Introdução do Forno de Arco Eléctrico de CC

Princípio de trabalho básico

1. Conversão de potência: A corrente alternada trifásica é retificada em corrente constante estável por um sistema de alimentação.
2. Geração de Arco: Forma-se um arco estável entre o cátodo de grafite superior único e o ânodo inferior do forno, aquecendo a carga a mais de 3.000°C.
3. Fusão e refino: O arco de alta temperatura derrete rapidamente material de sucata ou liga; a ligação e a remoção de impurezas são realizadas para ajustar a composição e melhorar a qualidade do aço.
4. Agitação de piscinas fundidas: A corrente direccional de corrente contínua cria uma forte agitação eletromagnética, garantindo uma temperatura e uma composição uniformes.

Principais características estruturais

• Eletrodo superior único: Utiliza-se apenas um grande elétrodo de grafite, simplificando o sistema de elétrodos e reduzindo o consumo.
• Eletrodo inferior: O fundo do forno é equipado com um ânodo condutor (por exemplo, pinos de contacto metálicos ou MgO-C refratário), que é a característica definidora do EAF DC.
• Unidade rectificadora: Converte AC em DC, permitindo uma operação de arco estável.
• Corpo do forno: revestimento refratário otimizado para alta temperatura e resistência à corrosão, com dispositivos de agitação de gás inferior para melhorar os efeitos de refino.

Vantagens para a fundição especial de aço

1. Qualidade superior do aço

• Arco estável e aquecimento uniforme: Minimiza o sobreaquecimento local, reduz a segregação e melhora a pureza.
• Agitação forte: Promove uma composição uniforme e uma desoxidação/dessulfuração eficiente, cumprindo normas especiais de aço rigorosas.

2. Alta eficiência e baixo consumo

• Consumo de eléctrodos mais baixo: ~ 50% menos do que AC EAF, reduzindo os custos operacionais.
• Economia de energia: Fator de potência mais elevado e redução das perdas da rede; consumo típico de energia 250-300 kWh/t.
• Ciclo mais curto: Fusão e refino mais rápidos, com um tempo de batida a batida frequentemente inferior a 30 minutos.

3Operação estável e benefícios ambientais

• Baixo impacto da rede: Pequenas flutuações de corrente/voltagem, menos cintilação e melhor compatibilidade com a rede eléctrica.
• Redução da erosão do revestimento: A distribuição uniforme do calor prolonga a vida útil do forno em ~ 30%.
• Baixo ruído e emissões: Operação mais silenciosa e melhor controlo dos gases de combustão.

Aplicação na produção de aço especial

• Aço de rolamento: Alta limpeza, dureza uniforme e resistência à fadiga.
• Aço a borracha: Excelente dureza, resistência e estabilidade térmica.
• Aço inoxidável: Ligação eficiente de cromo/níquel e controlo de baixo carbono.
• Aço de ferramentas de alta velocidade: Composição precisa e desempenho a altas temperaturas.
• Alumínio: ligas à base de níquel, titânio e resistentes ao calor.

Processo típico de fusão

1. Preparações: Parcheamento do forno, inspecção dos eletrodos inferiores e preparação da matéria-prima.
2. Carregamento: O sucata, as ligas e os agentes de escória são carregados em lotes.
3. Fusão: A corrente contínua é aplicada; o arco derrete a carga, com assistência de oxigénio/combustível.
4. Período de oxidação: Oxidar as impurezas (P, C, Si) e remover a escória.
5. Redução e refino: Adicionar desoxidantes e ligas; ajustar composição e temperatura.
6. Toque: O aço fundido é colocado numa poça para refinamento adicional (por exemplo, LF, VD).

Tendência do desenvolvimento técnico

• Fornecimento de energia de CC flexível: As fontes de alimentação modulares baseadas em IGBT melhoram a resposta e a estabilidade.
• Controle inteligente: Regulação automática dos eletrodos, otimização dos processos e monitorização digital.
• Verde e de Baixo Carbono: pré-aquecimento de sucata, recuperação de calor residual e tecnologias de baixa emissão.
• Grande escala e especialização: Capacidades maiores (≥ 100 t) e desenhos personalizados para aços especiais de ponta.

Resumo