O aço é um material utilizado pelo homem há mais de 4000 anos. Os primeiros artefatos e objetos fabricados com ferro eram provenientes de pedaços de meteoritos caídos do céu (do espaço sideral) e encontrados esporadicamente pelo homem. Esses pedaços de meteoritos (ligas de ferro contendo aproximadamente 15% de Ni) eram martelados para obtenção de pequenos objetos, placas e utensílios.

Os produtos de ferro fabricados desde então passaram a ser chamados de produtos siderúrgicos fabricados em indústrias siderúrgicas. Desde a época da coleta de meteoritos para fabricação de artefatos de aço, até os dias de hoje, muita coisa mudou.

Continue lendo e conheça a história desde o princípio até os dias de hoje.

Fabricação do Aço: O início

Não se sabe ao certo quem começou a produzir ferro intencionalmente e em quantidade. Há registros de produção de artefatos de ferro datados 2000 AC na Anatólia, marcando o início da Idade do Ferro, nessa região da Ásia Menor. Nessa época, o que se obtinha da produção ainda muito rústica, eram torrões sólidos de ferro.

Rochas de minério de ferro eram colocadas junto ao carvão, em pequenos fornos poço. O carvão queimava na presença do minério de ferro, sob um fluxo de ar injetado, obtendo-se pequenos pedaços de ferro, que eram em seguida forjados a quente para obtenção de barras de ferro trabalhado, com alta maleabilidade.

A tecnologia de fabricação do ferro a partir do minério de ferro e do carvão como matérias primas se espalhou pelo mundo e cerca de 500 AC e chegou às fronteiras orientais da Europa. Na China, o conhecimento das técnicas de fabricação de ferro chegou por volta de 400 AC.

A possibilidade de produção de espadas utilizando o aço maleável aumentou muito a demanda pelas ligas de ferro contendo carbono, obtidas nesses pequenos fornos poço. As primeiras espadas temperadas (obtidas por aquecimento e resfriamento brusco em água) foram fabricadas pelos chineses, na dinastia Han, iniciada em 200 AC.

Os japoneses aprenderam a técnica com os chineses, mas só começaram a produzir, de fato, artefatos de aço entre 300 AC e 300 DC. Porém, foram os romanos que espalharam o conhecimento da tecnologia da fabricação de aços, aumentando consideravelmente a produção de ferro trabalhado no mundo romano e em toda a Europa.

A evolução

Após a queda do Império Romano, a produção de aço se estabilizou na Europa, onde no começo do século XV, começou-se a utilizar quedas de água para insuflar ar nos fornos de fusão, aumentando a eficiência da queima do carvão e aumento da temperatura acima de 1200° C. O aumento da temperatura possibilitou a obtenção de ferro líquido por gotejamento, o chamado ferro fundido.

Na Alemanha, por volta de 1400, começaram a ser construídos em alvenaria os primeiros altos-fornos, fornos de grande altura que possibilitavam trabalhar com carregamentos de matéria prima muito maiores. No final dos anos 1700 e início dos anos 1800 os altos-fornos aumentaram muito a produtividade da produção de aço, resolvendo o problema de escala de produção.

Em vez de carvão vegetal, os altos fornos passaram a trabalhar com carvão mineral processado denominado coque metalúrgico. A Primeira Revolução Industrial (1760 a 1840) aumentou muito a demanda por ferro trabalhado, que era o único material disponível com combinação de resistência mecânica e maleabilidade suficientes para fabricação de máquinas e equipamentos.

Para obtenção do aço com boas propriedades foram desenvolvidos processos de fabricação, nos quais o ferro-gusa líquido (ferro fundido de alto carbono obtido por gotejamento no alto forno) passa por operações de refino metalúrgico (oxidação) para diminuição do teor de carbono e de impurezas prejudiciais como o silício, o manganês o fósforo e o enxofre.

Na Gerdau temos usinas que utilizam Altos Fornos, Conversores a Oxigênio e Fornos Elétricos. No segmento de Aços Especiais se utiliza principalmente Fornos Elétricos a Arco para refusão de sucata e acero de pureza e composição química nas operações de refino primário e refino secundário do aço.

Linha do tempo:

2750 AC – Primeiros objetos fabricados a partir de pedaços de meteoritos

2000 AC - Primeiros registros da fabricação de ferro a partir de minério e carvão

500 AC - A tecnologia de fabricação de aço chega às fronteiras orientais da Europa

400 AC – A tecnologia de fabricação de aço chega à China

200 AC – Primeiros registros de utilização de tratamentos térmicos de têmpera pelos chineses Início do século XV – Mecanização da insuflação de ar nos fornos aumenta a temperatura e possibilita a obtenção de ferro líquido Século XV – Construção dos primeiros altos-fornos, com maior capacidade de carga e de maior produtividade Final do século XVII – Revolução industrial aumenta demanda por aço e altos fornos de maior altura permitem grande aumento de produtividade e diminuição do custo do aço. 1856 – Inventado o primeiro conversor para refino do gusa por sopro de ar. (processo Bessemer). 1948-1952 – Invento e início de operação do primeiro conversor para refino de gusa por sopro de oxigênio (processo LD).

Conteúdo produzido pelo Prof. Dr. André Paulo Tschiptschin
Engenheiro Metalurgista pela USP e Doutor em Engenharia Metalúrgica pela USP.
Professor Titular do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

 

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