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Indústria Siderúrgica

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Siderurgia é o ramo da

metalurgia que se dedica à fabricação e

tratamento de aços e ferros

fundidos.

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• No atual estágio de desenvolvimento da sociedade, é impossível imaginar o mundo sem o uso do aço.

• A produção de aço é um forte indicador do estágio de desenvolvimento econômico de um país.

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•Há cerca de 4.500 anos, o ferro metálico usado pelo homem era encontrado in natura em meteoritos recolhidos pelas tribos nômades nos desertos da Ásia Menor. •Por sua beleza, maleabilidade e por ser de difícil obtenção, era considerado um metal precioso que se destinava, principalmente, ao adorno.

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SiderurgiaSiderurgia• Aos poucos, o ferro passou a ser usado com

mais frequência, a partir do momento em que descobriu-se como extraí-lo de seu minério.

• A exploração regular de jazidas começou em torno de 1.500 a.C., provavelmente no Oriente Médio, de onde o metal teria sido importado por assírios e fenícios.

• Do primeiro milênio da era cristã em diante, o ferro difundiu-se por toda bacia do Mediterrâneo.

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• A Idade do Ferro é considerada como o último estágio tecnológico e cultural da pré-história. Aos poucos, as armas e os utensílios feitos de bronze foram substituídos pelo ferro.

• Na Europa e no Oriente Médio, a Idade do Ferro começou por volta de 1200 a.C.. Na China, porém, ela só se iniciou em 600 a.C.

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SiderurgiaSiderurgia• O minério de ferro começou a ser aquecido

em fornos primitivos (forno de lupa), abaixo do seu ponto de fusão (temperatura em que uma substância passa do estado sólido para líquido).

• Era possível retirar algumas impurezas do minério, já que elas tinham menor ponto de fusão do que a esponja de ferro.

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SiderurgiaSiderurgia• Os primeiros utensílios de ferro não se

diferenciavam muito dos de cobre e bronze. Mas, aos poucos, novas técnicas foram sendo descobertas, tornando o ferro mais duro e resistente à corrosão.

• Após anos de uso do forno de lupa, surgiu a forja catalã (considerada o embrião dos altos-fornos utilizados na atualidade). Ela apareceu na Espanha, logo após a queda do Império Romano, e foi utilizada durante toda a Idade Média.

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•Em torno de 1444, o minério de ferro passou a ser fundido em altos-fornos, processo que é usado até hoje. As temperaturas atingidas nesses fornos eram ainda maiores, o que permitia a maior absorção de carbono do carvão vegetal. Isso tornava o ferro e as ligas de aço mais duros e resistentes. Na ocasião, a produção diária do forno era de cerca de 1500 kg.

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SiderurgiaSiderurgia• Revolução Industrial

• A grande mudança só ocorreu, porém, em 1856, quando se descobriu como produzir aço.

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SiderurgiaSiderurgia• A partir do século XX, as siderúrgicas foram

aumentando os investimentos em tecnologia de forma a reduzir o impacto da produção no meio ambiente, reforçar a segurança dos funcionários e da comunidade, assim como produzir cada vez mais aço com menos insumos e matérias-primas.

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SiderurgiaSiderurgia• O aço é hoje o produto mais reciclável e

mais reciclado do mundo. Carros, geladeiras, fogões, latas, barras e arames tornam-se sucatas, que alimentam os fornos das usinas, produzindo novamente aço com a mesma qualidade.

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Principais SiderúrgicasPrincipais Siderúrgicas

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Principais SiderurgiacasPrincipais Siderurgiacas

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Alto FornoAlto Forno

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DefiniçãoDefinição

É como se chama a construção, na siderurgia, de tamanho variável, externamente revestido por metal e internamente com material refratário, onde é fundido o minério de ferro, a fim de transformá-lo em ferro-gusa.

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Produção do AçoProdução do Aço

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Revestimento InternoRevestimento Interno• O forno é construído na forma semelhante a

uma chaminé, numa estrutura alta feita com tijolos refratários.

• Os tipos de tijolos refratários podem ser de cimento (rápidas mudanças de temperatura), caulim e argila branca (resiste a 1700º), sílica e magnesita, dependem de fatores como: a temperatura máxima de aquecimento, condições atmosférica, reações do material fundido, escórias e gases de combustão.

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Principais CaracterísticasPrincipais Características

• Local onde se faz a produção de ferro gusa;

• Funcionamento contínuo.

• Os combustíveis para o calor são o carvão e o coque que absorvem impurezas do minério de ferro como areia e argila, silicato de cálcio e alumínio.

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FerroFerro PrimárioPrimário

Fontes de FerroFontes de Ferro

5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério <40mmgranulado

Em detalhe

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Processo de PelotizaçãoProcesso de Pelotização

Pelotas são aglomerados de forma esférica Pelotas são aglomerados de forma esférica formados pela pelotização de minérios finos com o formados pela pelotização de minérios finos com o auxílio de aditivos seguido por um endurecimento auxílio de aditivos seguido por um endurecimento a frio ou a quente. a frio ou a quente.

Os aditivos geralmente utilizados são: fundentes Os aditivos geralmente utilizados são: fundentes (calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal (calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal hidratada) e combustível sólido (antracito)hidratada) e combustível sólido (antracito)

Existem basicamente dois tipos de pelotas:Existem basicamente dois tipos de pelotas: PAF: Pelotas para Alto FornoPAF: Pelotas para Alto Forno PRD: Pelotas para Redução DiretaPRD: Pelotas para Redução Direta

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Processo de PelotizaçãoProcesso de Pelotização

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Processo de SinterizaçãoProcesso de Sinterização

Sinteres são aglomerados de forma irregular e Sinteres são aglomerados de forma irregular e esponjosa formados por meio de uma combustão esponjosa formados por meio de uma combustão forçada (sinterização)forçada (sinterização) de um combustível de um combustível previamente adicionado à mistura (finos minério de previamente adicionado à mistura (finos minério de ferro; fundentes – calcário, areia; combustível – finos ferro; fundentes – calcário, areia; combustível – finos de coque; aditivos – corretivo de características para de coque; aditivos – corretivo de características para aproveitamento de resíduos de recirculação).aproveitamento de resíduos de recirculação).

Tecnologia criada com o objetivo de aproveitar Tecnologia criada com o objetivo de aproveitar minérios finos (quantidade crescente no mundo) e minérios finos (quantidade crescente no mundo) e resíduos industriais. resíduos industriais.

A sinterização atual visa basicamente elaborar uma A sinterização atual visa basicamente elaborar uma carga de altíssima qualidade para o AF.carga de altíssima qualidade para o AF.

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CoqueriaCoqueria

O coque é o produto sólido da destilação de uma O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões realizada em torno de 1100mistura de carvões realizada em torno de 1100ooC C em fornos chamados coquerias.em fornos chamados coquerias.

A destilação dá origem aos produtos carbo-A destilação dá origem aos produtos carbo-químicos (gases, vapores condensáveis, benzol, químicos (gases, vapores condensáveis, benzol, alcatrão, etc) que são comercializados pelas alcatrão, etc) que são comercializados pelas siderúrgicas. O gás de coqueria é um importante siderúrgicas. O gás de coqueria é um importante insumo para a própria usina.insumo para a própria usina.

O processo de coqueificação consiste no O processo de coqueificação consiste no aquecimento do carvão mineral na ausência do ar. aquecimento do carvão mineral na ausência do ar.

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Fornecer o calor necessário às necessidades Fornecer o calor necessário às necessidades térmicas do processo;térmicas do processo;

Produzir e "regenerar" os gases redutores;Produzir e "regenerar" os gases redutores;

Carburar o ferro gusa;Carburar o ferro gusa;

Fornecer o meio permeável nas regiões inferiores do Fornecer o meio permeável nas regiões inferiores do forno onde o restante da carga está fundida ou em forno onde o restante da carga está fundida ou em fusão.fusão.

O Papel do Coque no Alto FornoO Papel do Coque no Alto Forno

CoqueriaCoqueria

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Detalhes do processoDetalhes do processo

                                  

                Típica Bateria de coqueificação

Coque incandescente pronto para ser descarregado

CoqueriaCoqueria

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Alto FornoAlto FornoO alto forno é um forno de cuba que é operado em O alto forno é um forno de cuba que é operado em

regime de contra corrente. regime de contra corrente. No topo do forno o coque, calcário, e o material No topo do forno o coque, calcário, e o material

portador de ferro (sinter, pelotas e minério portador de ferro (sinter, pelotas e minério granulado) são carregados em diferentes camadas. granulado) são carregados em diferentes camadas.

A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade reagindo com o gás que sobe.gravidade reagindo com o gás que sobe.

Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos regeneradores) é injetado através das ventaneiras.regeneradores) é injetado através das ventaneiras.

Em frente as ventaneiras o OEm frente as ventaneiras o O22, presente no ar, reage , presente no ar, reage com o coque formando monóxido de carbono (CO) com o coque formando monóxido de carbono (CO) que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro que ascende no forno reduzindo o óxido de ferro presente na carga que desce em contra corrente. presente na carga que desce em contra corrente.

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Alto FornoAlto Forno

John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

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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.

Alto FornoAlto Forno

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Alto FornoAlto Forno

Minério

Coque

ZonaGranular

Zonade Amolecimento

e Fusão

Zonade Coque Ativa

Camadaem Amolecimento

e Fusão

Zonade Combustão

Cadinho

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Produção do Aço LíquidoProdução do Aço LíquidoA produção do aço líquido se dá através da oxidação A produção do aço líquido se dá através da oxidação

controlada das impurezas presentes no gusa líquido controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na sucata. e na sucata.

Este processo é denominado refino do aço e é Este processo é denominado refino do aço e é realizado em uma instalação conhecida como realizado em uma instalação conhecida como aciaria.aciaria.

O refino do aço normalmente é realizado em O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes processos:batelada pelos seguintes processos:-- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente líquida).predominantemente líquida).-- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco –Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA FEA

(carga predominantemente(carga predominantemente sólida).sólida).

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Conversor LDConversor LD

Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) da produção de aço líquido mundial, a tecnologia da produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a ser a mais importante rota para a continua a ser a mais importante rota para a produção de aço, particularmente, chapas de aço de produção de aço, particularmente, chapas de aço de alta qualidade.alta qualidade.

Processo industrial teve início em 1952, quando o Processo industrial teve início em 1952, quando o oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir oxigênio tornou-se industrialmente barato. A partir daí o crescimento foi explosivo.daí o crescimento foi explosivo.

Permite elaborar uma enorme gama de tipos de Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde o baixo carbono aos média-liga.aços, desde o baixo carbono aos média-liga.

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Aciaria ElétricaAciaria Elétrica

Processo industrial começou no início do século XX.Processo industrial começou no início do século XX.

Inicialmente, o forno elétrico era considerado Inicialmente, o forno elétrico era considerado sobretudo como um aparelho para a fabricação de sobretudo como um aparelho para a fabricação de aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.aços especiais, inoxidáveis e de alta liga.

Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na Atualmente, ele tem sido cada vez mais utilizado na fabricação de aço carbono.fabricação de aço carbono.

Processo reciclador de sucata por excelência; não Processo reciclador de sucata por excelência; não há restrição para proporção de sucata na carga.há restrição para proporção de sucata na carga.

A participação do aço elétrico no mundo vem A participação do aço elétrico no mundo vem crescendo substancialmente nas últimas décadas.crescendo substancialmente nas últimas décadas.

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Aciaria ElétricaAciaria Elétrica

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Metalurgia de PanelaMetalurgia de Panela

Após o refino, o aço ainda não se encontra em Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na visa os acertos finais na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço carbono.aço carbono.

Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado, maximizando a produção de aço.liberado, maximizando a produção de aço.

- Forno de panela- Forno de panela

- Desgaseificação- Desgaseificação 

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As seguintes operações podem ser executadas:As seguintes operações podem ser executadas:- Homogeneização do calor;       - Homogeneização do calor;       - Ajuste da composição;     - Ajuste da composição;     - Ajuste da temperatura do aço;       - Ajuste da temperatura do aço;       - Desoxidação – remoção do oxigênio residual do aço e Desoxidação – remoção do oxigênio residual do aço e

cria condições termodinâmicas para a adição de cria condições termodinâmicas para a adição de elementos de liga (os desoxidantes mais comuns são elementos de liga (os desoxidantes mais comuns são ferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser ferro-ligas, escolhidos em função do aço a ser fabricado (FeMn, FeSiMn) e Alumínio. fabricado (FeMn, FeSiMn) e Alumínio.

- Desulfuração com escória sintética ou injeção de pós;Desulfuração com escória sintética ou injeção de pós;

Forno de PanelaForno de Panela

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Forno de PanelaForno de Panela

Forno na metalurgia de panela

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É uma operação que tem como objetivo a remoção É uma operação que tem como objetivo a remoção de gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e de gases residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) e secundariamente auxilia na remoção oxigênio) e secundariamente auxilia na remoção de inclusões.de inclusões.

Na siderurgia, a desgaseificação é processada de Na siderurgia, a desgaseificação é processada de duas maneiras:duas maneiras:

- Desgaseificação à vacuo- Desgaseificação à vacuo

- Desgaseificação com sopro de argônio- Desgaseificação com sopro de argônio

DesgaseificaçãoDesgaseificação

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Desgaseficação a vácuo

DesgaseificaçãoDesgaseificação

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Toda a etapa de refino do aço se dá no estado Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma líquido. É necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função da sua utilização posterior.adequada em função da sua utilização posterior.

O lingotamento do aço pode ser realizado de três O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras distintas:maneiras distintas:- - DIRETO: o aço é vazado diretamente na DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;lingoteira;- INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical - INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical

penetrando na lingoteira pela sua base;penetrando na lingoteira pela sua base;- CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para - CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para

um molde de cobre refrigerado à água.um molde de cobre refrigerado à água.

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O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente acabado, tarugo, perfis ou placas para subseqüente laminação.laminação.

Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário anos 50, o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras).(lingoteiras).

Lingotamento ContínuoLingotamento Contínuo

Seções possíveis Seções possíveis no lingotamento no lingotamento contínuo (mm)contínuo (mm)

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto Forno

No Alto Forno convivemos com Altas temperaturas, metal líquido, grandes alturas, gases, partículas metálicas em suspensão, equipamentos móveis, etc, cada qual, por si representando considerável grau de risco, o que toma o ambiente agressivo, exigindo os maiores cuidados possíveis.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto Forno

Ala (casa) de corrida

•Com o A.F em marcha, as alas de corrida, são os locais de maior movimentação de pessoas, estando ali, portanto o risco.

•Diversas operações são realizadas diariamente na ala de corrida, operações estas aparentemente simples, requerem, no entanto, muita atenção, a fim de se evitar acidentes.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto FornoAbertura do furo de gusa com perfuratriz

•Projeção de gusa líquida, exposição a poeiras; Temperatura ambiente elevada.

•Não ficar próximo nem se aproximar desnecessariamente da boca do furo quando o mesmo estiver sendo vazado pela perfuratriz;

•Resguardar convenientemente contra respingos e procurar ficar fora da projeção da gusa.

• Usar os EPI’s adequados ao tipo de atividade constantemente;

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto FornoPerfuração do furo da gusa com oxigênio

•Projeção de gusa líquido; •Retrocesso de chama e explosão do tubo de oxigênio.•Alerte os funcionários e evacue a área; •Utilizar todos os EPI’s indicados; •Durante a perfuração proteja-se atrás do anteparo de proteção; •Verifique antes da operação se os tubos estão corretamente conectados uns aos outros e na mangueira de oxigênio; •Não permita a existência de graxa nos tubos; •Manter uma pessoa habilitada junto à válvula controlando a vazão de oxigênio.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto FornoMovimentação de Cargas Suspensas

• Queda de materiais e batidas • Existe um equipamento denominado "pau-de-carga", que executa

uni movimento giratório, dentro de uma área delimitada pela extensão do braço mecânico. Recomenda-se que quando este equipamento estiver em trabalho, o pessoal envolvido mantenha sua atenção voltada para (movimento do giro executado na movimentação de cargas);

• No deslocamento de resíduos de gusa. não se aproxime nem fiquem desnecessariamente próximo ao local;

• Mantenha distancia de cargas suspensas e não fique na sua trajetória,

• Nunca passe ou permaneça sob cargas suspensas, • Observe se a capacidade do equipamento não foi excedida, pois

isto nunca deve acontecer.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto FornoResfriamento de canais

• A reação térmica provocada pelo encontro de gusa com água, é muito perigosa. Neste tipo de operação é indispensável certos cuidados que devem ser tomados:

• Não deixe que aconteça a formação de poças no canal;

• Jogue água em forma de spray; • Antes de se iniciar o resfriamento, providencie a

evacuação do pessoal das proximidades do canal.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto FornoINSPEÇÕES OU SERVIÇOS NO TOPO OU CORPO DO FORNO EM

MARCHA

Com o A.F em marcha, é grande a geração de gás em seu interior. Na região do corpo do forno e no seu topo, em vários pontos, há contatos de equipamentos com o interior do mesmo, possibilitando o vazamento do gás por sua passagem.

• Não é permitido, em toda a extensão (altura) do forno, acima do

anel de vento e abaixo da ala de corrida, o desenvolvimento de quaisquer atividades por pessoal desacompanhada,

• Antes de subir ao longo do forno ou descer abaixo da ala de corrida, comunique ao supervisor e sala de controle.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto Forno

INSPECÃO OU LUBRIFICAÇÃO DE PONTE ROLANTE

• A ponte rolante tem importante papel nas atividades da Ala de corrida, exigindo, dada a natureza de suas atividades, constantes cuidados, em períodos curtos de tempo.

• Nunca suba a uma ponte rolante sem que o operador desta autorize. Observe, não basta que você avise, espere que o operador autorize sua subida,

• Coloque na escada de acesso, um aviso (placa), alertando os demais;

• Verifique se há concentração de gás no ambiente.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto Forno

PARADA DO ALTO FORNO

A parada do alto forno é um evento que implica grandes riscos de acidentes, principalmente devido a prováveis concentrações de CO (monóxido de carbono) e a atividades desenvolvidas e grandes alturas Acrescenta-se a esses o fato de em "paradas programadas", ser intensificada a atividade em toda a região do forno, com acréscimo de grande n° de pessoas.

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Segurança em Alto FornoSegurança em Alto Forno

PARADA DO ALTO FORNO

A parada do alto forno é um evento que implica grandes riscos de acidentes, principalmente devido a prováveis concentrações de CO (monóxido de carbono) e a atividades PROCEDIMENTOS

À SEGURANÇA DO TRABALHO, são atribuídas as responsabilidades e autoridade de liberação e /ou interdição de cada área para execução de serviços, seguindo os critérios estabelecidos. desenvolvidas e grandes alturas Acrescenta-se a esses o fato de em "paradas programadas", ser intensificada a atividade em toda a região do forno, com acréscimo de grande n° de pessoas.