Forno eletrico a arco

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1. Introdução [1] [2] [3] Duas condicionantes principais definem os progressos e desenvolvimentos dos processos de refino do aço: Em primeiro lugar, é evidente que as ações realizadas nas etapas de refino têm efeito direto sobre a composição química. Além disto, direta ou indiretamente,estas ações afetam em maior ou menor escala um amplo conjunto de propriedades dos aços. As condições básicaspara a definição do tipo e tamanho das inclusões não-metálicas, os limites possíveis para a segregação durante a solidificação, por exemplo, são características definidas durante o processo de refino. Com o melhor conhecimento desenvolvido sobre o efeito dos elementos de liga e residuais sobre as propriedades dos aços, as demandas sobre os processos de refino vêm aumentando, tanto sob o ponto devista de capacidade de controle de cada vez mais elementos presentes no aço, como sob o aspecto da precisão deste controle. Dependendo do tipo de escórias, e conseqüentemente de refratário, empregados, os processos de aciaria dividem-se em processos ácidos ou básicos. Enquanto o carbono, manganês e silício podem ser removidos facilmente com qualquer dos dois tipos de processos, o enxofre e o fósforosomente são removidos em condições especiais, atendidas apenas pelos processos básicos, onde cal (CaO é o óxido básico mais comum) é adicionada ao sistema para formar uma escória básica, capaz de reter os compostos de fósforo e enxofre formados durante o processo de refino. Obviamente, a grande maioria dos processos de aciaria modernos são processos básicos. O princípio químico empregado no refinodo gusa para obtenção do aço é a oxidação. Assim, todos os processos de aciaria envolvem meios de introduzir quantidades controladas de oxigênio no metal a refinar. O oxigênio se combina com os elementos indesejáveis (exceto o enxofre) e, inevitavelmente, com parte do ferro, formando óxidos que podem deixar o sistema como gases ou passar à escória. A remoção do enxofre em condições oxidantes épouco eficiente, e depende da basicidade da escória e da temperatura atingida no processo. Quando a fusão de uma parcela expressiva de carga sólida deve ser considerada, os aspectos térmicos são decisivos, além dos aspectos químicos. 2. O forno elétrico Numerosos tipos de fornos empregando a eletricidade como fonte de energia para a fusão e refino do metal têm sido desenvolvidos. Entretanto, emtermos de utilização, o forno a arco e o forno de indução são os mais comuns. Como o emprego de escória no forno de indução é difícil (em função da dificuldade para seu aquecimento), estes fornos encontram maior emprego em
Reprodução proibida. © 1998, 2006 André Luiz V. da Costa e Silva

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fundições e praticamente 100% da tonelagem produzida em aciarias elétricas provém de fornos a arco. O fornoelétrico a arco é, sem dúvida, o instrumento mais versátil de produção de aço, e vem se tornando também, nas últimas décadas, um dos mais eficientes. Algumas das importantes vantagens do forno elétrico a arco são: (1) Tem alta eficiência energética. (2) Permite produzir praticamente qualquer tipo de aço, em função do controle do aquecimento virtualmente independente de reações químicas. (3) É umaparelho extremamente versátil, no que tange a carga, podendo ser operado com 100% de carga sólida. (4) Permite operação intermitente e mudanças rápidas na producão, em escalas desde dezenas até centenas de toneladas. O número crescente de fornos a arco instalados, a tendência a instalações cada vez maiores (fornos de 200-250t) e a participação crescente destes fornos na produção mundial de açosão claras evidências da importância crescente deste processo. Embora no Brasil os fornos elétricos a arco sejam, predominantemente, de corrente alternada, cerca de 45% da capacidade instalada de fornos elétricos a arco, em siderurgia, é de corrente contínua. [4] A evolução tecnológica dos fornos elétricos a arco tem sido extremamente rápida, como mostra a

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