Fabbricazione di acciaio ad arco elettrico

Il processo

Dopo aver spillato un calore, il tetto viene allontanato, e il focolare viene ispezionato e, quando necessario, riparato. Un carroponte carica poi il forno con rottami da un secchio cilindrico aperto in alto per il caricamento e dotato di un fondo a caduta per un caricamento rapido. Le benne di rottame sono caricate in modo tale da assicurare un ammortizzamento del rottame pesante quando il carico cade sul focolare per ottenere una buona conducibilità elettrica nella carica, un basso rischio di rottura dell’elettrodo e una buona protezione delle pareti del forno durante la fusione. Il carbonio e i formatori di scorie sono talvolta aggiunti alla carica per prevenire la sovraossidazione dell’acciaio e per accelerare la formazione delle scorie. Dopo aver caricato un secchio, il tetto viene spostato di nuovo nel forno e gli elettrodi vengono abbassati. La fusione inizia con un’impostazione di bassa potenza fino a quando gli elettrodi non si sono bruciati nei rottami leggeri in cima alla carica, proteggendo le pareti laterali dal surriscaldamento durante la fusione a potenza maggiore. Lasciando alcuni rottami non fusi sulle pareti del forno per la loro protezione, viene caricato un secondo secchio e viene seguita la stessa procedura di fusione. La fusione di rottami molto leggeri a volte richiede la carica di un terzo o anche di un quarto secchio.

Dopo la fusione, il livello di carbonio nell’acciaio è circa lo 0,25% al di sopra del livello di spillatura finale, il che impedisce la sovraossidazione della fusione. A questo punto si è formata una scoria di base, tipicamente composta dal 55% di calce, dal 15% di silice e dal 15 al 20% di ossido di ferro. La schiuma della scoria è spesso generata iniettando carbonio o una miscela di calce e carbonio, che reagisce con l’ossido di ferro nella scoria per produrre gas di monossido di carbonio. Questa schiuma protegge la parete laterale e permette un’impostazione di potenza più alta. A seconda della necessità, il contenuto di carbonio nell’acciaio viene diminuito con l’insufflazione di ossigeno o aumentato con l’iniezione di carbonio. Si prelevano dei campioni, si controlla la temperatura, si fanno delle aggiunte e, quando tutte le condizioni sono giuste, si spilla il forno ruotandolo in avanti in modo che l’acciaio fluisca sopra il becco o attraverso il foro verticale in una siviera. Quando appare la scoria, si applica una rapida inclinazione all’indietro e la scoria viene versata attraverso la porta posteriore del forno in una pentola per scorie. Alcune officine lasciano il 15% dell’acciaio liquido nel forno. Questa pratica del “tallone caldo” permette la completa separazione delle scorie.

Un acciaio molto pulito – cioè con un basso contenuto di ossigeno e di zolfo – può essere prodotto nell’EAF con una pratica a due scorie. Dopo la rimozione delle scorie dalla prima fusione ossidante, vengono aggiunte nuove scorie che contengono carbonio o alluminio o entrambi come agenti riducenti. Le nuove scorie riducenti possono essere composte dal 65% di calce, 20% di silice, carburo di calcio o allumina (o tutti e tre), e praticamente nessun ossido di ferro. Le leghe, che si ossidano facilmente, vengono aggiunte in questo momento per minimizzare le perdite e migliorare il controllo metallurgico. La raffinazione continua sotto la scoria riducente fino a quando il calore è pronto per la spillatura. Il tempo totale di riscaldamento va da una a quattro ore, a seconda del tipo di acciaio prodotto, cioè della quantità di affinazione applicata e del riscaldamento ausiliario utilizzato. Molte officine non applicano la pratica delle due scorie ma trattano l’acciaio, dopo la fusione dei rottami e la spillatura, in stazioni di trattamento in siviera. Questi impianti metallurgici secondari, discussi più avanti, permettono all’EAF di funzionare solo come un fusore di rottami altamente efficiente.

Di tanto in tanto, poiché l’arco erode le loro punte e l’atmosfera del forno ad alta temperatura ossida i loro corpi, nuovi elettrodi vengono aggiunti alla cima delle stringhe di elettrodi al forno. Gli elettrodi sono consumati al ritmo da tre a sei chilogrammi per tonnellata di acciaio, a seconda del tipo di operazione.