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Júpiter - Sistema de Graduação

Escola Politécnica
 
Engenharia Metalúrgica e Materiais
 
Disciplina: PMT2410 - Siderurgia II - Aciaria
Steelmaking Technology

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 90 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2013 Desativação:

Objetivos
Apresentar os processos tecnológicos de produção, refino e solidificação dos aços em usinas integradas e semi-integradas, aplicando diversas ferramentas para o cálculo, otimização e simulação dos processos metalúrgicos.
 
To present technological processes of steelmaking production, refining and steel castinginan integrated and semi-integrated steelworks. Apply several educational toolson development of steels (themodynamic, kinects, phase diagrams, simulation and optimization of steelmaking process).
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
86618 - Eduardo Camargo de Oliveira Pinto
3343892 - Guilherme Frederico Bernardo Lenz e Silva
 
Programa Resumido
Formar uma visão sistêmica da siderurgia dentro da Metalurgia Extrativa, conceituando usinas integradas e semi-integradas e apresentando a organização do parque siderúrgico brasileiro.
Instrumentar o aluno para analisar quantitativamente, com base na físico-química aplicada, os processos unitários de refino do aço e fornecer alguns fundamentos para o controle da qualidade dos lingotes de aço com base na teoria da solidificação e na metalurgia física do fundido resultante.Contribuir para formar uma visão moderna da siderurgia do início do século XXI, no plano mundial, pela leitura de artigos selecionados, em inglês, e de notícias dos meios de comunicação correntes, incluindo recursos da Internet.Apontar a direção dos principais desenvolvimentos esperados para as próximas décadas e a identificação das principais áreas de pesquisa operacional e teórica requeridas para suaotimização.
 
To give a conceptual systemic view of the iron and steel making technology as part of the extractive metallurgy, in reference to integrated and semi-integrated mills, and to form a scenery of iron and steel industry in Brazil.To give an instrumental preparation to students for the quantitative analysis of the unitary refining process of steel, based on applied physical-chemistry, and to present the fundamentals for the quality control of the steel produced, based on theory of solidification and the physical metallurgy of the cast ingot.To contribute to form a modern view of the world iron and steel industry by the study of some papers (in English) and articles published in newspapers as well as through the Internet.To point out the major trends for technological innovation and to identify areas that needs theoretical and operational developments for its implementation in iron and steel industry.
 
 
Programa
1.Tipos de usinas siderúrgicas: integradas e semi-integradas; trinômio: matéria-prima, processo, produto. Fluxograma básico de uma usina integrada (UI) a coque; nomenclatura de produtos. Processamento em uma usina semi-integrada.
2.Processos conforme matérias primas, produtos e evolução histórica dos processos. Panorama da siderurgia brasileira; datas da siderurgia brasileira. Aspectos econômicos, preços de alguns produtos siderúrgicos. Estatísticas de produção no Brasil e no mundo.
3.Conceituação geral das escórias siderúrgicas. Estrutura das escórias: estrutura da sílica e efeito da adição de óxidos básicos. Conceito fundamental de basicidade; polimerização da sílica; solubilidade da água nas escórias. Solubilidade no oxigênio no ferro líquido e atividade do FeO nas escórias; atividade dos outros óxidos.
4.Conceito de conversão; Refino do carbono: equilíbrio de descarburação. Desfosforação do aço por escória; condições operacionais; aspectos cinéticos. Dessulfuração do aço por escória e por reação com compostos químicos: injeção de cálcio silício. Aspectos cinéticos. Desoxidação do aço: pelo manganês, silício e alumínio; formação e cinética de separação das inclusões e efeito dos desoxidantes especiais. Desgaseificação do aço: solubilidade do nitrogênio e do hidrogênio no ferro;processos industriais no forno e fora do forno. Fragilidade a quente dos aços causada pelo enxofre e oxigênio. Efeito do manganês. Aços de corte fácil.
5.Conversor LD: lay-out e elevação da aciaria LD; lança e bocal de sopro de oxigênio. Metalurgia do processo LD; termogenia do processo e formação da escória; fenômenos de projeção (sloping). Controle de fim de sopro.
6.Desvantagens intrínsecas do processo LD e vantagens dos processos de sopro submerso e combinado. Processo LBE de sopro combinado. Processo AOD de refino de aço inoxidável.
7.Processo do forno elétrico a arco: tipos de fornos elétricos (FEA). Forno Héroult. Características construtivas gerais do FEA e do seu circuito elétrico. Dimensões, capacidade, potência e capacidade de produção. Conceito de forno de ultra alta potência. Conceito de miniusina de aço. Operação do FEA; carga e sistema de carregamento. Práticas de refino e elaboração no FEA; Elaboração com metalurgia de panela.
8.Lingotamento do aço: prática de vazamento e lingotamento em lingoteiras; tipos de lingoteiras. Solidificação do aço e estrutura dos lingotes, segregação. Lingotamento contínuo (LC): distribuidor, temperatura do aço; lingoteira de Cu oscilante e agitador eletromagnético; tipos de máquinas; limitações do LC. Processos avançados de LC: placas finas e lingotamento de tiras.
9.Perspectiva histórica e sumária prospectivo do século XXI. Perspectiva histórica e tendências atuais e a siderurgia do século XXI. Considerações macro-econômicas: as implicações da globalização: quem produz, quem vende e, quem compra. Globalização.
 
1.Classificationof iron and steel plants; the trinomial raw materials, process and product. Basic flow sheet of an integrated plant (steelworks) and a semi-integrated plant.
2.Processes classification and historical evolution. Up to date panorama of the brasilian iron and steel industrial sector Economic aspects and world tendencies.
3.Slag theory: acid and basic oxides, structure of sílica and of slags the effect of adition of basic oxides. Basicity of slags as a measure of concentration of oxygen anions. Polimerization of silica anions. Solubility of water in slags. Solubilty of oyigen in líquid iron and activity of FeO in slags.
4.Steel refining; conversion of molten iron; decarburization; dephosphrization, dessulphuration by slags; kinetic aspects. Use of chemical agents for refining like silico-calcium and other substances. Steel deoxidation by manganese, silicon and aluminium. Complex deoxidation agents and the kinetics of inclusion flotation. Inclusion modification by silico-calcium. Degassing of steel: solubility of gases in iron; industrial process of degassing. The hotshortnessfenomena in steel: t by oxygen and sulfur; the effect of manganese. Free cutting steels.
5.The basic oxygen furnace process: plant lay out and elevation. The oxygen converter, oxygen lance and oxygen flow. The metallurgical reactions and heat generation; slag formation and slopping phenomena. Blowing end control.
6.Hybrid oxygen processes; hand caps of the BOF process and advantages of submerged injection and combined injection. The LBE (Lance-Bubling-Equilibrium) process and the AOD (Argon Oxygen Process) process for stainless steel.
7.The electric arc furnace (EAF) process: the evolution of the arc furnace, The Heroult furnace. Mechanical and electrical characteristics of EAF furnaces: dimensions, electrical power circuitry, graphite electrodes, etc. The Ultra High Power (UHP) concept and furnace and the concept of secondary metallurgy. Refinningpractice based on slags and the modern practice with the ladle furnaceand secondary metallurgy.
8.Steel pouring and ingot casting: practice of pouring, and the modern gate valve; ingot mould geometry and practice of ingot casting; structure of solidification, the chill zone, the dendritic zone and the central zone; segregation. The continuous casting process for billets and plates; the oscillating refrigerated copper mould; advantages and limitations of continuous casting of steel. Advanced process for thin slab casting and strip casting.
9.A historical retrospective and a prospective view of iron and steel technology in XXI century: Globalization of steel production: Who produces, who sells, who buys. How to reinforce of competitives advantages of Brazil.
 
 
Avaliação
     
Método
O programa da disciplina será desenvolvido através de aulas expositivas e resolução de exercícios aplicados a casos práticos.
Critério
MF=(2MP+E)/3
MP= (P1 + P2)/2
MF=MÉDIAFINAL
MP=MÉDIADASPROVAS
E=EXERCÍCIOSETRABALHOS
Pi = PROVAS
Norma de Recuperação
Critérios de aprovação e épocas de realização das provas ou trabalhos:
- Aprovação MF > ou = 5
- Recuperação: 5 < MF > ou = 3
- Reprovação: MF < 3 (sem direito à recuperação).

- Após recuperação:
Aprovação: Nota da recuperação: > 5,0

- Prova de recuperação: última semana de férias
 
Bibliografia
     
AIME: BOF Steelmaking - 1977 (1-2 vol.), p.751.
AIME: Electric Furnace Steelmaking, 1985, p.395.
AIME: Basic Open Hearth Steelmaking, 3a ed., 1944, p.940.
FRUEHAN, RICHARD J.The Making, Shaping and Treating of Steel (Steel Making and Refining), United States Steel Co., American Society for Metals, The AISE Steel Foundation, 11th ed.1999. p.767.
TURKDOGAN, E.T. Fundamentals of Steelmaking, 1st ed., 2010, p. 345.
GHOSH, AHINDRA. Secondary Steelmaking: Principles and Applications, 2000, p.344.
MAZUMDAR, DIPAK. Modeling of Steelmaking Processes, CRC Press, 1st ed., 2009, p.493.
TOULOUEVSKI, YURI N. , ZINUROV, ILYAZ YUNUSOVICH. Innovation in Electric Arc Furnaces: Scientific Basis for Selection, 1st ed. Springer. 2009, p. 274.
 

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