Forno Elétrico a Arco: Características dos Materiais Refratários para Componentes Chave
1. Refratários do Teto
O forno elétrico a arco teto é tipicamente construído usando tijolos de alta alumina (teor de Al₂O₃ 75–85%). Comparados aos tijolos de sílica, os tijolos de alta alumina oferecem maior refratariedade, melhor resistência ao choque térmico e maior resistência à compressão. Devido aos abundantes recursos domésticos de bauxita, os tijolos de alta alumina tornaram-se o material dominante do teto, proporcionando uma vida útil aproximadamente 2 a 3 vezes maior do que os tetos de tijolos de sílica.
Com o aumento de fornos de grande escala e ultra-alta potência, a durabilidade dos tijolos de alta alumina diminuiu, levando à crescente adoção de refratários básicos, como tijolos de magnésia queimados ou não queimados e tijolos de magnésia-cromo. Formas refratárias comerciais pré-moldadas também são usadas, oferecendo vantagens sobre a alvenaria convencional, incluindo instalação mais fácil, melhor integridade estrutural, melhor resistência à radiação do arco e melhor desempenho de ciclagem térmica.
2. Refratários da Parede do Forno
A parede do forno é dividida em áreas gerais, a zona da linha de escória e os “pontos quentes” próximos ao arco. As paredes gerais são comumente construídas com magnésia, dolomita ou tijolos de periclase; alguns projetos usam tijolos alcalinos não queimados ou misturas de amassamento de magnésia-dolomita ligadas com asfalto. Para fornos de ultra-alta potência ou aço especial, são preferidos tijolos de magnésia-cromo ou magnésia de alta pureza.
A linha de escória e as zonas de pontos quentes são as seções mais vulneráveis. Os primeiros projetos usavam tijolos de magnésia-cromo, atingindo 100 a 250 fusões. Hoje, os tijolos de magnésia-carbono são amplamente aplicados devido à sua excelente estabilidade em altas temperaturas e resistência à escória, estendendo a vida útil para mais de 300 fusões.
Para equilibrar o desgaste e prolongar a vida útil do revestimento, painéis ou jaquetas refrigeradas a água são frequentemente instalados. Um revestimento refratário pulverizado na superfície interna ajuda a formar uma camada protetora de escória, reduzindo o consumo específico de refratário — embora à custa de maior consumo de energia.
3. Refratários do Fundo do Forno
O fundo e as margens do forno formam o cadinho, que contém a carga e o metal fundido. O revestimento do fundo deve resistir ao ataque químico da escória e do óxido de ferro, evitar o afrouxamento ou “flutuação” durante os períodos de redução e suportar a penetração do aço.
Portanto, o revestimento de alvenaria ou monolítico nesta área deve apresentar propriedades uniformes, construção apertada, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão/erosão, estabilidade ao choque térmico e estabilidade de volume. Magnésia de alta qualidade ou magnésia fundida é usada para revestimentos compactados, com atenção cuidadosa à espessura da camada, densidade e integridade das juntas.
O revestimento de trabalho é tipicamente tijolo de magnésia ligado com alcatrão, enquanto o revestimento permanente abaixo geralmente consiste em tijolo de magnésia. A área da linha de escória nas margens superiores, sujeita à erosão severa da escória, emprega tijolos semelhantes aos usados nos pontos quentes da parede, como magnésia-cromo ou, preferencialmente, tijolos de magnésia-carbono.
4. Refratários do Furo de Sangria
Os sistemas modernos de sangria inferior excêntrica (EBT) substituem o bico de sangria por um furo de sangria fixo em uma posição inferior deslocada. Este projeto elimina os mecanismos de inclinação, expande a cobertura do painel refrigerado a água, reduz o desgaste do revestimento, permite temperaturas de sangria mais baixas, encurta o tempo de sangria e reduz os custos operacionais.
Os refratários EBT incluem:
- Tijolos do furo de sangria: tijolos de magnésia queimados e impregnados com piche
- Tijolos de tubo: tijolos de magnésia-carbono ligados com resina com ~15% de carbono
- Blocos de extremidade: tijolos de magnésia-carbono ligados com resina com 10–15% de carbono, ou tijolos Al₂O₃-C-SiC
Para uma sangria suave, areia grossa à base de olivina é frequentemente usada como agente de drenagem.
Ao selecionar e aplicar refratários apropriados para cada zona, os operadores do forno podem otimizar a vida útil do revestimento, os ciclos de manutenção e a eficiência geral do processo.
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