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Ferros & Aços I

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Tópicos: Introdução | Produção |


1) Introdução

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Ferro é o metal mais utilizado na era industrial. A abundância dos minerais, o custo relativamente baixo de produção e as múltiplas propriedades físico-químicas que podem ser obtidas com adição de outros elementos de liga são fatores que dão ao metal uma extensa variedade de aplicações. Alguns metais (cobre, por exemplo) podem ser empregados no estado quimicamente quase puro. Entretanto, isso não ocorre com o ferro. No uso prático, está sempre ligado ao carbono e a outros elementos e, assim, no âmbito da ciência dos materiais e também na linguagem do dia-a-dia, a palavra ferro pode ser entendida como uma liga dos elementos químicos ferro, carbono e outros. A tabela a seguir dá algumas definições básicas.

AçoDenominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros propositalmente adicionados (elementos de liga)
Aço-carbonoAço sem adição de elementos de liga
Aço-ligaAço com adição de elementos de liga
Ferro fundidoDesignação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%


2) Produção

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À metalurgia do aço, dá-se o nome de siderurgia. Neste tópico são apresentadas algumas informações resumidas sobre a produção siderúrgica, sem maiores detalhes. A produção do aço a partir do minério é dada pela redução química do óxido nele contido pela ação do carbono. O equipamento usado é um forno de formato cilíndrico vertical e de grande altura, por isso chamado de alto-forno.

São basicamente três os ingredientes que são dispostos no alto-forno (fisicamente alimentados na parte superior do forno através de transportadores e outros equipamentos):

1) Minério de ferro, isto é, a substância que contém o óxido.

2) Calcário (rocha à base de carbonato de cálcio), cuja função básica é a remoção de impurezas.

3) Coque, que é o agente combustível e redutor. É normalmente produzido na própria siderúrgica, através da queima parcial do carvão mineral. Isso é necessário para remover o material volátil do carvão e, assim, aumentar sua resistência mecânica de forma a suportar a carga de minério e calcário.


Fig 2-I

Na Figura 2-I, um esquema simplificado da operação de um alto-forno. O gás que sai da parte superior é destilado para obter produtos como benzol, naftalina e outros. Após esse processo, o gás ainda tem poder combustível e pode ser usado na própria siderúrgica ou distribuído para outros consumidores. O processo é consumidor intensivo de ar. Os dados a seguir são valores típicos para cada tonelada produzida pelo alto-forno.

• 2 t de minério
• 0,5 t de calcário
• 1 t de coque
• 4 t de ar

Há ainda os principais subprodutos:

• 0,5 t de escória
• 6 t de gás


Fig 2-II

O produto do alto-forno, denominado ferro-gusa, contém elevados teores de carbono e de impurezas. Há necessidade, portanto, de um processo de refino para transformá-lo em aço de utilidade prática. Um dos principais processos é o Siemens-Martin, que consiste no aquecimento, por determinado período, do ferro-gusa misturado com sucata de aço, em temperaturas na faixa de 1650°C. Esquema simplificado conforme Figura 2-II.
Referências
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel. Manual da Construção de Máquinas. São Paulo, Hemus, 1979.
Faires, V. M. Elementos Orgânicos de Máquinas. Rio, Livros Técnicos, 1976.
Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo, ABM, 1982.

Topo | Rev: Set/2009