Forno ad arco elettrico
Il forno ad arco elettrico è uno spazio chiuso estremamente caldo, dove il calore viene prodotto tramite arco elettrico per fondere certi metalli come l'acciaio di recupero senza modificare le proprietà elettrochimiche del metallo.
Qui, l'arco elettrico viene prodotto tra gli elettrodi. Questo arco elettrico viene utilizzato per fondere il metallo. I forni ad arco vengono utilizzati per produrre barre strutturali e vergelle d'acciaio. Il forno elettrico è in forma di un recipiente verticale rivestito di mattoni refrattari. Esistono principalmente due tipi di forni elettrici. Sono i forni elettrici a corrente alternata (CA) e a corrente continua (CC).
Forno ad arco elettrico a corrente continua
Il Forno ad Arco Elettrico a Corrente Continua è un forno recente e avanzato rispetto al Forno ad Arco Elettrico a Corrente Alternata. Nel Forno ad Arco Elettrico a Corrente Continua, la corrente scorre dall'anodo al catodo. Questo forno ha solo un singolo elettrodo di grafite e l'altro elettrodo è incorporato nella parte inferiore del forno. Esistono diversi metodi per fissare l'anodo nella parte inferiore del forno a corrente continua.
La prima disposizione consiste in un singolo anodo metallico posizionato nella parte inferiore. È raffreddato ad acqua perché si surriscalda rapidamente. Nella seconda, l'anodo può essere costituito dal fondo conduttore con una guarnizione di C-MgO. La corrente viene fornita alla piastra di rame posizionata nella parte inferiore. Qui, il raffreddamento dell'anodo avviene mediante aria. Nella terza disposizione, le barre metalliche agiscono come anodo. Sono incorporate nella massa di MgO. Nella quarta disposizione, l'anodo è costituito da sottili lamelle. Le lamelle sono incorporate nella massa di MgO.
Vantaggi del Forno ad Arco Elettrico a Corrente Continua
Riduzione del consumo degli elettrodi del 50%.
Fusione quasi uniforme.
Riduzione del consumo di energia (5-10%).
Riduzione del flicker del 50%.
Riduzione del consumo di materiali refrattari.
La vita utile del forno può essere estesa.
Forno ad arco elettrico a corrente alternata
Nel forno elettrico a corrente alternata, la corrente scorre tra gli elettrodi attraverso le cariche nel metallo. In questo forno vengono utilizzati tre elettrodi di grafite come catodi. Lo scarto stesso agisce come anodo. A confronto con il forno ad arco a corrente continua, questo è più economico. Questo forno è il più comunemente utilizzato nei piccoli forni.
Costruzione del Forno ad Arco Elettrico
Come menzionato sopra, il forno elettrico è un grande recipiente verticale rivestito di mattoni refrattari. È illustrato nella figura 2.
Le parti principali del forno elettrico sono il tetto, il cuore (parte inferiore del forno, da cui viene raccolto il metallo fuso), gli elettrodi e le pareti laterali. Il tetto presenta tre buchi attraverso i quali vengono inseriti gli elettrodi. Il tetto è composto da mattoni di allumina e magnesite-cromite. Il cuore include metallo e scorie. Il meccanismo di inclinazione viene utilizzato per versare il metallo fuso nella culla spostando il forno. Per la rimozione degli elettrodi e il caricamento del forno (aggiunta di scarti metallici), è incorporato un meccanismo di retrazione del tetto. Viene anche prevista l'estrazione dei fumi intorno al forno, considerando la salute degli operatori. Nel forno elettrico a corrente alternata, gli elettrodi sono in numero di tre. Questi sono rotondi in sezione. Viene utilizzato il grafite come elettrodi a causa della sua alta conducibilità elettrica. Vengono anche utilizzati elettrodi di carbonio. Il sistema di posizionamento degli elettrodi aiuta a sollevare e abbassare automaticamente gli elettrodi. Gli elettrodi si ossidano fortemente quando la densità di corrente è elevata.
Trasformatore: –
Il trasformatore fornisce l'alimentazione elettrica agli elettrodi. Si trova vicino al forno. È ben protetto. Il rating di un grande forno ad arco elettrico può arrivare fino a 60 MVA.
Principio di funzionamento del Forno ad Arco Elettrico
Il funzionamento del forno elettrico include il caricamento degli elettrodi, il periodo di fusione (fusione del metallo) e il raffinamento. Lo scarto pesante e leggero nel grande cesto viene pre-riscaldato con l'aiuto dei gas di scarico. Per accelerare la formazione delle scorie, vengono aggiunti calcina bruciata e spar. Il caricamento del forno avviene facendo oscillare il tetto del forno. Secondo necessità, avviene anche il caricamento di metallo fuso.
Successivamente, è il periodo di fusione. Gli elettrodi vengono abbassati sullo scarto in questo periodo. Poi viene prodotto l'arco tra l'elettrodo e il metallo. Considerando l'aspetto della protezione, viene selezionata una bassa tensione per questo. Dopo che l'arco è schermato dagli elettrodi, la tensione viene aumentata per accelerare il processo di fusione. In questo processo, carbonio, silicio e manganese si ossidano. È richiesta una corrente inferiore per la produzione di un grande arco. Anche la perdita di calore è minore in questo caso. Il processo di fusione può essere accelerato immergendo profondamente gli elettrodi.
Il processo di raffinamento inizia durante la fusione. La rimozione dello zolfo non è essenziale per la pratica di scorie a singola ossidazione. È necessaria solo la rimozione del fosforo in questo caso. Ma nella pratica di scorie doppie, entrambi (S e P) devono essere rimossi. Dopo la deossidazione, nella pratica di scorie doppie, viene eseguita la rimozione delle scorie ossidanti. Successivamente, con l'aiuto di alluminio, ferromanganese o ferrosilicio, viene deossidato. Quando la chimica del bagno e la temperatura richiesta sono raggiunte, il bagno viene deossidato. Quindi, il metallo fuso è pronto per essere colato.
Per il raffreddamento del forno, possono essere utilizzate pannelli a pressione tubolare o spruzzatura annulare cava.
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