O processo do forno de arco elétrico (FAE) é um método crítico na produção de aço, utilizado principalmente para reciclar sucata metálica em aço de alta qualidade.O processo envolve uma série de fases, conhecidas coletivamente como o ciclo tap-to-tap, que assegura uma fusão, refinação e fundição eficientes do aço.Estas fases incluem o carregamento do forno, a fusão, a refinação, a remoção de escórias e o vazamento.Cada fase desempenha um papel vital na transformação de sucata metálica em aço utilizável, com o processo a basear-se em arcos eléctricos de alta temperatura para conseguir uma fusão rápida.Abaixo, as principais fases do processo do forno elétrico de arco são explicadas em pormenor.
Explicação dos pontos-chave:
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Carregamento do forno:
- Esta é a fase inicial em que as matérias-primas, principalmente sucata metálica, são carregadas no forno.
- A sucata metálica é frequentemente misturada com calcário para ajudar na formação de escórias, o que ajuda a remover as impurezas.
- O forno foi concebido para lidar com grandes volumes de material, incluindo placas, vigas e sucata triturada.
- O carregamento correto garante uma fusão eficiente e minimiza o consumo de energia.
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Fusão:
- Quando o forno está carregado, os eléctrodos são introduzidos no metal e é gerado um arco elétrico entre os eléctrodos e o metal.
- O arco produz temperaturas extremamente elevadas, atingindo até 1800°C (3275°F), o que derrete rapidamente a sucata metálica.
- O processo de fusão consome muita energia, exigindo aproximadamente 350 a 370 kWh por tonelada de sucata.
- Durante esta fase, pode ser injetado oxigénio para melhorar o processo de fusão e remover as impurezas.
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Refinação:
- Após a fusão, o metal fundido é submetido a um processo de refinação para ajustar a sua composição química e remover as impurezas.
- Podem ser adicionados elementos de liga para obter o grau de aço desejado.
- O processo de refinação assegura que o produto final cumpre normas de qualidade específicas, incluindo o teor de carbono, a composição da liga e as propriedades mecânicas.
- O controlo da temperatura é fundamental durante a refinação para evitar defeitos e garantir a uniformidade.
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Descaroçamento:
- A escória, um subproduto dos processos de fusão e de refinação, é removida da superfície do metal fundido.
- A escória contém impurezas como óxidos, fósforo e enxofre, que são separados do aço.
- A remoção da escória é normalmente efectuada inclinando o forno ou utilizando ferramentas especializadas para a retirar.
- Uma escumação correta garante que o produto final de aço está limpo e livre de contaminantes.
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Rosqueamento:
- A fase final consiste em verter o aço fundido refinado do forno para uma panela ou máquina de fundição.
- O vazamento deve ser cuidadosamente controlado para evitar derrames e garantir a temperatura e a composição corretas do aço.
- O aço fundido é então transportado para processamento posterior, como a fundição contínua ou a fundição em lingotes, para produzir produtos de aço acabados.
- O forno é então preparado para o ciclo seguinte, começando novamente com o carregamento.
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Considerações sobre energia e eficiência:
- O processo de FEA é altamente eficiente em termos energéticos em comparação com os altos-fornos tradicionais, uma vez que utiliza principalmente energia eléctrica.
- Os FEA modernos estão equipados com sistemas avançados de controlo de temperatura para otimizar a utilização de energia e reduzir os custos operacionais.
- A capacidade de reciclar sucata metálica torna o processo de FEA amigo do ambiente, reduzindo a necessidade de matérias-primas e minimizando os resíduos.
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Variações nos processos de FEA:
- Embora o ciclo tap-to-tap seja o padrão para a maioria das operações de FEA, alguns fornos especializados, como os fornos de arco não autoconsumíveis a vácuo, seguem etapas adicionais como o tratamento a vácuo e a fundição por sucção.
- Estas variações são utilizadas para aplicações específicas, tais como a produção de ligas de elevada pureza ou de tipos de aço especializados.
Ao compreender estas fases, os compradores de equipamentos e consumíveis podem avaliar melhor os requisitos para manter e otimizar as operações do FEA, garantindo uma produção de aço eficiente e de alta qualidade.
Tabela de resumo:
| Fase | Detalhes principais |
|---|---|
| Carregamento do forno | A sucata metálica e o calcário são carregados no forno para uma fusão eficiente. |
| Fusão | Os arcos eléctricos aquecem a sucata a 1800°C (3275°F), fundindo-a rapidamente. |
| Refinação | A composição química é ajustada e as impurezas são removidas para obter um aço de qualidade. |
| Escória | A escória, que contém impurezas, é removida do metal fundido. |
| Fundição | O aço refinado é vertido numa panela ou numa máquina de fundição para processamento posterior. |
| Eficiência energética | Os fornos electrónicos são eficientes em termos energéticos, utilizando ~350-370 kWh por tonelada de sucata. |
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