December 4, 2025
Analisi del consumo energetico nella fusione dell'acciaio da rottami
Il forno ad arco elettrico (EAF) utilizza l'intenso calore di un arco elettrico generato tra elettrodi per fondere minerali e metalli. Quando si stabilisce un arco, l'energia è altamente concentrata, con temperature nella zona dell'arco che superano gli 8.000 °C. Rispetto ad altri forni per la produzione di acciaio, l'EAF offre maggiore flessibilità operativa, rimuove efficacemente impurità come zolfo e fosforo, consente un controllo preciso della temperatura e occupa un ingombro relativamente piccolo, rendendolo adatto alla produzione di acciai legati di alta qualità.
In base alla configurazione dell'arco, i forni ad arco elettrico possono essere classificati in forni ad arco trifase, forni ad elettrodo consumabile, forni ad arco monofase e forni ad arco di tipo resistivo. Strutturalmente, l'EAF è costituito da un tetto, una porta di carico, un beccuccio di colata e il corpo principale del forno. Il focolare e le pareti laterali sono rivestiti con refrattari basici (alcalini) o acidi.
In base alla potenza installata per tonnellata di capacità, gli EAF sono ulteriormente classificati come forni ad arco a potenza ordinaria, ad alta potenza o ad altissima potenza. In funzione, l'energia elettrica viene fornita tramite elettrodi di grafite e l'arco formato tra le punte degli elettrodi e la carica funge da principale fonte di calore. Poiché l'EAF si basa sul riscaldamento elettrico e consente il controllo dell'atmosfera del forno, è particolarmente vantaggioso per la fusione di tipi di acciaio contenenti elementi facilmente ossidabili. Subito dopo la sua invenzione, l'EAF è stato adottato per la produzione di acciaio legato e da allora ha subito un ampio sviluppo.
Tradizionalmente, era ampiamente sostenuto che i forni ad arco elettrico richiedessero un investimento iniziale più elevato, ma producevano acciaio di qualità superiore con un controllo preciso della composizione, mentre i forni a media frequenza comportavano un costo di capitale inferiore, ma una capacità di raffinazione limitata, con conseguenti prodotti di qualità inferiore.
Questa percezione è cambiata negli ultimi decenni. Spinti dall'enfasi globale sulla conservazione dell'energia, la riduzione delle emissioni e il miglioramento della sicurezza sul posto di lavoro e delle condizioni ambientali, i forni a media frequenza hanno sempre più sostituito i forni ad arco elettrico in determinate applicazioni, soprattutto dove l'alloying ad alta purezza non è il requisito primario. Tuttavia, gli EAF rimangono essenziali per la produzione di acciaio di alta qualità e speciale, dove il controllo della composizione e la rimozione delle impurità sono fondamentali.
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