O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono. Para aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é da ordem de 0,18% a 0,25%. O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes partes:             a) Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização)             b) Produção de Gusa (Alto-forno)             c) Produção de Aço (Aciaria)             d) Conformação Mecânica (Laminação)

 

	As matérias-primas necessárias para a obtenção do aço são: o minério de ferro, principalmente a hematita, e o carvão mineral. Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência do processo. VER ESQUEMA DO PÁTIO DE MATÉRIAS-PRIMAS
FOTO 01: Pátio de Matérias-Primas (Arquivo COSIPA)

 

	A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência de ar durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. O produto resultante desta etapa, o coque, é um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono. "O coque, nas especificações físicas e químicas requeridas, é encaminhado ao alto-forno e os finos de coque são enviados à sinterização e à aciaria. O coque é a matéria prima mais importante na composição do custo de um alto-forno (60%)".
FOTO 02: Operação de Desfornamento da Coqueira (Arquivo COSIPA)
	Na sinterização, a preparação do minério de ferro é feita cuidando-se da granulometria, visto que os grãos mais finos são indesejáveis pois diminuem a permeabilidade do ar na combustão, comprometendo a queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais fundentes (calcário, areia de sílica ou o próprio sínter) aos grão mais finos. Com a composição correta, estes elementos são levados ao forno onde a mistura é fundida. Em seguida, o material resultante é resfriado e britado até atingir a granulometria desejada (diâmetro médio de 5mm). O produto final deste processo é denominado de sínter e de acordo com o Arquiteto Luís Andrade de Mattos Dias, "Em decorrência de suas características combustíveis e de permeabilidade, o sínter tornou-se mais importante para o processo do que o próprio minério de ferro".
FOTO 03: Sinterização (Arquivo USIMINAS)

 

	Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro, utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro são transformados em ferro gusa. A reação ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui uma reação exotérmica. O resíduo formado pela reação, a escória, é vendida para a indústria de cimento. Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-torpedos (vagões revestidos com elemento refratário) para uma estação de dessulfuração, onde são reduzidos os teores de enxofre a níveis aceitáveis. Também são feitas análises da composição química da liga (carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o carro torpedo transporta o ferro gusa para a aciaria, onde será transformado em aço. VER CARROS-TORPEDOS
FOTO 04: Alto Forno  (Arquivo COSIPA)

 

	Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação, constitui na redução da gusa através da combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) com o oxigênio soprado, o que provoca uma grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente 1700oC. Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e a os demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica a superfície do metal. Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a próxima etapa que constitui o lingotamento contínuo.
FOTO 05: Aciaria  (Arquivo USIMINAS)

 

	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.
FOTO 06: Lingotamento Contínuo  (Arquivo USIMINAS)

   

FOTO 07: Laminação a Quente  (Arquivo USIMINAS)	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. Os produtos laminados a quente podem ser: Chapas Grossas    espessura: 6 a 200 mm    largura: 1000 a 3800 mm    comprimento: 5000 a 18000 mm Tiras    espessura: 1,2 a 12,50 mm    largura: 800 a 1800 mm    comprimento-padrão: 2000, 3000 e 6000 mm
Tensões Residuais Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente apresentam tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se solidificam mais rapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedirá a retração da peça como um todo, fazendo com que o centro da peça permaneça tracionado. A norma NBR 8800 fixa essa tensão em 115 MPa.

   

Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são normalmente mais finas, com melhor acabamento e sem a presença de tensões residuais. Dimensões:    espessura: 0,3 a 3,00 mm    largura: 800 a 1600 mm    comprimentos-padrão: 2000, 2500 e 3000 mm

 

FOTO 09: Chapas  (Arquivo USIMINAS)	FOTO 10: Chapas Grossas  (Arquivo USIMINAS)

modo geral existem dois processos para a fabricação do aço. O processo mais utilizado consiste na produção de ferro fundido no alto-forno e após refinamento, em que o ferro fundido se transforma em aço no conversor de oxigênio. Outro processo utilizado consiste em fundir sucata de ferro em um forno elétrico cuja energia é fornecida por arcos voltaicos (espaço preenchido por gás no meio de dois eletrodos condutivos, que frequentemente são feitos de carbono, gerando uma temperatura muito alta, capaz de fundir ou vaporizar virtualmente qualquer coisa).

Para que seja fabricado o aço especificado, a diferença está no refinamento do ferro fundido, etapa esta em que são adicionados elementos de liga. A adição de elementos de liga é feita em pequenas porcentagens, para que o aço produzido obtenha as características exigidas na especificação.

Alto-forno: Forno de tamanho variável, externamente revestido por metal e internamente por material refratário onde os metais ferrosos são obtidos por redução dos minérios de ferro nos altos-fornos. Pela parte superior do alto-forno, são carregados minério, calcários (fundentes) e coque (carvão). Pela parte inferior o ar insuflado efetua a reação de redução e eleva a temperatura até o ponto de fusão do ferro gusa e das escórias formadas pela reação do calcário com a sílica que normalmente acompanha o minério. Em intervalos, o ferro e a escória fundidos, acumulados no ponto mais baixo do alto-forno, são retirados, levando-se o ferro em estado de fusão para a aciaria ou lançado em formas para se solidificar em lingotes de ferro gusa. A escória, menos densa que o ferro, sai por último, sendo retirada e podendo ser aproveitada para constituir cimento de alto forno.

Conversor de Oxigênio: Aqui é feito o refinamento do ferro fundido em aço, que consiste em remover o excesso de carbono e diminuir a quantidade de impurezas para limites prefixados. O conversor de oxigênio baseia-se na injeção de oxigênio dentro da massa líquida de ferro fundido. O ar injetado queima o carbono na forma de monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂) em um processo que dura aproximadamente 20 minutos. Elementos como manganês, silício e fósforo são oxidados e combinados com cal e óxido de ferro, formando a escória que sobrenada o aço liquefeito. Em intervalos, o ferro e a escória fundidos, acumulados no ponto mais baixo do alto-forno, são retirados, levando-se o ferro em estado de fusão para a aciaria ou lançado em formas para se solidificar em lingotes de ferro gusa. A escória, menos densa que o ferro, sai por último, sendo retirada e podendo ser aproveitada para constituir cimento de alto forno.
Tratamento do aço na panela: O aço líquido superaquecido absorve gases da atmosfera e oxigênio da escória. O gás é expelido lentamente com o resfriamento da massa líquida, porém, ao se aproximar da temperatura de solidificação, o aço ferve e os gases escapam rapidamente, formando grandes vazios no aço. Para que isso não ocorra, são adicionados elementos como alumínio e silício na panela, em um processo conhecido como desgaseificação.
Após a desgaseificação, grande parte dos óxidos insolúveis formados deve ser removida para não prejudicar as características mecânicas do aço. Este processo é conhecido como refinamento.
Tratamento térmico: Utilizado para melhorar as propriedades dos aços, dividem-se em dois grupos: O primeiro destinado principalmente a reduzir tensões internas provocadas por laminação, etc. O segundo destinados a modificar a estrutura cristalina, com alteração da resistência e de outras propriedades.

Classes de aço

Classes para cementação
4120
5120
8620/8720
4720
4320
3310/3311
CBS-6000*
CBS-50 Nil*

Classes para têmpera total
52100
ASTM-A485-1
ASTM-A485-2
ASTM-A485-3
ASTM-A485-4
M 50*

Classes de têmpera por indução
1053
1060
1074
1080
5160
B655

tipos de aço

1. Aços Carbono (mais usual em Construção Metálica)

Segundo a NBR 6215 aço carbono é aquele não contém elementos de liga isto é, apenas teores residuais de Cr = 0,20%, Ni = 0,25% etc e no qual os teores de Si e Mn não ultrapassem limites máximos de 0,60% e 1,65% respectivamente.
São classificados em função do teor de carbono.

 

2. Aço de Alta Resistência a Corrosão Atmosférica (Aços Patináveis ou Aclimáveis)

Por se tratar de aço composto pela mistura de várias ligas como, Cu, Ni, Cr, etc, é conhecido como aço de BAIXA LIGA. São largamente utilizadas no Brasil e conhecidas pelos seus nomes comerciais: Niocor, COS-AR-COR, SAC e mais genéricamente CORTEN.
Sua resistência a corrosão está relacionada com a atmosfera em que o material é aplicado, assim sendo, em atmosfera marinha severa e atmosferas industriais agressivas é obrigatória a aplicação de revestimento, em obras sem revestimento, atenção especial do projetista deve ser dada a pontos de estagnação evitando retenção de água ou resíduos sólidos, que favorecem desenvolvimento da corrosão.
Aços patináveis com revestimento em epoxi bi-componentes (Primer + Acabamento)na nossa opinião a melhor solução para tratamento a corrosão atmosférica.