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O processo de fusão de um forno elétrico de arco (FEA) envolve a utilização de arcos eléctricos de alta tensão para gerar o calor necessário para fundir sucata metálica ou outras matérias-primas. Este processo é amplamente utilizado na indústria siderúrgica devido à sua eficiência e flexibilidade. As principais etapas incluem carregar o forno com matérias-primas, iniciar o arco para gerar calor, fundir os materiais, refinar o metal fundido e, finalmente, bater no forno para verter o metal fundido em moldes. O processo é influenciado por factores como a tensão, a profundidade do elétrodo e a presença de impurezas. Além disso, a utilização de um forno tubular pode ser relevante em certos processos preparatórios ou auxiliares, embora não faça parte diretamente do processo de fusão EAF.

Pontos-chave explicados:

1. Carregamento do forno:

   • O forno de arco elétrico é carregado com matérias-primas, normalmente sucata metálica, minério de ferro ou ferro de redução direta (DRI). Os materiais são carregados no forno através do teto ou das portas laterais.
   • O carregamento correto é crucial para garantir uma fusão eficiente e para evitar danos no revestimento do forno.

2. Iniciar o arco:

   • Quando o forno está carregado, os eléctrodos são introduzidos no forno e é iniciado um arco elétrico entre os eléctrodos e os materiais carregados. O arco gera um calor intenso, atingindo temperaturas de até 3.000°C (5.432°F), o que é suficiente para fundir o metal.
   • A tensão é aumentada após o estabelecimento do arco para acelerar o processo de fusão. O banho profundo dos eléctrodos (submergindo-os no metal fundido) também ajuda a acelerar a fusão.

3. Fusão dos materiais:

   • O calor gerado pelo arco elétrico funde os materiais carregados, convertendo-os num estado fundido. Durante esta fase, o forno é frequentemente inclinado ou rodado para assegurar uma fusão uniforme e evitar a formação de pontos frios.
   • A presença de impurezas, escórias e oxidantes pode influenciar o processo de fusão, e estes são frequentemente removidos ou geridos durante esta fase.

4. Refinação do metal fundido:

   • Depois de os materiais estarem completamente fundidos, o metal fundido é refinado para remover impurezas e ajustar a composição química. Isto pode envolver a adição de fundentes, ligas ou outros agentes de refinação.
   • O processo de refinação é fundamental para alcançar a qualidade e as propriedades desejadas do produto metálico final.

5. Bater no forno:

   • Uma vez terminado o processo de refinação, o forno é aberto, inclinando-o para verter o metal fundido para uma panela ou diretamente para moldes. O processo de vazamento deve ser cuidadosamente controlado para garantir o fluxo correto do metal e evitar derrames ou contaminação.
   • O metal fundido é então moldado nas formas desejadas ou processado conforme necessário.

6. Manutenção do forno:

   • Após o vazamento, o forno pode necessitar de manutenção ou reparação, especialmente se o revestimento tiver sido corroído ou danificado. As etapas de reparação dependem da extensão dos danos:
     • Para uma reparação completa (quando a parede está uniformemente corroída até cerca de 70 mm), a escória é raspada, é colocado um molde, é preparada e vertida areia de quartzo, compactada e o forno é aquecido.
     • Para a reparação parcial (quando a erosão é inferior a 70 mm ou existem fissuras acima da bobina de indução), as áreas danificadas são raspadas, a carga é fixada com uma placa de aço, preenchida com areia de quartzo e compactada.

7. Vantagens da fusão em forno de arco elétrico:

   • O processo EAF oferece várias vantagens, incluindo a capacidade de fundição contínua durante 24 horas, operação simples, baixo consumo de energia e respeito pelo ambiente.
   • O processo também beneficia de um efeito de agitação magnética, que melhora a uniformidade da composição do metal e ajuda na remoção da escória.

8. Comparação com outros processos de fusão:

   • O processo de fusão num forno de arco elétrico é diferente de outros métodos, como o forno de indução, que pode ser dividido em método de fundição em cadinho alcalino e método de fundição em cadinho ácido, dependendo do material do cadinho utilizado.
   • O processo de fusão por indução em vácuo, que envolve etapas como a seleção do cadinho, a preparação da carga, a fusão, a refinação e o vazamento, é outra alternativa, mas é normalmente utilizado para aplicações especializadas.

Em resumo, o processo de fusão de um forno elétrico de arco é um método complexo mas altamente eficiente para produzir produtos metálicos de alta qualidade. Envolve várias etapas críticas, desde o carregamento e fusão até à refinação e vazamento, cada uma das quais deve ser cuidadosamente gerida para garantir resultados óptimos. O processo é influenciado por vários factores, incluindo a tensão, a profundidade do elétrodo e a presença de impurezas, e oferece várias vantagens em relação a outros métodos de fusão.

Quadro de resumo:

Etapa	Descrição
Carregamento	As matérias-primas (sucata, minério de ferro, DRI) são carregadas no forno.
Iniciar o arco	Os eléctrodos geram calor intenso (até 3.000°C) para fundir os materiais.
Derretimento	Os materiais são fundidos uniformemente; as impurezas são removidas.
Refinação	O metal fundido é refinado para ajustar a composição e remover as impurezas.
Bater palmas	O metal fundido é vertido em moldes ou panelas para posterior processamento.
Manutenção	O revestimento do forno é reparado se estiver danificado, garantindo a longevidade e a eficiência.
Vantagens	funcionamento 24 horas por dia, baixo consumo de energia, respeito pelo ambiente e qualidade uniforme do metal.

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