Nas siderúrgicas, é feita a produção de ferro e aço por meio do mineral hematita, que passa por reações de oxirredução em altos-fornos.
O ferro não existe de forma livre na natureza, mas sim nas formas de seus minérios, ou seja, compostos que contêm ferro, sendo que os principais são: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), siderita (FeCO3), limonita (Fe2O3.H2O) e pirita (FeS2).
É possível realizar transformações nesses minerais para a obtenção do ferro metálico. A área que faz a extração de um metal através de seus minerais é chamada de metalurgia, e o ramo da metalurgia que trata apenas da produção de ferro através dos minerais mencionados acima é a siderurgia, palavra que vem do grego que significa “trabalho feito sobre o ferro”. Conforme será mencionado mais adiante, nas siderúrgicas também é produzido o aço.
Geralmente, o mineral utilizado nas siderúrgicas é a hematita (figura abaixo) e o processo de produção do ferro é feito em altos-fornos. Primeiramente, colocam-se nesses altos-fornos o carvão coque, que irá ser queimado e produzir calor. Depois se adiciona uma mistura de hematita, calcário (CaCO3) e carvão coque.
Uma corrente de ar favorece a queima do carvão coque e é produzido monóxido de carbono (CO), que reage com a hematita, em uma reação de oxirredução:
Queima do carvão coque: 2 C + O2 → 2 CO
Redução da hematita pelo CO: 3 Fe2O3 + CO → 2 Fe2O4+ CO2
Fe2O4 + CO → 3 FeO + CO2
O óxido de ferro (II) (FeO) reage com monóxido de carbono, formando ferro metálico (Fe0) e dióxido de carbono:
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FeO + CO → Fe + CO2
O ferro é escoado por uma saída inferior do alto-forno, estando na forma líquida. Outra camada líquida menos densa é formada, sendo chamada de escória, que sai por um conduto separado. Trata-se de impurezas retiradas pelo CaO e pelo CO2, que foram formados na combustão do calcário:
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + SiO2 → CaSiO3
sílica (impureza
escória
do minério)
O ferro formado nesse processo é o ferro-gusa, que contém pequenas porcentagens de carbono (cerca de 5%) e, por isso, é quebradiço. A partir dele, pode-se produzir o aço comum, que é uma liga metálica que contém cerca de 98,5% de ferro, entre 0,5 e 1,7% de carbono e traços de silício, enxofre e fósforo. Isso significa que é necessário purificar o ferro-gusa para que ele fique com menos carbono.
Quando atinge a pureza praticamente de 100%, ou seja, quando a porcentagem de carbono é menor que 0,5%, ele é chamado de ferro doce.
Tanto para a produção do aço quanto para a produção do ferro doce, injeta-se gás oxigênio no alto-forno, que reage com o carbono na mistura e forma dióxido de carbono, um gás que se desprende:
C + ½ O2 → CO2
O aço carbono é utilizado em diferentes materiais, presente principalmente na indústria e construção civil. Os produtos fabricados desse tipo de material passam por rigorosos testes de qualidade, obedecendo normas internacionais e nacionais.
Esse tipo de material é muito procurado, principalmente por conta das suas diversas vantagens como resistência, durabilidade e versatilidade.
Leia nosso artigo de hoje e conheça mais sobre as normas internacionais e nacionais para o tubos de aço carbono!
Tipos de Aço Carbono
Falando de forma mais técnica, o aço Carbono é a composição da liga que confere ao aço o seu nível de resistência mecânica.
Na primeira fase de fabricação do aço, ele é apenas um ferro gusa, um produto imediato da redução do minério de ferro, pelo coque ou carvão e calcário, em altas temperaturas.
Só depois que os elementos de liga são adicionados ou suprimidos nesse ferro é que surgem as grandes famílias de aço.
O que traz mais resistência ao aço é o elemento carbono, principal endurecedor em relação ao ferro. Alguns outros elementos como o manganês, o silício e o fósforo, também ajudam a dar ainda mais resistência ao material.
Existem 3 tipos de aço carbono, o que os difere é a quantidade de carbono no qual vai definir a sua classificação em: baixo, médio e alto. Cada um deles possui características específicas e aplicações diferentes, veja abaixo como funciona:
- Baixo Carbono (até 0,30% de carbono)
O Baixo Carbono possui baixa resistência e dureza, mas tem a vantagem de ser usinável e soldável, possuindo alta tenacidade e ductilidade. Geralmente não é tratado termicamente, porém oferece baixo custo de produção.
Pode ser aplicado em áreas como: construção civil, pontes, perfis estruturais, latas e folhas de flandres etc.
- Médio Carbono (de 0,30% a 0,60%)
Esse possui uma maior dureza e boa resistência para tratamento térmico, menor tenacidade e ductilidade em relação ao baixo carbono. O Médio Carbono possui uma boa temperabilidade em água e é um dos tipos mais comuns de aço.
É aplicado em equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitem de elevada resistência mecânica e ao desgaste e tenacidade.
- Alto Carbono (acima de 0,60%)
De todos os 3 tipos de aço carbono, esse é o de maior dureza e resistência ao desgaste. Contudo, ele possui menor ductilidade quando comparado aos demais.
Geralmente, é utilizado temperado ou revenido, possuindo propriedades de manutenção de um bom fio de corte. É aplicado em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
Quais são as vantagens do aço carbono em relação ao ferro?
O aço carbono é o resultado da mistura do ferro com o carbono, você sabia? Ele possui diversas vantagens, principalmente se comparado ao ferro.
O aço carbono está presente em diversas estruturas metálicas, principalmente em canteiros de obra e construções e áreas da indústria.
Para que o ferro vire carbono, ele precisa passar por diferentes processos para eliminar suas impurezas e adicionar outras propriedades, gerando um material de alta qualidade.
Se comparado ao ferro, o aço carbono se destaca pois possui:
- Longa durabilidade e alta resistência
O aço carbono possui muito mais durabilidade e resistência do que o ferro, principalmente por passar por processos que garantem uma proteção contra à corrosão.
O ferro apresenta, em pouco tempo, sinais de oxidação e corrosão, por conta do contato direto com o oxigênio presente no ar e na água.
Já o aço conta com uma ótima resistência à oxidação e corrosão, devido sua combinação de ferro e carbono. Ainda pode passar pelo processo de galvanização, que garante ainda mais resistência à degradação.
O aço é recomendado para obras no qual o cliente deseja algo muito mais duradouro, e também onde deseja uma estética mais bonita e ambientes que entram constantemente me contato com a umidade e ações do tempo.
- Simples manutenção
Os produtos de aço podem passar por simples manutenções, conservando melhor suas propriedades, garantindo uma boa limpeza e excelente estética.
Passando por uma simples limpeza, o aço carbono consegue recuperar o seu brilho original, mesmo depois de muito tempo sem manutenção.
No caso do ferro fica difícil realizar alguma manutenção que resgate seu aspecto inicial, sendo a melhor saída a troca do ferro, custando muito mais do que a manutenção do aço.
- Facilidade no manuseio e transporte
O aço pesa muito menos do que o ferro, por isso seu manuseio e transporte são muito mais fáceis. Suas peças costumam ser menores e mais leves.
Trabalhar com materiais mais leves facilita todo o processo, além de gastar menos tempo no manuseio e transporte dos mesmos.
- Desmontagem prática e possibilidade de reaproveitamento
O aço carbono possui alta resistência mecânica, e isso permite que as peças sejam pré-fabricadas e entregues prontas no canteiro de obras.
Além da facilidade na montagem e desmontagem das estruturas, o aço também é um material completamente reaproveitável.
O uso do aço na construção também favorece a sustentabilidade do projeto, afinal ele é menos agressivo ao meio ambiente, ajudando na redução de madeira e concreto – que são os principais responsáveis pelo acúmulo de entulhos.
- Mais agilidade
Trabalhar com o aço carbono é sinônimo de mais agilidade, principalmente por ser um material leve, de fácil manuseio e transporte.
Suas demais características também resultam em uma instalação mais rápida e prática. As peças de aço, por exemplo, já vêm pré-fabricadas e prontas, ajudando a reduzir o tempo de obra.
Entenda os benefícios dos Tubos de Aço Carbono
Os principais benefícios dos tubos de aço carbono são: alta resistência, longa durabilidade, segurança, boa aplicabilidade e grande versatilidade.
- Ótimo custo/benefício
Geralmente componentes industriais precisam ser comprados em grandes quantidades e apresentam desgaste com o tempo, demandando a substituição, como ocorre muito com o ferro.
Por isso, comprar materiais de baixo custo, que tenham qualidade, ajuda a economizar, e o aço carbono se encaixa nessa exigência.
Se comparado ao alumínio que é mais barato, o aço carbono sai em vantagem, devido o alumínio ser menos durável e pouco resistente, apresentando um custo-benefício não muito bom.
Se comparado ao Aço Inox, o aço carbono é muito mais barato. Seu preço mínimo no Brasil pode ser de R$ 3,00/kg. Já o valor mínimo do Aço Inox é de R$ 14,00/kg.
- Alta resistência
O aço carbono é muito resistente a pressão, principalmente quando falamos dele sendo usado na fabricação de tubos para as mais diversas aplicações industriais.
- Baixo ponto de fusão
Dizer que o ponto de fusão é mais baixo é o mesmo que dizer que a fundição desse material é mais fácil. Os Fabricantes de tubos de aço carbono conseguem deixar o metal em estado líquido para que seja despejado nos moldes sem grandes esforços.
A ductilidade desse tipo de aço também é uma grande vantagem para a fabricação de tubos por fundição. Além disso, o material facilita atividades de usinagem e processos como a extrusão (passagem forçada do aço por um orifício, com objetivo de moldá-lo).
- Alta soldabilidade
Existem vários tipos de conexão para tubulação e muitas delas são conectadas ao sistema por meio da solda. A maior parte das conexões, aliás, pode ser feita de aço carbono como: curvas, cruzetas, reduções, válvulas, flanges, niples, tês etc.
Cada uma dessas peças pode ser formada por esse aço. A vantagem das que precisam ser fixadas com solda é a alta soldabilidade do material.
Quanto mais fácil é realizar a solda de um material, maior é a sua soldabilidade. No caso do aço carbono, esse procedimento é realizado com eficácia.
Em linhas gerais, soldar é unir permanentemente dois materiais, geralmente dois metais. Isso pode ser feito com metal de adição, por pressão e utilizando máquinas de soldagem, muitas delas com eletrodos.
A qualidade da soldagem é muito importante, muitas vezes precisa resistir à pressão ou altas e baixas temperaturas.
A Tubos ABC trabalha com os melhores produtos de Aço Carbono
A Tubos ABC é especializada na distribuição de Tubos de Aço Carbono com e sem costura, em vários modelos e formatos. A empresa tem inúmeras opções à disposição no catálogo de peças.
Aqui trabalhamos com produtos de qualidade que seguem todas as normas internacionais e nacionais, fator que gera mais segurança e resistência aos produtos, sistemas e projetos.
Comercializamos tubos, válvulas, flanges e conexões de normas ANSI e DIN. Além de fazermos o procedimento de Biselamento de Tubos de acordo com as medidas solicitadas pelo cliente.
Nossos materiais são de qualidade e temos profissionais responsáveis e disponíveis para tirar suas dúvidas e oferecer o produto mais adequado ao seu projeto.
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