Introdução Detalhada aos Cinco Processos Essenciais de Fusão EBT
A Perfuração Excêntrica Inferior (EBT)forno de arco elétricoincorpora metodologias operacionais específicas para otimizar a eficiência e a qualidade. O seguinte descreve cinco processos de fusão chave, integrais à operação do forno EBT.
1. Operação de Fusão e Aquecimento Rápidos
Esta é a função primária do forno de arco elétrico, começando imediatamente após a primeira carga de sucata. O objetivo é fundir a sucata e elevar o aço fundido à temperatura de vazamento no menor tempo possível. Os fornos EBT empregam técnicas de fusão intensificadas para alcançar isso, incluindo:
Entrada Máxima de Energia: Fornecendo energia elétrica na taxa mais alta possível.
Assistência de Queimador Oxi-Combustível: Usando bicos de queimador para fornecer calor concentrado, acelerando a fusão da sucata.
Injeção e Agitação de Oxigênio: Soprando oxigênio para descarbonetar e gerar calor exotérmico, enquanto também agita o banho.
Agitação de Gás Inferior: Injetando gás inerte (por exemplo, Ar, N₂) através de bujões porosos para homogeneizar a temperatura e a composição.
Prática de Escória Espumosa: Criando uma camada de escória isolante e espumosa para melhorar a estabilidade do arco e a eficiência térmica, acelerando assim o aquecimento.
2. Operação de Desfosforização
A remoção de fósforo no EAF é gerenciada controlando a oxidação da escória (teor de FeO), a basicidade (relação CaO/SiO₂) e a temperatura. As principais estratégias operacionais incluem:
Entrada de Oxigênio Aprimorada: Sopragem intensiva de oxigênio e uso de queimador oxi-combustível para aumentar o teor de FeO da escória inicial, promovendo a transferência de fósforo do metal para a escória.
Formação Precoce de uma Escória Altamente Oxidante e Básica: Utilizando a temperatura inicial mais baixa do banho — que favorece a desfosforização — para formar uma escória eficaz o mais rápido possível.
Remoção de Escória (Slag-Off): Removendo a escória inicial rica em fósforo prontamente e substituindo-a por uma escória fresca para evitar a "reversão de fósforo" (retorno de P ao aço) durante aumentos subsequentes de temperatura ou vazamento.
Injeção de Pó: Injetando diretamente cal (CaO) e fluorita (CaF₂) em pó no banho fundido com uma corrente de transporte de oxigênio. Isso pode atingir taxas de desfosforização de até 80%, com taxas simultâneas de dessulfurização próximas a 50%.
Vazamento Livre de Escória (Vantagem EBT): O design EBT permite um mínimo de transferência de escória para a panela. Controlar o volume de escória para ~2 kg/t de aço limita significativamente a reversão de fósforo. Com uma escória contendo 1% de P₂O₅, a reversão de fósforo pode ser mantida em ≤0,001%.
Controle de Meta: O teor final de fósforo no vazamento é definido abaixo de 0,02%, considerando a liga subsequente e as especificações do produto final.
3. Operação de Descarburação
As operações EBT frequentemente empregam uma estratégia de carga de alto carbono para vários propósitos críticos:
Proteção do Ferro Metálico: Durante a sopradura de oxigênio na fase de fusão, o carbono oxida preferencialmente ao ferro, reduzindo a perda de rendimento metálico (queima).
Ponto de Fusão Mais Baixo: O carbono abaixa o ponto de fusão da sucata, acelerando a formação de um banho líquido.
Agitação Aprimorada do Banho: A reação carbono-oxigênio (C-O) produz gás CO, que agita vigorosamente o banho fundido. Isso promove reações escória-metal e facilita a desfosforização precoce.
Refino e Purificação: Durante o período de refino/aquecimento, uma reação C-O ativa e sustentada (ebulição de carbono) expande a interface escória-metal, auxilia na desfosforização adicional, homogeneíza a temperatura e composição do banho e promove a flutuação de gases e inclusões.
Geração de Escória Espumosa: O gás CO é essencial para criar e manter uma camada de escória espumosa eficaz e isolante, o que melhora drasticamente a eficiência térmica e as taxas de aquecimento.
4. Operação de Liga
A liga na prática EBT é conduzida principalmente na panela durante o vazamento ("liga na panela"). Essa abordagem oferece maior controle e rendimento. Os princípios-chave são:
Adição Padrão na Panela: A maioria das ligas de ferro é adicionada à corrente de aço à medida que ela enche a panela.
Adições no Forno para Ligas Específicas: Elementos não oxidantes com alto ponto de fusão, como Níquel (Ni), Tungstênio (W) e Molibdênio (Mo), podem ser adicionados diretamente ao forno para garantir a dissolução completa.
Consideração do Aço Retido ("Calcanhar"): Ao empregar uma prática de retenção de aço, a influência química do metal residual da calor anterior na composição da calor seguinte deve ser cuidadosamente calculada.
Gerenciamento de Temperatura: A temperatura de vazamento deve ser ajustada para compensar o efeito de resfriamento de grandes adições de liga. O pré-aquecimento adequado da panela e o aquecimento pós-vazamento (por exemplo, via forno de panela) são cruciais para manter a temperatura e melhorar o rendimento da liga.
Ajuste em Duas Etapas: A liga na panela durante o vazamento é uma etapa de pré-liga. O ajuste final e preciso da composição é concluído em uma estação de refino secundária (por exemplo, Forno de Panela). A pré-liga visa o meio da faixa de especificação para permitir ajustes finais suaves e controlados.
5. Controle de Temperatura
O gerenciamento térmico preciso é fundamental para executar com sucesso todos os processos metalúrgicos. Diferentes estágios têm requisitos de temperatura específicos:
Desfosforização: Favorece temperaturas mais baixas (por exemplo, < 1550°C). Essa vantagem termodinâmica é o motivo pelo qual a desfosforização é enfatizada no início do processo, coincidindo com a fase inicial de fusão.
Oxidação/Refino: Requer uma temperatura de banho mais alta (tipicamente > 1550°C) para manter uma ebulição ativa de carbono-oxigênio para purificação e aquecimento eficiente.
Vazamento e Processamento a Jusante: O forno deve fornecer superaquecimento suficiente para compensar as perdas térmicas durante o vazamento, refino secundário (LF, VD) e transferência para o lingoteiro. A temperatura inicial necessária do forno é calculada com base na rota específica do processo a jusante e na classe de aço.
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