O que são aços e como são fabricados (da matéria-prima ao produto acabado)?

Passo 1

Beleza, o enunciado pergunta “O que são aços e como são fabricados (da matéria-prima ao produto acabado)?”. Isso cai na matéria de metalurgia e ciência dos materiais, mais especificamente na siderurgia. Pra resolver, a gente vai precisar entender:
  • O que é a liga ferro-carbono (definição de aço)
  • Quais são as matérias-primas (minério de ferro, coque, calcário)
  • As reações químicas do alto-forno
  • Os processos de refino (convertedor ou forno elétrico)
  • A formação do produto final (lingotamento, laminação, etc.)

Passo 2

Primeiro, o que é aço?
Aço é basicamente uma liga de ferro com carbono, em que o teor de C varia entre 0,02% e ~2,1%. Dependendo da quantidade de carbono e de outros elementos (Cr, Ni, Mn, etc.), a liga ganha propriedades diferentes (resistência, ductilidade, dureza).

Passo 3

Matéria-prima e preparação:
  1. Minério de ferro (óxidos como Fe₂O₃ ou Fe₃O₄)
  2. Coque (carvão quase puro, serve como combustível e agente redutor)
  3. Calcário (CaCO₃, ajuda a remover impurezas formando escória)
No alto-forno, a gente carrega essas camadas alternadas. O coque queima liberando CO₂ e calor, e o CO₂ reage gerando CO, que reduz o minério:
Fe2O3 + 3,CO ;to; 2,Fe + 3,CO2
O calcário se decompõe assim:
CaCO3 ;to; CaO + CO2
O CaO se combina com sílica e outras impurezas, formando a escória que flutua sobre o ferro líquido.

Passo 4

Produção de ferro-gusa:
No fundo do alto-forno a 1500–2000 °C, o ferro reduzido se acumula como ferro-gusa (com 4–5% de C e impurezas). A escória (silicatos e óxidos) fica por cima e é removida.

Passo 5

Refino do ferro-gusa em aço:
Existem dois canais principais:
  1. Convertedor LD (oxigênio soprado)
    • Sopra-se O₂ puro sobre o ferro-gusa. O carbono e o silício oxidam: C + O2 ;to; CO2 , Si + O2 ;to; SiO2
    • Controla-se o teor de C e remove-se impurezas.
  2. Forno elétrico a arco (EAF)
    • Usa sucata de aço e/ou ferro-gusa, aquece-se por arco elétrico. Dá pra ajustar ligas mais facilmente.
Ao final do refino, a gente obtem o aço líquido com o teor de carbono desejado e, se for preciso, adiciona outros elementos de liga.

Passo 6

Lingotamento e conformação:
  1. Lingotamento contínuo → barras ou placas ainda “cruas”
  2. Reaquecimento e laminação a quente → chapas, bobinas, perfis
  3. Se preciso, laminação a frio para reduzir ainda mais a espessura e melhorar o acabamento
  4. Tratamentos térmicos e superficiais (normalização, têmpera, revenimento, galvanização etc.) pra dar propriedades finais

Resposta

Aços são ligas de ferro-carbono (0,02–2,1% C) com eventuais elementos de liga. A fabricação começa com minério de ferro, coque e calcário no alto-forno, produzindo ferro-gusa. Esse ferro-gusa vai pro convertedor (ou forno elétrico), onde o carbono e impurezas são removidos, gerando aço líquido. Depois segue para lingotamento contínuo e laminação (a quente e/ou a frio), e por fim recebe tratamentos térmicos e superficiais até virar o produto acabado (chapas, perfis, fios, etc.).

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