De 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).
Foto: Avatar_023 / Shutterstock.com
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.
Fontes:
Livro: Estruturas de Aço, autor: Walter Pfeil e Michèle Pfeil, 7° edição;
http://pt.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9trico;
https://web.archive.org/web/20101204185133/http://www.abimei.org.br/ViewNews.aspx?id=216
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/industria/fabricacao-de-aco/