O PROCESSO DE OBTENÇÃO DO AÇO ATRAVÉS DE FORNOS ELÉTRICOS

PROCESSO DE OBTENÇÃO DO AÇO ATRAVÉS DE FORNOS ELÉTRICOS

MARABÁ/PA

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LUCAS ATHAYDES FERREIRA DA SILVA

Relatório apresentado a Faculdade de Engenharia de Materiais, do Instituto de Geociências e Engenharias, sob a orientação da professora: Rudimylla Azeredo docente em Siderurgia 2;

MARABÁ/PA

Sumário

        Resumo..................................................................................................................3

Introdução        5

1. Processo...........................................................................................................4

1. Carregamento...................................................................................................5
2. Início de fusão..................................................................................................5
3. Refino e vazamento..........................................................................................7

1. Conclusão.........................................................................................................8
2. Referencias.......................................................................................................9

        

Resumo

Este trabalho tem como função descrever todo o processo de um forno elétrico, levando como principal o forno elétrico a arco (FEA). É feito com base em dados reais toda sua característica de produção até o próprio equipamento em si, desde sua estrutura, passando por componentes e funcionamento do mesmo para a produção de aço. É mostrado as reações e passo a passo do processo metalúrgico, vindo do alto forno, passando pelo forno panela até chegar ao processo de fundição no forno elétrico a arco e posteriormente vazado para refino e lingotamento continuo.

Palavras chave: Forno. Energia. Aço. Fabricação.

Introdução

No processo de fabricação do aço o mais tradicionalmente utilizado é os fornos com condução elétrica. Após a produção do ferro gusa no alto forno, ou do ferro esponja na redução direta, estes produtos intermediários são encaminhados para a etapa de fabricação do aço, que envolve basicamente a oxidação de grande parte do carbono, reduzido de níveis acima de 4 % para inferiores a 1 % na maioria dos casos e de impurezas como fósforo, enxofre e outras, que são eliminadas na escória, enquanto o excesso de carbono é eliminado sob a forma de gás (CO e CO2). Logo após esse refino e redução o material é mandado para os fornos de condução elétrica, já que sua temperatura ultrapassa 1600°C com facilidade e ocasionando a fundição do aço em 100%.

Os mais comuns são o forno elétrico a arco (FEA) e por indução. O mais utilizado dos dois é o FEA pelo seu custo benefício e sua grande eficiência. O forno por indução por ter uma maior dificuldade por conta da escoria, isso se dar pelo aquecimento que é menor, não é tão utilizado. O forno elétrico 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.        

1. Processo

O funcionamento do forno elétrico a arco é eletricamente simples, tem-se uma fonte de energia elétrica que alimenta os eletrodos de grafite, os mesmo se encontram em uma câmara fechada, é provocado curtos-circuitos que concentram a energia suficiente para fundir a carga metálica. Enquanto o forno panela faz o refino o FEA é utilizado apenas como elemento fusor devido sua grande vantagem como: aumento da produtividade, redução de custos operacionais, e melhoria da qualidade do aço.

Para início do processo é feito o carregamento do forno com sucata. O processo tem um ciclo de operação conhecido como corridas e apresenta a seguinte etapa:

• Carregamento: com a abóbada aberta (tampa) que fica na parte superior e é carregado com sucata e cargas metálicas, que é chamado de primeiro cesto.
• Inicio de fusão: logo após o fechamento da abóbada é ligado o disjuntor do forno e os braços com os eletrodos tendem a descer até entrar em contato com a carga metálica e iniciando o arco voltaico.
• Fusão: nessa etapa os eletrodos tendem a chegar a carga máxima de potência, os arcos acabam por penetrar a sucata e abrindo três perfurações, com essa perfuração acaba por ter uma separação da sucata com as paredes do forno e retirando as irradiações da própria carga a ser fundida.

Esse processo de carregamento pode acontecer por 2 ou 3 vezes por ciclo de operação, posteriormente após a fusão é feito a preparação no forno panela, preparando a carga na forma desejada para o vazamento.

1.  Carregamento

O carregamento é feito com 2 ou 3 cestões quando se tem uma grande demanda de aço. O carregamento é feito da seguinte forma: na parte inferior (fundo) é colocado sucata de chapa leve para amortecer o impacto da sucata pesada e facilitar a rápida formação de banho, também é adicionado carburantes (coque ou restos de eletrodos). Posteriormente é colocado a sucata mais pesada abaixo do nível dos eletrodos, e em seguida a sucata media pesada com seu tamanho limitado para evitar a quebra dos eletrodos. Dos lados e em cima são colocadas sucatas leves, assim também permitindo a penetração de maçaricos dos lados e em cima evitando a radiação para a abobada devido a rápida penetração dos eletrodos.  Em alguns é utilizado no FEA 80% sucata e 20% de gusa que vem do alto forno, isso vai depender de cada indústria.

1.  Inicio de fusão

Para início, tudo depende do tipo de corrente será utilizado no FEA, se é continua ou alternada. O que tem uma melhor eficiência seria o de corrente alternada.

O processo por corrente continua tem vantagens como menor geração de ruídos e harmônicos na rede elétrica, menos consumo de eletrodos, menor consumo de energia elétrica, e consumo de refratários um pouco menor. Mas suas desvantagens são a necessidade de eletrodo no fundo do forno o que pode gerar a quebra, a necessidade de operar com pé liquido, o custo mais elevado dos eletrodos e necessidade de maior altura de escoria espumante. Nos fornos de corrente continua é empregado um eletrodo central de grafite e uma conexão elétrica no fundo do forno. A corrente alternada é retificada através tiristores que tem importante papel no controle do forno. A corrente alternada pode ser facilmente elevada ou reduzida através de transformadores, equipamentos estáticos, de elevadíssima eficiência.