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Il processo di fusione di un forno elettrico ad arco (EAF) prevede l'utilizzo di archi elettrici ad alta tensione per generare il calore necessario a fondere rottami metallici o altre materie prime.Questo processo è ampiamente utilizzato nell'industria siderurgica per la sua efficienza e flessibilità.Le fasi principali comprendono il caricamento del forno con le materie prime, l'accensione dell'arco per generare calore, la fusione dei materiali, la raffinazione del metallo fuso e, infine, la spillatura del forno per versare il metallo fuso negli stampi.Il processo è influenzato da fattori quali la tensione, la profondità degli elettrodi e la presenza di impurità.Inoltre, l'uso di un forno a tubi può essere rilevante in alcuni processi preparatori o ausiliari, anche se non fa parte direttamente del processo di fusione EAF.

Punti chiave spiegati:

1. Caricare il forno:

   • Il forno elettrico ad arco viene caricato con materie prime, in genere rottami metallici, minerale di ferro o ferro ridotto direttamente (DRI).I materiali vengono caricati nel forno attraverso il tetto o le porte laterali.
   • Un caricamento corretto è fondamentale per garantire una fusione efficiente ed evitare danni al rivestimento del forno.

2. Avvio dell'arco:

   • Una volta caricata la fornace, gli elettrodi vengono calati all'interno della fornace e si innesca un arco elettrico tra gli elettrodi e i materiali caricati.L'arco genera un calore intenso, raggiungendo temperature fino a 3.000°C (5.432°F), sufficienti a fondere il metallo.
   • La tensione viene aumentata dopo la formazione dell'arco per accelerare il processo di fusione.Anche il bagno profondo degli elettrodi (immergendoli nel metallo fuso) contribuisce ad accelerare la fusione.

3. Fusione dei materiali:

   • Il calore generato dall'arco elettrico fonde i materiali caricati, trasformandoli in uno stato fuso.Durante questa fase, il forno viene spesso inclinato o ruotato per garantire una fusione uniforme ed evitare la formazione di punti freddi.
   • La presenza di impurità, scorie e ossidanti può influenzare il processo di fusione e spesso vengono rimossi o gestiti durante questa fase.

4. Raffinazione del metallo fuso:

   • Dopo la fusione completa dei materiali, il metallo fuso viene sottoposto a raffinazione per rimuovere le impurità e regolare la composizione chimica.Ciò può comportare l'aggiunta di fondenti, leghe o altri agenti di raffinazione.
   • Il processo di raffinazione è fondamentale per ottenere la qualità e le proprietà desiderate del prodotto metallico finale.

5. Spillatura del forno:

   • Una volta completato il processo di raffinazione, il forno viene spillato inclinandolo per versare il metallo fuso in una siviera o direttamente negli stampi.Il processo di spillatura deve essere attentamente controllato per garantire il corretto flusso del metallo ed evitare fuoriuscite o contaminazioni.
   • Il metallo fuso viene quindi fuso nelle forme desiderate o ulteriormente lavorato secondo le necessità.

6. Manutenzione del forno:

   • Dopo la spillatura, il forno può richiedere manutenzione o riparazione, soprattutto se il rivestimento è stato eroso o danneggiato.Le fasi di riparazione dipendono dall'entità del danno:
     • Per la riparazione completa (quando la parete è uniformemente erosa fino a circa 70 mm), si raschia la scoria, si imposta una matrice, si prepara e si versa la sabbia di quarzo, si compatta e si riscalda il forno.
     • Per la riparazione parziale (quando l'erosione è inferiore a 70 mm o ci sono crepe sopra la bobina di induzione), le aree danneggiate vengono raschiate, la carica viene fissata con una piastra di acciaio, riempita con sabbia di quarzo e compattata.

7. Vantaggi della fusione in forno elettrico ad arco:

   • Il processo EAF offre diversi vantaggi, tra cui la capacità di fusione continua 24 ore su 24, la semplicità di funzionamento, il basso consumo energetico e il rispetto dell'ambiente.
   • Il processo beneficia anche di un effetto di agitazione magnetica, che migliora l'uniformità della composizione del metallo e favorisce la rimozione della feccia.

8. Confronto con altri processi di fusione:

   • Il processo di fusione in un forno elettrico ad arco si distingue da altri metodi, come il forno a induzione, che possono essere suddivisi in metodo di fusione a crogiolo alcalino e metodo di fusione a crogiolo acido, a seconda del materiale del crogiolo utilizzato.
   • Il processo di fusione a induzione sottovuoto, che prevede fasi come la selezione del crogiolo, la preparazione della carica, la fusione, la raffinazione e la colata, è un'altra alternativa, ma è tipicamente utilizzato per applicazioni specializzate.

In sintesi, il processo di fusione di un forno elettrico ad arco è un metodo complesso ma altamente efficiente per produrre prodotti metallici di alta qualità.Comporta diverse fasi critiche, dalla carica alla fusione, dalla raffinazione alla spillatura, ognuna delle quali deve essere gestita con attenzione per garantire risultati ottimali.Il processo è influenzato da vari fattori, tra cui la tensione, la profondità dell'elettrodo e la presenza di impurità, e offre diversi vantaggi rispetto ad altri metodi di fusione.

Tabella riassuntiva:

Passo	Descrizione
Caricamento	Le materie prime (rottami metallici, minerale di ferro, DRI) vengono caricate nel forno.
Avvio dell'arco	Gli elettrodi generano un calore intenso (fino a 3.000°C) per fondere i materiali.
Fusione	I materiali vengono fusi in modo uniforme e le impurità vengono eliminate.
Raffinazione	Il metallo fuso viene raffinato per regolare la composizione e rimuovere le impurità.
Maschiatura	Il metallo fuso viene versato in stampi o siviere per la successiva lavorazione.
Manutenzione	Il rivestimento del forno viene riparato se danneggiato, garantendo longevità ed efficienza.
Vantaggi	Funzionamento 24 ore su 24, basso consumo energetico, rispetto dell'ambiente e qualità uniforme del metallo.

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