Siderurgia é o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento de aços e ferros fundidos.
A produção de aço tem início com a produção da matéria prima que pode ser o minério de ferro ou a sucata de aço.
O minério de ferro é extraído de reservas comerciais através da mineração. Processos industriais como o beneficiamento separam o minério de ferro do material sem valor comercial chamado ganga. Esses processos incluem a britagem, moagem, peneiração, separação magnética, entre outros. O custo de produção varia com o teor da rocha extraída e a necessidade de mais ou menos beneficiamento.
A produção da sucata de aço acontece através da coleta, classificação, descontaminação, e prensagem do material.
O minério de ferro beneficiado é consumido pelas usinas integradas. Essas utilizam um processo de redução em altos-fornos que produz (dependendo do processo) o ferrogusa ou ferro-espoja. Antes dessa etapa de redução é necessária aglomeração do material que pode tanto ser feita pela mineradora (pelotização) ou pela siderúrgica (sinterização).
Em seguida ocorre o refino. Essa etapa acontece tanto nas empresas integradas quanto nas semi-integradas. O ferro-gusa e/ou a sucata de ferro são tratados nas aciarias para retirar impurezas. Essa etapa produz o aço líquido (ou bruto). Os dois principais processos são: o conversor a oxigênio (BOF) e o forno elétrico a arco (EAF). O aço líquido passa pelo lingoteamento que o solidifica e então é laminado para a forma que será vendido: tubos, fios, barras, chapas, etc.
Forno Elétrico a Arco (FEA/EAF)
O Forno Elétrico a Arco (FEA) é um equipamento essencial na siderurgia, utilizado principalmente para produzir aço a partir de sucata metálica ou ferro-gusa. Ele funciona através da criação de um arco elétrico entre eletrodos de grafite e o material metálico, gerando temperaturas extremamente altas que derretem os metais.
Durante o processo, o calor gerado pelo arco elétrico derrete o metal dentro do forno. Isso permite que a composição química do aço seja ajustada conforme necessário, adicionando ligas ou removendo impurezas. Essa capacidade de controlar as propriedades do aço faz do Forno Elétrico a Arco uma escolha ideal para a produção de aços de alta qualidade.
Além disso, por permitir o uso de sucata metálica como principal matéria-prima, ele reduz a necessidade de extração de minério de ferro, contribuindo para a preservação de recursos naturais. Ademais, o método emite menos dióxido de carbono em comparação com os altos-fornos tradicionais, tornando-o uma escolha mais ambientalmente responsável.
História e desenvolvimento do EAF
A história do forno elétrico a arco tem seu início a mais de um século, e seu desenvolvimento trouxe uma flexibilidade sem precedentes para a produção de aço mundial.
Os dois grandes nomes dessa criação são o alemão William Von Siemens que em em 1878 desenvolveu um forno de 2 eletrodos que formam o arco elétrico e Paul Héroult que apenas 21 anos depois, em 1900, patenteou o forno elétrico com eletrodos de carbono, capazes de gerar calor suficiente para fundir sucata metálica. Inicialmente sua invenção foi aplicada para produção de aços de alta qualidade, que necessitam de alta precisão em sua composição. Contudo, com o início da primeira guerra mundial, em 1914, iniciou-se um aumento global na necessidade de fornecimento e produção de aço, e com isso o uso do
forno elétrico a arco passou a ser adotado com maior intensidade, garantindo uma alta produção, e baixos custos relacionados à reciclagem de sucata. Com o passar dos anos diversas inovações foram introduzidas nos fornos elétricos, buscando principalmente, aumentar a eficiência energética e aumento de produção.
Expansão do uso dos fornos elétricos na Siderurgia
Foi na década de 40 que a produção de aços via aciaria elétrica tornou-se cada vez mais popular. A princípio o forno a arco elétrico foi usado para a produção de produtos longos, isso devido às características das sucatas utilizadas e outras particularidades de produção. Porém, devido a evolução tecnológica, em um curto espaço de tempo, o FEA passou a ser uma unidade de fusão e refino de grande escala, com rapidez e economia, proporcionando, assim, maior produtividade na manufatura de lingotamento contínuo que permitiu a expansão de produtos planos.
Devido a disponibilidade de substituição de sucata de aço por ferro diretamente reduzido (DRI), que também é conhecido como HBI em sua forma briquetada, ou simplesmente ferro-gusa, foi viabilizada a produção no FEA, mesmo para produtos planos de alta qualidade e, assim, passou-se a produzir aço pelo processo a oxigênio nesse tipo de forno.
Funcionamento do forno elétrico a arco