Siderurgia

Siderurgia é o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento de aços e ferros fundidos. Antes de qualquer coisa, porém, é de suma importância definir o que é a metalurgia. A metalurgia é o conjunto de técnicas que o homem desenvolveu com o decorrer do tempo que lhe permitiu extrair e manipular metais e gerar ligas metálicas. Os primeiros metais a serem descobertos foram os metais nobres, que por não reagirem com outros elementos podiam ser encontrados na sua forma bruta na natureza. Esses metais passaram a ser trabalhados quando se descobriu que o calor poderia amolecê-los e trabalhá-los. Acredita-se que, por volta de 2500 a.C., surgiram as primeiras ligas metálicas, com a adição de estanho ao cobre, gerando o bronze - uma liga metálica que tinha propriedades superiores às do cobre. O ferro demorou um pouco mais para começar a ser trabalhado, pois não se acha ferro bruto na natureza. O aço é uma variante do ferro que tem em sua composição uma concentração levemente menor de carbono. A concentração de carbono gera uma liga de ferro com uma maleabilidade e dureza maiores do que o ferro puro. O ferro-gusa possui teores de carbono que variam entre 1,7% em peso a 6,67%. Abaixo de 1,7% de carbono, é conhecido como aço. O ferro é achado na natureza sob a forma de vários compostos, como a hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), limonita (FeO[OH]), siderita (FeCO3), pirita (FeS2) e ilmenita (FeTiO3). Dentre todos esses compostos, a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional) utiliza principalmente a hematita, por ser o mais abundante na natureza. O processo de produção do aço envolve um outro composto chamado coque. O coque é um combustível com altos teores de carbono. Ele chega à usina siderúrgica ainda com algumas impurezas e com uma concentração de carbono inferior à desejada. Portanto, faz-se na CSN uma purificação do coque para aumentar a concentração de carbono. Essa purificação é como destilar as impurezas do coque: ele é aquecido a 1300°C por 16 horas, removendo assim as impurezas, como alcatrão e outros, por volatilização e vaporização O coque é usado como combustível e agente redutor nos altos-fornos e é dele que provém o carbono adicionado ao ferro, gerando o aço.

O aço é produzido,a partir da "purificação" do ferro gusa, sendo que este ferro gusa é constituido de minério de ferro, coque e cal. A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.

1. Preparação da carga ou sinterização: grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter.

2. Redução: essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. O ar pré-aquecido a uma temperatura de 1000°C é soprado pela parte de baixo do alto forno. O coque, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro, transformando-o em um metal líquido: o ferro-gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono elevado.

Caldeira com aço derretido

3. Refino: aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e sucata de ferro e aço em aço líquido. Nesta