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Un four électrique de fabrication d'acier est un four électrique industriel utilisé pour fondre les métaux en rebut et autres sources de fer afin de produire de l'acier. Les fours électriques de fabrication d'acier sont chargés à l'aide de divers matériaux tels que la ferraille, le fer éponge et le minerai de fer. Ils se présentent généralement en deux principaux types :
Fours à arc
Le four à arc électrique (EAF) utilise des arcs à haute tension entre les pointes des électrodes et les matériaux chargés pour générer de la chaleur afin de faire fondre les métaux. Les EAF modernes sont largement utilisés dans la production d'acier, représentant une part importante de la production mondiale d'acier. Un four à arc électrique à courant continu se compose d'une cuve de four, d'une doublure, de la zone de fusion, d'un transformateur triphasé, d'un arc électrique et du matériau de charge. Les transformateurs triphasés sont responsables de l'alimentation en énergie électrique de l'arc électrique. L'électricité est responsable de la fourniture de la chaleur nécessaire à la fonte de la ferraille qui est chargée dans le four par le biais de l'électrode. Un four à arc électrique en courant alternatif se compose de trois parties : le corps du four, le couvercle du four et les électrodes à arc. Les électrodes sont fixées à l'envers sur le couvercle du four. Un arc électrique en courant alternatif fonctionne de manière similaire à un four en courant continu, mais la structure du transformateur est différente.
Fours à induction
Un four à induction utilise l'induction électromagnétique pour générer de la chaleur afin de faire fondre la ferraille et autres matériaux. Il se compose d'une bobine de cuivre refroidie à l'eau formant un creuset à induction. Lorsque le courant alternatif traverse la bobine, un champ magnétique est généré, induisant des courants dans les matériaux chargés, générant de la chaleur et faisant fondre les matériaux. Les fours à induction offrent des vitesses de fusion rapides, un excellent contrôle de la température et une faible pollution. Ils conviennent à la production d'alliages d'acier de haute qualité utilisés dans l'automobile, l'aérospatiale et d'autres applications exigeantes.
Ce ne sont là que quelques-uns des principaux types de fours électriques de fabrication d'acier. Les acheteurs doivent vérifier les caractéristiques de chaque type pour déterminer lesquels conviennent à leurs besoins.
Capacité :
La capacité des fours à arc est mesurée en tonnes métriques (MT) ou en tonnes courtes (ST). Elle varie généralement de 0,5 MT à 400 MT. Des fours plus petits sont disponibles pour des industries ou des usages spécifiques.
Puissance :
Elle est mesurée en mégawatts jusqu'à 45 MW pour les fours les plus importants, ce qui indique la puissance de sortie utilisée pour le processus de fusion de l'acier.
Électrodes :
Pour les fours à arc électrique, le four peut utiliser des électrodes en graphite ou d'autres types, et le nombre d'électrodes varie en fonction de la conception du four.
Doublure du four :
La doublure du four à arc électrique est le matériau utilisé pour isoler le four à arc électrique, qui offre une isolation et protège la coque en acier. Les matériaux de revêtement sont généralement des réfractaires acides, basiques ou neutres. Les types de revêtements de fours à arc électrique varient en fonction du produit de fusion de l'acier et du processus de production.
Processus :
Les processus effectués par le four électrique comprennent, entre autres, le raffinage des minerais, la désulfuration et la formation de laitiers.
Type de four :
Il comprend les EAF de type seau, les EAF verticaux et les fours électriques à courant continu, entre autres.
Pression et température du four :
Les fours électriques permettent la production d'acier à des températures allant jusqu'à 1 600 degrés Celsius sous vide ou à pression atmosphérique.
Systèmes de dépoussiérage :
Les fours à arc électrique sont équipés de systèmes de dépoussiérage, qui aident à collecter la poussière générée pendant le processus de fusion et à réduire la pollution de l'environnement.
Système de contrôle :
Le système de contrôle permet aux opérateurs de surveiller et de contrôler l'ensemble du processus de fusion, de raffinage et de coulée du four à arc électrique, notamment le contrôle de la température, les paramètres du processus et la surveillance de la sécurité, entre autres.
Environnement de fonctionnement :
Les fours électriques permettent la production d'acier dans des atmosphères chimiquement neutres, oxydantes ou réductrices.
Inspections régulières :
Il est nécessaire de procéder à des inspections régulières des composants des fours électriques, y compris les systèmes d'alimentation électrique, les électrodes, les fours et les systèmes d'alimentation, entre autres. Recherchez les signes d'usure, de dommages ou de pièces de raccordement desserrées afin de garantir le bon fonctionnement de tous les composants.
Nettoyage :
Le nettoyage des fours électriques est également nécessaire. Pour l'élimination des résidus de métal ou de laitier du processus de fusion, les fours électriques peuvent être équipés d'un système de nettoyage, tel qu'un souffleur d'air ou un nettoyeur haute pression, qui peut aider à nettoyer et à entretenir le four électrique.
Lubrification de l'équipement :
La lubrification régulière des pièces mobiles et des électrodes des fours électriques garantit leur bon fonctionnement. Des lubrifiants répondant aux spécifications de conception sont généralement appliqués pour prévenir l'abrasion et réduire les frottements.
Fonctionnement et précautions de sécurité :
Lors de l'utilisation et de l'entretien des fours électriques, il convient de prêter attention aux précautions de sécurité, notamment le port d'équipements de sécurité, le respect des instructions d'utilisation et la vérification de l'état des installations et des équipements de sécurité. En cas d'urgence, les opérateurs doivent également connaître et se familiariser avec les procédures d'urgence afin de pouvoir réagir rapidement et efficacement pour assurer la sécurité du four et des opérateurs.
Étant donné sa capacité à refondre les métaux en rebut, le four électrique de fabrication d'acier EAF joue un rôle majeur dans la production d'aciers au carbone et d'aciers inoxydables, ainsi que d'aciers alliés. Les fours occupent une place importante sur le marché, car ils sont le choix privilégié des aciéries du monde entier pour leur production d'acier efficace.
Environ les trois quarts de tout l'acier inoxydable sont fabriqués à l'aide d'un EAF. Il recycle et refond la ferraille d'acier inoxydable, comme les appareils électroménagers, pour créer de nouveaux matériaux. Cela permet non seulement de réduire les déchets, mais aussi de préserver des ressources précieuses, car les matières premières telles que le minerai de fer peuvent être substituées. Un four à arc électrique peut contribuer à boucler la boucle des matériaux en transformant l'acier inoxydable utilisé en feuilles et bobines neuves pour la fabrication d'appareils électroménagers neufs.
Le four électrique de fabrication d'acier fournit à environ 60 % des fabricants d'acier EAF une alimentation électrique essentielle à la production d'acier. Cela signifie qu'environ 60 % de l'électricité générée peut être utilisée pour produire de l'acier à partir de matériaux en rebut. En fin de compte, cela réduit également les émissions de carbone rejetées dans l'atmosphère par l'extraction et la combustion du charbon.
Pour les aciers spéciaux, un four de production d'acier électrique est principalement utilisé pour fabriquer ces segments du secteur de la fabrication de l'acier. Les aciers alliés, qui doivent respecter des compositions chimiques spécifiques, sont souvent produits dans des fours à arc électriques. Le contrôle précis des éléments chimiques de l'acier offert par la technologie EAF est l'une des principales raisons de son utilisation généralisée dans la création d'aciers spéciaux.
Selon un rapport de la World Steel Association, le marché des fours à arc électriques, qui recycle la ferraille d'acier pour produire du nouvel acier, est en croissance et représente actuellement environ 30 % de la production mondiale d'acier, et devrait continuer à augmenter. Cette croissance est susceptible d'être alimentée par la nécessité croissante de réduire les émissions mondiales et de lutter contre le changement climatique.
Les deux configurations du four sont bien adaptées aux besoins en termes de capacité et stockent les matières premières pour les fours. Les machines qui produisent du fer brut à partir de minerai de fer sont des hauts fourneaux et sont souvent couplées à un four à arc électrique qui affine le métal pour produire de l'acier.
En tant que tel, il peut être plus viable de dépenser de l'argent dans une machine qui permettra de réduire le coût de l'acier brut pour les investisseurs et les utilisateurs finaux. Le four à arc électrique peut désormais utiliser de l'hydrogène et du gaz naturel au lieu de l'électricité pour alimenter, ce qui constitue des options plus écologiques.
Le four à induction peut se généraliser dans les petites installations et les économies émergentes qui ont besoin d'une demande accrue d'acier et peuvent utiliser les métaux en rebut comme principale source d'entrée. La demande énergétique initiale est inférieure à celle des fours à arc électriques, car ils n'ont pas besoin de sources d'alimentation haute tension.
Certaines régions peuvent avoir besoin des deux fours pour produire différents types d'acier, diamètres et spécifications. Les entreprises de télécommunications utilisent des câbles en acier, qui peuvent nécessiter des spécifications, des procédés de fabrication, des matières premières et des applications sur le marché différentes de celles de l'acier industriel, structurel et autoportant utilisé dans le secteur des télécommunications. Dans ce cas, un mélange de fours à arc électriques et à induction peut être plus avantageux.
Q1 : Qui a inventé le four électrique de fabrication d'acier à arc ?
A1 : Le four à arc électrique a été inventé par John Wiley en 1876. Au début du XXe siècle, la conception a été améliorée par plusieurs entreprises et personnes, la rendant plus adaptée à la fabrication de l'acier.
Q2 : Quelles sont les dernières tendances en matière de fours électriques de fabrication d'acier ?
A2 : Le marché des fours électriques de fabrication d'acier a récemment été influencé par quelques tendances clés. La demande de fours capables de gérer une gamme de matières premières est en hausse. Partout dans le monde, on observe un passage à des méthodes de production plus écologiques, ce qui accroît l'utilisation des fours électriques. De plus, les innovations en matière de technologie des fours électriques donnent lieu à des modèles plus efficaces et plus fiables.
Q3 : Quelle est la durée de vie d'un four électrique ?
A3 : Un entretien et une maintenance appropriés peuvent permettre à un four électrique de fabrication d'acier de fonctionner pendant 15 à 20 ans, voire jusqu'à 25 ans dans certains cas.
