A dinâmica tecnológica da siderurgia, postula Pinho (2001), é muito menor do que a de outras atividades, pois os avanços técnicos nesse setor não têm apresentado grandes e freqüentes descontinuidades, configurando uma situação em que a fronteira tecnológica está ao alcance de empresas que operam em qualquer parte do mundo. Além disso, são fortes as evidências de que o desenvolvimento técnico na siderurgia é caracterizado, principalmente no caso da tecnologia de processo, por baixa apropriabilidade, e depende cada vez mais de atores não especificamente siderúrgicos.
Para a descrição e o entendimento das tecnologias utilizadas na fabricação do aço, os diferentes processos de produção podem ser explicados com grande riqueza de detalhes. Entretanto, e considerando que o presente trabalho é focado principalmente nas questões relacionadas à formação da demanda e do preço desse produto nos mercados internacional e nacional, a descrição limitar-se-á aos aspectos gerais e macro das tecnologias do processo de produção, que são a configuração técnica das usinas siderúrgicas e o processo de aciaria para a obtenção do aço bruto.
A configuração técnica de uma usina siderúrgica compreende dois sistemas principais de produção: a usina integrada a coque e a usina semi-integrada ou minimills (OLIVEIRA, 2000). No que concerne à obtenção do aço bruto, os principais processos utilizados são a aciaria que se utiliza de conversores a oxigênio, e a aciaria que se utiliza de fornos elétricos ao arco.
Usinas integradas são aquelas que transformam o minério de ferro em produtos siderúrgicos semi-acabados ou acabados (laminados). Tradicionalmente, esse sistema requer
coquerias, altos-fornos, aciarias e laminadores. O processo produtivo integrado compreende três fases distintas, abaixo explicitadas e ilustradas na Figura 7:
1. A primeira fase é constituída pelo processo denominado redução, cujo objetivo é
transformar o minério de ferro - encontrado na natureza sob a forma de óxido de ferro - em ferro-gusa. Os equipamentos necessários para a realização dessa fase do processo de produção do aço são a coqueria, que transforma o carvão mineral em coque, e o alto- forno, cujo produto final é o ferro-gusa.
2. A segunda fase do processo produtivo de uma usina integrada é o chamado refino, que
processa o ferro-gusa – transformando-o em aço - em um conjunto de equipamentos denominado aciaria, até a sua solidificação. No padrão tecnológico vigente, o refino do aço é realizado em conversores a oxigênio por meio de transformação química endotérmica, utilizando como fonte de energia o próprio calor do gusa líquido. Os objetivos da fase de refino são o ajuste da quantidade de carbono, a adição de outros elementos de liga na proporção necessária para a obtenção das propriedades desejadas, e a redução de elementos residuais - como o enxofre, o nitrogênio e o oxigênio – para níveis aceitáveis. O processo mais difundido de solidificação é o lingotamento contínuo que, desenvolvido na década de 1950, vem substituindo o lingotamento convencional.
3. A terceira fase de produção no sistema integrado é a laminação, que transforma produtos
semi-acabados - placas, blocos, e tarugos - em produtos acabados. Além do minério de ferro e do carvão, a rota tecnológica integrada requer o uso de fundentes como o calcário, nos altos-fornos, e de oxigênio líquido, nos conversores das aciarias.
Fonte: Elaborada pelo autor
Figura 7 – Usina integrada a coque
Já o processo produtivo das usinas semi-integradas compreende apenas as duas últimas etapas do processo das usinas integradas, quais sejam: o refino e a laminação. Diferentemente das usinas integradas, as usinas semi-integradas utilizam a sucata ferrosa como insumo básico.
Nas usinas semi-integradas, a depuração química da carga metálica é realizada em fornos elétricos ao arco, cuja fonte de energia preponderante é a eletricidade. Como a matéria- prima empregada nesse processo é a sucata ferrosa, que já conta com o carbono em sua
oxigênio ALTO FORNO ACIARIA LD LINGOT. CONTÍNUO LAMINAÇÃO
GUSA AÇO LÍQUIDO PLACA
MINÉRIO DE FERRO + COQUE PRODUTO ACABADO + OUTROS INSUMOS
constituição, nem mesmo do ponto de vista da composição química é necessária a utilização do carvão mineral (PAULA, 2001).
Após a fabricação o aço é laminado, à semelhança do que ocorre nas usinas integradas. As usinas que operam nesse sistema são também denominadas minimills - mini- usinas -, designação que ressalta o caráter mais compacto da produção semi-integrada e a escala mínima, bastante inferior àquela das usinas integradas. A capacidade de operar eficientemente em menor escala é decorrência direta da possibilidade de dispensar os altos- fornos, equipamentos extremamente propensos a retornos crescentes de escala. Para Paula (2001), a indivisibilidade representada pela operação dos altos-fornos a coque impõe, às usinas integradas, uma produção mínima de pelo menos 3 milhões de toneladas por ano (Mt/ano), enquanto as mini-usinas operam competitivamente com escalas de 250 milhares de toneladas por ano (mt/ano) no segmento de aços não planos, e de 1Mt/ano no segmento de aços planos (Figura 8).
Fonte: Elaborada pelo autor
Figura 8 – Usina semi-integrada (minimills)
Aproximadamente 82% do total da produção siderúrgica brasileira provém de usinas de configuração integrada, e 18% dessa produção origina-se de usinas de configuração semi- integrada (BRASIL, 2005a).
O Anuário Estatístico do Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS) de 2003 (BRASIL, 2004a) registra que, naquele ano, aproximadamente 77% do total de aço produzido no país proveio de aciarias que utilizam conversores a oxigênio, cerca de 21,2% dessa produção originou-se de aciarias que utilizam fornos elétricos, e o 1,8% restante veio de outros processos.
Pinho(2001) destaca que inovações de pequena amplitude têm contribuído para a elevação gradativa e substancial dos indicadores de qualidade, o rendimento das matérias- primas e dos insumos, e a produtividade dos equipamentos e da mão-de-obra. Essas inovações
L IN G O T . C O N T ÍN U O L A M IN A Ç Ã O P L A C A A Ç O L ÍQ U ID O S U C A T A F O R N O E L É T R IC O E N E R G IA E L É T R IC A P R O D U T O A C A B A D O
são elencadas a seguir: 1) o aperfeiçoamento dos procedimentos de seleção e preparação das matérias-primas, processo que nas duas últimas décadas esteve centrado no desenvolvimento da injeção de finos de carvão nos altos-fornos; 2) a disseminação e a sofisticação das técnicas de refino secundário do aço; 3) a melhoria dos equipamentos de laminação, que têm operado em velocidades cada vez mais elevadas e com precisão crescente no que concerne aos parâmetros de qualidade do produto. Outros fatores que têm contribuído para a evolução de desempenho do setor são a introdução de dispositivos de microeletrônica e de automação, e a disseminação da utilização de técnicas modernas de gestão e organização da produção.
Além disso, as empresas siderúrgicas têm cada vez mais se concentrado no desenvolvimento de produtos, deixando a implementação de processos a cargo dos fabricantes de equipamentos (PINHO; LOPES, 2003).
Marcus; Kirsis (2004a, p.3) destacam o contínuo avanço da indústria siderúrgica como uma revolução tecnológica em andamento:
“An ongoing technological revoluction. Even though the steel industry
experienced its first great technological revolution about 150 years ago- i.e., the Bessemer steelmaking process – it continues to reinvent itself. New process are driving down operating costs, reducing economies of scale, cutting investment cost per tone of capacity and upgrading product quality. Laggards in adopting new technologies will be threatened with extinction.”
Uma revolução tecnológica em andamento. Mesmo que a indústria siderúrgica tenha experimentado sua primeira grande revolução tecnológica há 150 anos atrás - o processo Bessemer de fabricação de aço –, ela continua se reinventando. Novos processos estão reduzindo os custos operacionais, reduzindo as economias de escala, cortando os custos de investimento por tonelada em novas capacidades, e elevando a qualidade dos produtos. Os retardatários em adotar as novas tecnologias serão ameaçados de extinção (op.cit.. Tradução do autor)
Os mesmos autores (MARCUS; KIRSIS, 2004a, p.3) também mencionam que o fator determinante para que o setor siderúrgico tenha se mantido competitivo ao longo de toda a sua história, mesmo diante da concorrência dos produtos substitutos, foi a melhoria da qualidade dos produtos:
“Improving product quality. Versus 20 years ago, many steel products are greatly improved in dimensionality, surface quality, thickness, strength and ductility. As a result, steel has enjoyed huge gains in the construction market. Lighter and stronger steels, combined with breakthrough fabricating techniques, have permitted steel to retain its dominance in automotive applications.”
Melhoria da qualidade do produto. Diferentemente de 20 anos atrás, muitos produtos siderúrgicos são altamente desenvolvidos em suas características dimensionais, qualidade superficial, espessura, resistência e ductilidade.
Como resultado, o aço tem conseguido grandes ganhos no mercado dos construtores. Aços mais leves e resistentes, combinados com técnicas revolucionárias de fabricação, têm permitido ao aço reter seu domínio nas aplicações automotivas (op.cit.. Tradução do autor)..