Fornos de arco

Tipos de Fornos de Arco Elétrico

Fornos de arco elétrico são fornos de produção de aço em grande escala que funcionam derretendo sucata de aço usando arcos elétricos. Eles são vitais na indústria de produção de aço, particularmente na reciclagem de produtos metálicos. Existem vários tipos de fornos de arco elétrico, sendo os mais utilizados para a produção de aço.

• Forno Elétrico de Arco Circular:

  O forno elétrico de arco circular é um tipo de forno de arco elétrico amplamente utilizado, com eletrodos superiores ou verticais. Este modelo de forno de arco elétrico possui muitas vantagens, como produção de aço de alta qualidade, impacto ambiental mínimo e utilização eficiente de energia. O design circular facilita a distribuição uniforme de calor e a fusão ideal de sucata. Além disso, o arranjo do eletrodo superior garante uma transferência elétrica eficaz e estabilidade do arco. O forno elétrico de arco circular é ideal para a reciclagem de diversas sucatas metálicas, incluindo peças automotivas, eletrodomésticos e materiais de construção. Ele desempenha um papel significativo na indústria global de produção de aço.

• Forno Elétrico de Arco Complexo:

  O forno elétrico de arco complexo possui eletrodos superior e inferior, o que aumenta significativamente a capacidade elétrica e a eficiência de fusão do forno. Este tipo de forno de arco elétrico pode lidar com quantidades maiores de metal e produzir taxas de fusão mais altas do que seus pares. Além disso, o forno elétrico de arco complexo fornece controle de temperatura ideal e fusão uniforme devido ao arranjo do eletrodo e ao perfil de calor. Isso permite que ele atenda às necessidades industriais. No entanto, o forno elétrico de arco complexo geralmente é mais caro de manter e operar devido ao seu design sofisticado e necessidades técnicas.

• Forno Elétrico de Arco de Zinco:

  O forno elétrico de arco de zinco é utilizado principalmente na produção de zinco. Sua principal função é fundir e extrair zinco de minérios por meio de um processo de aquecimento por arco elétrico. Quando se trata de consumo de energia e emissões de carbono, o forno elétrico de arco de zinco se mostra um método eficiente de produção de zinco. Além disso, a presença do arco elétrico permite um aquecimento rápido e uniforme, o que auxilia na decomposição do minério e na recuperação do zinco. Ambos os modelos de forno de arco elétrico fechado e aberto estão disponíveis. No entanto, o tipo aberto é mais amplamente utilizado, especialmente em instalações de produção em grande escala.

Especificações e Manutenção de Fornos de Arco

• Capacidade:

  Os fornos de arco industriais têm diferentes capacidades, geralmente indicadas em toneladas métricas (1 tonelada = 1000 kg). As capacidades comuns são as seguintes:

  1. 3 toneladas ou menos são fornos pequenos, geralmente usados para aços, ligas, etc.

  2. 3-10 toneladas são fornos médios a grandes, principalmente utilizados para a produção de aços, aços especiais.

  3. 10 toneladas ou mais são fornos grandes, principalmente adequados para a produção de aço, ferro, metais não ferrosos, etc.

• Potência:

  A potência ou entrada de muitos fornos é medida em quilowatts (kW) ou megawatts (MW). As classificações de potência típicas são fornecidas abaixo para referência.

  1. Fornos pequenos: as classificações de potência são geralmente inferiores a 1 MW.

  2. Fornos médios a grandes: as classificações de potência variam geralmente de vários quilowatts a vários megawatts.

  3. Fornos grandes: as classificações de potência são geralmente superiores a vários megawatts, por exemplo, até 60 MW.

• Tempo de Fusão:

  Este é o tempo que os fornos de arco elétrico levam para fundir materiais. O tempo de fusão é uma parte importante da eficiência da produção. O tempo de fusão para fornos de arco elétrico pequenos é geralmente entre 10 e 20 minutos. Para fornos médios a grandes, é geralmente entre 40 minutos e 1 hora; e para fornos grandes, pode variar de 1 hora a 3 horas.

• Eletrodo:

  Um forno de arco elétrico consiste em uma variedade de eletrodos, incluindo eletrodos de grafite e outros materiais eletricamente condutivos. As especificações podem variar de acordo com marcas e modelos. Normalmente, existem três tipos principais e vários outros subtipos.

  1. Eletrodos de Grafite para Forno de Arco: Usados como elemento condutor e de aquecimento no forno. Eles são responsáveis por gerar arco e calor para fundir materiais.

  2. Eletrodos Pré-Cozidos: Muitas vezes utilizados em fornos de arco elétrico tradicionais. Eles são fabricados antes do processo de fusão e são fixados ao forno.

  3. Eletrodos Autocozidos: Eles podem ser cozidos no forno por meio dos sistemas de cozedura de eletrodos quando os eletrodos são necessários no processo de fusão.

  4. Eletrodos Compostos: Um novo tipo de eletrodo que combina vários materiais para melhorar o desempenho do eletrodo.

  5. Eletrodos Regenerativos: Um tipo de eletrodo que pode recuperar energia durante o processo de fusão para melhorar a eficiência energética.

• Materiais:

  Um forno de arco elétrico é feito de diferentes materiais, tais como:

• Materiais do Corpo do Forno: Isso inclui o corpo principal, o fundo e os materiais de revestimento de um forno de arco elétrico. Eles são geralmente feitos de materiais refratários ou aços de liga de alta temperatura com boas propriedades térmicas e resistência mecânica para resistir a altas temperaturas e à condução elétrica necessária durante o processo de fusão.
• Materiais Eletromagnéticos: Eles são responsáveis por apoiar as bobinas eletromagnéticas, que produzem arcos que fundem materiais. Eles são geralmente feitos de ligas de alta temperatura ou cerâmica resistente ao calor.

Manutenção:

1. Inspeções regulares: Os utilizadores são obrigados a efetuar uma inspeção rigorosa para verificar a condição física dos fornos, incluindo os eletrodos, os revestimentos refratários, as bobinas eletromagnéticas, o corpo do forno, etc. Devem procurar danos, como rachaduras, deformações, etc.

2. Limpeza: Regularmente, os utilizadores precisam limpar os fornos e remover a sujidade e os resíduos dos fornos, pois podem afetar as propriedades de transferência de calor e condução elétrica, causando fusão irregular.

3. Reparação e substituição: Os utilizadores precisam reparar ou substituir as peças danificadas e desgastadas de um forno, como os revestimentos refratários, eletrodos, etc., para garantir uma boa condição física e operação normal.

4. Lubrificação de equipamentos: As partes dos fornos elétricos que necessitam de lubrificação devem ser lubrificadas regularmente para garantir um funcionamento suave e reduzir a abrasão das peças móveis.

5. Tratamento de poeira e fumos: A poeira e os fumos gerados durante a operação e fusão dos fornos de arco elétrico são prejudiciais à saúde dos operadores. O manuseamento e tratamento adequados devem ser fornecidos para proteger a saúde dos operadores e o meio ambiente.

6. Verificações de segurança: Verificações de segurança regulares devem ser realizadas nos sistemas elétricos e de segurança. Os utilizadores precisam garantir que os fornos são operados de forma segura, evitando potenciais perigos de segurança.

Cenários industriais de utilização de fornos de arco

Os fornos de arco elétrico para produção de aço são utilizados principalmente na indústria siderúrgica. Cerca de 70% dos fornos de arco elétrico do mundo são utilizados para a produção de aço. Esta percentagem pode aumentar ainda mais devido à crescente preferência pelos fornos de arco elétrico em relação aos fornos altos tradicionais, que são mais prejudiciais ao ambiente.

Várias outras indústrias empregam fornos de arco elétrico, o que indica uma ampla gama de utilizações:

• Indústrias de Metais Não Ferrosos: Os fornos de arco elétrico são utilizados para fundir metais como cobre, zinco, níquel, titânio e alumínio. Eles são ideais para metais não ferrosos, pois podem controlar precisamente a temperatura da fusão, preservando a qualidade do metal e minimizando a formação de impurezas.
• Produção de Ligas Metálicas: Os fornos de arco elétrico são utilizados para produzir uma variedade de ligas metálicas, como ligas de carboneto de tungsténio e metais especiais como ligas de titânio e níquel que possuem alta resistência ao calor e à corrosão. Essas ligas são úteis em indústrias altamente especializadas, como aeroespacial, automotiva de alto desempenho e indústrias de processamento químico.
• Indústrias de Fundição: Fundições e fábricas que realizam operações de fundição podem usar fornos de arco elétrico para preparar metal para fundição. Após ser fundido pelo forno de arco elétrico, o metal é despejado em moldes para fazer componentes e peças fundidas complexos. Estas são peças encontradas em máquinas, motores e outros conjuntos intrincados.
• Indústrias Cerâmica e Vidro: Alguns dos fornos de arco elétrico são utilizados para fundir matérias-primas e produzir vidro de alta qualidade. Esse vidro de alta qualidade é usado para fazer vidro para recipientes, fibra de vidro, fibras ópticas e vidro de quartzo.

Como escolher fornos de arco

Tanto os fornos de arco como os fornos de indução elétrica têm os seus pontos de venda únicos. A escolha dependerá do tipo de material que o cliente pretende fundir. Os fornos de arco elétrico são preferidos mundialmente para fundir ferro-velho e aço. Eles são difundidos em siderúrgicas. Os fornos de indução são populares para metais não ferrosos, como alumínio, cobre, ligas, zinco, latão e produtos cerâmicos de lítio. Clientes que desejam fundir materiais não ferrosos preferirão fornos elétricos de indução.

A escolha do forno dependerá destas três características:

• Capacidade e Potência:

  Ambos os modelos vêm em vários tamanhos com diferentes classificações de potência. A escolha dependerá da quantidade de metal que precisa ser fundido e da taxa de fusão desejada.

• Tipo de Metal:

  Como mencionado anteriormente, os fornos de arco elétrico são preferidos para aço e ferro. Se o utilizador pretende fundir metais não ferrosos como alumínio, cobre, zinco, latão ou ligas, o forno elétrico de indução será uma máquina adequada.

• Ambiente de Produção:

  O forno de arco de indução é mais portátil porque não depende de uma fonte de energia da rede. Portanto, se o utilizador precisar de um forno que possa ser utilizado em diferentes locais, o forno de indução será uma melhor escolha.

Os utilizadores também devem considerar as características de segurança e eficiência energética, incluindo as capacidades de reciclagem. Considere também o espaço disponível, pois os fornos elétricos de arco são maiores do que os modelos de indução. Um especialista pode considerar todos os fatores ao selecionar o melhor forno para a aplicação desejada. Os clientes se beneficiarão mais ao escolher fornecedores que compreendam totalmente o tipo de forno que o usuário precisa para operar uma indústria específica. Fornecedores com amplo conhecimento da indústria podem fornecer uma ampla gama de opções para todos os tipos de fornos.

P&R

P1: Existem alternativas aos fornos de arco para a produção de aço?

R1: Sim, o alto-forno tem sido o método convencional para a produção de aço em grande escala. Algumas instalações também utilizam máquinas de sinterização, fornos de oxigénio básico e fornos a céu aberto. No entanto, o forno de arco elétrico continua a ser uma escolha popular devido à sua flexibilidade e qualidade.

P2: Os fornos de arco podem ser modernizados para melhorar a sua eficiência?

R2: Sim, muitos fornos estão a ser modernizados com eletrodos mais eficientes, sistemas de recuperação de calor de ponta e isolamento melhorado.

P3: Quais são algumas tendências no mercado de fornos de arco elétrico?

R3: Existe uma crescente procura por fornos de arco elétrico em todo o mundo devido à mudança da produção de aço a céu aberto. Os fornos de arco elétrico automatizados também estão a tornar-se mais populares, e inovações como otimização do forno e recuperação de energia estão a melhorar a eficiência e a sustentabilidade.

P4: Quais são as principais preocupações de segurança com os fornos de arco elétrico?

R4: As principais preocupações de segurança são perigos elétricos, explosões, ruído e manuseamento de metal fundido. EPI adequado, avaliações de risco e procedimentos de segurança específicos do local são essenciais para mitigar esses riscos.