Come funziona una fornace ARC elettrica?

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I forni ad arco elettrico (o forni ad arco) sono forni ad alta temperatura che utilizzano correnti elettriche ad alta tensione come elemento di riscaldamento primario. Inventati in Francia nel 1907, questi forni sono una parte cruciale delle operazioni di riciclaggio del ferro e dell'acciaio. Sono presenti nei "mini-mulini" che riciclano i rottami di ferro per il riutilizzo. I forni ad arco sono anche utilizzati nella produzione di acciaio. Il design di questi forni li rende abbastanza semplici da poter essere costruiti a casa anche dagli hobbisti.

credito: SARINYAPINNGAM / iStock / GettyImagesCome funziona una fornace ARC elettrica?

Quattro tipi di fornace

Esistono quattro tipi principali di forni oggi utilizzati nelle fonderie: forni a cupola, forni a induzione, forni a crogiolo e forni ad arco. Ognuno di questi utilizza metodi diversi per completare lo stesso compito generale: fondere metallo o metallo di scarto con incredibili quantità di calore in modo che possa essere modellato e utilizzato per qualsiasi cosa, dalla costruzione all'elettronica, ai comuni articoli per la casa. Gli usi specifici di ciascun tipo di forno dipendono dal modo in cui funziona e dalla sua fonte di calore primaria. I forni a cupola, ad esempio, vengono riscaldati attraverso la combustione di coke, carbone e combustibile calcareo, rendendolo principalmente adatto alla lavorazione del minerale di ferro, mentre i forni a induzione e crogiolo, riscaldati rispettivamente con bobine di rame caricate elettricamente e piastre calde, forniscono un sistema efficiente e controllato calore che li rende perfetti per lavorare con metalli come ottone, alluminio, rame e oro. I forni elettrici ad arco fungono da una sorta di via di mezzo. Utilizzando sia l'elettricità che, facoltativamente, il combustibile solido come fonti di calore, possono elaborare sia rottame che minerale di ferro per produrre acciaio.

Componenti dell'arco

Una fornace ad arco elettrico è essenzialmente un gigantesco bollitore resistente al calore alimentato da tre punte di grafite. Il forno ha un coperchio rimovibile raffreddato ad acqua che contiene i picchi di grafite ed è collegato a grandi linee elettriche che fungono da elettrodi. Quando il coperchio viene sollevato, il forno può essere caricato con qualsiasi combinazione di rottame di ferro, minerale di ferro, flusso e combustibile solido e, quando chiuso e fissato saldamente, gli elettrodi possono essere abbassati nello scarto per iniziare il processo di fusione.

Fare metallo

Le fornaci ad arco fondono rottami e minerali attraverso l'uso dei loro elettrodi di grafite. Quando viene alimentata l'alimentazione nel forno, l'elettricità salta tra i due elettrodi eccitati e nell'elettrodo neutro con messa a terra. Gli archi elettrici ad alta tensione creati da questi picchi di grafite emettono grandi quantità di calore diretto e radiante che fonde il contenuto della fornace. Se nel forno sono stati inseriti anche combustibili solidi, il calore degli elettrodi si trasferisce al combustibile e lo accende, aumentando il calore complessivo. Quando il metallo fuso è pronto per l'uso, può essere scaricato attraverso un apposito foro sul forno per la fusione e la forgiatura. L'intero processo può richiedere solo un'ora.

Svantaggi della fornace ad arco

Sebbene i forni ad arco siano utili e possano elaborare grandi quantità di rottami metallici in un periodo di tempo relativamente breve, i loro tratti forniscono loro alcuni aspetti negativi che devono essere considerati prima di usarli. Più di ogni altra cosa, i forni ad arco usano una quantità incredibilmente grande di elettricità - al punto che è noto che l'uso dei forni ad arco industriale produce uno sfarfallio di energia nell'area e che i tempi di utilizzo sono generalmente legati a periodi in cui l'elettricità non è ampiamente utilizzata. Inoltre, come altri tipi di fornaci, sono rumorosi e richiedono un'acciaieria vicina o un altro impianto di lavorazione dei metalli per utilizzare efficacemente i prodotti all'interno.

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