Hoje em dia, o aço está presente em quase todas as estruturas arquitetônicas e industriais ao redor do mundo. Sua versatilidade e custo-benefício geram uma alta demanda pelo material no mercado de construção e design, onde é vendido em diversos modelos e versões – especialmente na forma de chapas metálicas. Mas você sabe como é feito o aço e por que o seu processo de fabricação é tão importante?

Se não, continue lendo o artigo!

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Como é feito o aço?

Em curtas palavras, o aço é feito a partir do minério de ferro, carvão e argilas calcárias (cal). De uma perspectiva mais detalhada, o aço é feito em 4 etapas:

1. Preparação da carga
2. Redução
3. Refino
4. Laminação

Atualmente, essas etapas abrangem o principal método de produção do aço, conhecido como refinamento por ferro fundido. Essa é a evolução tanto do Processo de Bessemer, desenvolvido durante a Revolução Industrial do século XIX, e do Processo Open Hearth, de autoria do engenheiro alemão Karl Wilhelm Siemens, que passou a se utilizar do ferro-gusa e outras matérias-primas em um alto forno para criar o melhor produto possível.

Existe também um outro método de produção do aço, conquanto menos comum, que consiste em fundir sucata de ferro em um forno elétrico. Aqui, a energia é fornecida por arcos voltaicos – um espaço preenchido por gás entre dois eletrodos condutivos, frequentemente feitos de carbono, que gera uma temperatura muito alta e é capaz de fundir e vaporizar virtualmente qualquer coisa.

A seguir, veja um pouco do que acontece em cada etapa:

Preparação da carga

Nesta etapa, os materiais básicos necessários para a produção de aço são selecionados e preparados –  como mencionado, os principais ingredientes são minério de ferro, carvão (ou coque) e calcário. O minério de ferro é normalmente extraído de minas e depois triturado e moído em pequenos pedaços. O carvão ou coque é usado como fonte de carbono e combustível para o processo, enquanto o calcário é adicionado para ajudar na remoção de impurezas do minério durante a fundição.

Redução

Nesta fase, o minério de ferro é fundido em um alto-forno juntamente com o carvão ou coque e o calcário. O calor intenso no alto-forno causa a redução do minério de ferro, onde o oxigênio é removido, deixando o ferro metálico. O carbono do carvão ou coque também se combina com o ferro para formar o ferro fundido líquido, conhecido como ferro-gusa.

Refino

Após a redução, o ferro-gusa é transferido para um conversor ou forno a oxigênio para refino, onde o carbono e outras impurezas – como silício, manganês e fósforo – são removidos do ferro-gusa para produzir aço. O processo de refino pode envolver a adição de oxigênio ou outros agentes desoxidantes para controlar a composição química do aço e garantir que ele, ainda em sua forma líquida (que depois é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo), atenda aos padrões de qualidade desejados.

NOTA: Para a obtenção do aço, é necessário que a porcentagem de carbono seja inferior a 1,67%, tarefa que é feita no conversor de ferro-gusa pela oxidação do material (injeção de jato de oxigênio). Com O2 + 2 C → CO, o monóxido de carbono segue para a atmosfera.

Laminação

Na etapa final, o aço é moldado em diferentes formas e tamanhos em equipamentos chamados de laminadores. Isso envolve aquecimento do aço a uma temperatura adequada e passagem através de rolos para alterar sua forma e espessura. O aço laminado pode ser usado para fabricar uma ampla variedade de produtos, incluindo chapas, barras, vigas e tubos, que são utilizados em diversas indústrias de construção, automotivas e de manufatura em geral.

A laminação pode ser a quente ou a frio, dependendo da aplicação final do produto. Na próxima seção, leia um pouco sobre cada tratamento térmico do aço.

Como é feito o aço: tratamentos térmicos

A laminação é a etapa de “acabamento” do aço, servindo como o ponto certo para moldá-lo de acordo com as preferências de quem vai usar a peça. Nela, existem ainda duas subcategorias específicas para garantir resultados mais eficientes: a têmpera e o revenido, técnicas igualmente presentes no dia a dia da indústria metalúrgica.

A laminação a quente e a laminação a frio são formas diferentes de processamento do metal durante a fabricação, enquanto a têmpera e o revenido são tratamentos térmicos aplicados ao aço após a laminação, de modo ajustar suas propriedades mecânicas. Veja mais abaixo:

Laminação a quente

Na laminação a quente, o metal (incluindo o aço) é aquecido a uma temperatura elevada, próximo ou acima de seu ponto de recristalização, e então é passado através de uma série de rolos para reduzir sua espessura e alterar sua forma. Este processo é utilizado principalmente para a fabricação de produtos grossos – como placas, chapas, perfis estruturais e trilhos ferroviários – uma vez que é eficiente para moldar o metal, pois a temperatura elevada faz o material ficar em um estado mais maleável.

Laminação a frio

Na laminação a frio, o metal é laminado a uma temperatura abaixo de sua temperatura de recristalização. Geralmente, o metal já passou por um processo de laminação a quente e é posteriormente recozido para recuperar a ductilidade antes da laminação a frio. Este processo é usado para produzir produtos com tolerâncias mais apertadas e melhor acabamento superficial, como chapas de aço para automóveis, folhas de metal para eletrônicos e tiras de metal para embalagens. A laminação a frio também pode aumentar a resistência do material, tornando-o mais adequado para algumas aplicações externas.

Têmpera (Quenching)

Na têmpera, o aço é aquecido a uma temperatura alta e, em seguida, resfriado rapidamente em um meio como água, óleo ou ar. Esse resfriamento rápido “congela” a estrutura cristalina do aço em uma configuração mais rígida, resultando em uma estrutura mais dura e resistente. A têmpera é frequentemente usada para aumentar a dureza e a resistência do aço – assim tornando-o adequado para aplicações que exigem alta resistência, como ferramentas e peças de máquinas.

Revenido (Tempering)

Após a têmpera, é possível reduzir a dureza excessiva do aço e aumentar sua tenacidade. No revenido, o aço é aquecido a uma temperatura mais baixa do que na têmpera e, em seguida, resfriado lentamente, processo que ajuda a reduzir as tensões internas e a redistribuir as estruturas cristalinas. Como isso resulta em um aço mais resiliente e menos quebradiço, o revenido é frequentemente usado para peças que requerem uma combinação de dureza e tenacidade, como engrenagens e componentes estruturais.

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