Fusione di rottami carichi nel forno ad arco elettrico

Fusione di rottami carichi nel forno ad arco elettrico

La fase di fusione rappresenta il cuore della produzione dell’acciaio con forni ad arco elettrico (EAF). ModernoEAFi progetti danno priorità alla massimizzazione dell'efficienza di fusione attraverso un apporto energetico ottimizzato, che può essere fornito sia elettricamente che chimicamente.

Ingresso di energia elettrica

L'energia elettrica viene erogata tramite elettrodi di grafite e in genere funge da fonte primaria di energia di fusione. Il funzionamento inizia con un'impostazione di tensione intermedia, consentendo agli elettrodi di perforare i rottami. I rottami leggeri vengono spesso posti sopra per accelerare questa penetrazione iniziale, durante la quale circa il 15% dei rottami si scioglie. Una volta che gli elettrodi sono sufficientemente interrati, il forno passa all'impostazione ad alta tensione e ad arco lungo. Ciò massimizza il trasferimento di potenza ai rottami riducendo al minimo i danni da radiazioni sul tetto. Nel focolare si forma presto una pozza di metallo fuso. Sebbene l’arco sia inizialmente irregolare, si stabilizza man mano che il forno si riscalda e il bagno di fusione si espande, consentendo un assorbimento di potenza medio più elevato.

Ingresso di energia chimica

L’energia chimica integra il processo di fusione attraverso:

- Bruciatori a ossicombustione che bruciano il gas naturale con ossigeno (o aria arricchita di ossigeno), riscaldando i rottami tramite irraggiamento della fiamma e convezione.

- Lancia di ossigeno, in cui l'ossigeno viene iniettato, spesso attraverso un tubo consumabile, per "tagliare" termicamente i rottami ossidando il ferro caldo, rilasciando un intenso calore localizzato.

Una volta che si è formato un bagno fuso, l'ossigeno può essere iniettato direttamente nell'acciaio. Ciò promuove reazioni esotermiche con elementi come carbonio, silicio, manganese, alluminio e fosforo, generando calore aggiuntivo per sciogliere i rottami rimanenti. Gli ossidi metallici risultanti riportano alle scorie. La reazione dell'ossigeno con il carbonio produce monossido di carbonio, che brucia nel forno oppure viene estratto e trattato dal sistema di scarico dei gas.

Carica e controllo del processo

Dopo che si è fusa una quantità di rottami sufficiente per accogliere una seconda carica, il forno viene ricaricato. Quando la carica finale è quasi fusa, le pareti laterali esposte necessitano di protezione dalle intense radiazioni dell'arco. Ciò si ottiene abbassando la tensione o, più efficacemente, creando una scoria schiumosa che seppellisce l'arco, protegge il materiale refrattario e migliora l'efficienza termica.

Transizione alla raffinazione

Una volta raggiunta la fusione completa (condizioni di “bagno piatto”), vengono condotti la misurazione della temperatura e il campionamento del bagno. L'analisi chimica determina la quantità di ossigeno necessaria per la fase di raffinazione e consente il calcolo preliminare delle aggiunte di lega in massa, che vengono finalizzate dopo la raffinazione.

Attraverso l'uso coordinato dell'energia elettrica e chimica, insieme ad un attento controllo del processo, l'EAF converte in modo efficiente i rottami di acciaio in un bagno fuso pronto per la successiva raffinazione e spillatura.

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