1.3.3- CBS ACONORTE 2005

(1)

MÓDULO

BÁSICO

DE

SIDERURGIA

Produção de Aços Longos na

Gerdau Açonorte

Abril de 2005 Abril de 2005

(2)

1º TESTE

(3)

Conhecer os processos siderúrgicos como um todo,

focando nos processos utilizados no GG;

Iniciar e/ou ampliar o conhecimento

técnico/teórico sobre a produção de aços longos;

Dar uma visão geral da produção de aços longos na

Gerdau Açonorte.

OBJETIVOS

(4)

CONTEÚDOS

Conceitos básicos de siderurgia.

O mercado siderúrgico nacional e internacional.

Processo de produção do aço: Redução, Aciaria, Laminação, Trefilaria e Pregos.

Linha de produtos Gerdau e suas principais propriedades. Produtos:

– fatores da qualidade do produto; – processos utilizados no GG.

(5)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

PRODUÇÃO DE AÇO NO GRUPO GERDAU

INTRODUÇÃO

(6)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

INTRODUÇÃO

(7)

HISTÓRICO

ORIGEM

A 1ª vez que o homem viu o ferro foi sob a forma de meteoritos. Daí a origem da palavra siderurgia, pois “SIDUS” significa estrela, em Latim.

(8)

ORIGEM

Primeiras evidências de uso: China e Índia (2.000 AC).

Início da industrialização: Hititas, 1.700 AC.

Aqueciam uma mistura de minério de ferro e carvão vegetal em um buraco no solo obtendo, assim,

HISTÓRICO

(9)

ORIGEM

O que restava da massa de ferro era depois

forjada na forma de punhais, estacas, utensílios e armaduras de malha.

HISTÓRICO

(10)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

INTRODUÇÃO

(11)

CONCEITOS BÁSICOS

Metalurgia:

Abrange os conhecimentos físicos e químicos a respeito da

extração, purificação e modificação de metais.

Siderurgia:

É a metalurgia do ferro. Engloba os processos de obtenção de

(12)

CONCEITOS BÁSICOS

AÇO

Material metálico constituído essencialmente de:

ferro + carbono

até aproximadamente 2% (comercialmente até 1%). Varia-se a composição química do aço, adicionando, por exemplo Cromo (Cr), Níquel (Ni), Molibdênio

(Mo), Cobre (Cu), etc., para conferir-lhe

características específicas a cada uma de suas múltiplas aplicações.

(13)

CONCEITOS BÁSICOS

FERRO FUNDIDO

É um material metálico constituído essencialmente de Ferro, Carbono e Silício com teores de Carbono geralmente acima de 2% e até 4%.

(14)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

INTRODUÇÃO

(15)

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS

QUANTO AO GRAU DE INTEGRAÇÃO

USINAS INTEGRADAS:

Processo de fabricação

constituído pelas etapas de Redução, Refino e

Conformação. Partem do minério de ferro para a produção do aço.

USINAS

SEMI-INTEGRADAS:

USINAS

SEMI-INTEGRADAS:

Processo de

fabricação constituído pelas etapas de Refino e

Conformação. Partem da sucata e/ou do Ferro-Esponja e do Ferro-Gusa para a produção do aço.

(16)

USINAS NÃO-INTEGRADAS

Processo de fabricação

constituído de

uma etapa

do

processo produtivo.

Exemplo: Redução (Produtores Independentes de Gusa) ou

Conformação (Empresas

laminadoras ou trefiladoras de

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS

QUANTO AO GRAU DE INTEGRAÇÃO

(17)

OBSERVAÇÕES

“

Mini-Mills ou Market-Mills são

Usinas Siderúrgicas que obtêm

suas matérias-primas e

comercializam seus produtos,

principalmente no mercado

regional onde estão

implantadas.”

“

Mini-Mills ou Market-Mills são

Usinas Siderúrgicas que obtêm

suas matérias-primas e

comercializam seus produtos,

principalmente no mercado

regional onde estão

implantadas.”

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS

QUANTO AO GRAU DE INTEGRAÇÃO

(18)

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS

QUANTO AO TIPO DE PRODUTO

SEMI-ACABADOS

 São constituídos pelos lingotes, blocos (maiores que 160 mm), tarugos (menores que 160 mm) e placas.

NÃO PLANOS (LONGOS)

 _{Englobam perfis (I, U, H, J, T), cantoneiras, barras quadradas,}

chatas e redondas, vergalhões, trilhos, fio-máquina e arames.

PLANOS A QUENTE

 São laminados a partir de placas em elevadas temperaturas (1100 ºC – 1300 ºC), possuindo espessuras variando de 1,2 a 25 mm. Podem ser fornecidas em bobinas (bobinas a quente) ou chapas.

(19)

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS

QUANTO AO TIPO DE PRODUTO

PLANOS A FRIO

 São constituídos pelas chapas laminadas a frio e pelas folhas não revestidas. Comparadas aos planos a quente, os planos a frio são desejados quando queremos produzir chapas de espessuras menores, com melhores qualidades superficiais, maior planicidade e melhores propriedades mecânicas. Sua espessura pode variar de 0,1 mm a 3,2 mm.

 São utilizados na indústria automobilística, linha branca, aplicações elétricas (motores), máquinas agrícolas, vasilhames, móveis de aço, etc..

PRODUTOS PLANOS REVESTIDOS

 Chapas zincadas, chumbadas, folhas de flandres e folhas cromadas.

PRODUTOS PLANOS DE AÇOS ESPECIAIS

(20)

PRINCIPAIS PRODUTOS

TARUGOS

TARUGOS BARRAS E PERFISBARRAS E PERFIS VERGALHÕESVERGALHÕES AMPLIADOSAMPLIADOS

PERFIS ESTRUTURAIS

PERFIS ESTRUTURAIS FIO-MÁQUINAFIO-MÁQUINA ARAMESARAMES PREGOSPREGOS

Industriais Industriais Agropecuários Agropecuários Treliça Treliça Telas Telas Corte e Dobra Corte e Dobra

(21)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

PRODUÇÃO DE AÇO NO GRUPO GERDAU

INTRODUÇÃO

(22)

País 1999 2000 2001 2002 2003 2004 China 124,0 127,2 150,9 181,6 220,1 272,5 Japão 94,2 106,4 102,9 107,7 110,5 112,6 EUA 97,4 101,8 90,1 92,2 90,4 98,5 Rússia 51,5 59,1 59,0 58,5 62,7 64,3 Coréia do Sul 41,0 43,1 43,9 45,3 46,3 47,5 Alemanha 42,1 46,4 44,8 45,0 44,8 46,4 Ucrânia 27,5 31,8 33,1 34,0 36,9 38,7 Brasil Brasil 25,025,0 27,927,9 26,726,7 29,629,6 31,131,1 32,932,9 Índia 24,3 26,9 27,3 28,8 31,7 32,6 Itália 24,9 26,8 26,5 25,9 26,6 28,3 Taiwan 15,4 16,9 17,3 18,2 18,9 19,3 Canadá 16,2 16,6 15,3 16,0 15,9 16,4 México 15,3 15,6 13,3 14,0 15,1 16,7

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO

PRODUÇAO MUNDIAL DE AÇO BRUTO (10

(23)

Empresa Produção 1 Arcelor (LUX) 42,8 2 LNM Group (ING) 35,3 3 Nippon Steel (JAP) 31,3 4 JFE (JAP) 30,2 5 POSCO (COR) 28,9 6 Shangai Baosteel (CHI) 19,9 7 Corus Group (ING) 19,1 8 US Steel (EUA) 17,9 9 ThyssenKrupp (ALE) 16,1 10 Nucor (EUA) 15,8 11 Riva Acciao (ITA) 15,7 12 EvrazHolding (RUS) 13,9 13 ISG (EUA) 13,2 14 Sumitomo (JAP) 12,8

DADOS DE 2003 (10

DADOS DE 2003 (1066 t) - IISI t) - IISI

Maiores Produtores de Aço Bruto

Observação

Em 9/2004 foi criada a Mittal Steel (ING), resultado da fusão entre Ispat, LNM Group (ING) e ISG (EUA).

Sua produção conjunta deve ultrapassar 55 x 106_{t em 2004,} tornando-se a maior empresa siderúrgica do mundo.

(24)

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO

País País 19991999 20002000 20012001 20022002 20032003 20042004 Brasil Brasil 24.99624.996 27.88527.885 26.71726.717 29.60429.604 31.14731.147 32.94832.948 México 15.294 15.659 13.300 14.051 15.128 16.701 Argentina 3.799 4.474 4.112 4.363 5.033 5.125 Venezuela 3.261 3.835 4.019 4.164 3.930 4.714 Chile 1.292 1.352 1.247 1.279 1.377 1.568 Outros 2.331 2.895 2.462 5.798 2.890 2.943 TOTAL TOTAL 50.97350.973 56.08056.080 51.85751.857 56.25956.259 59.50559.505 63.99963.999

PRODUÇÃO DE AÇO BRUTO NA AMÉRICA LATINA

(10

(25)

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO

1999 1999 20002000 20012001 20022002 20032003 20042004 Aço Bruto Aço Bruto 24.99524.995 27.86527.865 26.71726.717 29.60329.603 31.14631.146 32.91832.918 Planos 10.121 11.213 10.648 11.408 13.201 14.444 Longos 6.693 7.000 7.425 7.624 7.865 8.934

Semi acabados p/ vendas

Semi acabados p/ vendas 7.1317.131 7.5847.584 7.7177.717 8.8408.840 8.0298.029 7.1797.179

Placas 5.423 5.583 5.937 6.883 5.352 4.728

Lingotes, Blocos e Tarugos 1.708 2.001 1.780 1.957 2.677 2.451

Ferro-Gusa Ferro-Gusa 24.54924.549 27.72327.723 27.39127.391 29.69429.694 32.03832.038 34.57934.579 Usinas Integradas 19.380 21.807 21.113 23.139 24.170 24.938 Produtores Independentes 5.169 5.916 6.278 6.555 7.869 9.640 Ferro-Esponja Ferro-Esponja 400400 412412 340340 361361 410410 440440 Fonte: IBS

SÍNTESE DA PRODUÇÃO SIDERÚRGICA BRASILEIRA

(10

(26)

PARQUE SIDERÚRGICO BRASILEIRO

PROCESSOS

INTEGRADAS SEMI-INTEGRADAS

A COQUE A CARVÃO VEGETAL REDUÇÃO DIRETA ACIARIA ELÉTRICA

P R O D U T O S LA M IN A D O S P L A N O S CSN CSN COSIPA COSIPA CST CST USIMINAS USIMINAS ACESITA ACESITA A D O S N Ã O -P L A N O S BELGO-MINEIRA MINEIRA AÇOMINAS AÇOMINAS BARÃO DE COCAIS BARÃO DE COCAIS DIVINÓPOLIS DIVINÓPOLIS USIBA USIBA (Gás) (Gás) AÇONORTE

AÇONORTE, , CEARENSECEARENSE,,

COSIGUA

COSIGUA, , SÃO PAULOSÃO PAULO, , GUAÍRA

GUAÍRA, , RIOGRANDENSERIOGRANDENSE

BELGO-MINEIRA BELGO-MINEIRA BARRA MANSA BARRA MANSA AÇOS VILLARES AÇOS VILLARES C O M U M E /O U Q U A L ID A D E C O M U M E /O U Q U A L ID A D E A Ç O E S P E C IA L ACESITA ACESITA

(27)

Empresa 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Acesita 687 786 856 786 709 749 Açominas 2.330 2.355 2.620 2.355 2.396 -Aços Villares 625 632 660 602 700 774 Barra Mansa 346 390 393 392 387 420 Belgo Mineira 2.157 2.267 2.571 2.688 2.827 2.889 C. B. Aço 41 40 8 - - -Cosipa 3.519 2.593 2.746 2.460 3.872 4.097 CSN CSN 4.708 4.851 4.782 4.048 5.107 5.318 CST 3.818 4.414 4.752 4.784 4.904 4.811 Gerdau Gerdau 2.9642.964 3.2593.259 3.4963.496 3.4713.471 3.6033.603 6.9766.976 Itaunense 72 33 - - - -MWL (Mafersa) 37 31 24 31 24 36 V&M do Brasil 433 365 519 500 500 551

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO

PRODUÇÃO DE AÇO BRUTO POR EMPRESA NO BRASIL

(28)

SETOR SIDERÚRGICO BRASILEIRO

Gerdau – 49,6% 3.894 mil toneladas

V&M do Brasil - 6% 466 mil toneladas

PRODUTORES DE AÇOS LONGOS NO BRASIL

TOTAL 2003: 7.855 mil toneladas

PRODUTORES DE AÇO BRUTO NO BRASIL

Em mil toneladas Usiminas/Cosipa Gerdau Belgo/CST/Acesita (Arcelor) CSN Aços Villares V&M do Brasil Barra Mansa 8.624 6.976 8.449 5.318 775 551 421 MWL Brasil ₃₆ TOTAL 2003: 31.150 mil toneladas

2003

(29)

HISTÓRICO

CONCEITOS BÁSICOS

CLASSIFICAÇÃO DAS SIDERÚRGICAS – GRAU DE

INTEGRAÇÃO E TIPO DE PRODUTO

PRODUÇÃO E CONSUMO DE AÇO NO MUNDO E

NO BRASIL

PRODUÇÃO DE AÇO NO GRUPO GERDAU

INTRODUÇÃO

(30)

DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA

AMÉRICA DO SUL  4 siderúrgicas e 1 participação estratégica (Sipar) BRASIL  10 siderúrgicas

 11 corte e dobra (ARMAFER)  6 unidades de

transformação e seções especiais

 70 pontos de venda

(Comercial Gerdau).

 6 centros de serviços para

aços planos (Comercial Gerdau).

AMÉRICA DO NORTE

 15 siderúrgicas, incluindo 1 participação

estratégica (Gallatin Steel Co)

 29 corte e dobra

 13 unidades de transformação e seções

especiais

Gerdau AmeriSteel Corp.

Gerdau S.A.

Açominas Gallatin Steel (1)

(31)

USINAS GERDAU BRASIL

UNIDADES INDUSTRIAIS

UNIDADES INDUSTRIAIS INTEGRADASINTEGRADAS SEMI-INTEGRADASSEMI-INTEGRADAS NÃO INTEGRADASNÃO INTEGRADAS RIOGRANDENSE / RS

RIOGRANDENSE / RS XX

GUAÍRA (UAR, UVG) / PR X

COSIGUA / RJ X

BARÃO DE COCAIS / MG X (Alto-Forno) AÇOMINAS / MG X (Alto-Forno)

AÇONORTE / PE X

DIVINÓPOLIS / MG X (Alto-Forno)

CEARENSE / CE X

USIBA / BA X (Redução Direta) PIRATINI / RS

PIRATINI / RS XX

CONTAGEM / MG X (Ferro Gusa)

MARGUSA / MA X (Ferro Gusa)

SÃO JOSÉ DOS CAMPOS / SP X

COTIA / SP X

CUMBICA / SP X

(32)

USINAS GERDAU AMERISTEEL

UNIDADES INDUSTRIAIS SEMI-INTEGRADASSEMI-INTEGRADAS NÃO INTEGRADASNÃO INTEGRADAS JACKSONVILLE, FLORIDA (EUA) X

CARTERSVILLE, GEORGIA (EUA) X JACKSON, TENNESSEE (EUA) X KNOXVILLE, TENNESSEE (EUA) X CHARLOTTE, NORTH CAROLINA (EUA) X

GALLATIN, KENTUCKY (EUA) X

SAYREVILLE, NEW JERSEY (EUA) X PERTH AMBOY, NEW JERSEY (EUA) X ST. PAUL, MINNESOTA (EUA) X WILTON, IOWA (EUA) X CALVERT CITY, KENTUCKY (EUA) X BEAUMONT, TEXAS (EUA) X CAMBRIDGE, ONTARIO (CAN) X WHITBY, ONTARIO (CAN) X

(33)

USINAS GERDAU AMÉRICA LATINA

UNIDADES INDUSTRIAIS SEMI-INTEGRADASSEMI-INTEGRADAS NÃO INTEGRADASNÃO INTEGRADAS

LAISA (URUGUAI) X

AZA (RENCA E COLINA) (CHILE) X X

SIPAR (ARGENTINA) X

DIACO (COLÔMBIA) X SIDELPA (COLÔMBIA) X

(34)

Aço Bruto Laminados Brasil 7.300.000 t 4.300.000 t Ameristeel 5.700.000 t 5.500.000 t Chile/Uruguai/Argentina 428.000 t 484.000 t TOTAL 13.400.000 t 10.300.000 t

PRODUÇÃO GERDAU 2004

(35)

CAPACIDADE INSTALADA

Em mil toneladas AÇO BRUTO PLACAS, BLOCOS E TARUGOS LAMINADOS (PBT) PRODUTOS

LAMINADOS PRINCIPAIS PRODUTOS

BRASIL 7.580 2.610 4.730

Placas, blocos e tarugos; barras e perfis; vergalhões;

fio-máquina; trefilados; telas soldadas; pregos; corte e dobra;

aços especiais.

AMÉRICA DO

SUL 510 - 610 _{vergalhões; fio-máquina.}Tarugos; barras e perfis;

AMÉRICA DO

NORTE _8.290 _- _7.630

Tarugos; barras e perfis;

vergalhões; fio-máquina; trefilados; telas soldadas; pregos; corte e

dobra; aços planos; corpos moedores de aço.

(36)

REDUÇÃO



_{MATÉRIAS-PRIMAS}



_PROCESSOS

ALTO-FORNO

REDUÇÃO DIRETA

ETAPA DE REDUÇÃO

(37)

2

(38)

REDUÇÃO



_{MATÉRIAS-PRIMAS}



_PROCESSOS

ALTO-FORNO

REDUÇÃO DIRETA

ETAPA DE REDUÇÃO

(39)

MINÉRIO DE FERRO

Ferro é o 4

º

elemento mais abundante.

Encontrado na natureza em forma de óxido –

Minério de Ferro.

Minérios de Ferro de maior importância:

hematita (Fe2O3) e magnetita (Fe3O4).

MATÉRIA-PRIMA

(40)

Produtor

Produtor 101066 toneladas_toneladas

China 261,1 Brasil 245,6 Austrália 212,9 URSS 171,2 Índia 105,5 Total Mundo 1230,3

PRODUÇÃO MUNDIAL DE MINÉRIO DE FERRO EM 2003.

(FONTE: IISI).

MATÉRIA-PRIMA

(41)

COQUE METALÚRGICO

Carvão mineral de melhor qualidade que, quando aquecido, se transforma em coque.

Função = “remover” o oxigênio do minério.

CARVÃO VEGETAL

É obtido através da queima da madeira.

Brasil = tradição na utilização de alto-fornos a carvão vegetal.

Função = “remover” o oxigênio do minério.

MATÉRIA-PRIMA

(42)

REGIÕES

REGIÕES RESERVASRESERVAS

MEDIDAS

MEDIDAS RECURSOS RECURSOS TOTAISTOTAIS PERCENTUAISPERCENTUAIS

URSS 276.000 5.926.000 43,5 AMÉRICA DO NORTE 415.728 4.077.349 29,9 AMÉRICA DO SUL 7.203 65.409 0,5 BRASIL BRASIL 3.2623.262 30.94430.944 0,20,2 ÁFRICA 72.641 217.897 1,7 ÁSIA 665.748 1.648.919 12,1 EUROPA 445.131 904.833 6,6

MATÉRIA-PRIMA

RESERVAS E RECURSOS MUNDIAIS DE CARVÃO MINERAL.

(10

(43)

ETAPA DE REDUÇÃO

REDUÇÃO



_{MATÉRIAS-PRIMAS}



_PROCESSOS

ALTO-FORNO

REDUÇÃO DIRETA

(44)

PROCESSOS

ALTO-FORNO

Objetivo: transformar Minério de Ferro em Ferro-Gusa.

Adiciona-se no AF: Minério de Ferro + Coque (ou carvão vegetal) + Cal.

(45)

PROCESSO DE PRODUÇÃO INTEGRADO

(46)

FLUXOGRAMA ALTO-FORNO

Minério Carvão Fundentes Gás Ar + carvão

(47)

FLUXO INTERNO DO ALTO-FORNO

Minério Carvão

Fundentes Gás

Ar + carvão pulverizado

(48)

ALTO-FORNO - AÇOMINAS

(49)

Açominas Barão de Cocais AF I Barão de Cocais AF II CST - AF I Volume útil 2.652 m3 _{215 m}3 _{289 m}3 _{3.707 m}3 Altura 44,15 m 18,50 m 19,68 m 110,0 m Diâmetro cadinho 11,5 m 4,25 m 5,0 m 14,0 m Produção média

diária gusa 7.750 t/dia (visada) 350 t/dia 600 t/dia 10.000 t/dia Composição da

carga 10% minério 82% sínter granulado 8% pelotas 100% minério granulado de 1/4 a 1/2´´ 100% minério granulado de 1/4 a 1/2´´ 65% sínter 10% minério 25% pelotas Produção anual gusa 2.760.500 t (2004) 115.000 t 210.000 t 3.600.000 t

ALTO-FORNO

(50)

PRODUTOS

FERRO-GUSA

Produto intermediário a base de ferro.

_{Obtido no alto-forno.}

_{Com cerca de 4 % Carbono (C) + Silício (Si), Manganês}

(Mn), Enxofre (S) e Fósforo (P), estes dois últimos indesejáveis.

USADO

no estado líquido, em aciarias equipadas com conversor a oxigênio. No estado sólido, em aciarias equipadas com forno elétrico.

(51)

FERRO-GUSA

(52)

ETAPA DE REDUÇÃO

REDUÇÃO



_{MATÉRIAS-PRIMAS}



_PROCESSOS

ALTO-FORNO

REDUÇÃO DIRETA

(53)

PROCESSOS

REDUÇÃO DIRETA

Objetivo: transformar Minério de Ferro em

Ferro primário, chamado Ferro Esponja.

SL/RN e outros: redutor sólido (carvão

mineral).

Processos HYL e Midrex: redutor gasoso (fonte:

gás natural).

(54)

Produção mundial via redução direta em 2003

PROCESSOS

(55)

Produção mundial via redução direta em 2003

PROCESSOS

(56)

FLUXOGRAMA PROCESSO

HYL-III

(57)

PRODUTOS

FERRO-ESPONJA

Também chamado de DRI – Direct Reduced Iron. Produto intermediário a base de ferro.

Obtido via redução direta no estado sólido, isto é, sem fusão das matérias-primas.

(58)

PRODUTOS

(59)

ACIARIA



_INTRODUÇÃO



_PROCESSOS

ACIARIA LD ACIARIA EOF ACIARIA ELÉTRICA

ETAPA DE ACIARIA

(60)

3

(61)

ETAPA DE ACIARIA

ACIARIA



_INTRODUÇÃO



_PROCESSOS

ACIARIA LD ACIARIA EOF ACIARIA ELÉTRICA

(62)

COMO OCORRE?

TRANSFORMAR MATÉRIAS-PRIMAS EM AÇO

AJUSTE DA AJUSTE DA COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA QUÍMICA AJUSTE DA AJUSTE DA COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA QUÍMICA FERRO-GUSA FERRO-GUSA ou ou FERRO-ESPONJA FERRO-ESPONJA + + SUCATA SUCATA FERROSA FERROSA FERRO-GUSA FERRO-GUSA ou ou FERRO-ESPONJA FERRO-ESPONJA + + SUCATA SUCATA FERROSA FERROSA FUSÃO FUSÃO FUSÃO FUSÃO

INTRODUÇÃO

OBJETIVO DAS ACIARIAS

(63)

INTRODUÇÃO

TIPOS DE ACIARIA

ACIARIA LD

– Barão de Cocais, Açominas.

ACIARIA EOF

– Gerdau Divinópolis.

ACIARIA ELÉTRICA

(64)

ETAPA DE ACIARIA

ACIARIA



_INTRODUÇÃO



_PROCESSOS

ACIARIA LD ACIARIA EOF

(65)

ACIARIA LD

NESTE PROCESSO

Oxigênio é soprado no ferro-gusa líquido (proveniente do Alto-Forno), oxidando os elementos C, Mn, Si e P.

Pode-se adicionar sucata para se compor a carga. Processo amplamente utilizado no mundo.

No Mundo (IISI, 2003) 63,3 % Aciaria LD. No Brasil (IISI, 2003) 78,8 % Aciaria LD.

(66)

ACIARIA LD

(CONVERSOR LD)

(67)

Açominas Barão de Cocais CST

Número de vasos 2 1 2

Volume útil 163,3 m3 _{5,0 m}3 _{280,0 m}3

Capacidade 220 t 30 t 310 t

Tipo de sopro Normal (previsão de implantação de sopro combinado em 2005) Lança Sopro combinado Capacidade panelas 220 t 30 t 320 t Produção anual 3.000.000 t 320.000 t 4.800.000 t

ACIARIA LD

(68)

CONVERSOR LD

- SOPRO

Lança de oxigênio

Emulsão

gás-escória-metal

(69)

ACIARIA LD - OPERAÇÕES

Amostragem carregando sucata carregando metal líquido Lança de oxigênio (resfriada a água) Escudo Retirada de escória Pote de escória escória ligas vazamento panela fluxantes Panela c/ metal líquido Caixa de sucata Sopro

(70)

ETAPA DE ACIARIA

ACIARIA



_INTRODUÇÃO



_PROCESSOS

(71)

NESTE PROCESSO

Forno é carregado com ferro-gusa líquido e sucata.

Injeta-se oxigênio através de ventaneiras,

promovendo agitação e acelerando as reações.

Elemento-chave é o pré-aquecimento da sucata com os gases do próprio forno.

No Brasil (2003) 1,8 % Aciaria EOF.

Gerdau Divinópolis.

ACIARIA EOF

(ENERGY OPTIMIZING FURNACE)

(72)

ACIARIA EOF

(73)

ACIARIA EOF

(74)

ETAPA DE ACIARIA

ACIARIA



_INTRODUÇÃO



_PROCESSOS

(75)

ACIARIA ELÉTRICA

Lay-out aciarias elétricas GG - Exemplos

Açonorte: PS – FEA – FP – LC.

(76)

PÁTIO DE SUCATA

SUCATA

_{A sucata ferrosa é proveniente da obsolescência de}

material ferroso e também de processos industriais. A sucata é a principal matéria-prima utilizada nos fornos elétricos de fusão.

A sucata responde por parte importante do custo final

do produto final vendido. O domínio dos custos em sucata pode significar a diferença entre lucro e

(77)

PÁTIO DE SUCATA

PRINCIPAIS TIPOS DE SUCATA

Sucata Especial; Sucata de FoFo; Sucata Tesourada; Cavaco de Aço; Sucata Mista; Pacote de Latinha; Sucata Pesada.

Para cada tipo de produto é determinado o mix de sucata que irá compor a carga metálica.

(78)

SUCATA ESPECIAL

TIPOS DE SUCATA

(79)

SUCATA TESOURADA

TIPOS DE SUCATA

(80)

TIPOS DE SUCATA

(81)

TIPOS DE SUCATA

PACOTE DE LATINHA

(82)

PÁTIO DE SUCATA

O tipo e tamanho da sucata são fatores importantes na produtividade dos fornos, assim objetiva-se utilizar sucatas mais limpas e mais densas.

Processamento de Sucata:

Pesagem e inspeção contra radiação Prensas-Tesoura

Tesouras Móveis Prensas-Pacotes

(83)

PRENSA-TESOURA

•Pesagem e identificação dos Pesagem e identificação dos caminhões.

caminhões.

(84)

PRENSA-TESOURA

(85)

TESOURA MÓVEL

(86)

TRITURADORES-SHREDDER

(87)

TRITURADORES-SHREDDER

(88)

CORTE OXI-ACETILÊNICO

(89)

SELEÇÃO E LIMPEZA DA SUCATA

(90)

BENEFICIAMENTO ESCÓRIA E TERRA

•Resfriamento da escória com água.Resfriamento da escória com água.

•Separação da parte metálica do Separação da parte metálica do restante da escória.

(91)

BENEFICIAMENTO ESCÓRIA E TERRA

(92)

Os fornos elétricos de fusão são abastecidos através de cestões, os quais além da sucata, são carregados com:

FERRO-GUSA

 _{Adicionado até 10% da} carga fria.  Eleva o % C no banho.  _{É isento de elementos}

ABASTECENDO O FORNO ELÉTRICO

(93)

FERRO-ESPONJA

Adicionado até 10% da carga fria. Possui composição química

conhecida.

Não introduz elementos químicos residuais normalmente

encontrados na sucata.

Pode ter alimentação contínua.

CAL

Formador de escória, captando impurezas do banho (cal calcítica). Protege revestimento refratário do ataque químico (cal dolomítica).

ABASTECENDO O FORNO ELÉTRICO

(94)

ABASTECENDO O FORNO ELÉTRICO

FERRO-ESPONJA

FERRO-GUSA

SUCATA DE FERRO FUNDIDO

(95)

PÁTIO DE SUCATA

O produto do pátio de sucata é a sucata beneficiada colocada no cestão.

(96)

FORNO ELÉTRICO A ARCO

OBJETIVOS

Fusão da carga metálica;

Descarburação (queima do carbono);

Elevação da temperatura do banho metálico; Desfosforação (em alguns casos).

Principal fonte de

energia para a fusão

Principal fonte de

energia para a fusão

Calor do arco elétrico

estabelecido entre os eletrodos

e a sucata

Calor do arco elétrico

estabelecido entre os eletrodos

e a sucata

(97)

FORNO ELÉTRICO A ARCO

(98)

FEA AÇONORTE

(99)

ACIARIA ELÉTRICA

FORNO ELÉTRICO

Porta Sucata Banho Líquido

Eletrodos fundem a sucata

Escória

Forno ligeiramente inclinado para retirar o excesso de escória.

Banho Porta

O aço é vazado por uma bica abaixo do forno, chamada EBT - Excentric Bottom Tapping.

O EBT minimiza a passagem de escória para a panela.

(100)

ACIARIA ELÉTRICA

DESCRIÇÃO DO PROCESSO EM FORNOS A ARCO – GERDAU AÇONORTE

V V A A Z Z A A M M E E N N T T O O REFINO REFINO OXIDANTE OXIDANTE REFINO REDUTOR REFINO REDUTOR FORNO ELÉTRICO FORNO ELÉTRICO DE DE FUSÃO FUSÃO RETIRADA DA RETIRADA DA ESCÓRIA ESCÓRIA 1 1 o o 2 2 o o - FORMAÇÃO DE - FORMAÇÃO DE ESCÓRIA REDUTORA ESCÓRIA REDUTORA - ADIÇÃO DE LIGAS - ADIÇÃO DE LIGAS 3 3 o o

(101)

FORNO ELÉTRICO A ARCO

PRINCIPAIS ETAPAS DE UMA CORRIDA

Carregamento

Fusão

Refino

Vazamento

(102)

FORNO ELÉTRICO A ARCO

CARREGAMENTO:

Sucata adicionada no forno, através de cestões preparados no pátio de sucata. Normalmente utilizam-se de 3 a 4 cestões por corrida de aço na Açonorte.

(103)

PRINCIPAIS ETAPAS DE UMA CORRIDA

CARREGAMENTO

(104)

FUSÃO

 _{Após o primeiro carregamento inicia-se a fusão da}

carga. Quando a sucata estiver suficientemente fundida, adiciona-se o segundo cestão. Realiza-se nova fusão e o terceiro cestão é adicionado. Depois ocorre nova fusão da carga.

(105)

FUSÃO

(106)

REFINO OXIDANTE

 _{Inicia-se após a última etapa de fusão.}

 Possui a função de diminuir o teor de carbono

(descarburação) e de fósforo (desfosforação) do banho líquido.

 _{Para isto é adicionado oxigênio e carbono através de}

lança manual ou por sistema automatizado.

 _{Essa operação é chamada de refino oxidante.}

 _{O oxigênio reage com diversos elementos, formando a}

(107)

REFINO OXIDANTE

(108)

ESCÓRIA ESPUMANTE

 _{Oxigênio é injetado com carvão para formar CO na}

escória, formando uma espuma.

 A espuma formada favorece a fusão, podendo

aumentar a eficiência em mais de 20%.

 _{A espuma protege o refratário do forno do desgaste}

excessivo.

 _{Reduz consideravelmente o ruído provocado pelo arco}

elétrico.

(109)

PÓS COMBUSTÃO

 Carbono é injetado sobre a escória, reagindo com gás CO

presente na atmosfera do forno, formando CO2.

 Essa reação libera calor (economia de energia).

 Diminui a perda de calor pelos gases.

(110)

RETIRADA DA ESCÓRIA

(111)

VAZAMENTO

Após atingir % carbono (C) e a temperatura desejada, ocorre o vazamento do aço na panela.

Após adiciona-se ferroligas, dando início a desoxidação.

(112)

FORNO-PANELA

(113)

FORNO-PANELA

FUNÇÕES

Aumentar a produtividade dos fornos

elétricos de fusão;

Acertar a composição química específica para

cada tipo de aço, e a temperatura de

vazamento;

Conferir homogeneidade química a corrida

(banho);

(114)

FORNO-PANELA

CARACTERÍSTICAS

Adição de Carvão e Ferroligas

• Acerto do teor de carbono com o carvão, e

acerto dos outros elementos (Mn/Si) com

ferroligas (FeSiMn/FeSi).

Aquecimento

• A corrida é aquecida durante o processo de

acerto da composição química, até atingir a

(115)

Plug poroso Válvula gaveta

FORNO-PANELA

CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS Rinsagem Rinsagem

• Durante toda a corrida o aço é “borbulhado” com argônio ou nitrogênio

(gases inertes) através de plug poroso no fundo da panela, para garantir homogeneidade térmica e química do banho e flotação de inclusões.

Gás inerte Escória

(116)

FORNO-PANELA

Retirada de amostras

Lixamento da amostra Amostra

(117)

FORNO-PANELA

A Açonorte conta com 1 forno-panela. O FP possui 1 espectrômetro de emissão ótica para análise química das amostras de aço e 1 para análise de escórias.

(118)

FORNO-PANELA

(119)

OBJETIVO

Transformar o aço líquido em lingotes sólidos de dimensões especiais para serem enviados à forjaria ou laminação.

A capacidade de cada lingoteira varia de 1320 kg a 7350 kg na Gerdau AFP.

Presente também na Açominas (lingotes de 7 a 22 t).

LINGOTAMENTO CONVENCIONAL

(120)

Estripamento

Lingote

LINGOTAMENTO CONVENCIONAL

(121)

OBJETIVO

Transformar aço líquido em produtos semi-acabados (tarugos) para serem enviados à laminação (ou vendidos).

Percentual da produção lingotada continuamente

(dados de 2003 – fonte: IISI.)

Japão – 97,7 % Alemanha – 96,2 % EUA – 97,3% Mundo – 88,8 % Brasil Brasil – 91,9 % – 91,9 % China – 91,2 % Rússia – 51,4 %

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

(122)

LC - VANTAGENS

PRINCIPAIS VANTAGENS

Melhor rendimento na aciaria e na laminação;

Redução de passes na laminação;

Melhor qualidade superficial;

Aço de melhor qualidade.

(123)

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

Panela Distribuidor Molde Sprays

Extrator-endireitador Tesoura ou Maçarico Sprays

(124)

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

Carro-Panela

Panela

(125)

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

(126)

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

(127)

DISTRIBUIDOR

Capacidade do distribuidor: 3,8 t com dois veios. Seção do tarugo: quadrado 120 x 120 mm.

(128)

MOLDE OU COQUILHA

Material: Cu + Ag com camada interna de 1 mm de Cr.

Possui canais na parte superior por onde escorre óleo mineral.

Oscila variando de acordo com a velocidade de lingotamento.

Curvatura para facilitar a extração do tarugo e diminuir o raio de lingotamento.

(129)

CORTE DE TARUGOS

(130)

LEITO

(131)

ESTOCAGEM

(132)

DESPOEIRADOR

Função: captação de pós e fumos gerados na aciaria.

Poeira considerada resíduo perigoso – requer armazenagem adequada. Conformidade com ISO 14000.

(133)

Defeitos

Defeitos Possíveis CausasPossíveis Causas Contra-medidaContra-medida

-Trincas Superficiais e Trincas Internas -Lingotamento a altas temperaturas. -Refrigeração não-uniforme.

-Altos teores de enxofre (S) e Fósforo (P).

-Reduzir temperatura de lingotamento. -Reduzir velocidade de lingotamento. -Ajuste do sistema de sprays.

-Controle da vida do molde.

-Incrustação de escória

-Composição química inadequada.

-Baixa altura de aço no distribuidor.

-Acerto da composição química (relação Mn/Si).

-Controle automático de nível.

-Blowholes (oxidação)

-Gases dissolvidos (oxigênio / nitrogênio / hidrogênio).

-Controle da composição química (desoxidação).

-Adição de fio de alumínio.

-Secagem de todos os materiais. -Romboidade

-Refrigeração

não-uniforme no molde / -Reduzir temperatura de lingotamento.

DEFEITOS EM PRODUTOS

(134)

DEFEITOS EM PRODUTOS

(135)

DEFEITOS EM PRODUTOS

Blow Holes

(136)

DEFEITOS EM PRODUTOS

(137)

PÓS-TESTE

(138)

4

(139)

PRODUTOS

GERDAU E SUAS

CARACTERÍSTICAS

(140)

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

GERDAU CONSTRUÇÃO CIVIL

Vergalhões GG50 e CA25 Vergalhão CA60

Telas nervuradas Gerdau e Alambrados Treliças

Colunas Pop

Arame Recozido Estribos

(141)

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

GERDAU AÇOS PARA INDÚSTRIA (GI)

Barras Redondas Mecânicas Barras Chatas

Barras Quadradas

Barras Trefiladas (redondas, quadradas e sextavadas) Cantoneiras de Abas Iguais

Perfis T, U e I Perfil Estrela Fio-Máquina Tribar Tarugos e Palanquilhas Multiviga (terceirizada) Fura Forno

(142)

GERDAU PRODUTOS AGROPECUÁRIOS (GPA)

Arames Ovalados Arames Farpados

Arames Galvanizados

Arames Galvanizados Plastificados Grampos para Cerca

Cercafix

Arames para Culturas Aéreas

Cordoalhas para Culturas Aéreas Cordoalha para Curral

Mourões de aço Alta Resistência

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

(143)

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

GERDAU PREGOS (GP)

Pregos Comuns Com Cabeça Pregos Comuns Sem Cabeça Pregos Cabeça Dupla

Pregos Ardox Com e Sem Ponta Pregos Anelados

Pregos para Tacos Pregos Quadrados Prego Telheiro

(144)

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

GERDAU PRODUTOS METALÚRGICOS

Solda – arame MIG, arco submerso, oxi-acetilênica, TIG e eletrodo revestido.

Arames Industriais BTC – arame industrial p/ prego, p/ artefatos, polido p/ eletrodeposição, p/ parafusos, p/ alma de eletrodo.

Arames Industriais ATC – arame industrial p/ estofados, mola p/ colchão, peneiras.

(145)

LINHA DE PRODUTOS GERDAU

Arames especiais para telefonia, eletrificação e p/ indústria.

Piatina.

(146)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Deformação:

Deformação: alteração do comprimento por unidade do comprimento original.

Deformação Elástica:

Deformação Elástica: quando uma força é aplicada ao aço, a barra se torna levemente mais comprida. A remoção da força faz com que a barra volte às dimensões originais.

Deformação Plástica:

Deformação Plástica: é a deformação permanente onde, após a retirada da força, o comprimento final da amostra é maior que o comprimento original.

(147)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

MÁQUINA DE TRAÇÃO – EMIC 10t

(148)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

MÁQUINA DE TRAÇÃO – TUZ 60t

(149)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

MÁQUINA DE TRAÇÃO – RK1 150t

(150)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

MORDENTE – Acionamento Hidráulico

(151)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

ENSAIO DE TRAÇÃO

A A B B C C F F 0 0 _{Alongamento (a)} PONTO A: Transição do alongamento elástico para o plástico

PONTO B: Carga máxima no ensaio de tração

PONTO C: Fratura do corpo de prova de tração

(152)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

SOFTWARE DE TRAÇÃO

(153)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Tensão de Escoamento ou Limite de Escoamento:

Tensão de Escoamento ou Limite de Escoamento: é a capacidade do material resistir à deformação plástica, ou seja, é a tensão acima da qual ocorre a deformação plástica e, abaixo da qual a deformação elástica.

Tensão de Ruptura ou Limite de Ruptura:

Tensão de Ruptura ou Limite de Ruptura: é a carga máxima suportada pelo material antes de romper.

(154)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Alongamento:

Alongamento: diferença percentual entre o comprimento final (após ruptura) e o comprimento inicial pré-estabelecido (Lo).

Dureza:

Dureza: resistência que o aço apresenta à penetração. Existem vários tipos de ensaio de dureza, todos baseiam-se na impressão de um diâmetro “d” no metal.

Tensão

(155)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

DURÔMETRO

(156)

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Os aços comuns são geralmente vendidos sob

especificações de propriedades mecânicas.

Vergalhão CA50

CA= Concreto Armado.

Tensão Escoamento Mínima: 500 MPa ou 50

kgf/mm2.

Tensão Ruptura Mínima é 10% acima da tensão de escoamento obtida.

(157)

Propriedades Propriedades C Mn P S Si Ni Cr Mo V Al Aumenta dureza X X X X Aumenta resistência X X X X X X X X Diminui ductilidade X X X Diminui soldabilidade X Desoxidante X X X

Aumenta resistência ao impacto X X

Aumenta resistência à corrosão X

Aumenta temperabilidade X X X X

Aumenta resistência a abrasão X X X

Aumenta resistência em altas temperaturas

X

Aumenta usinabilidade X X

COMPOSIÇÃO QUÍMICA

FATORES QUE INFLUENCIAM AS

PROPRIEDADES MECÂNICAS

(158)

FATORES QUE INFLUENCIAM AS

PROPRIEDADES MECÂNICAS

TRATAMENTOS TÉRMICOS

Conjunto de operações de aquecimento e

resfriamento de barras e peças de aço sob condições controladas de temperatura, tempo e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades mecânicas, através da modificação da estrutura interna dos mesmos.

(159)

FATORES QUE INFLUENCIAM AS

PROPRIEDADES MECÂNICAS

TRATAMENTOS TÉRMICOS

Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são: remoção de tensões internas;

aumento ou diminuição da dureza; aumento da resistência mecânica; aumento da dutilidade;

(160)

FATORES QUE INFLUENCIAM AS

PROPRIEDADES MECÂNICAS

TRATAMENTOS TÉRMICOS

Os processos de Tratamento Térmico apresentam normalmente as etapas:

Aquecimento: normalmente efetuado em forno,

podendo chegar a temperaturas de 1100 oC.

Permanência (enxarque): período de manutenção da peça na temperatura desejada, para que toda sua massa atinja a mesma temperatura (homogeneização).

Resfriamento: é a etapa mais importante. Pode ser efetuada em forno, ao ar ou em meios líquidos