Aço: os ossos da civilização — fundição de chapas, semi-acabados e vigas
Fundimos a luz solar em formas. Ontem, os altos-fornos a carvão já foram substituídos por arcos limpos; hoje transformamos o "metal da luz" líquido em ossos de pontes, carris, torres e ferramentas — silenciosa, precisa e rapidamente.
Por que o aço (e por que agora)
O aço continua a ser a poesia mais forte da civilização por cada quilograma. O problema não era o metal — mas a fumaça. Com energia limpa (3–4 partes) e triagem inteligente (2 partes) fundimos e laminamos em escala global, sem poluir o céu.
- Procura enorme: torres, carris, navios, fábricas, painéis solares, torres eólicas.
- Processo eletrificado: EAF e aquecimento elétrico tornam as oficinas vizinhos amigos da rede.
- Laminação direta: metal quente direto para a máquina = menos energia, menos tempo, menos drama.
Fundamentos da fundição (placas, blocos, tarugos)
Fundição contínua (CCM)
O aço líquido flui para um molde refrigerado a água, forma uma pele, o fluxo é puxado e cortado. Sem parques gigantes de lingotamento, sem “museus de reaquecimento” — apenas um rio contínuo de aço.
Placa: 200–250 mm de espessura • até 2 000 mm de largura Bloco: 200–350 mm quadrados Tarugo: 100–180 mm quadradosVelocidade de fundição: placa ~1–2 m/min; tarugo ~3–6 m/min (depende da marca).
Energia e rendimentos na fundição
- Consumo elétrico na fundição: ~20–40 kWh/t (transmissões, refrigeração secundária)
- Rendimento do fundido ao lingote: ~92–96% (cortes, funil intermediário, partes iniciais/finais)
- Transferência a quente: diretamente para a linha de laminação 700–1000 °C — 60–90% menos aquecimento
Aquecimento elétrico, não por chama (por que isso é importante)
Aquecemos o aço, não o ar
Para placas, blocos e tarugos usamos fornos indutivos e resistivos. Eles transferem energia diretamente para o metal; nada escapa para a chaminé.
- Aquecimento completo (placa fria → 1 200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Transferência a quente (700–900 °C → 1 200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Transmissões de laminação e assistência: ~0,08–0,15 MWh/t
Os números incluem recuperação de calor e transmissões modernas; projete para o limite superior, desfrute do inferior.
Por que as oficinas gostam da microrede
- Ciclos de trabalho previstos → fácil cobertura de picos para acumulação.
- Recuperação de calor → vapor do processo para vizinhos (pintura, lavandaria, alimentos).
- Sem queimadores NOx → ar limpo e menos licenças.
Linhas de laminação e produtos (o que produzimos)
Linha de laminação a quente (HSM) — bobinas
As chapas transformam-se em bobinas para automóveis, eletrodomésticos, chapas de navios e seguidores solares.
- Entrada: chapa de 200–250 mm
- Saída: tira de 1,2–20 mm
- Energia da linha: ~0,12–0,25 MWh/t (com transferência a quente)
Chapa / Steckel — chapas grossas
Chapas grossas e largas para torres eólicas, pontes, cascos de navios.
- Saída: chapa de 10–150 mm
- Energia da linha: ~0,10–0,20 MWh/t (transferência a quente)
Perfis / barras — vigas, trilhos, armaduras, arame
Bilhetes/bilhetes transformam-se em armaduras, vigas H, trilhos, barras de arame.
- Energia da linha: ~0,08–0,18 MWh/t (transferência a quente)
- Trilhos: retidão <0,3 mm/m
Memorando por tonelada (produtos de aço)
Eletricidade (sem fusão)
| Operação | kWh por tonelada | Notas |
|---|---|---|
| Fundição e corte de tarugos | 20–40 | Transmissões, água |
| Reaquecimento (chapa fria) | 250–350 | Indução/resistência |
| Reaquecimento (transferência a quente) | 50–150 | Depende da temperatura de entrada |
| Laminação e auxiliares | 80–150 | Motores, hidráulica |
Total (bobina fornecida a quente): ~0,20–0,40 MWh/t. Total (chapa fria): ~0,35–0,50 MWh/t.
Rendimentos (do fundido ao final)
| Passo | Rendimento, % | Comentário |
|---|---|---|
| Libertação EAF → fundição | 92–96% | Aparas, funil intermediário |
| Fundição → laminação | 97–99% | Ponta cortada |
| Laminação → produto | 95–98% | Aparar bordas, rebarbas |
Geral: ~85–92% dependendo da mistura de produtos e da transferência a quente. A sucata retorna ao EAF.
Cenários de fábricas pré-calculados
Cenário A — mini fábrica (produtos longos, sucata→EAF)
Capacidade 1 Mt/ano • semiacabados/blanks → armaduras, vigas H, carris.
| Posição | Significado |
|---|---|
| Perda média | ~125 t/h (8 000 h/ano) |
| Eletricidade EAF (fusão) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Fundição + laminação (transferência a quente) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Carga média total | ~80–90 MW |
| PV mín. (para cobertura diária) | ~410–460 MWp |
| Armazenamento (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Pegada (área) | ~20–35 ha (oficinas + áreas) |
PV mínimo segundo Média.(MW)×5.14 (5,5 PSH, 85% DC→AC). Aumentamos para alimentar os vizinhos.
Cenário B — centro de produtos planos (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Capacidade 5 Mt/ano • chapas → bobinas/chapas, aplicando amplamente transferência a quente.
| Posição | Significado |
|---|---|
| Perda média | ~625 t/h |
| DRI(H₂)+eletricidade EAF | ~3,5–4,0 MWh/t → ~2,2–2,5 GW |
| Laminação (transferência a quente) | ~0,20 MWh/t → ~125 MW |
| Carga média total | ~2,3–2,6 GW |
| Consumo de H₂ | ~250–300 kt/ano |
| PV mín | ~12–13 GWp |
| Armazenamento (12 h) | ~28–31 GWh |
| Pegada | ~60–120 ha + campo PV próximo |
Os eletrólitos constituem a maior parte da potência. Laminação — segmento "educado".
Mistura de produção "rankenėlė" (1 Mt/ano fábrica)
| Mistura | Rolo | Chapa | Perfis/barras | Média de eletricidade (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Muitos rolos | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Equilibrado | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Muitos longos | 20% | 10% | 70% | ~79 |
As diferenças surgem da necessidade dos motores de laminação e da parte de reaquecimento; a carga do EAF é semelhante.
Produção, qualidade e resíduos zero
Sucata — uma vantagem, não uma desvantagem
- Aparos de bordas, sucata e recortes voltam diretamente para o balde do EAF.
- No local, ao triturar e aquecer, diminui a energia de fusão e o tempo desde a carga até à fundição.
- As extremidades das peças/rolos alimentam uma pequena fundição para fundidos e peças para máquinas.
Garantia de qualidade — de forma interessante
- Medidores lineares: espessura, perfil, planicidade.
- „Metalurgia nos carris“: espectrómetros junto à fundição; dureza e grão junto às máquinas de enrolar.
- Rastreabilidade: cada viga e bobina tem uma certidão digital de nascimento.
Pegada e equipa (mini fábrica de 1 Mt/ano)
Área
- Oficina de fusão + fundição: ~8–12 ha (fechado)
- Laminação e acabamentos: ~8–15 ha
- Área de pátios e logística: ~5–8 ha
- Área PV (mín.): ~2,0–2,5 km² (próximo)
Pessoas e competências
- Equipas de operadores para cada oficina (3 turnos), forte base de automação.
- Eletricistas > mestres de queimadores (assim foi projetado).
- Metalúrgicos, qualidade, manutenção e um stand de limonada para excursões escolares.
Perguntas e respostas
«As vigas e bobinas são mesmo do mesmo banho de fusão?»
Sim — chapas para bobinas/chapas e semi-acabados/blanks para perfis/barras caem de correntes de fundição paralelas. A mesma química, formas diferentes, os mesmos — nenhuns — fumos.
«E a zincagem e o revestimento?»
Ao lado. Linhas elétricas de recozimento, banhos de zinco/alumínio e linhas de revestimento de bobinas vivem na mesma microrede, absorvendo o excesso de energia solar da parte 3.
«Podemos carregar tudo a quente?»
Quase. Amortecedores inteligentes mantêm a temperatura da corrente até à laminação; quando é necessário parar, a lacuna é preenchida por aquecimento elétrico — sem "fogo de dragões".
A seguir: Alumínio, cobre e metais raros — as veias do poder (parte 6). Fios, ligas leves e metais para baterias — o sistema nervoso dos nossos ossos.