Aço: Ossos da Civilização — Fundição de Lingotes, Tarugos & Vigas
Transformamos luz solar em formas. Os fornos a carvão de ontem foram substituídos por arcos limpos; hoje transformamos metal líquido leve nos ossos de pontes, trilhos, torres e ferramentas — silenciosa, precisa e rapidamente.
Por que aço (e por que agora)
O aço ainda é a poesia mais forte da civilização por quilograma. O truque nunca foi o metal — foi a fumaça. Com energia limpa (Parte 3–4) e triagem inteligente (Parte 2), fundimos e laminamos em escala mundial sem tossir para o céu.
- A demanda é enorme: torres, trilhos, navios, fábricas, estruturas solares, torres eólicas.
- Processo eletrificado: Aciarias elétricas e reaquecimento elétrico tornam os laminadores vizinhos amigáveis à rede.
- Laminação direta: metal quente no laminador = menos energia, menos tempo, menos complicações.
Lingotamento 101 (tarugos, bramas, tarugos pequenos)
Lingotamento contínuo (CCM)
O aço líquido flui para moldes resfriados a água, a pele congela, a taruga é puxada e cortada. Sem parques gigantes de lingotes, sem museus de reaquecimento — apenas um fluxo constante de aço.
Tarugo: 200–250 mm de espessura • até 2.000 mm de largura Brama: 200–350 mm quadrados Tarugo pequeno: 100–180 mm quadradosVelocidade de lingotamento: tarugo ~1–2 m/min; tarugo pequeno ~3–6 m/min (dependente da qualidade).
Energia & rendimentos no lingotamento
- Eletricidade do lingotamento: ~20–40 kWh/t (motores, resfriamento secundário)
- Rendimento fusão→lingotamento: ~92–96% (corte, cadinho, cabeça/cauda)
- Carregamento a quente: direto para o laminador a 700–1000 °C reduz o reaquecimento em 60–90%
Reaquecimento elétrico, não chamas (por que isso importa)
Aqueça o aço, não o ar
Usamos fornos de indução e resistência para tarugos, blocos e tarugos longos. Eles transferem energia diretamente para o metal; nada sobe pela chaminé.
- Reaquecimento total (tarugo frio → 1.200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Carga quente (700–900 °C → 1.200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Acionamentos de laminação & auxiliares: ~0,08–0,15 MWh/t
Números incluem recuperação e sistemas modernos de motor; projetar para o alto, celebrar o baixo.
Por que as usinas amam a microrede
- Ciclos de trabalho previsíveis → fácil para armazenamento cobrir picos.
- Recuperação de calor → vapor de processo para vizinhos (pintura, lavanderia, alimentos).
- Queimadores sem NOx → ar limpo e menos licenças.
Linhas de laminação & produtos (o que produzimos)
Laminação a quente (HSM) — bobinas
Tarugos se tornam bobinas para carros, eletrodomésticos, pré-cortadores de chapas para navios e rastreadores solares.
- Entrada: tarugo de 200–250 mm
- Saída: tira de 1,2–20 mm
- Energia da linha (elétrica): ~0,12–0,25 MWh/t (com carga quente)
Chapa / Steckel — chapa pesada
Chapa grossa e larga para torres eólicas, pontes, cascos de navios.
- Saída: chapa de 10–150 mm
- Potência da linha: ~0,10–0,20 MWh/t (carga a quente)
Seção / Barra — vigas, trilhos, vergalhões, arame
Bilhetes/brames tornam-se vergalhões, vigas H, trilhos, arame.
- Potência da linha: ~0,08–0,18 MWh/t (carga a quente)
- Trilhos: retidão <0,3 mm/m
Resumo por tonelada (produtos de aço)
Eletricidade (além da fusão)
| Operação | kWh por tonelada | Notas |
|---|---|---|
| Decapagem & corte a comprimento | 20–40 | Acionamentos, água |
| Reaquecimento (lâmina fria) | 250–350 | Indução/resistência |
| Reaquecimento (carga a quente) | 50–150 | Depende da temperatura de entrada |
| Laminação & aux | 80–150 | Motores, hidráulica |
Total (bobina a quente): ~0,20–0,40 MWh/t. Total (lâmina fria): ~0,35–0,50 MWh/t.
Rendimentos (fusão → final)
| Passo | Rendimento % | Comentário |
|---|---|---|
| Descarregamento do forno elétrico a arco → lingotadeira | 92–96% | Aparas, cadinho |
| Lingotadeira → laminador | 97–99% | Cortes finais |
| Laminador → produto | 95–98% | Aparas de borda, sucata |
Geral: ~85–92% dependendo da mistura de produtos e da carga a quente. A sucata retorna ao forno elétrico a arco.
Cenários de plantas pré-calculados
Cenário A — Mini‑laminador (produtos longos, sucata→forno elétrico a arco)
Capacidade 1 Mt/ano • tarugos/billets → vergalhões, vigas H, trilhos.
| Item | Valor |
|---|---|
| Vazão média | ~125 t/h (8.000 h/ano) |
| Eletricidade do forno elétrico a arco (fusão) | ~0,50 MWh/t → ~62,5 MW |
| Lingotadeira + laminação (carga a quente) | ~0,15 MWh/t → ~18,8 MW |
| Carga média total | ~80–90 MW |
| PV mínimo (para cobrir o diário) | ~410–460 MWp |
| Armazenamento (12 h) | ~0,96–1,08 GWh |
| Área | ~20–35 ha (moinhos + pátios) |
PV dimensionado mínimo por Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Sobredimensionamos para alimentar vizinhos.
Cenário B — Centro de produtos planos (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Capacidade 5 Mt/ano • placas → bobinas/chapa com carregamento a quente extensivo.
| Item | Valor |
|---|---|
| Vazão média | ~625 t/h |
| Eletricidade DRI(H₂)+EAF | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Carga contínua (quente) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Carga média total | ~2.3–2.6 GW |
| Consumo de H₂ | ~250–300 kt/ano |
| PV mínimo | ~12–13 GWp |
| Armazenamento (12 h) | ~28–31 GWh |
| Área | ~60–120 ha + campo PV próximo |
Eletrólitos dominam a energia. A laminação é a parte educada.
Controle de mistura de produtos (planta de 1 Mt/ano)
| Mistura | Rolo | Chapa | Seções/Barras | Média de eletricidade (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Rolo-pesado | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Equilibrado | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Longo-pesado | 20% | 10% | 70% | ~79 |
As diferenças vêm da demanda do motor de laminação e frações de reaquecimento; a carga do EAF é semelhante.
Rendimentos, qualidade e ciclos de desperdício zero
Sucata é uma característica, não um defeito
- Aparos de borda, pedaços e sobras vão direto para o balde do EAF.
- Triturar e pré-aquecer no local reduz energia de fusão e tempo de torneira a torneira.
- Pontas de tarugo/rolo alimentam uma pequena fundição para fundidos e estoque de oficina mecânica.
QA de um jeito divertido
- Medidores inline: espessura, perfil, planicidade.
- Metalurgia nos trilhos: espectrômetros no lingotador; dureza e granulação nos desenroladores.
- Rastreabilidade: cada viga e bobina carrega uma certidão digital de nascimento.
Área & equipe (mini-siderúrgica de 1 Mt/ano)
Área
- Fundição + lingotamento: ~8–12 ha (fechado)
- Laminação & acabamento: ~8–15 ha
- Áreas & logística: ~5–8 ha
- Campo fotovoltaico (mín): ~2,0–2,5 km² (próximo)
Pessoas & habilidades
- Equipes de operação por baia (3 turnos), forte base de automação.
- Eletricistas > técnicos de queimadores (por design).
- Metalurgistas, controle de qualidade, manutenção e uma barraca de limonada para visitas escolares.
Perguntas e Respostas
“Vigas e bobinas realmente vêm do mesmo banho?”
Sim — placas para bobinas/chapas e tarugos/brames para seções/vergalhões saem de fios paralelos do lingotamento. Mesma química, formas diferentes, mesma ausência de fumaça.
“E quanto à galvanização e revestimento?”
Ao lado. Linhas de recozimento elétrico, banhos de zinco/alumínio e revestidores de bobinas vivem na mesma microrede, consumindo o excedente solar da Parte 3.
“Podemos carregar tudo a quente?”
Quase. Buffers inteligentes mantêm a temperatura da bobina alta até o laminador; quando precisamos pausar, o reaquecimento elétrico preenche a lacuna sem acionar dragões.
A seguir: Alumínio, Cobre e Metais Raros — Veias de Poder (Parte 6). Fios, ligas leves e metais para baterias — o sistema nervoso dos nossos ossos.