O que é um forno a arco?
Um forno de arco, também conhecido como forno de arco elétrico (EAF), é uma instalação que utiliza um arco elétrico para aquecer materiais, tipicamente metais, até o ponto de fusão. Um forno de arco típico derrete o material, ou "carga", como é conhecido, passando uma corrente elétrica através da carga através de um conjunto de eletrodos. Uma combinação do calor gerado pela passagem atual e do arco na superfície de carga derrete o material. Os EAFs são encontrados em laboratórios de pesquisa e próteses dentárias, fundições de ferro fundido e plantas de produção de aço e podem ter capacidades internas que variam de um par de libras a 400 toneladas ou mais. Os fornos a arco têm várias vantagens distintas sobre outros tipos de forno.
Um forno elétrico a arco normalmente consiste em uma concha com paredes laterais e uma tigela com fundo na parte inferior. Uma seção retrátil do telhado, através da qual os eletrodos de grafite são abaixados, cobre o forno. A seção da tigela da concha é revestida com uma camada de material refratário conhecida como lareira. A torneira ou o bico usado para drenar o metal fundido é montado no lado da concha ou no fundo da tigela. Os eletrodos são geralmente redondos em seção transversal e compostos de seções roscadas que permitem a adição de novas seções à medida que o eletrodo queima.
As fontes de energia de corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC) podem ser usadas em um forno a arco. O forno médio de arco da planta de aço opera com uma alimentação de 400 a 900 volts a 44.000 amperes ou mais fornecida por transformadores com classificações de aproximadamente 60.000.000 volt-ampères (60 MVA). Um forno de arco desse tipo pode produzir aproximadamente 80 toneladas de aço fundido por hora. Os fornos a arco variam em tamanho, desde pequenas unidades usadas em laboratórios de pesquisa com uma libra de carga até instalações maciças de plantas de aço capazes de derreter centenas de toneladas de material. O maior desses fornos possui capacidade superior a 300 toneladas e utiliza fontes de alimentação de 300 MVA ou mais.
O processo de fusão do arco é bastante simples. Depois que a tigela ou a lareira do forno é preenchida com matéria-prima, os eletrodos são baixados até entrar em contato com a carga. A corrente elétrica é então aplicada, normalmente em tensões mais baixas para iniciar o processo. O fluxo de corrente através da carga em conjunto com a energia radiante do arco eleva o calor na carga a um ponto em que derrete. Depois que a carga derrete completamente, sua temperatura e composição química são verificadas por sondas ou lanças remotas; se tudo estiver correto, o metal fundido pode ser batido ou derramado.
As matérias-primas utilizadas nos fornos são frequentemente complementadas pela adição de ferro-gusa, cal queimada e dolomita. Esses aditivos promovem o equilíbrio químico correto no aço fundido e formam a escória superficial que flutua as impurezas e isola a carga. As instalações de fornos a arco oferecem muito mais flexibilidade do que outros tipos de fornos; eles podem usar um suprimento exclusivo de sucata e sua produção pode variar de acordo com a demanda. Os fornos a arco também podem ser rapidamente desligados e reiniciados, o que não é o caso dos altos-fornos. Eles também são mais baratos para instalar e usam menos energia para operar por tonelada de produto acabado.