Os Processos de Obtenção do Aço

Processos de Obtenção do Aço

1. Introdução

A siderurgia é um ramo da metalurgia voltada à transformação do ferro e, subsequentemente, à obtenção de aço. Apesar de sua importância ser atual, acredita-se que o processo siderúrgico teve inicio por volta de 1000 a.C. (com o início da Idade do Ferro), e vem evoluindo junto à civilização desde então. A atividade siderúrgica é fundamental para diversos setores industriais, como na própria área mecânica, a exemplo do uso do aço em fabricação de máquinas, equipamentos e ferramentas, onde o tratamento da liga metálica é coerente ao seu uso pretendido. Ao longo deste documento serão abordados três processos siderúrgicos: processos de redução direta e indireta e o processo LD para obtenção do aço, consultando-se e baseando-se em artigos acadêmicos de fontes eletrônicas.

1. Desenvolvimento

1. Redução Direta

A partir de diversas pesquisas e experimentos, antigamente já feitos, hoje, sabe-se que a taxa de conversão da maioria das reações químicas decresce com a diminuição de temperatura. Isso demonstra a importância do conhecimento de fatores que influenciam a cinética química para a operação de redução direta.

Normalmente são obtidos, pelo processo de redução direta (figura 1), produtos que formam uma camada entre o sólido não-reagido e a fase gasosa, seja em um nível macroscópico ou microscópico. Segundo Vilela (2008) "Neste processo o minério de ferro não passa pelo estado líquido como ocorre com o ferro gusa. Isto confere ao ferro-esponja algumas desvantagens que prejudicam o seu desempenho nas aciarias". Como por exemplo a redução do desenvolvimento metálico. A redução direta é utilizada com o intuito da obtenção do Ferro, que por sua vez, pode ser obtido através de um produto "poroso", chamado de "ferro-esponja".

O ferro-esponja é utilizado com as mesmas funções básicas do ferro gusa, e o mesmo também se destina à aciaria para a produção de aço, porém com o custo de fabricação muito menor do que o ferro gusa, já que pode ser obtido com processos que utilizam Gás Natural, e não gastam tanta energia, como por exemplo o gusa, que para a sua fabricação gasta-se muito recurso ao ligar o alto forno.

1. Redução Indireta

A redução indireta consiste na produção do ferro gusa, utilizando minério de ferro, coque e carvão vegetal, sendo eles os combustíveis redutores.

Durante o processo de redução indireta a carga desce, os gases resultantes da combustão reduzem o minério e pré-aquecem os materiais. A subida dos gases, assim como a descida do material é de extrema importância para o funcionamento do alto forno.

A eficiência do consumo de combustível do alto forno ocorre apenas quando os gases ascendentes são aproveitados ao máximo, ou seja, quando a temperatura está a menor possível e há um alto teor de dióxido de carbono, resultando na reação apresentada na figura 2.

1. Processo LD

O processo LD é um processo amplamente utilizado para obtenção do aço (mais de 50% da produção mundial e 80% da produção brasileira) e o princípio utilizado nesse processo é o de injeção de oxigênio. Após carregar o conversor com o gusa líquido, é iniciada a injeção de oxigênio por meio de uma lança metálica composta por vários tubos de aço, esse sopro de oxigênio puro é direcionado à superfície do gusa líquido e essa região de contato é denominada “zona de impacto”, como mostra a figura 3. Devido a reação de oxidação nessa região ser muito intensa e a temperatura estar muito elevada, o banho de gusa líquido fica muito agitado, facilitando e acelerando as reações de oxidação do gusa. A vantagem desse processo é o fato de que o calor gerado para fundição da sucata provém principalmente do próprio gusa líquido a altas temperaturas (1200°C, aproximadamente) e da queima do carbono e do silício presente no gusa.

Segundo Silva (2011), a utilização de material refrigerante na carga do conversor LD é imprescindível para o controle de temperatura do metal no final do sopro [...], a afirmação do autor corrobora com a ideia já apresentada, exemplificada com a utilização da sucata de aço como material refrigerante, muitas vezes preferida por conter maior teor de ferro do que o gusa e o ferro fundido, que também podem ser usados para refrigeração do banho. O objetivo desse processo é diminuir os teores de carbono e fósforo do gusa e, adicionando sucata de aço ao banho e realizando o sopro de oxigênio, converter o gusa líquido em aço, preparando-o para o refino secundário do aço, feito logo depois do processo LD.

1. Figuras

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Figura 1 – Esquema de Redução Direta
Fonte: CEFETES (2014).

Figura 2 – Reação Química[pic 2]

Fonte: José Nazareno Santos Silva (2011).

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Figura 3 – Injeção de Oxigênio

Fonte: Dumont Treinamentos.

1. Conclusão

Os processos utilizados nas usinas siderúrgicas são de suma importância para as mais variadas áreas da indústria, eles facilitam e aceleram os processos de fabricação do aço e ajudam a definir a qualidade final dessa importante liga metálica. Sem o estudo e análise desses tipos de processos e resultados obtidos deles, seria impossível determinar a qualidade final do aço, que até hoje se mostra muito eficaz e de fácil transformação, que possibilita seu uso em grande parte dos setores industriais. Desde grandes estruturas para a construção civil à pequenos utensílios de cozinha, o aço mostra seu valor e acompanha o desenvolvimento da civilização, então entender esses processos é primordial para o avanço da indústria e o desenvolvimento de novas tecnologias para melhorar sua produção e tratamento.