Como o aço é produzido na fábrica de aço

A tecnologia avançada nas fábricas é mais importante do que nunca para tornar o setor siderúrgico mais eficiente e sustentável. A inteligência artificial está tentando transformar a maneira "Como o aço é feito".

"Como o aço é fabricado?" é um tópico frequentemente perguntado por nossos alunos. O procedimento é simples de compreender. Esta página explicará o processo e mostrará cada etapa de "como o aço é fabricado".

Visão geral do mercado e da fabricação de aço

O aço é um dos metais mais usados no mundo atual. É barato, duradouro e versátil. O aço é a segunda maior commodity produzida em massa do mundo, atrás apenas do cimento, com uma produção anual de quase 750 milhões de toneladas.

"Como o aço é fabricado?" é um processo que ocorre 24 horas por dia. Além disso, requer um suprimento constante de matérias-primas, bem como grandes quantidades de energia.

De acordo com a World Steel Association, a produção mundial de aço bruto cresceu de 851 milhões de toneladas em 2001 para 1.606 Mt em 2013. Por outro lado, o uso médio mundial de aço per capita aumentou constantemente de 150 kg em 2001 para 225 kg em 2013.

O teor de carbono no aço varia de 0,08 a 1,5 por cento. Devido à sua composição, é mais difícil trabalhar com ele do que com o ferro forjado. Mas não é tão frágil quanto o ferro fundido.

O aço possui uma combinação única de dureza, flexibilidade e resistência à tração. É totalmente reciclável e usa pouquíssima energia. Graças aos esforços do setor siderúrgico, o consumo de energia e as emissões de CO2 são agora menos da metade do que eram na década de 1960. Como resultado dessa técnica, o aço se torna mais ecológico e duradouro.

Os itens baseados em aço incluem linhas ferroviárias, oleodutos e gasodutos, torres, elevadores, metrôs, pontes, automóveis, navios, facas e garfos, lâminas de barbear e equipamentos cirúrgicos, para citar alguns.

Como o aço é fabricado

O processo "Como o aço é feito" aquece o minério de ferro e o derrete em fornos para eliminar as impurezas e adicionar carbono para fabricar o aço. O processo produz a maior parte do aço de duas maneiras: em um alto-forno ou em um forno elétrico a arco.

Os altos-fornos empregam matérias-primas, com um pouco de sucata de aço, enquanto os fornos elétricos a arco usam principalmente sucata de aço.

O que é um alto-forno?

Em meados da década de 1850, Henry Bessemer desenvolveu o alto-forno. Bessemer criou um meio de produzir aço empurrando ar através do ferro fundido para oxidá-lo e remover as impurezas na produção de aço.

O alto-forno contemporâneo é um cilindro de aço maciço revestido com tijolos resistentes ao calor em forma de cilindro. A partir da parte superior, minério de ferro, coque e calcário são alimentados no forno. Em seguida, eles caem gradualmente para o fundo, ficando mais quentes à medida que isso acontece.

O gás da queima do coque libera oxigênio do minério de ferro na seção superior do forno. O calcário interage com as impurezas do minério e do coque para gerar escória na parte inferior do forno.

As temperaturas na parte inferior do forno atingem mais de 3.000 graus Fahrenheit. Um entalhe de escória no forno pode drenar a escória derretida. Essa escória flutua sobre o aço fundido. Em seguida, o processo descarrega o aço derretido da soleira do forno por meio de um orifício.

O que é um forno elétrico a arco?

Os EAFs são usados principalmente para criar aço de alta qualidade ligado a outros metais na produção de aço. Os EAFs comuns também podem produzir aços não ligados. Ao contrário dos fornos, esse processo não utiliza metal quente. Eles utilizam sucata de aço de materiais recicláveis.

Um guindaste suspenso inclinou a sucata de aço para dentro do forno elétrico a arco. Quando o forno está cheio, a máquina fecha a tampa que cobre a parte superior do forno. Em seguida, ela coloca os eletrodos no forno por meio da tampa. O processo aplica uma forte corrente elétrica aos eletrodos. Isso gera calor e derrete a sucata.

A produção de aço adiciona ligas de ferro ao aço enquanto ele derrete para dar a ele a composição química adequada. Depois disso, a máquina bombeia oxigênio para o forno para limpar o aço. Cal e fluorita são adicionados às impurezas, fazendo com que elas se fundam e gerem escória.

A escória derretida flutua sobre o aço derretido ao se inclinar o forno e pode ser drenada. Ao misturar vários metais para gerar ligas de aço, os EAFs podem produzir uma variedade de aços de alta qualidade. O aço inoxidável, o cromo e o níquel são as qualidades resistentes à corrosão mais utilizadas.

Os aços utilizados em engenharia, aeroespacial e blindagem estão entre os outros aços específicos produzidos em EAFs.

Como o aço é produzido em uma fábrica de aço

A usina siderúrgica produz aço a partir de minério de ferro ou sucata metálica. O minério de ferro é um agregado mineral que pode ser processado economicamente em ferro metálico.

A composição do minério de ferro determina seu grau. É desejável uma alta concentração de ferro com baixos níveis de enxofre e fósforo. O mundo está repleto de minério de ferro; no entanto, sua concentração de ferro varia de acordo com a localização e os fatores ecológicos.

O "How is steel made" primeiro coleta a sucata de aço e a reaproveita como uma valiosa matéria-prima para a fabricação de aço por muitas décadas.

Lembre-se de que o BF utiliza principalmente matérias-primas, com um pouco de sucata de aço, enquanto o EAF utiliza principalmente sucata de aço.

Processo de fabricação de ferro

A pergunta "Como o aço é fabricado" requer ferro fundido para produzir aço. O minério de ferro e o carvão são os dois principais materiais usados para produzir ferro fundido. A fábrica de aço transforma o minério de ferro em minério sinterizado em uma planta de sinterização e converte o carvão em coque bruto em um forno de coque.

Em seguida, a produção de aço despeja os materiais processados em um alto-forno. Ele aquece o material a 1.200°C por meio de ar quente forçado por tuítes na parte inferior. Ele produz ferro fundido oxidando o coque e reduzindo o minério sinterizado. Dê uma olhada no diagrama acima.

Preparação do forno de coque

Vários fornos compõem uma bateria de coque na produção de aço. Antes de "How is steel made" carregá-lo em um forno de coque, ele tritura e mistura o carvão. Depois disso, a produção de aço entrega o carvão misturado em um veículo de transporte para cada forno.

O processo aquece o carvão a 1.800°F no forno de coque por até 18 horas. Ele empurra o carvão para o gás residual durante esse período, deixando uma forma de carbono puro conhecida como "coque".

Quando a produção de aço expõe o coque ao oxigênio, ele se inflama e queima instantaneamente. Quando o processo empurra o coque para fora do forno e para um vagão, ele resfria o coque para esfriar e interromper o processo de combustão.

Após o resfriamento, a "how is steel made" deposita o coque em uma doca de carvão. Depois disso, ele o transporta para uma instalação de filtragem e dimensionamento antes de colocá-lo no alto-forno.

Sinterização

A sinterização é uma técnica de aglomeração térmica de finos de minério de ferro no processo de produção de aço. Esse processo recupera produtos de fabricação de ferro, fundentes, agentes formadores de escória e combustíveis sólidos.

O objetivo do processo de sinterização é criar um produto com propriedades adequadas para alimentar o alto-forno.

O processo foi amplamente investigado para determinar as condições ideais para obter a mais excelente qualidade de sinterização. O processo de sinterização destaca que a mistura é submetida depois de granulada e alimentada na linha de sinterização.

Em uma temperatura de 1300-1480°C, o "how is steel made" derrete a mistura de sinterização. Ele cria o bolo de sinterização por meio de uma série de processos. Em seguida, ele é colocado no alto-forno para produzir ferro-gusa.

Alto-forno

A produção de aço requer, antes de tudo, ferro e carbono. O ferro não é muito forte por si só, mas um baixo teor de carbono - menos de 1%, dependendo do tipo de aço - proporciona a ele qualidades cruciais.

O aço obtém seu carbono do carvão e seu ferro do minério de ferro. Por outro lado, o minério de ferro combina ferro, oxigênio e outros componentes residuais. O aço é criado separando o ferro do oxigênio e adicionando uma pequena quantidade de carbono.

No entanto, o processo derrete ambos em alta temperatura na presença de oxigênio e carvão chamado coque.

O minério de ferro libera oxigênio em altas temperaturas, transportado pelo carbono do coque em dióxido de carbono.

Fe_2 O_3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO_2(g)

A reação ocorre porque o dióxido de carbono tem um estado de energia mais baixo do que o óxido de ferro. Além disso, o processo exige altas temperaturas para atingir a energia de ativação. O teor de carbono é excessivamente alto. Além disso, uma pequena quantidade de carbono se combina com o ferro e é um intermediário antes do aço.

Fabricação de aço

Um veículo torpedo transporta o ferro fundido para a fábrica de aço, bombeando-o para um conversor. E, em seguida, o "How steel is made" (Como o aço é fabricado) explode o conversor com oxigênio, queimando todas as impurezas. O aço fundido puro é tudo o que resta.

Fundição contínua

O processo "Como o aço é fabricado" despeja o metal fundido em uma máquina de fundição. Esse processo de fundição contínua produz tarugos, blocos ou placas. Ele reduz a necessidade de laminadores primários e intermediários, poços de imersão e grandes quantidades de moldes de lingotes para armazenar e utilizar.

Ele também melhora o rendimento de produtos utilizáveis a partir de um determinado peso de aço. O processo é feito processando-os em uma forma semiacabada mais próxima do produto acabado.

Uma ponte rolante transporta uma concha de aço para a instalação de lingotamento contínuo. Após o pré-tratamento, que pode incluir a agitação com um gás inerte. No entanto, a boca aberta da panela é coberta por uma tampa isolante para limitar a perda de calor.

A produção de aço eleva todo o dispositivo em uma torre giratória por meio de um guindaste. Agora é possível fazer a fundição em sequência do mesmo tipo de aço sem parar a máquina. Esse também é um componente significativo de redução de custos.

No entanto, o processo de produção de aço conecta um tubo à prova de gás ao exterior do bocal da panela antes do processo de fundição. Esse mecanismo impede que o aço líquido absorva muito oxigênio e nitrogênio do ar.

Depois disso, o processo "Como o aço é feito" abre o bocal da concha. Em seguida, ele permite que o aço flua em um ritmo regulado da colher para o tundish. Depois disso, um reservatório abastece o molde de cobre resfriado a água do processo de fundição.

O aço é arrastado para baixo a partir da parte inferior do molde por meio de uma rede curva de rolos de suporte. Depois disso, ele é pulverizado com água até emergir horizontalmente como uma placa de aço sólida da extremidade de descarga da máquina.

Quebra de lingotes

O processo "Como o aço é fabricado" depende da tecnologia de laminação direta de lingotes de aço, que inclui as seguintes etapas:

• O processo aplica um modelo de condição térmica de lingote de aço como base teórica.
• Quando a água é pulverizada na parte superior e inferior de um lingote de aço simultaneamente, reduz-se o tempo necessário para concluir o vazamento do lingote de aço. E, em seguida, termina o carregamento do forno.
• O processo de produção realiza o carregamento do forno e o carregamento denso do forno de acordo com os grupos. Ele cria um obturador de combustão do tipo fechado, uma válvula de ar e gás fechada e um obturador de combustão de ar e gás fechado. Por fim, o processo enrola o lingote de aço após um período de imersão.

Acabamento

A prática de alterar a superfície de um item para aprimorar sua estética e longevidade é conhecida como acabamento de metal. A galvanoplastia forma um revestimento superficial fino de metal em outro metal por meio de eletrodeposição.

Forjamento primário

O estágio de acabamento molda as peças brutas em formas por laminação a quente nessa fase. Ele elimina as falhas de forma e produz o tipo de aço necessário. Esse método pode criar tubos sem costura, produtos longos e planos e vários itens personalizados.

Formação secundária

O revestimento, o tratamento térmico, a união, a prensagem, a perfuração, a usinagem e a rebitagem são processos secundários que dão ao aço sua forma final.

Conclusão

Acima de tudo, discutimos o processo geral "Como o aço é fabricado". Este artigo será útil se você estiver trabalhando em um projeto de aço. Talvez você também precise de orientação de um especialista sobre o método a ser usado ou sobre o processo de fabricação do aço. que tipo de aço a ser utilizado.