Introdução ao minério de ferro e processamento de fábrica de aço

O minério de ferro é obtido no método convencional de extração a céu aberto ou subterrâneo e o transporte do minério para a preparação da superfície é onde ele esmagado, lavado e transportado para a fundição.

Aqui, o minério é colocado em um alto-forno juntamente com calcário e coque e submetido à explosão de ar quente e calor que converte o minério em ferro fundido. Isto é extraído do fundo do forno em moldes e permitido solidificar em ferro gusa.

Este ferro gusa é convertido em ferro forjado ou transformado em aço por vários métodos.

A mineração do minério de ferro

A mineração de minério de ferro foi uma indústria próspera em muitas partes do mundo, com as fundições localizadas o mais próximo possível das minas. No entanto, como minas maiores, onde a mineração mais eficiente de maior teor de ferro passou a ser efetiva, as minas menores caíram no esquecimento.

As quatro principais minas com maior produção de minério de ferro estão na China, Austrália, EUA e África do Sul.

Existem duas categorias distintas de mineração de minério de ferro, mineração de superfície, como extração a céu aberto e mineração subterrânea.

 Na superfície das usinas de processamento de minério de ferro, o minério de ferro é colocado através de trituradores e moinhos de bolas para quebrar em um tamanho uniforme e mais viável e depois lavado com o resíduo indo para rejeitos.

O minério é transportado para as diversas fundições localizadas localmente ou do outro lado do mundo, com grandes navios graneleiros sendo usados ​​para enviar o minério pelo mar.

Processo de fundição de minério de ferro com modernos altos-fornos.

Embora os ingredientes básicos de um alto forno de minério de ferro tenham mudado pouco ao longo dos últimos cem anos, os próprios fornos foram modernizados para melhorar a eficiência e a pureza do ferro e aço.

O forno tem uma forma mais eficiente para a automação, com o conteúdo de minério de ferro, calcário e coque sendo cuidadosamente medido, transportado e carregado no forno a partir do topo através de válvulas especialmente concebidas para fechar os gases. O ar de alta temperatura de mais de 1000 ° C (que pode ser aquecido com os gases de escape do forno, bem como um economizador de caldeira) é explodido no fundo do forno através de vários tubo condutores.

O coque é usado como combustível para produzir as altas temperaturas exigidas pelo processo de fundição do minério em um alto forno. Produz CO que adiciona calor, além de atuar como um redutor removendo o conteúdo de oxigênio do minério.

A pedra calcária é usada como um fluxo para separar a ganga do minério de ferro fundido, a escória acumulada e o ferro fundido sendo batido de dois orifícios na base do forno. A escória vai para uma área de disposição e o ferro fundido é direcionado para moldes, onde solidifica o ferro gusa e é transferido para a próxima etapa de processamento.

Conversão de ferro gusa em ferro forjado e aço.

O ferro gusa pode ser refinado para produzir aço ou ferro forjado. Ambos os métodos reduzem o teor de carbono do ferro gusa, o que, por sua vez, reduz a propriedade de fragilidade dos metais.

Processo de ferro forjado

O ferro forjado é produzido batendo o ferro-gusa usando martelos mecanicamente conduzidos em um trabalho de ferro forjado. Este processo prepara-o para o próximo estágio, que é o aquecimento e a forja para design e formas desejadas de ferro forjado.

Isso costumava ser uma arte do ferreiro, mas agora é normalmente executado por máquinas.

Processo de aço

Este processo é usado para remover impurezas do ferro-gusa produzido em um alto-forno. Desenvolveu-se a partir dos primeiros métodos utilizados, como uma lareira aberta, ou um forno Bessemer. Hoje, normalmente usamos uma fornalha de arco elétrico ou uma fornalha básica de oxigênio.

Ambos os métodos eliminam uma alta porcentagem do teor de carbono do ferro gusa, juntamente com as impurezas do alumínio, cálcio (produzido durante o corte), enxofre, silício, manganês e fósforo.

Forno de arco elétrico

O forno de aço circular vertical é revestido de tijolos e tem um telhado que contém eletrodos de grafite. Os eletrodos são retirados e o telhado é levantado para facilitar o carregamento do ferro-gusa no fundo do forno. Isto é seguido por uma quantidade conhecida por sucata de aço, que depende do grau final de aço necessária.

Uma vez que o telhado é substituído, os eletrodos são baixados e uma tensão inicial é aplicada sobre eles, e quando o aço da sucata começa a derreter, a tensão principal é aplicada.

Quando o metal é fundido, o oxigênio é injetado nele, com as impurezas sendo convertidas em óxidos e formando uma escória. O oxigênio também reage com o carbono que forma CO que é queimado, adicionando calor ao processo. A injeção de oxigênio também reduz o teor de carbono, nitrogênio e hidrogênio após a conclusão do processo, as amostras são colhidas e analisadas e, se aceitável, o aço com teor de até 1% de carbono é vertido em lingotes.

Forno básico de oxigênio

Se o forno foi projetado para ser ligado ao processo do alto forno, o ferro fundido é transportado em cadinhos e vertido no forno básico de oxigênio. Este é um método muito mais eficiente de remover a maior parte do carbono e impurezas ao invés de usar ferro gusa sólido.

O cadinho de ferro fundido pode ser submetido à pré-tratamento pela injeção de magnésio, óxido de ferro para remover o enxofre, fósforo e silício, ou estas impurezas podem ser removidas durante o processo do forno básico de oxigênio.

O forno é preenchido até 20% de sucata de aço e, em seguida, o ferro fundido é vertido no forno a partir do cadinho.

O oxigênio é injetado através de uma lança de aço refrigerado a água no metal fundido promovendo os mesmos efeitos que no sistema de processamento de aço no forno de arco elétrico.