Quem Inventou o Aço? Como Transformar o Ferro em Aço?

esta é a história de como o aço evoluiu de uma liga rara e artesanal para um produto fabricado em massa presente na construção de máquinas edifícios e infraestruturas que moldaram a era industrial o aço é um material realmente fantástico pode ser feito tão duro que consegue cortar e moldar a maioria das substâncias conhecidas sendo capaz inclusive de cortar e moldar a si próprio ele pode ser feito quase tão duro quanto diamante ou ser tão maleável a ponto de ser cortado dobrado martelado laminado em chapas ou até esticado em fios finíssimos mas apesar de quase toda sua composição ser o ferro ele não pode ser encontrado pronto na natureza o aço comum é material produzido artificialmente uma liga de ferro com uma pequena quantidade de carbono entre 0,05% e 2,1% dependendo do nível de dureza desejado claro que ele também pode apresentar outros elementos em pequenas quantidades como silício manganês enxofre e fósforo que são impurezas naturais do metal e influenciam na sua qualidade esses são apenas alguns dos detalhes que mostram como é difícil obtê-lo mesmo assim o aço já existia em pequenas quantidades muito antes de qualquer processo industrial e de certa forma já era um velho conhecido das civilizações antigas o aço produzido por esses povos era basicamente ferro temperado durante a fundição o ferro absorvia uma certa quantidade de carbono do carvão em combustão depois era mudado e forjado na forma desejada e ainda incandescente mergulhado na água fria ganhando assim as propriedades do aço esse processo ficou conhecido como tempera um exemplo famoso é o aço de Damasco conhecido por suas lâminas elegantes e incrivelmente afiadas produzido no Oriente Médio entre os séculos X e X ele era feito a partir de um tipo de aço chamado Woods originário da Índia as espadas forjadas com o famoso aço de Damasco eram tão bem temperadas que segundo as lendas podiam cortar um fio de cabelo que caísse sobre a lâmina ou até partir uma outra lâmina mas o segredo de produção desse aço medieval acabou se perdendo com o tempo tornando-se um mistério por séculos atualmente siderúrgicos e metalúrgicos desenvolveram versões modernas do aço como esta que se aproxima muito das lâminas antigas apesar dessas maravilhas o grande problema do aço antigo era sua produção que era cara demorada e impossível de ser feita em larga escala isso limitava o uso a ferramentas armas e objetos especiais a alternativa mais fácil e barata era o ferro fundido mesmo sendo mais pesado frágil e quebradiço ainda assim ele também tinha seus desafios produzi-lo exigia temperaturas muito altas algo que só se tornou viável na Europa por volta do século XI com os avanços na tecnologia de fornos a introdução do autoforno aumentou bastante a produção mas o desafio principal continuava a maior dificuldade em fazer ferro e aço era remover as impurezas o minério de ferro costuma estar cheio de substâncias indesejadas que se não forem eliminadas tornam o metal quase inútil o aço usado por exemplo na fabricação de trilhos ferroviários precisava suportar grandes tensões sem se quebrar o que só era possível se ele estivesse livre dessas impurezas por isso a remoção dela sempre foi um problema sério no alto forno uma certa quantidade de calcário era adicionado ao carvão e ao minério de ferro quando o minério era derretido sob intenso calor as impurezas do ferro se combinavam com o calcário e formavam a chamada escória como o ferro derretido é mais pesado ele descia até o fundo do forno enquanto a escória flutuava no topo e era retirada esse processo removia grande parte das impurezas e produzia um ferro bruto com alto teor de carbono chamado ferro guza com cerca de 5% de carbono o ferro guza é até hoje a base para a produção tanto do ferro fundido quanto do aço que precisa ter menos de 2,1% de carbono mas controlar essa proporção de carbono com precisão era uma tarefa difícil e cara até o século XIX a partir de 1760 a revolução industrial com suas máquinas a vapor ferrovias pontes e outras grandes estruturas gerou uma demanda crescente por um metal mais resistente que o ferro fundido e o ferro fojado à mão essa demanda começou a ser atendida com o uso do processo de cementação que produziu o chamado aço blister em cidades como Sheffield na Inglaterra no processo de cementação barras de ferro forjado eram cobertas com um carvão vegetal em pó e aquecidas por vários dias em fornos completamente selados por ser um metal quase puro com menos de 0,1% de carbono o ferro fojado permitiu o aumento do teor de carbono em uma operação inversa a realizada na siderurgia moderna durante esse aquecimento prolongado o carbono do carvão penetrava lentamente no ferro camada por camada convertendo gradualmente a superfície em aço blister um aço com maior dureza e resistência que o ferro original mas sem chegar ao ponto de se tornar quebradiço já que quanto mais se aumenta o carbono mais duro e frágil ele fica esse método permitia produzir aço de qualidade em quantidades muito superiores às técnicas anteriores sendo especialmente útil para lâminas e ferramentas mas e sempre tem um longo período de produção e a necessidade daquele ferro quase puro com baixo teor de carbono eram alguns dos gargalos que deixavam o preço do aço produzido extremamente elevado tudo mudou na década de 1850 com a invenção do processo Besser henry Bmer nascido na Inglaterra em 1813 é a pessoa a quem podemos acreditar o nascimento do aço moderno mas aqui vale uma observação nos Estados Unidos há quem diga que o processo foi inventado de forma independente e no mesmo período por William Cley esse ponto ainda é motivo de debate até hoje de qualquer forma o processo Bmer patenteado em 1856 era engenhoso e revolucionário ele consistia em despejar ferro fundido em um recipiente com orifícios na base e soprar ar sob alta pressão por esses furos removendo as impurezas e o excesso de carbono esse fluxo de ar impedia que o metal líquidoresse pelos furos e ao atravessar o ferro derretido oxidava o carbono removendo-o da mistura e liberando o calor suficiente para manter a fusão depois a quantidade exata de carbono era readicionada permitindo ajustar as propriedades do aço conforme a aplicação desejada o processo era mais rápido mais barato e muito mais eficiente do que qualquer método anterior possibilitando a produção de aço em grande escala e com qualidade superior antes da invenção do processo Bessemer a produção anual de aço fundido na Grã Betanha era de apenas cerca de 50.000 toneladas com um custo médio que variava entre 50 e 600 libras por tonelada um valor proibitivo para muitas aplicações que conhecemos hoje com a introdução do novo processo a produção britânica saltou para 750.000 1000 toneladas em 1877 15 vezes mais do que o volume obtido com o método anterior o preço médio caiu para apenas 10 L por tonelada e a economia de carvão foi de 3,5 milhões de toneladas em comparação ao que seria necessário no antigo processo de cementação usado em Sheffield estima-se que a redução total de custos tem alcançado aproximadamente 30 milhões de libras apenas naquele ano de 1877 foi com o processo Bemer que o visionário Andrew Carnegy fundou em 1892 a Carnegy Steel uma das 10 grandes empresas adquiridas pelo banqueiro JP Morgan em 1901 para formar a US Steel na maior combinação de capital do mundo até então seu capital de 1,4 bilhão de dólares na época equivalia à metade de todo o dinheiro em circulação nos Estados Unidos sendo também a primeira empresa a bater esta marca de 1 bilhão de dólares em valor de mercado no mundo no seu primeiro ano completo de operação em 1902 a companhia produziu 67% de todo o aço norte-americano já naquela década seus ativos incluiam 149 siderúrgicas com capacidade anual de 9 milhões de toneladas 18.000 fornos de coque mais de 100.000 acres 125 embarcações lacustres e diversas pequenas ferrovias a empresa empregava mais de 150.000 trabalhadores que recebiam mais de 120 milhões de dólares em salários anuais quanto ao processo Bessimer ele foi revolucionário e usado até o final da década de 1960 mas tinha limitações ele não funcionava bem com certos minérios de ferro especialmente os com alto teor de fósforo o que comprometia o controle da qualidade do aço para superar essas e outras dificuldades passou a ser adotado o processo Simens Martin também chamado de forno de soleira aberta desenvolvido por William Simens na Inglaterra e por Pierre Mil Martan na França por volta de 1850 ou seja na mesma época do processo anterior embora fosse mais lento esse processo permitia um controle muito mais preciso da composição do aço resultando em um produto de qualidade superior por utilizar aproximadamente 50% de sucata na produção reduzia os custos do aço produzido enquanto reciclava o material que de outra forma seria desperdiçado um forno de soleira aberta consiste no que podemos chamar de um andar de cima e um andar de baixo no andar de cima fica a soleira onde os materiais usados na fabricação do aço são refinados no andar de baixo há câmaras de aquecimento contendo tijolos refratários dispostos em um padrão de tabuleiro de xadrez uma das câmaras serve para aquecer o combustível que pode ser óleo gás ou uma mistura de óleo e piche e a outra serve para aquecer o ar o ar e o combustível pré-aquecidos sobem e entram no espaço acima da soleira onde a combustão acontece instantaneamente correntes de combustível em chamas varrem um metal incandescente gerando temperaturas de até 1600ºC o excesso de carbono e as impurezas são queimados os gases quentes resultantes passam então por um outro conjunto de câmaras em xadrez aquecendo os tijolos refratários enquanto circulam entre eles a cada 15 minutos a direção do fluxo de ar e combustível é invertida dessa forma o ar e o gás são aquecidos em um conjunto de câmaras enquanto os gases da exaustão aquecem o outro esse processo continua por um período de 9 a 12 horas e a roda do desenvolvimento continuou a girar novos processos foram surgendo como o processo Lind Donats capaz de converter 400 toneladas de ferro guz e sucata em aço em apenas 40 minutos um trabalho que no processo anterior demorava de 9 a 12 horas também surgiram os fornos de arco elétrico com tempo de operação em torno de 1 hora quando a produção em massa foi viabilizada nos anos de 1850 o aço passou a ser a espinha dorsal da era industrial e do mundo moderno ele foi usado em praticamente tudo na expansão das ferrovias na construção de pontes antes tecnologicamente impossíveis na estrutura de edifícios possibilitando o surgimento dos arranhaacéus na construção de navios maiores e mais resistentes e armamentos maiores e mais potentes enfim sem o aço o mundo moderno como conhecemos não existiria desde então o aço se consolidou como um dos materiais mais utilizados no mundo a ponto de sua produção ser utilizada como um termômetro da saúde econômica de muitos países hoje existem inúmeros tipos especiais de aço criados a partir da combinação com outros elementos para usos que vão desde carros mais leves e seguros a aviões e até no avanço da medicina com instrumentos cirúrgicos de precisão felizmente a mãe natureza tem sido generosa e ainda contamos com vastas reservas de ferro e carvão além de uma enorme quantidade de sucata disponível para ser reaproveitada garantindo matériapra por um bom tempo по