Forno Elétrico a Arco (FEA) Disciplina: Metalurgia dos Aços Técnico: Leandro Ferreira Data: 28/09/2011

Forno Elétrico a Arco (EAF) Objetivo: fundir sucata metálica, convertendo-a em aço líquido, utilizando energia elétrica, convertida em calor através de radiação de arcos elétricos criados entre o(s) eletrodo(s) e peças de sucata sólida (Metalurgia Primária). Após a fusão, a composição do aço é ajustada no processo subseqüente de “Metalurgia Secundária” ou “Metalurgia de Panela” .

Reciclador de Sucata por Excelência

Desenvolvimento do Processo Século 19: primeiros desenvolvimentos do uso de arcos voltáicos 1810: Sir Humphry Davy demonstrou uso do arco elétrico para fundir ferro 1815: Pepys usa o arco elétrico para solda 1853: primeira tentativa de desenvolvimento de um forno de fusão elétrico 1978/9: patente para um forno elétrico a arco por Sir William Siemens 1907: é instalado nos EUA o primeiro forno elétrico a arco comercial por Paul Héroult Após II Guerra: Investimento em uma usina integrada:1.000 US$/t capacidadeInvestimento em uma mini-stee l(EAF): 140 – 200 US$/t cap. Alta demanda de aço e grande disponibilidade de sucata no após guerraSurgem empresas siderúrgicas na Europa a base de EAF para concorrer com as grandes usinas integradas americanas (Bethlehem Steel, US Steel) para produção de produtos longos a menor custo

O FEA pode estar presente ou não nas Usinas Integradas de grande porte Siderurgia Integrada FEA O FEA pode estar presente ou não nas Usinas Integradas de grande porte

Mini-Aciaria (EAF Mini-Stee): Processo reciclador de sucata por excelência; não há restrição para proporção de sucata na carga. A participação do aciaria elétrica no mundo vem crescendo

FLUXOGRAMA GERAL DE UMA USINA SEMI-INTEGRADA – BELGO JUIZ DE FORA

Principais Equipamentos Elétricos do FEA

Principais equipamentos do FEA

FEA Custo Relativo (%) Faixa Carga do forno 71 60 – 80 Eletricidade 14,2 09 – 19 Eletrodos 11,3 07 – 16 Mão de Obra 2,1 Refratários 1,4

Processo de Fabricação do Forno Elétrico 2 O 2 + Carbono Adição de CaO Ligas Desfos- Adição de ligas + (Ni, Mo e foração Carbono) CaF 2 Retirada de Escória Retirada de Escória Fusão Oxidação Vazamento - Prova: 1ª 2ª 3ª 4ª Temperatura: ± 1570ºC ± 1640ºC ± 1680ºC

CICLO DE OPERAÇÃO DE UM FORNO ELÉTRICO: Primeiro Carregamento – É realizado com a abóbada totalmente aberta para permitir que o primeiro Tamborão de sucata seja posicionado exatamente sobre o forno.

Carregamento por Esteira

Forno é então ligado, iniciando a perfuração da carga Forno é então ligado, iniciando a perfuração da carga. Abre-se arco entre os eletrodos e a carga metálica, furando a carga metálica até o fundo, formando então a primeira poça de aço líquido. Continuamente essa poça de aço é aumentada até que toda a carga metálica seja derretida. Ainda com alguma sucata dentro do forno, faz-se o segundo carregamento e dá-se prosseguimento ao térmico da fusão. Quando a sucata estiver toda derretida com temperatura do aço líquido por volta de 1570°C, inicia-se o período de refino. Conhece-se por refino o trabalho com aço líquido onde se objetiva a limpeza do aço em termos de inclusões e acerto de composição química; esse período é acompanhado pela elevação de temperatura no forno e formação de escórias que ajudam a proteger o forno contra a radiação térmica. Essas escórias também colaboram na limpeza do aço.

Seqüência de operações: Carregamento Fusão Refino Vazamento Aço Vazamento da e escória

Processo de Fabricação

Fusão Através do Elétrodos formação do banho líquido penetração eletrodos arco longo alta tensão baixa corrente formação do banho líquido arco longo alta tensão baixa corrente ignição do arco arco curto baixa tensão alta corrente

Processo de Fusão 1º 2º 3º 4º 5º 6º

Balanço Químico do Elementos na Fusão do FEA

Refino do Aço Atingir o nível de carbono especificado para o aço a ser produzido Reduzir o teor de fósforo no aço líquido abaixo da especificação (usualmente abaixo de 0,015%) Homogeneizar a composição e temperatura do aço Aquecer o aço líquido até a temperatura necessária para o vazamento. Refino e Vazamento.

(Eccentric Bottom Taping) Vazamento Vazamento com EBT (Eccentric Bottom Taping) Vazamento com Bica

Uma vez o aço na panela, se tem dois caminhos mais usuais que são: Basculamento do Metal Uma vez o aço na panela, se tem dois caminhos mais usuais que são:

Metalurgia de Panela Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço carbono. Desta forma o FEA pode ser liberado, maximizando a produção de aço. - Forno de panela - Desgaseificação

Desgaseificação por Lança Em casos de aciaria que não possuem forno panela, mas possui desgaseificador, a temperatura de vazamento deve ser a mais alta possível e antes de fazer os ajustes finais de composição química, a panela é enviada para o desgaseificador por um período pré-estabelecido, somente então que a composição química e corrigida, ajustada a temperatura por borbulhamento de argônio e então enviada para o lingotamento. Se não possuir desgaseificador, este passo no processo não é realizado, passando diretamento para os ajustes de composição e temperatura. Esquema de Funcionamento RH Desgaseificação por Lança

Forno Panela No caso de um Forno Panela existente, é muito importante soprar rápido e vazar a corrida do FEA com muito pequeno acerto da composição química, deve-se deixar para realizar os acertos no forno panela. A temperatura de vazamento do forno elétrico passa a ser menos importante, pois esse aquecimento será realizado no forno panela. Apenas o trabalho de desfosforação deve ser realizado no forno elétrico, no qual reuni as condições termodinâmicas mais favoráveis para diminuição desse elemento químico.

Forno Panela

Lingotamento Convencional Lingotamento Continuo Em seguida o aço líquido é lingotado na forma de lingotes, ou então transferida a panela de aço líquido para o lingotamento contínuo para produção de barras com comprimentos e seção transversal pré-estabelecidos. Lingotamento Convencional Lingotamento Continuo Lingotamento em Lingotes Lingotamento Contínuo barras ou placas

Lingotamento Convencional

Lingotamento Continuo

Conclusão O Forno Elétrico a Arco, tem como função fundir sucata metálica e ou DRI (Ferro Esponja), convertendo-a em aço líquido, utilizando energia elétrica, convertida em calor através de radiação de arcos elétricos criados entre o(s) eletrodo(s) e peças de sucata sólida (Metalurgia Primária). Após a fusão, a composição do aço é ajustada no processo subseqüente de “Metalurgia Secundária” ou “Metalurgia de Panela”. Processo reciclador de sucata por excelência; não há restrição para proporção de sucata na carga, pode estar presente em Empresas intregadas, ou em Pequenas Aciarias Elétricas . Pode estar presente também em Fundições de grande porte, a qual necessite de grandes quantidade de metal. O Lingotamento do seu metal pode ser no modo Convencional ou Continuo.

Obrigado