a-dia.

Utensílios a base de aço

As características do aço comum

  • Porcentagem do carbono– aços com teores baixos de carbono são mais maleáveis e dúcteis; aços com mais carbono são mais duros e tenazes.
  • Tratamento térmico – é o aquecimento seguido de resfriamento do aço, com intensidades e velocidades variáveis; isso altera as propriedades do aço, pois modifica sua estrutura cristalina.

Dois exemplos de tratamento térmico importantes são:

  • Têmpera: é o aquecimento seguido de resfriamento rápido do aço, com esse tratamento, o aço fica mais “duro”, porém mais “quebradiço”.
  • Recozimento: é o aquecimento seguido de resfriamento mais lento do aço, com isso ele fica mais elástico, porém menos “duro”.

Tipos de aço

aço inoxidável: Fe + C + Cr + Ni

aço para trilhos: Fe + C + Mn

aço para ferramenta de corte: Fe + C + W + Mo

aço para ímãs: Fe + C + Al + Ni + Co

Em relação ao cenário de produção de aço brasileira, o Brasil com 34,735 milhões de toneladas produzidas de aço no ano passado, 2018, é líder na América Latina. Segundo o instituto aço Brasil, a análise em termos regionais mostrou que Minas Gerais, com 945 mil toneladas, segue na liderança dos estados produtores de aço no país, seguido do Rio de Janeiro (836 mil toneladas) e Espírito Santo (579 mil toneladas).

Na produção mundial, a China que ocupa a liderança entre os produtores mundiais de aço, com 929,26 milhões de toneladas produzidas no ano passado (2018) e os Estados Unidos são o segundo colocado, com 168 milhões de toneladas. 

O Brasil tem grande potencial para crescer mais nessa atuação, e nós como engenheiros ou futuros engenheiros químicos podemos estar atuando nesse mercado que tanto mexe com a economia brasileira.

Fontes:

Aço Brasil

Esquadrão do conhecimento

Agência Brasil

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