Princípios dos Eletrodos SoederbergA figura 1 mostra o escopo simplificado de um eletrodo Soederberg. A finalidade do eletrodo é conduzir corrente elétrica para dentro do forno. A pasta carregada é, durante a operação, gradualmente transferida para um condutor sólido com boas propriedades elétricas e mecânicas. O eletrodo pode ser definido em zonas: - acima do nível de pasta fluida Novas seções de camisa são soldadas. Pasta sólida é carregada. Temperatura aumenta, a pasta flui e enche por inteiro a camisa; - pasta fluida acima das placas de contato A pasta é ligeiramente aquecida; - A região das placas e contato A corrente passa no eletrodo via costelas e transforma a pasta em um condutor elétrico de alta resistência mecânica. A matéria volátil evola, passa para baixo através do eletrodo poroso, e é adequada no trajeto em carbono e hidrogênio. O carbono depositado melhora a resistência mecânica. - entre placas de contato e superfície da carga A temperatura aumenta em seguida e a camisa de aço funde; - abaixo da superfície da carga A temperatura aumenta ao máximo. O consumo de eletrodo tem lugar. A corrente deixa o eletrodo. As costelas da camisa têm duas funções, sendo uma elétrica e a outra mecânica. Elas conduzem corrente para o interior do eletrodo, portanto atuando como elemento de aquecimento. Durante cozimento o carbono do eletrodo contrai e destaca-se da camisa, e as costelas devem suportar a maior parte do peso do eletrodo cozido. Para precaver-se contra o deslizamento entre o carbono e as costelas de aço, aberturas são nelas estampadas para obter uma maior aderência. 1.3 Balanço de Energia e Distribuição de Temperatura Será analisado o balanço de energia para um eletrodo de grande diâmetro (Ø = 1550mm), em um forno de ferro-silicio, com uma corrente de 112kA e uma taxa de deslizamento de 20mm/h. A figura 2 mostra esquematicamente o balanço de energia para o mencionado eletrodo, conforme Arnesen et alii (1). Figura 1 Camisa Plac as de Contato Alestas (Coselas) Briquetes Camisa 80°C Pasta Fluida Condutor 200°C Plac a de Contato 500°C Z ona de Calc inaç ão 1200°C Calc in ado 2000°C Carga do Forno 2500°C Esboç o Simplificado do Eletrodo Soederberg . O fluxo vertical de calor é também pequeno. . Devido à grande diferença em condutividade entre o material da placa e o eletrodo. a maior parte de corrente é introduzida no eletrodo na extremidade mais baixa das placas. Altas intensidades de corrente no eletrodo e baixas taxas de deslizamento elevam a posição da zona de cozimento. A energia total gerada compreende uma potencia de 739kW no interior do eletrodo. Efeitos menores são causados por projetos das camisas. alcançando um máximo na extremidade mais baixa das placas. A pequena parcela requerida para aquecer e fundir a pasta é transferida dos arredores. Contudo. a distribuição de temperatura é também afetada pela temperatura dos arredores e taxa de deslizamento. sem o que não seria possível operá-lo adequadamente. O efeito de refrigeração das placas e a tendência da corrente passar para o eletrodo mais em baixo. levam a zona de cozimento também para baixo. A temperatura nesta área é comparativamente baixa e a resistividade do carbono correspondentemente alta. na posição normal e os efeitos de altas correntes e altas taxas de deslizamento. A pressão da placa também influencia esta distribuição devido ao seu efeito sobre a resistência de contato. à elevação de temperatura é rápida e a zona de cozimento tende a permanecer dentro da área da placa. temperatura da água de refrigeração e pressão das placas. O “calor latente” usado para aquecimento do eletrodo é relativamente pequeno. O balanço de energia é antes de tudo determinado pela corrente do eletrodo. porque a retração tem lugar para fora criando tensões anormais no eletrodo. a maior parte do calor gerado deixa portanto o eletrodo pelo flanco.A maior parte da energia envolvida é gerada pela corrente elétrica. O resultado é que mesmo sob condições muito variáveis de operação a zona de cozimento na superfície do eletrodo. A curvatura negativa na parte central é considerada perigosa. porém esta ultima é imediatamente absorvida pela água de refrigeração das placas e não esta incluída no balanço. Especial atenção deve ser dada à posição isotérmica de 500ºC. As placas refrigeradas à água removem uma grande quantidade de calor. A figura 4 mostra exemplos da forma da zona de cozimento através do diâmetro do eletrodo. mais 155kW devido à resistência de contato. os quais por outro lado são fortemente influenciados pelo processo. está situada um pouco acima da extremidade mais baixo das placas. A geração de calor é portanto grande por unidade de volume. mostra para o caso em estudo os correspondentes perfis de temperatura. A figura 3. Isto é muito importante porque o eletrodo deve ser formado dentro da área das placas. segundo Arnesen et alii (1). Nesta temperatura a pasta foi cozida para um eletrodo forte e sólido. 6 2. Rupturas na parte fluida ocorrem quando a zona de cozimento vem abaixo das placas e a camisa não pode suportar a corrente. a zona de cozimento esta situada mais distante para baixo e a camisa tem de ser feita espessa e forte para suportar toda corrente.20.6 1. estas tensões são em uma grande extensão absorvidas pelas mudanças estruturais. W Gerado Consumido Fluxo de Calor kW . Porem mudanças abruptas de temperatura em operação não estacionaria pode conduzir a uma ruptura na parte sólida.Calor k .0 0.2 33 3. . porem a opinião comum é que durante a descida lenta.Balanço de energia de um eletrodo de 1550mm de diâmetro na produção de ferro silício Há. naturalmente.0 65 252 422 27 11 72 17 20 213 415 16 Figura 2 . A parte sólida do eletrodo atinge temperaturas crescentes para baixo. Possível segregação na pasta fluida reduziria a resistência mecânica do eletrodo e aumentaria a tendência para rupturas na parte sólida. um limite para os fatores que estabilizam a zona de cozimento dentro da área das placas. V ertical Radial 0. Tensões térmicas têm lugar. Nos fornos com relativamente grande eletrodos e baixa densidade de corrente. especialmente briquetes. porém a estocagem em clima quente e a contaminação podem causar problemas. um espaço oco pode ser formado e gradualmente ele cresce. a pasta contrai e se ela agarra firmemente à camisa mais acima. O uso de fornos menores.4 Carregamento e Aquecimento da Pasta de Eletrodo A pasta pode ser carregada em uma variedade de formas como briquetes.Distribuição de temperatura em um eletrodo de 1550mm de diâmetro na produção de FeSi 1. a principal desvantagem é que os operadores não podem determinar o nível de pasta fluida. tem vantagens práticas em algumas usinas. É portanto recomendado baixar o nível de pasta de tempo em tempo quando briquetes e pastas fluidas são carregados. blocos. Na operação do eletrodo. °C 00 C °C 00° 00 20 0°C 240 . cilindros e prismas. A temperatura é agora raras vezes usada. Outro problema a ser assimilado é que durante o cozimento.100°C °C 100 2 500 ° 10 C 00 °C 15 Figura 3 . bem como pasta fluida. Por outro lado. Pode ser necessário aquecer o ar para suprir a necessária quantidade de calor e. Isto evita a entrada de gases quentes do forno. Se gases de alcatrão evolam. A coluna de pasta não fundida deve sempre estar presente no sistema. possibilita as melhores condições para a fusão controlada da pasta. ser necessário retirar o excesso de calor gerado por correntes parasitas no manto de suspensão.Placa de Contanto Extremidade da Costela Alta Corrente do Eletrodo Condições Normais Alta T axa de Deslizamento Figura 4 . o qual sob condições normais de operação deve ser controlada para uma altura de 2-3m acima das placas. um alto nível de pasta fluida e condições desfavoráveis de temperatura aumentam o risco de segregação. Ar é soprado atrás do manto de suspensão. Cobrir a coluna do eletrodo no topo pode ser útil para manter adequada fusão embaixo e conservar o pó fora. Carregamento de pasta em cilindros ou primas de grandes dimensões. Para um controle adequado por efeito máximo de 36kW são fontes comuns de calor para eletrodos de diâmetros médios e grandes.Posição da Zona de Cozimento em diferentes condições de operação O problema mencionado é completamente evitado quando grandes cilindros ou primas são carregados. os quais dão origem a condições incontroláveis de aquecimento. em outros casos. Esta reserva é necessária em caso de grandes deslizamentos e com a finalidade de forçar a evolação de gases para baixo. empilhados no extremo superior de cada outro do centro dos eletrodos. devem ser dado ênfase a uma boa ventilação antes da soldagem. com um escape ocorrendo no nível das placas. . Esta forma também permite medidas do nível de pasta fluida. . No calculo a seção transversal. Quando a zona de cozimento está abaixo da região das placas durante a operação normal. conforme mostrado na figura 5. É necessário estampar aberturas nas costelas com a finalidade de obter um sustentação para o eletrodo cozido. É muito importante que as costelas superpostas sejam adequadamente soldadas uma na outra ou se a solda é difícil. A partir da zona de cozimento e mais distante para baixo as costelas são parte mais importante da comisa. a camisa de aço e o material carbônico possuem igual condutividade em uma temperatura em torno de 750ºC. A seção transversal de um eletrodo com 1550mm de diâmetro para a produção de ferro silício tem a relação aço para a pasta ao redor de 1 para 25. O papel das costelas. porem aumentada no carbono. Com o aumento da temperatura.5 A/mm² é seguro em muitos dos casos. o carbono conduzirá cada vez mais corrente. O envoltório externo age como uma fôrma para a pasta fluida até a temperatura de 500ºC. usualmente entre 1 e 3mm de espessura e um reforço é muitas vezes soldado ao longo da extremidade interna das costelas em grandes eletrodos.suportar o peso do eletrodo cozido. deve-se levar em conta a área perdido pelas aberturas estampadas nas costelas. a camisa deve ser projetada para conduzir e manter a corrente total e também suficiente resistência mecânica. Quando a temperatura aumenta a condutividade elétrica é reduzida no aço. Como a finalidade do eletrodo é conduzir uma elevada corrente. Figura 5 . 4-2.1. . A camisa de aço funde a uma temperatura de 1200ºC a 1400ºC. 7 A/mm² de seção transversal de aço e que 2. O eletrodo é um sistema de dois componentes. segundo Arnesen et alii(1): . as costelas devem ser alongadas para ultrapassar 300400mm as costelas de baixo. original de Arnesen et alii(1). O tamanho das aberturas na direção radial deve ser relativamente pequeno para manter alta condutibilidade e resistência mecânica.agir como elemento de aquecimento para cozimento do eletrodo. quando p consumo de eletrodo tem lugar.Com a relação aço pasta mencionada. As seções das camisas são normalmente fabricadas com dois metros de comprimento e elas são soldadas sobre o topo da outra que lhe antecede. onde a pasta torna-se um eletrodo sólido. pasta e camisa de aço. ou seja. A experiência tem mostrado que a camisa pode conduzir 2. porém o carbono já se tornou um bom condutor e está capacitado a conduzir sozinho a corrente.5 vezes a largura são comumente usadas e colocadas no meio das costelas.conduzir a corrente para o interior do eletrodo de carbono. Ela é fabricada de chapa de aço. a condutividade elétrica é uma importante propriedade e sob este aspecto os dois materiais se completam. Aberturas retangulares com uma altura 2 a 2.5 Camisa de Eletrodo A camisa para o eletrodo Soedergerg é feito de um envoltório externo e costelas radiais. Num eletrodo Soederberg normal a zona de cozimento deve ser localizada bem acima da extremidade mais baixa das placas de contato. Na maioria dos casos não é necessário fazer uso da taxa máxima de deslizamento e pode portanto ser recomendado operar com uma “taxa de deslizamento segura” e somente usar a “taxa de deslizamento máxima” em conexão com operação irregular do forno. Figura 6 .1. combinado com uma redução na corrente do eletrodo. segundo Arnesen et alii (1) pode ser considerada mais ou menos constante. A resistência elétrica (R) em um eletrodo. para evitar rupturas na região de pasta fluida. Conforme mencionado. apesar do desequilíbrio. o eletrodo é deslizado através do conjunto de sustentação (Electrode Holder). a corrente do eletrodo e a taxa de deslizamento são os mais importantes fatores para determinar sua posição. os outros eletrodos podem ser operador próximos das condições normais mantendo uma relativamente alta potência do forno. Para manter o comprimento correto. Outro caminho para aumentar o comprimento de um eletrodo curto é um grande e simples deslizamento do eletrodo. No caso quando um eletrodo tem-se tornado muito curto. preferencialmente não mais que 10mm cada vez. é importante inserir a taxa de deslizamento máxima como uma função da corrente. e o deslizamento aumentando para 3 a 4 vezes a taxa máxima de deslizamento. e o calor gerado (W) será proporcional ao quadrado da corrente do eletrodo (I). Isto é especialmente importante quando a taxa de deslizamento é alta. A figura 6 mostra ambas curvas para um eletrodo de 1550mm de diamentro. isto é W = I² R Neste caso. O consumo pode muitas vezes ser tão alto que mesmo a taxa máxima de deslizamento não é bastante. A corrente é então reduzida ao nível máximo para a camisa somente.6 Deslizamento dos Eletrodos O consumo de eletrodo difere para vários processos de fusão redutora e ele pode ser também afetado pelas condições de operação. Este procedimento é normal para pequenos eletrodos. é recomendado aumentar seu comprimento por meio de um “deslizamento forçado”. O eletrodo deve ser deslizado frequentemente e em pequenos segmentos. preferencialmente em menos da metade do período de parada. A extremidade inferior das placas é considerada uma outra área critica. Esforços devem portanto ser feitos para conservar períodos de parada tão curtos quanto possíveis. durante paradas. Em regras gerais para a operação do eletrodo durante paralisações os procedimentos variam de um processo para outro. Sendo que a geração de calor é proporcional a I² .7 Paralisações da Marcha do Forno Durante períodos de paralisação podem surgir gradientes indesejáveis de temperatura no eletrodo. dois terços da corrente normal do eletrodo corresponde a somente 44% do calor a plena carga. A figura 7 mostra um procedimento recomendado para 12 horas de parada. A lenta redução da corrente antes de deslizar e o longo tempo para elevar a corrente. e uma redução na água de refrigeração são alternativas para melhores condições. O exemplo pode. A experiência com a operação do forno é que ruptura na parte sólida ocorreu mais frequentemente ao nível de carga do forno. entretanto. Estes procedimentos objetiva em mudança mínimas possíveis nas temperaturas e tensões do eletrodo comparadas às condição estável. existem mudanças bruscas nas condições térmicas. ser de importância também com guia para outros eletrodos. bom como. lentamente aumenta após a parada. Isolamento térmico do comprimento livre do eletrodo. Para paradas longas. o diâmetro do eletrodo e a intensidade de corrente são importantes. quando os eletrodos tornam-se relativamente frios. A discussão que se segue será restringida à procedimento para o previamente mencionado eletrodo de 1550mm de diâmetro. porem mais tempo para aliviar estas forças. a corrente deve preferivelmente ser reduzida lentamente. ajudaria.1. Figura 8 . Mudanças cuidadosas não são consideradas importantes abaixo desta carga como mostrado na figura 7. Durante longas paradas tensões térmicas severas podem ocorrer com uma considerável tendência para a ruptura. As paralisações de menos que 3-4 horas de duração normalmente não causariam problema algum nos eletrodos. O limite entre paralisações curtas e longas será considerado como dez horas. tornando-se um problema. As mudanças lentas propostas na operação dariam. Após paralisações um grande deslizamento. Aqui. A figura 7 sugere a variação de correntes versus tempo para uma paralisação de 6 horas segundo Arnesen et alii (1). por exemplo 100 – 200mm. Particularmente. porem ressalvando que discriminação dependerá das condições de operação. tamanho e operação. com o projeto do forno. Para todas paralisações até 10 horas é recomendada cortar a corrente abruptamente e aumentá-la rapidamente após a parada. excedendo 10 horas. são equivalente a um prolongado período de resfriamento e deve ser evitado. e o material está exposto então a tensões térmicas. etc. esta estrutura é ligada à uma camisa exterior somente na extremidade de cada elemento da camisa adicionada. Na construção convencional do eletrodo Soederberg. modificações na estrutura clássica do eletrodo Soederberg. Diversas modificações tem sido propostas para a estrutura clássica do eletrodo Soederberg visando evitar a introdução de ferro nos produtos (camisa de alumínio. concluindo que nos Fornos Elétricos de Redução. é feito em costelas. De Stasi et alii (2) sugeriram há alguns anos. gusa. segundo Di Stasi(2) O eletrodo Soederberg tem sido aplicado em escala crescente para fornos de ferro ligas. . Para isto. O Sistema Di Stasi (2). para melhorar a resistência mecânica da coluna de eletrodo.2. Eletrodo de Auto-Cozimento não convencional. é equipado com “wisdom”. conforme esquema da figura 8. as duas tiras de suspensão são transferidas do lado de fora do eletrodo para o seu interior e estão numa posição simétrica em relação ao eixo do eletrodo. células eletrolíticas. O invólucro exterior destes eletrodos. com diâmetro de eletrodos menores que 1m. interligadas uma com a outra por pecas angulares e estas constituindo a ancoragem do eletrodo. o cozimento é devido essencialmente ao calor transmitido através do eletrodo e não devido ao efeito joule. Ele apresenta consideráveis vantagens quando se trata de processos que requerem eletrodos de grande diâmetro e nos quais ser toleradas as impurezas por ele introduzidas no produto. Este sistema na convencional tendo sido adotado para fornos de menor porte. para baixar o preço da construção do eletrodo ou para atender em alguma extensão necessidades de produtos particulares.). A construção do eletrodo tem sido portanto consideravelmente simplificada. isto objetivando exclusivamente a centralização da camisa em relação à estrutura interna. Esta estrutura é portanto protegida de superaquecimento a qual pode acontecer na construção convencional quando o processo de cozimento tem lugar em baixa temperatura. inoxidável. realizaram uma analise do ponto de vista térmico e elétrico do fluxo e do cozimento de pasta do eletrodo. carbureto de cálcio. na parte interna da camisa são soldados um grande numero de aletas ou “costelas com janelas” visando o aumento da aderência entre a pasta de eletrodo e a camisa. visando menor introdução de ferro no produto e economia no custo do eletrodo.Bands. Este fato permite a mudança da estrutura empregada do tipo convencional. para melhorar a distribuição de corrente e calor no centro dos eletrodos. para estabelecer um ligação entre a pasta de eletrodo cozida e aquela “verde”. etc. economias de aço para construção do eletrodo propriamente dito são da ordem de 24%. e segundo numerosas opiniões. substituindo as “costelas” por uma estrutura a qual se situa no zona central do eletrodo e não tem conexão com a camisa. tem dois fornos de 6. ponto de fusão do alumínio. para taxas de deslizamentos normais. este deverá ser resistente ao calor e com propriedades superiores as do aço carbono. Eles usam placas de contato mais altas que o normal e um dispositivo especial de fricção. usa camisa de alumínio em dois fornos de 6 MVA.as costelas deverão suportar o peso do eletrodo. . . A Trentine. Eletrodo com Camisa de Alumínio Diversas companhias têm experimentado camisas de alumínio. A camisa de alumínio devera portanto ser espessa. Basicamente. duas companhias têm marchado com este sistema durante um longo tempo. É portanto importante que esta coqueificação suceda integralmente até o nível de 500ºC. devem ser feitos apara compensar o consumo. em torno de 500ºC. Isto sugere que embora a costela deva ser de aço. Como exceção.as costelas internas são elementos de transporte de energia necessárias à coqueificação da pasta e exercem o papel de elemento de sustentação do eletrodo coqueificado. os quais independentes da pasta estar sólida ou não. porem é possível ou viável. A Nippon Denko no Japão. temperatura esta muito próxima daquela de coqueificação da pasta. Os informes anteriores indicam que o processo é difícil.como o alumínio funde a 630ºC e a pasta se solidifica a cerca de 500ºC ou um pouco mais.os pontos críticos são os fatos que o ponto de amolecimento do alumínio situa-se a cerca de 200ºC ou pouco mais e sua fusão a cerca de 630ºC.a camisa é apenas um molde ou envoltório da pasta fluida. respectivamente. que ela ocorra antes que o nível de temperatura da camisa atinja 630ºC. com eletrodos de diâmetro 800mm e 900mm. é possível definir algumas regras básicas para a utilização da camisa de alumínio: . conforme demonstrado pelos resultados da Nippon Denko e Trentine. ou seja. O baixo ponto de fusão e a baixa resistência mecânica do alumínio obviamente podem e devem trazer dificuldades. .3. As constelas são de aço. o processo se fundamenta nos seguintes fatos: . Com vistas ao exposto. . porque outras companhias tentaram e desistiram. há necessidade de um separação nítida das isotermas na zona de cozimento à seqüência de arriamentos.5 e 10 MVA. indicando problemas. porém elas guardam seu know-how e há muito pouca informação a seu respeito.ela deve possuir espessura capaz de suportar o transporte de corrente sem que qualquer amolecimento importante da camisa possa suceder. independentemente da camisa. sem que contaminação importante de sucata se suceda. porem este sistema não tem conseguido uso comum. com eletrodos de 800mm de diâmetro. em Calisco D’Adda. visando menor espessura das costelas. . através de um maior tempo de residência da pasta a coqueificar. O excesso de pressão das placas deforma as camisas dificultando o seu deslizamento posterior e provocando paralelamente o seu amolecimento. . com matérias-primas bem preparadas. pela elevação da zona de cozimento. na expectativa de se contornar o mencionado inconveniente. porcentagens de ferro no silício som torno de 0. a partir do eletrodo Soederberg. Com camisas de alumínio e costelas de aço resistente ao calor. Figura 9. Com deslizamentos insuficientes e/ou eletrodos em fim de curso. com constantes e pequenos deslizamentos. 800mm ou 900mm máximo. . envolvendo uma correta operação do forno. as dificuldades dão menores que no caso particular da camisa de alumínio. com pasta de baixa porcentagem de cinza.30%.Para isto. torna-se extremamente severas as condições na região da placas conforme ilustrado esquematicamente na figura 9. A manutenção de 100-200ºC no nível superior das placas e 500-600ºC em seu nível inferior asseguraria uma mudança de temperatura gradual e lenta da pasta na zona de cozimento. Os problemas maiores com a utilização de camisa de alumínio localizam-se na região das placas de contato e são agravados pelas condições anormais de deslizamento da coluna e pela qualidade da carga no interior do forno.o forno deve passar por uma revisão prévia antes de ser colocado em marcha. as quais são extremamente prejudiciais à produção de silício metálico e a este tipo de eletrodo. . Estreito controle da operação do eletrodo. 4. Neste caso. provocando sei amolecimento e vazamento de pasta. visando-se a produção de silício metálico. Eletrodo com Camisa de Aço Inoxidável.ter em mente um plano de mudança para camisa de aço novamente sempre que problemas maiores surgirem e marchar produzindo ferro silício até que as condições operacionais normais sejam restabelecidas. como conseqüência ocorrerá o amolecimento da camisa em zonas criticas e poderá suceder a ruptura do eletrodo. A insuficiência de pressão das placas ocasiona o arco entre a placa-camisa. visando evitar todo e qualquer tipo de paralisação. A finalidade é diminuir a espessura do conjunto camisa-costela.a camisa de alumínio só será usada para fornos com pequenos diâmetros de eletrodo. em cada nível de temperatura. sugere-se placas de contato mais altas. baixa cinza. . será possível obter-se com pasta de coque de petróleo. informa ter sido constatado: . Num forno fornecido com o equipamento para eletrodos de extrusão. considerando-se que cada eletrodo participa com 1/3 deste. É possível também utilizar ambos os tipos de eletrodo ao mesmo tempo. formado por uma camisa fina de aço de alta resistência.18%. para 0. os produtores partiram à procura de uma alternativa para os usuais eletrodos de carbono amorfo que representem uma parte considerável dos custo de produção. A mudança de eletrodos de carbono para eletrodos de extrusão pode ser executada normalmente sem problemas e sem interrupção do forno. Eletrodo Extrudado. O pórtico está conectado ao cilindro regular para movimento simultâneo de sustentação e deslizamento de eletrodo e da camisa. O eletrodo esta suspenso no centro por uma seção de perfil cruzado de aço inoxidável de alta resistência provido de aberturas para a sua melhor sustentação pelos tirantes.11 ou 0. com a finalidade de reduzir os custos da produção de silício metálico e elementar. Este valor poderá ser reduzido.os custos com eletrodos podem ser reduzidos consideravelmente sem necessidade de custos de investimentos elevados no início. Pioneiramente a INDEL iniciou em sua planta de Ospitale di Cadore a utilização dos eletrodos de extrusão. a Mannesmann DEMAG(3). A mudança no sentido inverso requer uma preparação especial dos eletrodos de carbono permitindo a adição de pasta durante a troca. Este suporte de aço inoxidável esta fixado a um pórtico através de um cilindro hidráulico para o deslizamento do eletrodo. segundo Mannesmann DEMAG (3) Conforme relato da Mannesmann DEMAG(3).06% de Fe aplicando o eletrodo de extrusão para apenas dois ou um eletrodo. unicamente porque o eletrodo desliza através e relativamente a esta camisa na velocidade requerida pelo processo. A adição de Fe na produção do forno utilizando eletrodos de 45’’ será de aproximadamente 0. . os eletrodos Soederberg ou os eletrodos de carbono poderão ser utilizados também sem qualquer problema. Trata-se praticamente de um eletrodo tipo Soederberg. Em resumo.5. Esta camisa queima a uma velocidade muito lenta. Com a utilização dos eletrodos de extrusão com a pasta Soederberg de baixo teor de cinzas o fator de custos dos eletrodos poderá ser reduzido consideravelmente sem exceder o valor permissível de ferro no metal silício elementar. 5kg po MWh. .o consumo de pasta de eletrodo será menos que 9.o consumo de aço inoxidável será menor que 32kg por metro de eletrodo.com referencia a possibilidade de quebra dos eletrodos. O “Licensor”garante: . pelo “Licensor”. será da ordem de DM163.a porcentagem de ferro do produto aumentará menos de 0. por tonelada de silício metálico. A figura 10 mostra o esquema do eletrodo extrudado.utilizando a mesma matéria-prima o conteúdo de ferro no silício será elevado em apenas 0.06% (1 eletrodo de extrusão). Este consumo não afetara a qualidade do silício metálico produzido. Deve-se distinguir os três tipos de quebra do eletrodo: 1 – Quebra de Pasta Verde 2 – Rachadura 3 – Quebra de Pasta Cozida .modificações de projeto no forno. Em casos extremos a proteção de carga assimétrica desligará o forno. o regulador compensará (este aumento) abaixando o eletrodo. Quebra de Eletrodo A quebra do eletrodo. a vantagem de custo para o eletrodo extrudado.pessoal especializado. Para o eletrodo de 50”ou de 1270mm. embora rara. o eletrodo de extrusão é mais seguro e regular que o eletrodo de carbono. constatação feita após muitos anos de experiência na planta INDEL.pasta de baixa porcentegam de cinza. pode ocorrer. 6.18% (com 3 eletrodos de extrusão).. A quebra causara um aumento de tensão entre o eletrodo e o fundo do forno. . 0. .06% por cada deslizamento de eletrodo. O forno deve ser transferido para controle manual e a força regulada para se adaptar a situação. . . As irregularidades podem ser notadas nos instrumentos de controle.a corrente no eletrodo pode ser elevada até 90kA para operação continua. Aparentemente o processo exigirá: . Quando operando sob controle automático. Estes valores seriam confirmando durante o teste de garantia de performance. comparativamente com o de carbono amorfo. não apenas as relativas ao eletrodo estrudado proprimente dito. o que sem duvida representa uma vantagem considerável.12% (2 eletrodos) ou 0. . dependerá da situação real. 6.1 Quebra da Pasta não Cozida (Quebra Mole) A camisa queima-se próxima a extremidade das placas de contato e o eletrodo pode então. tais precauções são difíceis de serem tomadas. A camisa deve. São recomendadas precauções para reduzir a velocidade de resfriamento (isto é. para permitir o escape de substancias voláteis da pasta. O eletrodo racha e grandes pedaços desprendem-se. Isolamento térmico da parede do eletrodo por esteiras de lá de vidro e carga do forno. uma junta de camisas de baixa qualidade. ser aparelhada com uma seção cônica de inicio de operação. Pasta aquecida deve ser colocada na camisa. em geral. Pode ser que a substituição da camisa de eletrodo danificada suficiente. O eletrodo é abaixado até fazer contato com o coque e o cozimento do eletrodo pode começar. . O procedimento para início de operação após a quebra da pasta de eletrodo verde. ou então. nos forno fechados. que teria trazido a zona de cozimento muito para baixo. Observe que o nível de pasta a qualquer hora de estar mais alto que as placas de contato. As quebras podem também ser causadas por corrente elétrica excessiva aplicadas aos eletrodos com zonas de temperaturas erradas. A razão pode ser um deslizamento excessivo.2 Rachadura do Eletrodo O eletrodo desgasta dos lados e principalmente nas frentes junto às soldas. sendo que. até um nível cerca de 1500mm acima das placas de contato. A parte superior do banho deve se enchida de coque. As camisas do eletrodo abaixo das placas de contato devem ser adaptadas com orifícios de 3 a 4mm e cerca de 10 a 15cm de distância de centro a centro. onde grandes cavidades podem ser formadas.6. devido a uma combinação de várias das seguintes razões: a) Choque Térmico – A quebra normalmente acontecerá durante a religação do forno após uma paralisação de 3 – 4 horas ou mais. reduzir gradiente de temperatura entre p centro e a parte periférica do eletrodo) O deslizamento de 50 – 100mm.3 Quebra na Pasta Cozida (Quebra Dura) Isto pode ocorrer em qualquer lugar na parte cozida do eletrodo. a quebra ocorre próximo a extremidade do eletrodo ou no nível de carga. Em particular. São formadas fendas durante a paralisação. tão logo o forno seja desligado para reparos reduzirá o efeito do resfriamento nas placas de contato sobre as partes quentes do eletrodo. é normalmente relacionado a problemas de operação do forno. escorregar para fora do suporte. então. Em geral é necessário fazer-se novo eletrodo. também melhorarão as condições. Este tipo de quebra resultado de má distribuição de calor no forno. 6. Este fenômeno é chamado Efeito de Interação. os efeitos de sobre estes outros dois eletrodos são desiguais.Redução da potência do forno para aproximadamente 50% cerca de três horas antes da paralisação também melhorará as condições. o material seco abaixará. 7 Controle de Eletrodos Não consegui achar nada a respeito sobre os tipos de controle de eletrodos. e ambos resultam do uso da corrente do eletrodo como base para decisões concernentes ao movimento do eletrodo – controle das condições elétricas do forno. c) Condições do Forno – É de ocorrência comum que a formação de crosta no forno cria problemas. apenas o efeito sobre dois deles. 1 – Conseqüência O controle automático dos eletrodos interage um com o outro e causa desnecessário movimento dos eletrodos. figura. . 2 – Conseqüência Quando há um eletrodo curto no fonro. Por outro lados. os outros dois são impelidos a um desequilíbrio e isto ocasiona um transtorno permanente. O Dr Roger Paul cita que o “desnivelamento” das extremidades dos eletrodos ocasionariam simultaneamente no forno. As conseqüências para a operação metalúrgica do forno são profundas. b) Segregação – Devido ao superaquecimento da pasta acima das placas de contato. o movimento de um eletrodo não afeta somente a corrente neste eletrodo. zonas de reação mais frias e zonas de reação mais quentes. o que resultará em qualquer quantidade inferior do eletrodo. Com a parte submersa do eletrodo estará algo afiliada. materiais da carga entre o eletrodo e a crosta podem causar extremas forças mecânicas no eletrodo quando ele é abaixado. o que afeta em particular fornos com baixo fator de potencia. a seguir: Efeito de Interação O efeito de interação é um fenômeno com origem no circuito elétrico de um forno. porem também as correntes nos dois outros eletrodos. com quebra dos eletrodos. porem a correlação entre o efeito de interação e estas conseqüências não são obvias. No circuito elétrico de um forno a arco submerso. com marcantes prejuízos para a performance do forno. Há duas conseqüências para o efeito de interação. em serie com os resistores do circuito estrela – os três eletrodos conectados com um circuito estrela – dando origem ao diagrama de circuito mostrado na figura abaixo. X3 R3 R2 X1 R1 X2 . segundo Dr Roger Paul. ao qual se aplica as leis e/ou expressões de eletrotécnica válidas para circuitos elétricos trifásicos de corrente alternada.FIGURA – Esquema do aspecto interior do forno com o desequilíbrio provocado pelo efeito de interação. Este fenômeno pode ser representado por três reatâncias independentes. Como resultado das relativas altas intensidades de correntes baixas e tensões que caracterizam a fusão redutora no forno elétrico a arco submerso. a reatância magnética é também um significante componente do circuito elétrico do forno. FeMnAc/FeSiMn . A analise do circuito mostrado na figura anterior. pode ser feito usando técnicas de analise do circuito convencional para circuitos de correntes alternadas. Segundo este esquema. um ciclo similar de eventos ocorre.FeCr 1. segundo Dr. entretanto.0 – 4. como frequentemente acontece. agora necessitam elevar outra vez para manter a operação no seu “setpoint” de corrente. A elevação da tensão do transformador. O controlador automático da corrente do eletrodo empurraria então os eletrodos para baixo para manter a operação no “setpoint” da corrente. com a finalidade de evitar o efeito de interação. enquanto que os resistores podem variar amplamente. A potência no forno seria aproximadamente 14. A corrente do eletrodo cairia enquanto a resistência permanece a mesma. conforme Dr Roger Paul.Figura – Circuito Equivalente de um forno a Arco Submerso. . Por exemplo: . tal como a resistência. as reatâncias não variam muito.FeSi 75% .0 m Este circuito. levando o operador a elevar o tap do transformador para alcançar a desejada potencia. Assim dado as três tensões fase-fase. FLUTUAÇOES DA TENSAO DE FORNECIMENTO Para fornos a arco submerso.8 – 2.2 – 1. por exemplo a hipótese onde o operador use um “setpoint”da corrente do eletrodo em torno de 58kA.7MW. a seguinte relação define a dependência da potencia com a tensão: P = 3 x V eletrodo-eletrodo I x CosØ P = 3 I² eletrodo x R Isto indica que se a tensão do fornecimento cais. O Sistema Minstral baseia-se neste circuito para efetuar seus cálculos e colocar em disponibilidade o controle dos eletrodos baseado na resistência ou impedância. então a corrente deve cair também. A tensão de fornecimento se elevando outra vez. Considere que a tensão que chega cai devido a uma flutuação no fornecimento. Nas faixas de variações encontradas em operação normal. Considere. A solução para este problema de comportamento cíclico dos eletrodos é a base do controle de eletrodos sobre um parâmetro independente das flutuações da tensão de fornecimento. Roger Paul. sendo afetados pela resistividade da carga e pelo posicionamento dos eletrodos. a potencia deve cair e se a resistência não muda ao mesmo tempo. Os eletrodos que os controladores originalmente baixaram. para propósitos práticos. cada produto tem uma faixa característica de funcionamento. três correntes nos eletrodos. Neste instante a potencia ativa do forno também caiu consideravelmente. causaria a elevação da corrente outra vez.0 m 3.4 m 1. é mais que adequado ao estudo de interação e suas conseqüências. desatrela-se os eletrodos individualmente um do outro bom como minimiza os efeitos negativos das flutuações da tensão de fornecimento.Considere o caso onde o sistema de controle do eletrodo usa resistência como a base de controle. Técnicas de controle convencional por resistência ou impedância entretanto exige uma precisa medida das tensões eletrodo-banho. o controlador simplesmente mudará o tap para cima. Neste caso. . é difícil de ser mantida na pratica. aumentando a tensão. O afirmado não é válido quando tensões induzidas na medição de tensão conduz a grandes imprecisões nas medições de resistência. Quando a queda de tensão de suprimento. As medições realizadas sobre uma conexão elétrica confiável para o cadinho do forno. a resistência não muda e não haverá razão para mover os eletrodos. TECNICAS CONVENCIONAIS DE CONTROLE POR RESISTENCIA E IMPEDANCIA Usando resistência como base para controle.