Derretimento de sucata carregada no forno elétrico a arco

Derretimento de sucata carregada no forno elétrico a arco

O estágio de fusão representa o núcleo da produção de aço em forno elétrico a arco (EAF). ModernoEAFos projetos priorizam a maximização da eficiência de fusão por meio de entrada de energia otimizada, que pode ser fornecida tanto elétrica quanto quimicamente.

Entrada de Energia Elétrica

A energia elétrica é fornecida por meio de eletrodos de grafite e normalmente serve como fonte primária de energia de fusão. A operação começa com uma configuração de tensão intermediária, permitindo que os eletrodos penetrem na sucata. A sucata leve é ​​frequentemente colocada no topo para acelerar esta penetração inicial, durante a qual cerca de 15% da sucata derrete. Assim que os eletrodos estiverem suficientemente enterrados, o forno muda para uma configuração de arco longo e de alta tensão. Isto maximiza a transferência de energia para a sucata, ao mesmo tempo que minimiza os danos causados ​​pela radiação no telhado. Uma poça de metal derretido logo se forma na lareira. Embora o arco seja inicialmente irregular, ele se estabiliza à medida que o forno aquece e a poça de fusão se expande, permitindo maior consumo médio de energia.

Entrada de Energia Química

A energia química complementa o processo de fusão através de:

- Queimadores de oxicombustível que queimam gás natural com oxigênio (ou ar enriquecido com oxigênio), aquecendo a sucata por radiação de chama e convecção.

- Lancetagem de oxigênio, onde o oxigênio é injetado – muitas vezes através de um tubo consumível – para “cortar” termicamente a sucata, oxidando o ferro quente, liberando intenso calor localizado.

Uma vez estabelecido o banho fundido, o oxigênio pode ser lançado diretamente no aço. Isso promove reações exotérmicas com elementos como carbono, silício, manganês, alumínio e fósforo, gerando calor adicional para derreter a sucata restante. Os óxidos metálicos resultantes reportam-se à escória. A reação do oxigênio com o carbono produz monóxido de carbono, que entra em combustão na fornalha ou é extraído e tratado pelo sistema de gases de escape.

Carregamento e Controle de Processo

Após o derretimento de sucata suficiente para acomodar uma segunda carga, o forno é recarregado. Quando a carga final está quase derretida, as paredes laterais expostas necessitam de proteção contra a intensa radiação do arco. Isto é conseguido diminuindo a tensão ou, mais eficazmente, criando uma escória espumosa que enterra o arco, protege o refratário e melhora a eficiência térmica.

Transição para Refino

Uma vez alcançada a fusão completa (condições de “banho plano”), são realizadas medições de temperatura e amostragem do banho. A análise química determina a taxa de sopro de oxigênio necessária para a etapa de refino e permite o cálculo preliminar das adições de liga em massa, que são finalizadas após o refino.

Através do uso coordenado de energia elétrica e química, juntamente com um controle cuidadoso do processo, o EAF converte com eficiência a sucata de aço em um banho fundido pronto para posterior refino e vazamento.

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