O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono. Para aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é da ordem de 0,18% a 0,25%.

O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes partes:

            a) Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização)
            b) Produção de Gusa (Alto-forno)
            c) Produção de Aço (Aciaria)
            d) Conformação Mecânica (Laminação)

 
 

As matérias-primas necessárias para a obtenção do aço são: o minério de ferro, principalmente a hematita, e o carvão mineral. Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência do processo.

VER ESQUEMA DO PÁTIO DE MATÉRIAS-PRIMAS

FOTO 01: Pátio de Matérias-Primas (Arquivo COSIPA)

 
 

A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência de ar durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. O produto resultante desta etapa, o coque, é um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono.
"O coque, nas especificações físicas e químicas requeridas, é encaminhado ao alto-forno e os finos de coque são enviados à sinterização e à aciaria. O coque é a matéria prima mais importante na composição do custo de um alto-forno (60%)".

FOTO 02: Operação de Desfornamento da Coqueira (Arquivo COSIPA)

Na sinterização, a preparação do minério de ferro é feita cuidando-se da granulometria, visto que os grãos mais finos são indesejáveis pois diminuem a permeabilidade do ar na combustão, comprometendo a queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais fundentes (calcário, areia de sílica ou o próprio sínter) aos grão mais finos.
Com a composição correta, estes elementos são levados ao forno onde a mistura é fundida. Em seguida, o material resultante é resfriado e britado até atingir a granulometria desejada (diâmetro médio de 5mm).
O produto final deste processo é denominado de sínter e de acordo com o Arquiteto Luís Andrade de Mattos Dias, "Em decorrência de suas características combustíveis e de permeabilidade, o sínter tornou-se mais importante para o processo do que o próprio minério de ferro".

FOTO 03: Sinterização (Arquivo USIMINAS)
 
 

Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro, utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro são transformados em ferro gusa.
A reação ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui uma reação exotérmica.
O resíduo formado pela reação, a escória, é vendida para a indústria de cimento.
Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-torpedos (vagões revestidos com elemento refratário) para uma estação de dessulfuração, onde são reduzidos os teores de enxofre a níveis aceitáveis. Também são feitas análises da composição química da liga (carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o carro torpedo transporta o ferro gusa para a aciaria, onde será transformado em aço.

VER CARROS-TORPEDOS

                 FOTO 04: Alto Forno  (Arquivo COSIPA)

 
 

Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação, constitui na redução da gusa através da combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) com o oxigênio soprado, o que provoca uma grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente 1700oC.
Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e a os demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica a superfície do metal.
Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a próxima etapa que constitui o lingotamento contínuo.

FOTO 05: Aciaria  (Arquivo USIMINAS)
 
 

No processo de lingotamento contínuo o aço líquido é transferido para moldes onde se solidificará. O veio metálico é continuamente extraído por rolos e após resfriado, é transformado em placas rústicas através do corte com maçarico.

FOTO 06: Lingotamento Contínuo  (Arquivo USIMINAS)
   
 

FOTO 07: Laminação a Quente  (Arquivo USIMINAS)

Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminação, podendo ser a quente ou a frio, onde se transformarão em chapas através da diminuição da área da seção transversal. Na laminação a quente, a peça com aproximados 250 mm é aquecida e submetida à deformação por cilindros que a pressionarão até atingir a espessura desejada. Os produtos laminados a quente podem ser:

Chapas Grossas
   espessura: 6 a 200 mm
   largura: 1000 a 3800 mm
   comprimento: 5000 a 18000 mm
Tiras
   espessura: 1,2 a 12,50 mm
   largura: 800 a 1800 mm
   comprimento-padrão: 2000, 3000 e 6000 mm


Tensões Residuais


Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente apresentam tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se solidificam mais rapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedirá a retração da peça como um todo, fazendo com que o centro da peça permaneça tracionado. A norma NBR 8800 fixa essa tensão em 115 MPa.

   
 

Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são normalmente mais finas, com melhor acabamento e sem a presença de tensões residuais.

Dimensões:
   espessura: 0,3 a 3,00 mm
   largura: 800 a 1600 mm
   comprimentos-padrão: 2000, 2500 e 3000 mm

 
 
FOTO 09: Chapas  (Arquivo USIMINAS)
   
   
FOTO 10: Chapas Grossas  (Arquivo USIMINAS)
    
   
FOTO 11 Bobinas  (Arquivo USIMINAS)

 

INFORMAÇÕES ADICIONAIS

 
A) Esquema do Pátio de Matérias-Primas
B) Carros-Torpedos