O processo de produção de tiras a quente em uma usina siderúrgica integrada a coque.
Uma usina siderúrgica integrada a coque produz ‘ferro gusa líquido’ em um ‘alto-forno’ que, em seguida, é transformado em ‘aço
líquido’ na ‘aciaria’.Este aço líquido sofrerá conformação mecânica adquirindo a forma sólida de ‘placas de aço’ que, na seqüência,
entrarão no laminador de tiras a quente (LTQ)onde serão transformadas em bobinas de aço laminadas a quente (BQs). O aço é uma
liga ferro carbono que contém, no máximo, 2% de carbono. O ferro não é obtido puro na natureza, normalmente se encontra
combinado ao oxigênio e a sílica, formando o ‘minério de ferro’. Em uma usina siderúrgica
integrada a coque o carbono é obtido do carvão mineral tipo metalúrgico, ao qual se obtém o coque. Existem siderúrgicas que
retiram o carbono do carvão vegetal. O carvão exerce papel importante na siderurgia, agindo como agente duplo,
gerando calor e o gás redutor (CO).
Etapas do processo
Resumidamente, o processo de produção de aço em uma siderúrgica integrada a coque pode ser dividido em quatro abrangentes
etapas seqüenciais. São elas:
1. Preparação do minério e do carvão;
2. Redução do minério de ferro;
3. Refino;
4. Conformação mecânica.
Estas etapas serão discutidas com mais detalhes na seqüência abaixo. A Figura 2.1 mostra um fluxograma básico de uma usina
siderúrgica integrada a coque com LTQ.
Preparação do minério e do carvão
A primeira etapa, a preparação do minério e do carvão, é constituída por dois processos: a ‘coqueificação’ e a ‘sinterização’, que
preparam o carvão e a maior parte do minério de ferro para, juntamente com minério de ferro em pelotas
e outros materiais, alimentarem os equipamentos de produção de ferro líquido (ferro-gusa) que são os altos-fornos.
A ‘coqueificação’ é um processo realizado na ‘coqueria’. O coque é um importante elemento siderúrgico constituído a base de
mistura de vários tipos de carvão mineral metalúrgico. Ele é o elemento energético na mistura coque, sinter,
pelotas e outros para a obtenção do ferro-gusa líquido. A ‘sinterização’ é um processo realizado à alta temperatura no ‘forno de
sinterização’, onde é feita a mistura de minérios de ferro de granulometria fina (pó) com aglomerantes de finos (ou fundentes),
protetores de refratários e formadores de escória (conferem basicidade à escória) e elementos protetores de
‘lança do convertedor’ (soprador de oxigênio). Alguns destes elementos misturados ao minério são: calcário, cal fina, dolomita,
dunito, manganês, óxido de titânio, coque fino, antracito, alcatrão, etc. O produto gerado neste processo
recebe o nome de sinter, que é um material sólido, amorfo, com tamanho bem definido e poroso, com o intuito de facilitar a troca e
o fluxo de calor e de gases dentro de um alto-forno, facilitando o processo de redução, ou seja, a retirada de oxigênio.
Redução do minério de ferro
A ‘redução do minério de ferro’ é a retirada do oxigênio existente no óxido de ferro, por isto o uso do termo ‘redução’, fazendo uma
alusão ao termo redução de oxigênio, muito conhecido no meio químico. Esse processo é realizado em um
‘alto-forno’. É no alto-forno que são misturados o coque com o sinter e outras cargas metálicas (minério de ferro, por exemplo).
Como resultado deste processo tem-se o ferro-gusa líquido, que é uma liga ferro carbono com alto teor de carbono
(mais de 2%) e de impurezas, portanto, ainda não se trata de aço. O ferro-gusa líquido é vazado em um vagão de transporte
chamado carro torpedo, onde este gusa sofre um pré-refino que é o processo de ‘dessulfuração’. Após isto, o carro torpedo
transporta este material até a aciaria, onde será iniciado o ‘refino’.
Refino
O carro torpedo vaza o ferro-gusa já ‘dessulfurado’ em uma ‘panela de gusa’, que o vazará em um convertedor L&D (Linz e
Donawitz) na aciaria, onde será iniciado o ‘refino’, ou seja, conversão de ferro gusa em aço (menos de 2% de
carbono). Nos convertedores L&D é feito o ‘refino primário’, ou seja, o ferro gusa líquido é submetido a inclusões de elementos de
liga e outros que ajudam na precipitação de escória (ex: cal) e, principalmente, também é submetido a um
sopro de oxigênio que tem a finalidade de queimar o excesso de carbono e silício (altamente nocivo aos aços), expulsando-os do
composto metálico líquido na forma de gases. Nas siderúrgicas em geral, é a capacidade de um convertedor
L&D (geralmente medida em toneladas) que define a dimensão de um ‘lote de produção’ em cada ciclo de tratamento de aços da
aciaria. Os equipamentos de apoio na aciaria (panelas de gusa, de aço e distribuidores) também são
dimensionados segundo a capacidade dos convertedores. Após ser tratado no refino primário, o aço líquido é vazado do convertedor
L&D para uma ‘panela de aço’, que o conduzirá para um equipamento de ‘refino secundário’ (existente em algumas siderúrgicas,
dependendo do tipo, do grau de controle de temperatura e pureza dos aços por elas produzidos), ou para a próxima etapa do
processo siderúrgico, que é a conformação mecânica.
Conformação mecânica
O processo de conformação mecânica é composto de duas etapas. A primeira etapa consiste na solidificação do aço líquido,
transformando-o em ‘placas grossas’ de aço (alguns centímetros de espessuras) e com poucos metros
de comprimento, através do processo conhecido como ‘lingotamento’, que pode ser o ‘convencional’, ou então o ‘contínuo’ em uma
máquina de lingotamento contínuo (MLC). A segunda etapa consiste em transformar essas chapas grossas
de aço em bobinas de tiras de aço laminadas a quente com pequenas espessuras (alguns milímetros) e centenas de metros de
comprimento, através do processo de laminação a quente em um equipamento denominado: laminador de tiras a quente
(LTQ).
