Processo de Fabricação do Aço

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Alto forno

O alto-forno é um forno especial com revestimento para resistir a altas temperaturas (mais de 1200 °C). Desse processo de aquecimento resulta o ferro-gusa, o qual é utilizado na produção do aço, além da escória, constituída de impurezas que são removidas, podendo ser usadas na fabricação de cimento.

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Entradas e saídas do alto forno

2.3 Aciaria

O ferro gusa contém elevados teores de carbono (4,5%), além de várias impurezas (P e S). Ele é duro e quebradiço, desta forma, não pode ser conformado, sendo usado somente na fabricação de peças de grande espessura. Devido a estas características, para fazer com que o ferro gusa se torne aço, são necessários algumas etapas: extrair o carbono do ferro gusa, tirar as impurezas e aumentar a temperatura do metal líquido.

Para retirada do enxofre do gusa é feita a dessulfuração. Neste processo, é injetado um pó dessulfurante rico em magnésio e cal, juntamente com nitrogênio. Cada dessulfuração gasta em média 10 minutos, e abaixa a taxa de enxofre para os níveis adequados.

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Dessulfuração

Mediante o ajuste da porcentagem de enxofre, o ferro gusa está pronto para o processo LD. Este, tem o intuito de reduzir os teores de carbono e fósforo do gusa, além de aumentar a temperatura do metal líquido. Podemos demonstrar o que ocorre nesta etapa com a seguinte equação:

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Reações do processo

O gusa líquido possui um grande calor contido, o qual somado ao calor gerado pela oxidação dos elementos (C, Si, Mn e etc.) são as fontes de energia para fundir a sucata. Esta sucata de aço é utilizada como material refrigerante para o sistema. É exercido um sopro de oxigênio, o qual é responsável por transformar o gusa em aço, que dura aproximadamente 20 minutos e eleva a temperatura do banho metálico até aproximadamente 1700°C.

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Processo LD

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Processo LD - Carregamento do Gusa

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Processo LD - Vazamento do Gusa na Panela

Após estes devidos ajustes no aço, é necessário um refino secundário.

2.3.1 Refino Secundário

O refino secundário consiste no acerto final da composição química e temperatura do aço, além da execução de procedimentos que visam desgaseificar o aço. Este refino é feito no forno panela.

No forno panela ocorre a homogeneização química e térmica do banho metálico, o refino do aço, o acerto da composição química e de temperatura.

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Forno panela

Nesta etapa, que se diferenciam as placas de aço utilizadas para construção de casco de navios para as demais. Normalmente, na construção de casco de navios utiliza-se aço carbono com teor de 0,15 a 0,23% de carbono, com razoável teor de manganês.

Tanto o enxofre e o fósforo no aço macio são mantidos a um mínimo (menor do que 0,05%). As concentrações mais elevadas de ambos são prejudiciais para as propriedades de soldagem do aço, e fissuras podem desenvolver-se durante todo o processo de laminação, se o teor de enxofre é elevado.

É importante ressaltar que o uso de aços de maior resistência permite reduções na espessura de convés, fundo do casco, e escantilhões na meianau de navios de maior porte, o quê, no entanto, pode levar a maiores deflexões.

2.4 Conformação Mecânica

A primeira etapa do processo de conformação mecânica, é o lingotamento contínuo. 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.

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. Com este processo, se obtêm chapas grossas com espessura de 6 a 200 mm, largura de 1000 a 3800 mm e comprimento de 5000 a 18000 mm. Dependendo da parte do casco do navio, podemos utilizar diferentes tamanhos de chapas devido a requisitos de projeto.

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Chapas de aço

2.5 Tratamento Térmico do Aço

2.5.1 Recozimento

Consiste no aquecimento do aço a uma velocidade lenta até uma temperatura de 850°C a 950°C. Em seguida o aço é resfriado lentamente na fornalha. Os objetivos do recozimento são:

• aliviar quaisquer tensões internas;

• suavizar o aço;

• trazer o aço a uma condição adequada para um tratamento térmico posterior.

2.5.2 Normalização

É realizada pelo lento aquecimento do aço até uma temperatura semelhante ao recozimento. A taxa mais rápida de resfriamento resulta na produção um aço mais forte do que o recozimento, e também com o tamanho de grão refinado.

2.5.3 Têmpera ou Endurecimento

O aço é aquecido a temperaturas semelhantes às usadas para recozimento e normalização e então é “temperado” em água ou óleo. A taxa de resfriamento mais rápido produz uma estrutura muito dura com uma maior resistência à tração.

3.0 AÇO NA CONSTRUÇÃO NAVAL

3.1 Tipos de Seções de Aços

Os tipos mais comuns associados com a construção naval são apresentados na figura abaixo. É preferível limitar as seções a serem usadas na construção