(1) Condições de funcionamento dos materiais refratários
Os fornos de arco elétrico, que utilizam o arco entre a ponta do elétrodo e o material de carga como fonte de calor para a siderurgia, são caracterizados por condições únicas de utilização de materiais refratários.Desenvolvimento de fornos de arco de corrente contínuaO teto do forno é construído com materiais refratários de magnesia-cromo ou magnesia-spinel,que apresentam uma excelente estabilidade contra escória básicaNo entanto, as condições de funcionamento dos refratários neste ambiente são bastante severas, ditadas pelas especificidades da fusão por arco.
O processo de fusão por arco é aproximadamente duas vezes mais rápido do que o processo a céu aberto, sujeitando os refratários a frequentes alterações de temperatura e altas temperaturas prolongadas.o teto do forno é removidoO aquecimento desigual é agravado pela natureza irregular do arco de trabalho.Consequentemente,Por exemplo, num forno de 100 toneladas, a secção central do telhado é erodida a uma taxa de 4 a 4,4 mm por calor, em comparação com 2 a 2,6 mm por calor nas bordas.Este desgaste desigual leva a uma protuberância desigual do telhado e, de vez em quando, esparramamento de tijolos.
Nos fornos de arco de corrente contínua, o projeto de um único elétrodo elimina pontos quentes e a área do teto resfriado a água é expandida, melhorando ligeiramente as condições refratárias.à medida que a capacidade do forno aumenta e a potência específica aumentaOs telhados de fornos são circulares e muitas vezes construídos usando arcos em forma de ventoinha ou técnicas de alvenaria de anel.,O sistema de abertura para eletrodos, extração de gás e injeção de oxigênio reduz o peso do telhado.As áreas ao redor destas aberturas são fundidas com cimento de alta alumina ou castelas ligadas a fosfatoSão igualmente tomadas medidas para eliminar os curto-circuitos eléctricos.
A vida útil dos telhados de fornos para fornos com capacidades inferiores a 100 toneladas é tipicamente de 60 ∼ 120 calor, enquanto os fornos maiores com capacidades superiores a 100 toneladas atingem 60 ∼ 80 calor.O consumo total de refratariedade de um forno elétrico por tonelada de aço é de aproximadamente 10 ‰ 12 kg, com o telhado representando 6 ¢ 7 kg.
(2) Seleção dos Refractórios do Telhado
A escolha dos materiais refratários para os telhados dos fornos de arco elétrico continua a evoluir.a sua temperatura de amolecimento da carga é relativamente baixaOutra desvantagem dos materiais refratários básicos é a sua expansão térmica significativa a altas temperaturas, o que pode causar rachaduras nas juntas dos tijolos e deformações do telhado.é utilizada uma mistura de tijolos cozidos e não cozidosAlgumas publicações sugerem a combinação de produtos de magnesia-cromo não cozidos e revestidos de metal.
Estão a ser testados materiais refratários inovadores para telhados de fornos, incluindo corindo-cromito, mullite-corindo e combinações de materiais básicos e de alta alumina.É dada especial atenção aos materiais refratários que contenham cromo, uma vez que a separação de tijolos cromados pode introduzir cromo no aço, o que não é permitido para certas classes de aço.
Com os avanços nas tecnologias metalúrgicas, como fornos de energia atómica, máquinas de fundição contínua e grandes fornos de arco elétrico,O papel dos fornos eléctricos na siderurgia deverá aumentar significativamenteOs fornos eléctricos oferecem vantagens em relação aos fornos a céu aberto e aos transformadores, incluindo a flexibilidade no ajuste da composição do aço e na produção de várias qualidades de aço.Esta expansão é também economicamente favorável devido ao aumento contínuo da disponibilidade de sucata.
Na China, tijolos de alta alumina são comumente usados para telhados de fornos, com misturas de empilhamento aplicadas ao redor do centro e buracos de eletrodos de coberturas de fornos menores.com o desenvolvimento de grandes fornos elétricos de ultra-alta potência, a vida útil dos tijolos de alta alumina diminuiu, levando a uma maior utilização de tijolos básicos.
(3) Aplicação da tecnologia de refrigeração por água
O desenvolvimento da siderurgia eléctrica moderna está estreitamente ligado à adopção de transformadores de alta potência, que garantem níveis de potência unitária de 600800 kV·A/t durante a fase de fusão.Preaquecimento de materiais de carga, injecção de oxigénio no banho de fusão e aquecimento do forno com queimadores de gás-oxigénio estão entre as características avançadas.Componentes resfriados artificialmente são cada vez mais utilizados para substituir partes de revestimentos refratários.
Durante o fornecimento intensivo de oxigénio para o banho de fusão, a formação de poeira (15-40 g/m3) aumenta a densidade óptica do meio gasoso, tornando a sua escuridão próxima de 1.Isto quase completamente obscurece o banho fundido e teto do fornoOs telhados e paredes que formam escória incorporam várias estruturas refrigeradas a água, com escudos de arrefecimento móveis que protegem os pontos quentes das paredes.
A introdução de componentes resfriados artificialmente levou a novos projetos de fornos de arco elétrico, reduzindo a proporção da área de superfície de revestimento refratário para a área de superfície metálica.Melhorias nas condições de troca de calor reduzem a carga térmica no banho fundido, que aumenta à medida que o revestimento refratário é reduzido ou eliminado.Estruturas com desenvolvimento de revestimento ajustável permitem telhados horizontais resfriados a água que podem se mover para baixo ao longo das paredes resfriadas a água à medida que o processo de fusão progride.
A utilização de arrefecimento artificial nos fornos siderúrgicos elimina as limitações impostas pelas cargas térmicas e pelas temperaturas do revestimento, criando condições para uma fusão intensificada.Embora as estruturas refrigeradas a água aumentem ligeiramente o consumo de electricidade, a redução do tempo de inatividade e o aumento da produtividade aumentam a eficiência económica global.O consumo de eléctrodos por unidade é reduzido em 15%, e o trabalho manual pesado associado à construção de tijolos refratários é reduzido.
O desenvolvimento experimental de fornos com componentes de revestimento resfriados a água demonstrou que a economia de energia e de custos nas indústrias afins (produção de refratários, transporte,Fabricação de eletrodos, etc.) excedem os custos adicionais de energia associados aos equipamentos refrigerados a água.
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