December 29, 2025
O processo de forno de arco submerso (SAF) é um método industrial sofisticado empregado para a fusão de vários materiais. Neste processo, as matérias-primas são alimentadas intermitentemente no forno através de um dispositivo de alimentação dedicado. Uma máquina de estocagem garante que a superfície do material permaneça uniforme, facilitando o aquecimento e a fusão uniformes. À medida que o processo avança, a liga líquida gerada flui para panelas ou outros recipientes, que são então transportados para moldes para fundição. Após o resfriamento, o produto acabado é obtido. Concomitantemente, a escória de ferro é descarregada intermitentemente através de uma saída de escória designada, garantindo a pureza da liga.
O processo SAF é suportado por um conjunto abrangente de equipamentos, cada um desempenhando um papel crucial na operação de fusão. Os componentes principais incluem o corpo do forno, a tampa do forno, a rede curta, o sistema de resfriamento a água, o sistema de exaustão de fumaça, o sistema de remoção de poeira, o sistema de tratamento de calor residual, a carcaça do eletrodo, o sistema de prensagem e elevação do eletrodo, o sistema de carga e descarga, o controlador, o dispositivo de queima, o sistema hidráulico, o transformador SAF e vários equipamentos elétricos.
O corpo do forno é o núcleo do SAF, compreendendo uma carcaça do forno e um revestimento refratário.
Construída com um design circular, a carcaça do forno é composta por uma placa inferior, placas laterais, aros e placas de reforço. As placas laterais são fabricadas a partir de chapas de aço espessas, suportadas por uma estrutura de aço canal montada em concreto. Este design garante robustez e estabilidade durante a operação.
O revestimento emprega materiais refratários de alta alumina, magnésia e carbono. Perto da saída do forno, são utilizados tijolos de magnésia de primeira classe e materiais de magnésia, combinados com tijolos de sílica carbonosa. O revestimento deve suportar expansão severa devido ao aquecimento, adaptar-se a ciclos de expansão térmica e resfriamento, e ser econômico e fácil de fabricar. Um orifício de sangria é integrado na carcaça do forno para descarga de escória.
A tampa do forno selada é construída com tijolos e materiais refratários, reforçada com vigas de aço refrigeradas a água como esqueleto. Três orifícios para eletrodos na parte superior permitem que o suporte de eletrodo trifásico passe, isolado com materiais isolantes. Nove soquetes para termômetros, inseridos em tijolos refratários com tubos de proteção, permitem a medição da temperatura dentro do forno.
A coifa de fumos envolve a boca do forno, bloqueando o calor radiante e coletando os gases de combustão produzidos durante a fusão, melhorando assim o ambiente operacional. Consiste em uma placa de cobertura, paredes laterais, porta do forno e esqueleto, formando uma forma hexagonal através da soldagem de chapas e perfis de aço. Ela se assenta na plataforma operacional através do esqueleto da coifa.
O tubo de saída de gases de combustão depende de diferenças de pressão natural ou de um ventilador para criar pressão negativa, descarregando a fumaça para fora. Cada forno elétrico possui duas chaminés, feitas de chapas e perfis de aço, compreendendo uma seção inferior refrigerada a água, seção de tubo de chaminé, válvula de sino e suspensão de chaminé. A seção refrigerada a água, assentada no anel de viga da coifa de fumaça curta, é resfriada por água. A seção do tubo de fumaça leva diretamente para fora, com uma válvula de sino controlada por um cilindro de óleo de chaminé para abrir e fechar a chaminé. Quando o coletor de poeira é conectado, a válvula de sino fecha, direcionando os gases de combustão para o coletor de poeira através de uma ação de ventilador de três vias.
O suporte de eletrodo é o coração do SAF, compreendendo um dispositivo condutor, dispositivo de retenção, dispositivo de prensagem e liberação, dispositivo de elevação, cilindro de retenção e carcaça do eletrodo. Ele garante que a telha de cobre adira à carcaça do eletrodo sob pressão adequada, permitindo que grandes correntes da rede curta passem pelo anel coletor ou suporte, depois pelo tubo de cobre condutor até os eletrodos.
O cilindro de retenção, ou cilindro externo do eletrodo, suspende o suporte do eletrodo e o eletrodo, permitindo a elevação do eletrodo durante a operação.
Os dispositivos condutores tradicionais incluem anéis deslizantes, tubos de cobre condutores e telhas de cobre. O anel coletor equaliza a tensão, coleta a corrente e a distribui para o tubo de cobre condutor, garantindo que cada telha de cobre em cada eletrodo receba corrente igual. A telha de cobre, fundida com cobre vermelho e contendo um tubo de resfriamento a água, tem uma densidade de corrente permissível de 0,9~2,5A/cm² em sua superfície de contato com o eletrodo. A correia de sinterização do eletrodo é o elo mais fraco na resistência do eletrodo, com a telha de cobre exercendo uma força de retenção de 0,05~0,15MPa no eletrodo, derivada do suporte do eletrodo. Eletrodos com suportes combinados aprimoram a sinterização.
O dispositivo de elevação do eletrodo ajusta a posição do eletrodo por meio de elevação e abaixamento, regulando o comprimento do arco do eletrodo para ajustar a resistência e o tamanho da corrente. A velocidade de elevação varia com a potência do forno, normalmente variando de 0,2~0,5m/min para eletrodos com mais de 1m de diâmetro e 0,4~0,8m/min para aqueles com menos de 1m. O curso de elevação é de 2,1~2,6m.
A rede curta transmite energia elétrica de baixa tensão e alta corrente, inserindo efetivamente energia da rede no SAF. Uma estrutura de rede curta razoável e a seleção apropriada da densidade de corrente impactam significativamente os indicadores de operação de energia e a eficiência econômica no consumo de metais não ferrosos.
A função principal da rede curta é transmitir grandes correntes, com reatância e resistência representando uma parte significativa de toda a linha, determinando as características elétricas do equipamento. Ela deve atender aos seguintes requisitos básicos:
1. Capacidade de transporte de corrente suficiente.
2. Resistência de curto-circuito minimizada.
3. Pequeno valor de reatância indutiva.
4. Boa isolação e resistência mecânica.
O sistema SAF gera 70% de sua reatância através da rede curta, tornando desafiador alcançar um fator de potência natural acima de 0,85, com a maioria dos fornos operando entre 0,7 e 0,8. Este fator de potência mais baixo reduz a eficiência do transformador, consome trabalho inútil, desperdiça energia e incorre em multas adicionais de energia. O controle manual do eletrodo e do empilhamento aumenta o desequilíbrio de energia trifásica, atingindo mais de 20%, levando à baixa eficiência de fusão e altos custos de eletricidade. O balanceamento da rede elétrica é crucial para reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência da fusão.
O sistema de alimentação de alta tensão compreende chaves isoladoras de linha de entrada de alta tensão e transformadores de tensão, disjuntores a vácuo de alta tensão e transformadores de corrente, pára-raios de óxido de zinco e dispositivos de proteção de absorção de resistência-capacitância, formando gabinetes de linha de entrada de alta tensão, gabinetes de disjuntores a vácuo, pára-raios de oxidação e gabinetes de proteção de resistência-capacitância. Ele fornece energia principal ao forno elétrico e realiza proteção contra curto-circuito. Um dispositivo de absorção de sobretensão protege o transformador de tensões de operação e surto, enquanto o pára-raios de óxido de zinco oferece proteção contra raios. A chave de desconexão da linha de entrada facilita a depuração e a manutenção.
O sistema de abastecimento de água entrega água a uma plataforma alta, onde o sistema de resfriamento a água resfria a rede curta, a coifa refrigerada a água, a chaminé refrigerada a água, o anel de pressão, a telha de cobre e a camisa grande refrigerada a água por meio de um distribuidor de água. Outra via envia água para o dispositivo de resfriamento a água e óleo forte do transformador para resfriamento do transformador.
1. Materiais refratários para construção do forno.
2. Pasta de eletrodo.
3. Trilhos e fixadores do transformador.
4. Meio hidráulico.
5. Telha de cobre.
6. Cabo de resfriamento a água.
Esta visão geral abrangente do processo de forno de arco submerso destaca sua complexidade e o papel crítico que cada componente desempenha para garantir operações de fusão eficientes e eficazes. Para obter informações mais profissionais sobre equipamentos de forno de fusão, fique atento à seção de notícias do nosso site.
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