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Aula sobre a produção de ferro gusa e todas suas etapas

1. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Introdução
Vocêjáparouparaimaginarummundo
semcoisassimplescomofacas,agulhas
decostura,chaves,fechaduras,alfinetes
lâminasdebarbear?Poisé,nãofaz
muitotempo,naverdadecercade500
anos,-oquenãoémuito,secomparado
comahistóriadahumanidade,esses
objetos,eramconsideradosartigosde
luxo.Issoaconteciaporqueohomem
usavaprocessosdebeneficiamento
rudimentaresparaaproduçãodoferro.

2. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Introdução: conhecimentos tecnológicos
que faltavam ao homem da antiguidade:
ele não sabia como obter temperaturas
de processamento mais altas;
como controlar a quantidade de
carbono no ferro;
como fazer o ferro sair líquido do
forno.

3. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Do buraco no chão ao alto-forno
Parapoderfabricaroferrofundidoeo
aço,vocêprecisadoferro-gusa.Éum
materialduroequebradiço,formadopor
umaligadeferroecarbono,comalto
teor,ouseja,umagrandequantidadede
carbonoeumpoucodesilício,
manganês,fósforoeenxofre.

4. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Ograndeproblematecnológicoque
envolveafabricaçãodogusa,éa
obtençãodasaltastemperaturasque
favoreçamaabsorçãodocarbono.
Do buraco no chão ao alto-forno

5. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Do buraco no chão ao alto-forno
UmpovochamadoHititafoioprimeiroa
explorara"indústria"doferro,maisou
menos1.700anosantesdeCristo,aosul
doCáucaso.Paraobteroferro,eles
faziamumburaconochãoe,dentrodele,
aqueciamumamisturadominérioe
carvãovegetal.

6. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Apróximaetapafoiodesenvolvimentode
umfornosemi-enterradoondese
colocavamcamadasdeminériodeferroe
carvãoenoqualerasopradoar,porum
folemanual,queaumentavaacombustão,
Do buraco no chão ao alto-forno

7. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
NaEuropa,nocomeçodoséculoXIV,os
fornostinhamsetornadotãoaltoseas
condiçõesdeinsuflaçãodeoxigêniotão
aperfeiçoadas,queatemperaturade
combustãoaumentoumuito.Issopermitiu
queoferroabsorvessecarbonoe,
finalmente,saísselíquidodoforno.Esse
produto,emboraduroequebradiço,podia
sernovamentederretidocommais
facilidadeeservazadoemmoldes.Surgia
oalto-fornoeafundição.

8. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Auto-forno
fundição

9. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Comodesenvolvimentodosprocessos
deeliminaçãodoexcessodecarbono,o
alto-fornoaumentouaproduçãodoaço,
introduziunovos processos de
fabricação(trefilaçãoelaminação),
criounovosprodutosenovas
necessidades.

10. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Trefilação

11. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Laminação

12. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Oaumentodaproduçãotrouxeumsério
problemaecológico:começouafaltar
madeiraparaaproduçãodecarvão
vegetalusadonosfornos.NaInglaterra,
noséculoXVIII,finalmente,descobriu-se
queocoque,umprodutosólidoda
destilaçãodocarvãomineral,servia
comocombustívelparaproduziroferro-
gusa.

13. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Hoje,umalto-fornopodeteraté35
metrosdealtura.Ficadentrodeum
complexoindustrialchamado usina
siderúrgicaeéoprincipalequipamento
utilizadonametalurgiadoferro.Sua
produtividadediáriagiraemtornode
8.000toneladas.

14. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Usina Siderúrgica
Auto-forno

15. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Auto-forno
Minério de
ferro, carvão e
fundentes(cal e
calcário)

16. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
O que acontece dentro do auto-forno
osóxidosdeferrosofremredução,ouseja,o
oxigênioéeliminadodominériodeferro;
agangasefunde,istoé,asimpurezasdo
minériosederretem;
ogusasefunde,querdizer,oferrodeprimeira
fusãosederrete;
oferrosofrecarbonetação,querdizer,o
carbonoéincorporadoaoferrolíquido;
certoselementosdagangasãoparcialmente
reduzidos,ouseja,algumasimpurezassão
incorporadasaogusa.

17. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
O que acontece dentro do auto-forno
Tudoissonãoénenhumamágica.São,
apenas, as reações químicas
provocadaspelasaltastemperaturas
obtidasládentrodofornoque
trabalhamcomoprincípiodacontra-
corrente.Issoquerdizerqueenquantoo
gásredutor,resultantedacombustão
sobe,acargasólidavaidescendo.

18. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
O que acontece dentro do auto-forno
Porcausadessamovimentação,três
zonasaparecemdentrodoalto-forno:
azonaondeocorreopré-aquecimento
dacargaearedução,oueliminaçãodo
oxigênio,dosóxidosdeferro;
azonadefusãodosmateriais;
azonadecombustãoquealimentaas
duasprimeiras.

19. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
1-carregamento de
minério de ferro, coque e
fundentes;
2-zona de pré-
aquecimento e redução;
3-zona de fusão;
4-zona de combustão;
5-gusa líquido.

20. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
O que acontece dentro do auto-forno
Asreaçõesderedução,carbonetaçãoe
fusão que nós descrevemos
anteriormentegeramdoisprodutos
líquidos:aescóriaeoferro-gusa,que
sãoempurradosparaoslados,pelos
gasesqueestãosubindoeescorrem
paraocadinhoondesaempelofurode
corrida(gusa)epelofurodaescória.

21. Prof. Marcio Gomes
Tecnol. Mecânica: Produção do Gusa
Produto final do auto-forno
Aosairdoalto-forno,ogusa(comteor
decarbonoentre3,0e4,5%)pode
seguirum,entredoiscaminhos:pode
irparaafundição,paraserusadona
fabricaçãodepeçasdeferrofundido,
oupodeirparaaaciaria,ondepodeser
misturadocomsucatadeaçoou,
eventualmente,comoutrosmetais,
parasetransformaremaço,ouseja,
umaligaferrosacomumteorde
carbonodemenosde2,0%.