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Um forno de arco elétrico (EAF) é um grande aparelho em forma de abóbada que utiliza principalmente energia elétrica para produzir aço a partir de sucata de metal. É um forno industrial que emprega um arco elétrico como fonte de calor. Os tipos de fabricação de fornos de arco elétrico podem ser diferenciados com base em vários fatores, incluindo seu uso e tamanhos.
Com base no propósito e na aplicação do forno de arco elétrico, os seguintes tipos podem ser diferenciados:
Além da distinção baseada no uso de fornos de arco elétrico descritos acima, os fornos também podem ser diferenciados com base em seu tamanho. Geralmente, os fornos de arco elétrico podem ser categorizados em tamanhos pequeno, médio e grande. Os fornos de arco elétrico de grande porte são os mais comuns na produção de aço, enquanto os fornos de pequeno e médio porte são usados para produção especializada ou regional.
Vale ressaltar que o design e a função específicos de um forno de arco elétrico podem variar dependendo do fabricante ou fornecedor. Alguns modelos podem ter recursos combinados de diferentes tipos de fornos ou podem ser classificados ainda mais em subtipos.
Esta seção inclui algumas das especificações dos EAFs e seus requisitos de manutenção.
Capacidade
Os EAFs estão disponíveis em vários tamanhos e formas, com capacidades variando de algumas toneladas a mais de 100 toneladas. Fornos pequenos são usados para a produção de aço especial, enquanto os grandes são ideais para aço carbono.
Voltagem
A voltagem de um forno de arco elétrico varia entre 400 e 800 volts, mas pode chegar a 15000 volts para grandes fornos comerciais. A voltagem afeta o tamanho e a potência do arco, bem como a temperatura do forno.
Potência
O nível de potência de um EAF mostra sua capacidade de produzir energia. Geralmente varia entre 10 e 60 megawatts. O forno aquece e derrete o material carregado mais rapidamente quando possui mais potência.
Eletrodo
Os eletrodos de um EAF são geralmente feitos de grafite de alta qualidade. O diâmetro dos eletrodos do forno pode variar de cerca de 400 mm a 800 mm, e seu comprimento pode chegar a 12 m ou mais.
Revestimento do forno
O revestimento do forno desempenha um papel crucial no isolamento e na resistência ao calor. É feito de material refratário. Dependendo do design, o revestimento pode ser uma combinação de refratários ácidos, básicos e neutros.
Sistema de refrigeração
Um EAF possui um sistema de refrigeração que mantém temperaturas de operação ideais para os componentes do forno. Este sistema previne superaquecimento e prolonga a vida útil de peças críticas.
Sistema de controle
Um EAF moderno geralmente é equipado com um sistema de controle digital que ajuda os operadores a monitorar e controlar vários parâmetros, como temperatura, potência e composição química.
Um forno de arco requer manutenção e inspeções regulares para garantir o desempenho ideal, prolongar sua vida útil e minimizar os tempos de inatividade. Aqui estão algumas atividades de manutenção cruciais a serem consideradas:
A fabricação de fornos de arco elétrico fornece uma maneira flexível de produzir aço a partir de várias matérias-primas, como sucata de aço, ferro esponja e ferro-gusa direto. Sua flexibilidade permite que os fornos de arco elétrico produzam diferentes tipos de aço com base na demanda e preferências variáveis.
Os fornos de arco elétrico modernos suportam uma ampla gama de graus de aço, incluindo aço carbono, aço inoxidável, aço ferramenta e ligas especiais, por meio da seleção cuidadosa de matérias-primas e do controle preciso dos parâmetros de processamento. Isso significa que indústrias químicas ou empresas de construção podem obter diferentes tipos de aço de forno de arco elétrico personalizados de acordo com seus requisitos específicos.
Os fornos de arco elétrico podem ser conectados a outros equipamentos como sistemas de forno de refino de panela de forno de arco, unidades de desgasificação a vácuo, máquinas de fundição contínua e pacotes de vigas de forno de arco elétrico para formar complexos integrados de fabricação de aço. Essas configurações interconectadas fornecem uma solução completa para produção e fundição de aço, permitindo operações simplificadas e aumento da produtividade.
Esses sistemas integrados também facilitam a automação de processos, monitoramento em tempo real e melhor controle de qualidade, resultando em produção de aço mais eficiente que atende aos rigorosos padrões exigidos pelos clientes industriais.
Além disso, os fornos de arco elétrico também podem ser atualizados com tecnologias de ponta, como plantas de tratamento de fumaça, despoeiramento e sistemas de mangas de filtro para tratamento de fumaça de EAF, para ajudar a reduzir o impacto ambiental da fabricação de aço. Ao incluir instalações de tratamento de fumaça, os fornos de arco elétrico podem manipular e tratar adequadamente as emissões de poeira e gás, garantindo o cumprimento de regulamentações ambientais rigorosas e minimizando sua pegada de carbono. Esses sistemas de tratamento de fumaça capturam poluentes nocivos antes de liberá-los na atmosfera, contribuindo para um ar mais limpo e um futuro mais sustentável.
No geral, a adaptabilidade dos fornos de arco elétrico e seu potencial de integração com outros equipamentos e adoção de inovações ecologicamente corretas os tornam adequados para vários cenários de uso em diferentes setores, da construção à automotiva, à ferramenta e muito mais.
Uma variedade de técnicas tradicionais e modernas de fabricação de aço em forno de arco elétrico (EAF) são usadas nas máquinas. O procedimento de fabricação de forno de arco elétrico começa com a seleção/criação de matérias-primas. A seleção da matéria-prima do forno é influenciada pelo tipo de EAF sugerido e estará em linha com a técnica de EAF que ele irá suportar.
De modo geral, a sucata de aço é uma matéria-prima preferida para a produção de EAF. Além disso, produtos obsoletos, como carros, eletrodomésticos e canos, são fontes importantes de sucata de aço. O lixo urbano, o lixo industrial e os produtos eletrônicos, como placas de circuito impresso, são algumas fontes adicionais que podem ser aproveitadas. Ferroligas, calcário e cal são mais dois materiais que servem como aditivos opcionais para fornos.
Quando necessário, os fornos elétricos de arco serão conectados à fonte selecionada de matéria-prima para fabricação de aço. Por exemplo, um forno de arco elétrico conectado a uma fonte abundante de sucata de aço não precisa de um sistema elaborado para o transporte de sucata. Ao contrário, os fornos conectados a minério de ferro ou ferro reduzido diretamente (DRI) podem precisar de sistemas visuais e mecânicos adicionais para garantir que o minério de ferro esteja disponível para o processo de fabricação de aço.
Um sistema garantirá que os calcários, escória, ferroligas e fundentes necessários para a fabricação de aço também serão incluídos. Além disso, meios de dessulfuração e desoxidação de ferro ou sucata podem ser incluídos na tecnologia sugerida.
O método pelo qual as impurezas no aço serão removidas também determinará como o forno de arco elétrico será conectado às instalações para fabricação de refino de panela, fundição e unidades de laminação.
Também será necessário levar em consideração o tipo de linha de transmissão de energia ou transformador necessário para fornecer energia adequada ao EAF. Os transformadores usados em fornos de arco elétrico se enquadram principalmente em duas categorias: transformadores convencionais (que possuem um lado de alta tensão e um lado de baixa tensão separados) e transformadores de impulso primário, que possuem o lado primário de alta tensão e o lado secundário de alta corrente. Os transformadores de impulso primário são normalmente usados quando é necessário um nível de corrente muito alto que os transformadores convencionais não podem fornecer.
Finalmente, a forma como as emissões são mantidas sob controle também determinará como o forno de arco elétrico é configurado. Inovações como o capô de controle de fumaça, que captura a fumaça no eletrodo e na tampa superior, tornaram-se comuns nos fornos de arco modernos. O capô é geralmente conectado a um sistema de tratamento de gás de escape.
Além dos fatores acima, os compradores também observarão o tipo de forno de arco elétrico que está sendo usado. Dependendo da situação, o forno de arco trifásico é o forno de arco elétrico mais comum, e o forno de tambor de arco trifásico é o forno de arco elétrico mais comum desse tipo. Outros tipos incluem o forno de eletrodo oco, que utiliza eletrodos de carbono para derreter sucata de ferro, e o forno de arco aberto/indução, que usa simultaneamente instalações de indução e arco elétrico para derreter sucata de aço.
P1: Qual a diferença entre um forno de arco elétrico e um alto-forno?
A1: Os fornos de arco elétrico são projetados principalmente para fundir aço e outros metais usando arcos elétricos de alta voltagem. Os altos-fornos produzem principalmente ferro-gusa, que é então convertido em vários tipos de aço usando diferentes métodos de fabricação de forno de arco elétrico.
P2: Quais são algumas tendências na tecnologia de fornos de arco elétrico?
A2: Algumas tendências incluem aumento da automação, fornos híbridos que combinam fusão por arco com outros processos, modelos energeticamente eficientes e sistemas digitais de monitoramento e controle.
P3: Qual fonte de alimentação é usada para o forno de arco elétrico?
A3: Um forno de arco elétrico utiliza uma fonte de alimentação trifásica. Os eletrodos de arco são tipicamente feitos com carbono e podem conter outros materiais. O forno possui três eletrodos de grafite ou cobre.
P4: Como a temperatura é controlada em um forno de arco elétrico?
A4: A temperatura em fornos de arco elétrico é controlada ajustando a entrada de energia e o número e o comprimento dos arcos. Também pode ser controlado pela adição de materiais com propriedades de regulação de temperatura.