Come funzionano gli elettrodi di grafite in un forno elettrico ad arco?

Gli elettrodi di grafite sono fondamentali per il funzionamento dei forni elettrici ad arco (EAF). Essi conducono la corrente elettrica ad alta tensione necessaria per riscaldare e fondere le materie prime all'interno, che possono poi essere utilizzate per le operazioni di fusione o raffinazione.

Pertanto, elettrodi di grafite sono parte integrante della produzione di ferro, acciaio e altri metalli nel forno elettrico ad arco. Quando gli elettrodi di grafite vengono messi sotto tensione, si crea un arco elettrico tra di essi, che riscalda il mantello del forno e fonde qualsiasi metallo o lega collocata all'interno del forno elettrico ad arco.

Processo di fusione dell'acciaio con elettrodo di grafite in un forno elettrico ad arco

Quando un EAF viene utilizzato per fondere l'acciaio, il processo inizia con l'inserimento di un rottame metallico nel forno.

Gli operatori collegano quindi gli elettrodi di grafite a una fonte di alimentazione esterna che fornisce corrente alternata (CA) o diretta (CC).

L'operatore accende quindi la corrente e la regola finché non si formano archi tra le punte di grafite degli elettrodi e il rottame metallico, creando un calore intenso che fonde il metallo in un liquido fuso.

I lavoratori fanno passare fino a 150.000 ampere di elettricità attraverso gli elettrodi. Creano un arco elettrico tra gli elettrodi di grafite e le materie prime nel forno, con conseguente produzione di calore.

Cosa sono i forni elettrici ad arco e i loro tipi?

Un forno elettrico ad arco (EAF) è un forno specializzato che utilizza elettrodi di grafite per riscaldare e fondere rottami metallici e produrre acciaio di alta qualità. 

In base alle caratteristiche attuali, i forni elettrici ad arco si dividono in forni elettrici ad arco in corrente alternata e forni elettrici ad arco in corrente continua. Heroult di Francia l'ha inventata nel 1988 dopo l'invenzione dell'elettricità.

L'avvento dei forni elettrici ad arco ha sviluppato una fonte di energia alternativa alla produzione di acciaio a carbone. La produzione di acciaio con forno elettrico ad arco consente di riciclare in modo economico i rottami di acciaio. In definitiva, l'acciaio è diventato il materiale più riciclabile al mondo.

Un forno elettrico ad arco con elettrodi di grafite

Gli elettrodi del forno ad arco conducono l'energia elettrica da una fonte di alimentazione esterna all'interno del forno elettrico ad arco, creando un calore intenso. Di solito, l'elettricità CA o CC crea un arco elettrico tra gli elettrodi di grafite e il materiale di scarto.

Quando la temperatura raggiunge i 5000 gradi Celsius, l'alta temperatura fonde i rottami metallici allo stato liquido. 

Gli operai siderurgici la versano poi fuori dal forno. In genere, ogni forno impiega nove elettrodi disposti in tre colonne di tre elettrodi ciascuna. L'operatore deve regolare la corrente e il voltaggio per utilizzare gli elettrodi di grafite in un Forno elettrico ad arco in c.a..

Inoltre, i lavoratori delle acciaierie devono utilizzare componenti particolari come sistemi di raffreddamento e schermi.

Assicuratevi che l'acciaio fuso non diventi troppo caldo o contaminato durante il processo. Ciò contribuirà a garantire una buona riuscita del forno.

L'importanza dell'elettrodo di grafite nel forno elettrico ad arco

Gli elettrodi di grafite hanno una bassa resistività e sono eccellenti conduttori per il trasferimento di corrente elettrica. L'elettrodo con aghi di coke e buon grado di grafitizzazione ha prestazioni migliori.

Inoltre, il suo coefficiente di espansione termica è basso e non si deforma al variare del gradiente di corrente.

Un altro punto critico è l'elevata resistenza meccanica e l'assenza di piegature o rotture. Date queste caratteristiche, è adatto alle applicazioni ad alta temperatura nei forni elettrici ad arco.

Altri materiali non possono essere sostituiti, quindi gli elettrodi di grafite sono essenziali nella produzione industriale.

In base alle diverse esigenze della siderurgia con forno elettrico ad arco, si distinguono tre tipi: - RP, HP e UHP elettrodi di grafite.

Gli elettrodi di grafite funzionano con il forno ad arco

Un forno elettrico ad arco (EAF) è un tipo di forno che utilizza elettrodi di grafite per generare un arco elettrico per fondere i rottami metallici. L'EAF è costituito da un guscio cilindrico in acciaio rivestito di materiali refrattari.

Il fondo del forno è costituito da una piattaforma inclinabile, che può essere inclinata per versare il metallo fuso. Gli operai inseriscono elettrodi di grafite nel forno attraverso i fori presenti nella parte superiore e collegarli a una fonte di alimentazione.

Quando gli operai accendono la corrente, si genera un arco elettrico che riscalda i rottami metallici e li fonde. Gli operai versano il metallo fuso dal forno e lo fondono nelle forme desiderate.

Il processo consuma gli elettrodi e i lavoratori devono sostituirli periodicamente. I forni elettrici ad arco sono comunemente utilizzati per riciclare i rottami di acciaio e sono anche impiegati nella produzione di acciai speciali.

Conclusione

Elettrodi di grafite sono utilizzati nei forni elettrici ad arco (eaf) a corrente continua o alternata per creare un arco quando la corrente lo attraversa. Convertono l'energia elettrica in calore per fondere rottami di acciaio o metallo.

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Elettrodo di grafite: una panoramica.

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Processo di produzione degli elettrodi di grafite.