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O aço é um material bastante usado no mundo moderno. Na verdade, ele é utilizado desde a Antiguidade com sucesso, há aproximadamente 4.500 anos.
Uma de suas mais importantes aplicações nos tempos antigos foi em armas de guerra, o que tornava a civilização que detinha a tecnologia muito mais poderosa militarmente. De modo geral, toda sociedade que produzia e usava aço se destacava das demais.
Atualmente, o aço é matéria-prima diferenciada para vários produtos. Preparamos este guia para que você confira toda a jornada dessa matéria-prima importantíssima, desde a extração até a comercialização!
Entenda o que é aço
O aço é, basicamente uma liga metálica da combinação de ferro e carbono. Por isso, existe uma estreita relação entre ferro e aço. Em palavras mais simples, trata-se do aprimoramento do ferro, tornando-o mais resistente à oxidação e aos impactos e a tração, conferindo mais durabilidade aos produtos.
Esta liga metálica é formada, em geral, por 98,5% de ferro, 0,05% a 1,0% de carbono além de silício, manganês, fósforo e enxofre e para algumas aplicações mais especiais a presença de elementos especial como Cromo, Niquel, Nióbio, Molibdênio e outros.
A siderurgia é um ramo da indústria que trabalha o ferro e principalmente a transformação do ferro em aço. Esta é a diferença da indústria siderúrgica para a indústria metalúrgica: sua especificidade na industrialização do metal Ferro, já as metalúrgicas trabalham com os demais metais em geral.
A presença do aço na nossa economia e na nossa sociedade é indiscutível. Ele está relacionado à tecnologia e inovação, sendo utilizado na produção de utensílios domésticos, portões, mesas, parafusos, alicates, carrocerias, caldeiras, estruturas da construção civil e assim por diante.
Vejamos algumas propriedades e qualidades do aço..
Durabilidade
Por sua alta resistência à compressão e à tração, ele é muito demandado na construção civil, ou seja, ele consegue suportar cargas elevadas sem sofrer facilmente deformações, como ficar comprimido ou alongado.
Elasticidade
Estudar o grau de elasticidade do material é importante para saber se o material se deforma quando é submetido à ação externa, como gravidade, força e outras. Sempre que ele retomar seu formato original depois que a força externa deixa de agir, isso representa boa elasticidade.
Maleabilidade
Essa propriedade permite que o material seja moldado quando submetido a elevadas temperaturas, ou seja, é possível conferir formatos diferentes durante o processo de produção.
Resistência à corrosão
O aço inoxidável (inox) apresenta elevada resistência à ação de agentes oxidantes. Dessa forma, ele não enferruja, não muda suas funcionalidades mecânicas, visuais, dimensionais.
É um material muito utilizado em apetrechos de cozinha, móveis e outros objetos para clínicas, hospitais, cozinhas industriais.
Sabe-se que, quando exposto à água ou ao ar, o ferro reage com o oxigênio formando um composto químico diferente do ferro metálico original, surgindo, assim, a conhecida ferrugem. Isso é resultado da perda de elétrons que o material sofre. A oxidação interfere na funcionalidade e na estética.
Por isso, a indústria desenvolveu a técnica de produzir o aço inoxidável. Há três famílias principais de inox, conforme sua composição química. Veja abaixo.
Martensítico
É endurecido por tratamento térmico e apresenta alta resistência mecânica. Existem, entre outros, os seguintes tipos de inox martensíticos:
● 420: não tem muita resistência, com os seguintes percentuais: 0,35% de carbono e entre 12% e 14% de cromo;
● 420F: variante de 420 com acréscimo de enxofre;
● 440: maior quantidade de carbono, mais rigidez e resistência por causa da presença de molibdênio e cromo;
● 440C: combina entre 0,95% e 1,2% de carbono, 16% a 18% de cromo e aproximadamente 0,75% de molibdênio, sendo seu grau de dureza igual a 60.
Ferrítico
O inox ferrítico tem as seguintes características:
● magnetismo;
● pouca expansão térmica;
● elevada resistência ao escoamento (deformação definitiva);
● elevada resistência mecânica;
● alta resistência à oxidação a temperaturas elevadas.
Vejamos alguns membros dessa família:
● 430: o mais conhecido inox ferrítico (mais de 16% de cromo, 0,12% de carbono);
● 434: 10,5% a 11,75% de cromo, 0,08% de carbono, 6% de titânio para conferir estabilidade;
● 446: entre 26% e 27% de cromo, 0,20% de carbono, 0,75% e 1,50% de molibdênio e titânio para estabilização.
Austenítico
As características do inox austenítico são:
● resistência à corrosão;
● durabilidade;
● elevada ductilidade (flexibilidade);
● tensão de escoamento baixa;
● elevada resistência à tração;
● boa soldabilidade;
● variadas opções de aplicação.
Há muitos tipos de austeníticos:
● 304: é o mais usado, sendo encontrado em objetos de casa até em ferramentas do ambiente industrial (composição de 18% a 20% de cromo, 0,08% de carbono e 8% a 10,5% de níquel);
● 304L: 304 com taxa de carbono mínima, não ultrapassando 0,03%;
● 316: 304 com adição de 2% de molibdênio, o que garante mais resistência à corrosão;
● 317: 304 com adição de 3% a 4% de molibdênio;
● 317L: 317 com taxa mínima de carbono, não ultrapassando 0,03%;
● 321: 304 estabilizado com titânio;
● 347: 304 com estabilização de nióbio;
● 904L: inox supernobre, com a seguinte composição: cromo, 20%; níquel, 25%; cobre, 1,5%; molibdênio, 4,5%; carbono, 0,02%.
Condutividade elétrica
O aço apresenta alta capacidade de conduzir energia elétrica. Devido a isso, ele também é utilizado na confecção de cabos elétricos.
Boa soldabilidade
O material consegue aguentar temperaturas mais elevadas sem que isso provoque danos mecânicos. Assim, ele pode ser submetido ao processo de soldagem sem nenhum problema.
Baixos custos de manutenção
Uma boa vantagem dos produtos feitos em aço é que eles oferecem baixo custo de manutenção, já que são duráveis e oferecem alta resistência à corrosão e à ferrugem.
Veja a matéria-prima do aço
Ainda que o aço seja, ele mesmo, a matéria-prima de muitos produtos, ele também precisa de matérias-primas em sua produção. Para entender melhor, vejamos o processo de fabricação.
1. Reciclagem de sucata metálica
A sucata metálica é composta eminentemente por ferro mas pode conter elementos considerados contaminantes para os aços comuns, como estanho, cobre, cromo, conforme sua origem além de contaminação por terra, plástico e outroas.
Na usina siderúrgica, existe uma área destinada ao recebimento, beneficiamento, estocagem e homogeneização das matérias-primas que serão aplicadas na produção do aço, sendo que as mais importantes são:
● sucata/minério de ferro;
● carvão vegetal;
● calcário,
● Ligas de Manganês, silício, etc.
1.1. Categorias
Há duas categorias de sucata:
● Sucata de primeira categoria: pesada, leve, mista, Ferro Fundido (FoFo), etc.;
● segunda categoria: sucatas recicladas e classificadas como A, B, C além de cascão de aço e cascão de gusa.
O ferro fundido, é uma liga de ferro-carbono com percentual de carbono acima de 2%.
1.2. Fusão
A sucata metálica passa por fusão em um forno elétrico que recebe energia de arcos elétrico fotovoltaicos. Esse arco constituem um espaço que é preenchido por gás entre dois pontos condutivos, o que produz temperatura elevada, com potencial para fundir ou vaporizar qualquer coisa.
1.3. Reciclagem
Por meio da reciclagem da sucata, é possível transformá-la em produtos novos. O aço é totalmente reaproveitado e reciclado indefinidamente, sem que isso implique em perda de suas características. Desse modo, recursos naturais são economizados e se reduz também a poluição do ar.
1.4. Vias de produção de aço
Existem duas vias básicas para produção de aço, passíveis de mudanças e combinações:
● usinas siderúrgicas integradas: O processo de produção de aço inicia com a utilização de Minério de Ferro como fonte principal de matéria prima para a produção do Ferro Gusa no Alto Forno e em seguida este Ferro Gusa é Utilizado para a produção de aço com uma menor proporção de sucata metálica;
● usinas siderúrgicas semi-integradas: usam basicamente sucata na produção.
1.5. Aumento da produção a partir de sucata
Usando a sucata, existe a possibilidade de diminuir a emissão de gases de efeito estufa (GEE). A via semi-integrada permite diminuir o consumo de recursos não-renováveis e apresenta um nível mais baixo de emissões de gases poluentes, já que não é necessário o processo de redução (em que o carvão mineral costuma ser utilizado como agente redutor).
2. Produção de carvão vegetal
O carvão vegetal assume duas funções:
1. combustível que gera o calor necessário para que o alto-forno possa operar;
2. agente químico que remove o oxigênio durante o processo.
2.1. Superioridade do carvão vegetal
Também é possível utilizar o carvão minera, origem fóssil, mas o vegetal oferece melhores resultados em termos de qualidade para o ferro gusa, além de ser uma matéria prima renovável.
Vale lembrar que o ferro-gusa é a matéria-prima por excelência do aço.
Aproximadamente 11% do aço nacional é produzido a partir do carvão vegetal. As usinas integradas do Brasil estão adotando essa solução e conquistando um diferencial em relação a outros países.
2.2. Produção
O carvão vegetal é produzido a partir da carbonização de madeira, que passa por um processo de aquecimento no interior de fornos de carbonização com temperatura que chega na ordem de 400º C.
2.3. Sustentabilidade
A maior parte dessa matéria-prima é extraída de florestas que são plantadas pelas empresas que atuam no ramo. E a maioria dessas florestas tem certificação pelo Forest Stewardship Council (SFC) ou pelo Programa Brasileiro de Certificação Florestal (Cerflor).
Assim, a produção de carvão vegetal se revela uma solução mais eficaz que o uso de carvão mineral. É uma fonte renovável (biomassa) de energia, ao contrário do carvão mineral.
As emissões de gás carbônico que se originam na usina recebem compensação com a fotossíntese que acontece nas florestas plantadas para que seja possível extrair o carvão vegetal.
Práticas modernas de agricultura florestal são aplicadas em algumas partes do Brasil com a finalidade de preservar a fauna e a flora, gerando carvão de boa qualidade a custos satisfatórios.
2.4. Dispensa da coqueria
Quando se usa o carvão vegetal, não é necessária a coqueria: a área da usina na qual se produz o coque, que corresponde ao carvão mineral destilado e aglomerado. É uma etapa a menos no ciclo produtivo, o que significa menos emissão de gases poluentes.
3. Extração de minério de ferro
Como falamos, as usinas integradas fazem uso do minério de ferro e do carvão. A extração de minério de ferro pode acontecer a céu aberto ou em minas subterrâneas, conforme a forma de depósito mineral.
3.1 Etapas da lavra
As operações de extração mineral recebem o nome de “lavra” e seguem uma sequência básica:
● perfuração: uso de máquinas de perfuração (perfuratrizes) na definição de furos sobre as rochas;
● desmonte: preenchimento dos furos com explosivos, detonação e a consequente fragmentação do minério de ferro;
● remoção: transporte do minério fragmentado por correias transportadoras de longa distância, caminhões off road ou carregadeiras até os pontos de beneficiamento.
3.2. Sinterização
Na usina, o minério de ferro na forma de finos, é submetido à sinterização
Os finos se misturam a finos de calcário e de carvão, sendo levados na esteira de sinterização. Toda a mistura passa por ignição. O carvão fornece calor para fundir parcialmente os finos de minério, gerando um aglomerado que, no final, passa por britamento e peneiramento. O resultado é o sínter na qualidade exigida para o próximo passo: a aplicação no alto-forno.
4. alto-forno
O alto-forno é um forno cujas dimensões podem variar. Por fora, ele tem revestimento metálico. Por dentro, ele tem revestimento de material refratário, ou seja, com maior resistência a impactos térmicos e mecânicos e a ataques químicos por escória.
Pela parte de cima do alto-forno, são colocados minério de ferro na forma de Sinter, Pelotas de Minério ou minério in natura, materiais fundentes (cal, cal magnesiana, dolomita calcinada) e carvão.
Pela parte de baixo, é insuflado ar através das ventaneiras, a elevada temperatura na ordem de 1000º C) , que realiza o processo de reação com o Carbono do carvão gerando calor e gás redutor para o processo de redução. Nesta região a temperatura é elevada a ponto de manter o ferro gusa em produção no estado líquido, bem como a escórias resultantes da combinação do calcário com a sílica (geralmente presente no minério de ferro).
O Ferro gusa é, assim, uma combinação de ferro-carbono, com teor de carbono na ordem de 4,5%.
5. Processo de aciaria
Após a etapa de redução no alto-forno, vem a etapa de refino, efetivada na aciaria, cujo equipamento mais importante é o convertedor ou conversor, um forno com tijolos refratários que transforma a sucata e o ferro-gusa líquido em aço.
O processo de aciaria se dá da seguinte forma:
● o ferro-gusa líquido é direcionado para estações de pré-tratamento;
● nessas estações, ocorre a Dessulfuração (eliminação de enxofre) do ferro-gusa; esta etapa é necessária quando para a produção do ferro Gusa é utilizado carvão mineral que confere ao ferro gusa alto teor de Enxofre.
● o material passa, assim, para BOF (conversores de oxigênio); ou em Forno Elétrico quando o processo utiliza ferro gusa líquido.
● nos conversores, ou Fornos Elétricos, acontece o refino e a transformação em aço líquido;
● a escória é vazada pelos equipamentos e o ciclo de refino reinicia.
O material líquido passa por tratamentos em equipamentos de metalurgia secundária, um processo que ajusta a temperatura final, as características físicas e a composição química, o que permite que sejam fabricados aços de alto nível de qualidade e de pureza.
O lingotamento é a última etapa da aciaria, que transforma o aço líquido em solido, tarugos quadrada ou redonda ou ainda na forma de placas com suas dimensões específicas.
6. Etapa de laminação
Os tarugos ou placas, são submetidos a um processo em de laminação que os transformam em diferentes produtos siderúrgicos, com denominação que varia conforme a composição química e forma.
7. Processo de trefilaria
Também chamado de trefilagem, é um processo em que as peças são tracionadas, ou seja, os materiais são estirados por uma fieira (uma matriz com forma de canal convergente). O resultado é que o aço sofre uma redução na seção transversal e um aumento no comprimento.
A trefilaria pode ser:
● a frio: realizada a temperatura ambiente;
● a quente: realizada a temperaturas elevadas.
Seja a frio, seja a quente, a trefilaria promove o encruamento do material — em outras palavras, contribui para aumentar a sua resistência mecânica.
Imagine um atleta que se submete a diferentes provas de resistência, que envolvem exercícios musculares e aeróbicos. Naturalmente, ele aumenta sua capacidade de suportar algumas situações adversas.
Da mesma forma, o aço se submete a tensões de ruptura e escoamento que o tornam mais resistente à fratura (quebra) e à deformação definitiva, respectivamente.
8. Armazenagem e comercialização
É necessário ficar atento à forma correta de armazenagem do material, para que a funcionalidade dele não seja prejudicada. Felizmente, devido às suas boas propriedades, o aço não é facilmente impactado por condições adversas.
As cargas podem ser retiradas de forma manual, por empilhadeira, guindaste ou talha. Independentemente do formato ou tipo do material, ele deve ser estocado de maneira uniforme em lugar plano, limpo, protegido da chuva, da umidade e do sol.
8.1. Armazenagem no chão
Ainda que o método de armazenagem mais comum seja dispor as peças no chão, ela não é a mais recomendada. Pode comprometer a segurança se as barras não forem empilhadas corretamente. Caso seja preciso armazenar no solo, é bom tomar alguns cuidados:
● divida as barras em feixes, envolvendo em bitolas para impedir o desmoronamento;
● use lona se o espaço for aberto;
● prefira os pisos emborrachados.
8.2. Estruturas canilever
São excelentes soluções para armazenamento. São estantes sólidas que aguentam cargas compridas e pesadas. Além disso, proporcionam economia e segurança.
8.3. Prateleiras de empilhamento
São opções de baixo custo, mas é necessário adquirir muitas para colocar as barras. Se o empilhamento for feito da forma certa, as prateleiras oferecem boa estabilidade.
8.4 Dicas extras
Outras dicas para uma armazenagem eficiente, que facilitará o processo de venda, são:
● identifique as peças com dados técnicos (espessura, tipo, diâmetro, peso);
● pinte de cores diferentes as extremidades de peças de classes diferentes;
● em armazenagem de longo prazo, empilhe as peças a uma distância mínima de 15 centímetros do chão.
8.5 Cenário atual da produção/comércio de aço no Brasil
A produção de aço, conforme IABr (Instituto Aço Brasil) chegou a 8,7 milhões de toneladas nos três primeiros meses de 2021, o que representou um aumento de 6,2% em comparação ao primeiro trimestre de 2020.
Houve também aumento na produção dos laminados: 6,3 milhões de toneladas (aumento de 8,3% em relação ao mesmo período de 2020).
Já o Instituto Nacional de Distribuidores de Aço (Inda) previu crescimento de 3% a 5% em 2022, considerando a procura do metal pelos setores de energia solar e eólica, automotivo, agrícola e construção civil.
Em pouco tempo, a indústria do aço conseguiu retomar sua posição inicial depois do período mais crítico gerado pela pandemia de Covid-19. Isso considerando o mercado interno e a evolução do preço de commodities no mundo todo.
No ranking de produtores mundiais, o Brasil ocupa uma posição privilegiada: nona posição. Os setores que mais consomem o aço no país são: construção civil, bens de capital e automotivo (representam 82,1% de todo o consumo nacional).
Saiba em que é utilizado o aço
O uso do material abrange diferentes setores. Vejamos alguns deles nos próximos tópicos.
Construção civil
O aço é amplamente usado na construção civil como material mais importante ou secundário. Marca presença na forma de vergalhões, cantoneiras de aço, treliças, telas soldadas, perfis estruturais, pregos, parafusos, arames, tubos e assim por diante.
O vergalhão, por exemplo, é muito útil como elemento de sustentação em estruturas de contenção e estruturas de concreto (lajes, pilares, fundações).
A utilização de aço permite:
● mais liberdade em projetos arquitetônicos;
● mais flexibilidade;
● aproveitamento de maior área útil;
● prazo menor de execução;
● compatibilidade com outros materiais;
● economia de materiais e de mão-de-obra;
● garantia de qualidade;
● menos carga nas fundações;
● mais precisão e organização no canteiro de obras.
Transporte
O material marca presença em caminhões, carros, motos, trens, metrôs, ônibus, navios, bicicletas. Nesse sentido, ele faz a ligação entre as cidades, transporta as pessoas e as cargas, contribuindo para mobilizar a economia e distribuir riquezas.
Utensílios
Além disso, o aço é usado nas cozinhas industriais, nos restaurantes, nos laboratórios e hospitais, nas empresas e nas residências.
Ele oferece a resistência necessária para diferentes finalidades, sendo muito útil na forma de utensílios. Podemos destacar propriedades valiosas como:
● superfície que não favorece o acúmulo de sujeiras;
● resistência a temperaturas altas e baixas;
● composição química que evita o descascamento;
● alta durabilidade;
● custo baixo de manutenção.
Embalagens
As indústrias modernas fazem uso das embalagens de aço para transportar e conservar alimentos, tintas, produtos agrícolas e químicos, gases industriais e de cozinha. O material evita a contaminação de alimentos, o que o torna um importante aliado da saúde.
Energia
Ele é utilizado em hidrelétricas, termelétricas, usinas nucleares, transformadores, torres de transmissão, tubulações, plataformas, cabos elétricos, equipamentos para prospectar e extrair petróleo, esteiras, perfuratrizes, etc.
Agricultura
Embora muitos não saibam, a eficiência do agronegócio se relaciona diretamente ao consumo do aço — afinal, são os equipamentos compostos por aço que aram, semeiam e cercam a terra.
A colheita se realiza com colheitadeiras e ceifadeiras. Além disso, os alimentos são armazenados em silos e em graneleiros, onde o material também marca sua presença.
Enfim, o aço está em toda parte. Trata-se de um metal muito valioso para a economia e a sociedade em todo o planeta. Ele permite o avanço da tecnologia e abre novos horizontes para a humanidade. Vale lembrar que alguns dispositivos de implante, usados para salvar vidas, recebem o material em sua composição. E sua evolução não parou. Novas combinações de metal surgirão, tornando o aço ainda mais durável e resistente.
A tecnologia se impõe e cabe aos varejistas abraçarem as novas soluções, tornando-se assim mais competitivos. Veja como a transformação digital pode melhorar as lojas de materiais de construção!
