Title

Desfosforação em forno elétrico a arco: Análise termodinâmica, cinética e operacional sob a ótica do revestimento refratário

Dephosphoration in an electric arc furnace: Thermodynamic, kinetic and operational analysis from the perspective of refractory lining

Authorship

BARRIOS, SANTIAGO RUIZ; CARVALHO, THIAGO GONÇALVES; TOGNI, EDUARDO AUGUSTO PEREIRA

BARRIOS, SANTIAGO RUIZ

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CARVALHO, THIAGO GONÇALVES

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TOGNI, EDUARDO AUGUSTO PEREIRA

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DOI

10.5151/2594-5300-43926

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Abstract

A redução das emissões de CO₂ consolidou o forno elétrico a arco (FEA) como uma das principais rotas para a produção de aço verde. Este trabalho analisa os fundamentos termodinâmicos, cinéticos e operacionais da desfosforação em FEA, com ênfase no papel da escória espumante na remoção de fósforo, na eficiência térmica do processo e na proteção do revestimento refratário. Apresenta também um caso real em que foram necessárias mudanças no processo e no revestimento refratário, exigindo a adoção de uma nova prática de escórias. Os resultados indicam que a prática de dupla escória ocupa papel significativo no processo. A primeira escória, desfosforante, com elevada basicidade e alto potencial oxidante, favorece a partição do fósforo. Após sua remoção, a segunda escória — espumante, menos oxidante e mais estável — aumenta a eficiência térmica, reduz as perdas de calor e o consumo de eletrodos e mitiga o desgaste refratário. A seleção do revestimento refratário, nesse contexto, é uma variável-chave para a estabilidade operacional e a eficiência metalúrgica.

The reduction of CO₂ emissions has consolidated the electric arc furnace (EAF) as one of the main routes for green steel production. This paper analyzes the thermodynamic, kinetic, and operational fundamentals of dephosphoration in EAF, with emphasis on the role of foaming slag in phosphorus removal, process thermal efficiency, and refractory lining protection. It also presents a real case in which changes to the process and the refractory lining were necessary, necessitating the adoption of a new slag practice. The results indicate that the practice of double slag occupies a significant role in the process. The first slag, dephosphorant, with high basicity and high oxidizing potential, favors phosphorus partitioning. After its removal, the second slag—foaming, less oxidizing, and more stable—increases thermal efficiency, reduces heat losses and electrode consumption, and mitigates refractory wear. The selection of the refractory lining in this context is a key variable for operational stability and metallurgical efficiency.

Keywords

EAF, Desfosforação, Escória Espumante, Revestimento Refratário, MgO-C, Eficiência Energética, Emissão CO2

EAF, Dephosphorization in EAF, Foaming Slag, Refractory Lining, MgO-C Bricks, Energy Efficiency, CO2 Emission Reduction