Fabricação de Aço em Forno Elétrico a Arco: Uma Visão Geral Abrangente

Forno elétrico a arco (EAF) a fabricação de aço é um processo complexo que pode ser sistematicamente dividido em cinco etapas principais: coleta de matéria-prima, preparação pré-fusão, período de fusão, período de oxidação e período de redução. Cada etapa desempenha um papel crucial para garantir a qualidade, eficiência e custo-efetividade da produção de aço.

Coleta de Matéria-Prima

Sucata de aço serve como o material primário na fabricação de aço em EAF, com sua qualidade influenciando diretamente a qualidade, custo e produtividade do produto final de aço. Várias considerações devem ser levadas em conta ao selecionar a sucata de aço:

1. Limpeza da Superfície: A sucata deve estar limpa e livre de ferrugem. Impurezas e detritos podem reduzir a condutividade da carga, prolongar o tempo de fusão e dificultar a remoção de fósforo e o controle da erosão do revestimento.
2. Metais Não Ferrosos: A sucata não deve conter metais não ferrosos como chumbo, estanho, arsênico, zinco e cobre, que podem causar fragilidade a quente e outros problemas.
3. Preocupações com a Segurança: A sucata não deve incluir recipientes selados, materiais inflamáveis, explosivos ou tóxicos para garantir uma produção segura.
4. Composição Química: A sucata deve ter uma composição química clara com baixo teor de enxofre e fósforo.
5. Limitações de Tamanho: O tamanho da sucata não deve ser muito grande (área da seção transversal ≤ 150mm * 150mm, comprimento máximo ≤ 350mm). O ferro gusa pode ser usado para melhorar o teor de carbono, normalmente não excedendo 30% da carga.

Preparação Pré-Fusão

O carregamento é uma etapa crítica na fabricação de aço em EAF, com uma proporção razoável essencial para a operação normal e tempos de fusão encurtados. As principais considerações incluem:

1. Cálculo e Pesagem Precisos: O cálculo correto e a pesagem precisa dos ingredientes são vitais.
2. Correspondência do Tamanho da Carga: O tamanho da carga deve corresponder às proporções para um ajuste e velocidade ideais.
3. Considerações de Qualidade e Método: Os ingredientes devem ser selecionados com base nos requisitos de qualidade do aço e nos métodos de fusão.
4. Conformidade Técnica: Os ingredientes devem aderir às especificações técnicas.

Os elementos-chave na carga do forno incluem:

• Teor de Carbono: Carbono suficiente é necessário para que as reações de oxidação removam o ar e as impurezas. O teor de carbono deve ser ligeiramente superior (0,3% - 0,4%) ao limite inferior do aço, mas não muito alto para evitar oxidação prolongada e superaquecimento.
• Teor de Silício: Geralmente ≤ 0,8% para evitar a ebulição retardada do aço líquido.
• Teor de Manganês: Tipicamente, o teor de manganês não é uma grande preocupação, mas deve ser < 0,3% após a remoção para evitar a ebulição retardada da poça.
• Teor de Fósforo e Enxofre: Quanto menor, melhor, com o teor de fósforo idealmente < 0,05%.

A densidade da carga é otimizada misturando materiais grandes, médios e pequenos de forma razoável, com materiais pequenos representando 15% - 20%, materiais médios 40% - 50% e materiais grandes os 40% restantes. Antes da alimentação, 1,5% do peso do material deve ser colocado no fundo do forno para facilitar a remoção precoce do fósforo e reduzir a sucção.

Período de Fusão

O período de fusão, da energização à fusão do aço, representa cerca de metade do tempo de fusão e dois terços do consumo total de energia. As principais tarefas incluem garantir a vida útil do forno, atingir rapidamente a temperatura de fusão com o mínimo de consumo de energia e formar boa escória para arcos estáveis e remoção de fósforo.

1. Fase do Arco: Com carga total, tensão intermediária e cerca de dois terços da potência nominal do transformador são usados para evitar danos na parte superior do forno.
2. Estágio de Perfuração: A potência máxima é aplicada à medida que o calor é absorvido pela carga, não pelo revestimento, normalmente durando cerca de 20 minutos (1/4 do tempo total de fusão).
3. Estágio de Ascensão: Os eletrodos atingem o fundo, formando uma poça de metal fundido. O calor radiante aumenta o nível do líquido, com potência máxima ainda usada por cerca de metade do tempo total de fusão.
4. Estágio Final de Fusão: Após 3/4 da fusão, a carga não cobre mais o arco. A potência máxima prolongada pode danificar a tampa e a parede do forno, portanto, a potência é ajustada de acordo.

A formação de escória é crucial durante a fusão, com 1% - 1,5% de escória suficiente para cobertura e estabilidade do arco, mas mais é necessário para a desfosforação.

Período de Oxidação

Tarefas Principais

1. Oxidação do Fósforo: Continue oxidando o fósforo no aço fundido para atingir os níveis desejados (≤ 0,015% - 0,010%).
2. Remoção de Gás e Inclusões: Reduzir o teor de nitrogênio e hidrogênio e as inclusões totais para os níveis especificados.
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