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Un **four de fusion de fonte de fer** est un four utilisé pour faire fondre la fonte de fer, un produit intermédiaire obtenu à partir de la fusion du minerai de fer. Différents types de fours de fusion de fonte de fer sont disponibles pour diverses applications industrielles qui utilisent des sources de combustibles et des technologies diverses.
Fours à arc électrique (FAE)
Un four à arc électrique fonctionne principalement avec de l'acier recyclé et, occasionnellement, de la fonte de fer ou du fer réduit directement (DRI) comme matière première pour créer du fer en fusion. Il dispose de deux ou trois cuves à ciel ouvert fabriquées avec des matériaux résistants à la chaleur et un toit qui peut être relevé et abaissé pour les opérations de chargement et de coulée. Le four fonctionne en utilisant des arcs électriques entre des électrodes en graphite situées dans la scorie et le métal. Ils créent de la chaleur par résistance électrique et génèrent des températures intenses qui liquéfient la matière première. Les fours à arc électrique sont couramment utilisés pour la fabrication de l'acier à partir de la ferraille, mais d'autres matières premières comme la fonte de fer ou le DRI peuvent être ajoutées pour modifier la composition chimique du produit final. Utilisant l'arc électrique comme source d'énergie pour faire fondre la ferraille, un four à arc électrique n'émet aucun gaz à effet de serre lié à la combustion de combustibles fossiles. L'absence d'émissions de CO2 pendant le fonctionnement est un avantage environnemental notable par rapport aux autres types de fours de fusion du fer qui dépendent de combustibles à base de carbone. Cependant, le four produit une certaine quantité de CO2 pendant le processus d'électrolyse pour extraire le fer des gisements de minerai de fer. L'un des avantages des fours à arc électrique est qu'ils peuvent être facilement mis en marche et arrêtés en fonction des fluctuations de la demande d'électricité tout au long de la journée.
Fours à fusion par induction
Les fours à fusion par induction sont largement utilisés pour la fusion des métaux ferreux et non ferreux, y compris la fonte de fer, en raison de leurs excellentes capacités de contrôle de la température, de leurs modes de fusion uniformes et de leurs faibles émissions de polluants. Ils produisent de la chaleur par induction électromagnétique. Leurs principaux composants comprennent des bobines inductives entourant directement le four, alimentées par un courant alternatif. Le courant électrique traversant ces bobines crée un champ magnétique variable qui induit des courants électriques à l'intérieur de la charge métallique, la chauffe et la fait finalement fondre. Le processus de fusion des fours à induction est rapide, avec des rendements énergétiques avoisinant les 90 %. Ils peuvent gérer des capacités de quelques tonnes à plus de 100 tonnes, selon le modèle. Les fours à fusion par induction excellent dans le contrôle de la température : ils peuvent ajuster les températures de fusion avec une précision de ±1 ℃. Leur fonctionnement génère moins d'émissions par rapport aux autres types de fours de fusion. Pour ces raisons, les fours à fusion par induction sont devenus la méthode principale utilisée dans les fonderies du monde entier pour la fusion de la fonte de fer. Ils conviennent à une large gamme d'applications, allant de la production de produits en fonte de fer courants aux alliages d'acier spécialisés avec des exigences de fusion plus élevées.
Haut fourneau
Le haut fourneau est un four de fusion de fonte de fer largement utilisé qui produit du fer en fusion en injectant en continu du coke et du minerai de fer sous forme de boulets ou de morceaux avec un souffle d'air de combustion à haute température à travers des tuyères verticales situées dans le tiers inférieur du four. Le charbon peut également être utilisé comme agent réducteur par réduction directe des minerais de fer. Les réactions chimiques qui se produisent à l'intérieur de ce grand récipient cylindrique en plaques d'acier doublé de briques réfractaires résistantes à la chaleur pour une durabilité à long terme produisent de la fonte de fer comme principal produit. Les hauts fourneaux constituent l'équipement fondamental pour la production de fonte de fer, qui est ensuite transformée pour fabriquer une large gamme de produits en acier.
Taille et capacité
Les fours de fusion de fonte de fer industriels peuvent atteindre la hauteur d'un bâtiment de trois étages et la largeur d'une maison. Ils peuvent contenir jusqu'à 500 mètres cubes ou plus. Le four électrique de fusion de fonte de fer a différentes tailles en fonction de la quantité de fer fondue mensuellement. Les plus petits peuvent avoir une capacité de 10 tonnes, tandis que les plus grands peuvent traiter plus de 1 000 tonnes chaque mois.
Consommation d'énergie
La consommation d'électricité est mesurée en kilowattheures (kWh). Les besoins énergétiques d'un four de fusion de fonte de fer dépendent de sa taille et de son utilisation. Les petits fours peuvent utiliser 5 000 kWh par mois, tandis que les grands fours électriques peuvent utiliser plus de 250 000 kWh par mois.
Température
Parfois appelés "creusets", les fours de fusion de fonte de fer peuvent atteindre des températures très élevées, comprises entre 1 200 et 1 600 degrés Celsius. Cette chaleur est suffisamment forte pour transformer le métal solide en liquide. La température peut atteindre 1 800 degrés Celsius. Pour atteindre une chaleur aussi extrême, de l'électricité, du gaz naturel ou du mazout sont utilisés.
Systèmes de refroidissement
Les grands fours de fusion disposent de différents types de systèmes de refroidissement, comme le refroidissement à l'air, le refroidissement à l'eau ou le refroidissement par pulvérisation. Le système de refroidissement à l'air peut faire environ 3 000 mètres carrés, tandis que le système de pulvérisation d'eau pourrait avoir 2 500 buses. Les systèmes de refroidissement sont importants car ils aident à contrôler la température pour éviter une surchauffe ou des dommages.
Efficacité globale
L'efficacité des fours de fusion de fonte de fer est extrêmement importante. Elle indique dans quelle mesure le four utilise l'énergie pour transformer le fer de l'état solide à l'état liquide. Les grands fours de fusion de fonte de fer sont plus efficaces. En effet, les grands fours perdent moins de chaleur. Ils disposent également de meilleures sources d'énergie. Un grand four électrique industriel peut avoir un rendement énergétique de 85 %, tandis qu'un petit four peut être d'environ 75 %.
Des contrôles réguliers du four de fusion de fonte de fer par le fabricant sont importants. Des inspections régulières, des nettoyages, des réparations et des remplacements de pièces garantissent son bon fonctionnement et son efficacité. Le respect des directives de maintenance permet de prolonger la durée de vie du four. La sécurité est essentielle, il est donc impératif de couper l'alimentation électrique avant de commencer les travaux de maintenance sur le four électrique de fusion de fonte de fer. Faites appel à un professionnel pour toute réparation majeure ou tout remplacement de pièces importantes qui sont cassées ou endommagées.
Tenez compte de la taille et de la capacité du four lors de la planification des routines de maintenance. Les grands fours dotés de systèmes de refroidissement et de composants électriques plus complexes nécessiteront plus de temps et de ressources que les petites unités. Il est pratique d'établir un calendrier précis pour les grands fours en fonction de leur utilisation mensuelle. Pour les petits fours de fusion de fonte de fer, la maintenance peut être effectuée plus fréquemment. Pour toutes les tailles, des inspections doivent être effectuées après de longues séries de production. Cela permet de détecter rapidement tout problème afin de pouvoir effectuer les réparations en temps opportun.
Les fours de fusion de fonte de fer jouent un rôle essentiel dans l'industrie sidérurgique. Leur objectif principal est de faire fondre la fonte de fer, qui est ensuite utilisée comme matière première pour la production de divers types d'acier par l'ajout de matériaux de ferraille et l'élimination des impuretés.
Outre leur fonction principale, les fours de fusion de fonte de fer permettent également d'incorporer d'autres métaux et alliages dans la fonte de fer en fusion. Ce processus permet aux fabricants de créer des aciers spéciaux possédant des propriétés uniques qui répondent à des applications spécifiques dans diverses industries.
Après le raffinage de la fonte de fer en fusion, le four de fusion de fonte de fer peut extraire d'autres produits, comme la fonte, qui contient une teneur en carbone plus élevée que l'acier ordinaire. Cette variété de fonte présente une excellente aptitude à la coulée, une résistance à l'usure et une capacité d'amortissement, ce qui la rend idéale pour la fabrication de produits comme les blocs-moteurs, les tuyaux de drainage et les ustensiles de cuisine.
Les fours de fusion de fonte de fer contribuent également de manière significative au processus de fabrication de l'acier en fournissant une source de chaleur essentielle pour éliminer les impuretés de la fonte de fer fondue. Le nettoyage des impuretés permet de produire de l'acier de haute qualité qui peut être utilisé dans la construction de bâtiments, de ponts, de véhicules, de machines et d'autres projets d'infrastructure.
En outre, les fours de fusion de fonte de fer peuvent faire fondre l'acier inoxydable, qui contient du chrome et du nickel comme éléments d'alliage. L'acier inoxydable est très apprécié pour sa résistance à la corrosion, sa longévité et son aspect esthétique. Il est couramment utilisé dans la fabrication d'appareils électroménagers, d'instruments médicaux, de réservoirs de stockage de produits chimiques et de matériaux de construction.
En fin de compte, les fours de fusion de fonte de fer restent des outils indispensables dans la chaîne de production des matériaux à base de fer. Ils continuent de servir divers secteurs tout en soutenant les efforts mondiaux en faveur d'un développement durable par le recyclage de la ferraille et la réduction des émissions de carbone pendant les processus de production.
Lors de l'achat d'un four de fusion de fonte de fer à vendre, les acheteurs doivent se renseigner davantage sur ses avantages et les besoins des clients cibles. Comme mentionné précédemment, un haut fourneau à fonte de fer est utilisé pour faire fondre les métaux de ferraille ou la fonte de fer, qui sont ensuite utilisés pour produire de l'acier avec d'autres désoxydants et éléments d'alliage. Un four à arc électrique à fonte de fer fonctionne pour faire fondre le fer en utilisant des arcs électriques générés généralement par des électrodes en graphite à l'intérieur du four.
Les trois principaux fours fonctionnent différemment au sein de l'industrie et ont leurs propres utilisations spécifiques uniques. Le segment de l'industrie sidérurgique d'un client peut aider à déterminer le type de four de fusion requis. Dans le cas du volume de fusion, de la fréquence d'utilisation, de la configuration, du système de contrôle, du système de refroidissement, du système d'électrodes, de l'isolation et de la source d'énergie, tous ces facteurs doivent être soigneusement examinés avant de faire le choix. Un four électrique à fonte de fer effectue toutes les tâches susmentionnées à l'aide de l'électricité.
En plus de ce qui précède, voici quelques autres caractéristiques que les acheteurs peuvent examiner lors de l'achat d'un fondeur :
Q1. Quelles sont les différentes parties d'un four de fusion de fonte de fer ?
A1. Un four de fusion de fonte de fer comprend les parties suivantes : le système de chargement (pour l'ajout de matières premières), le corps du four (où la fusion a lieu), le système de coulée (pour l'évacuation du fer en fusion), le système de chauffage/refroidissement (pour réguler la température) et le système de contrôle (pour surveiller les fonctions).
Q2. Quelle est la différence entre un four de fusion de fonte de fer et un four de fusion de ferraille ?
A2. Un four de fusion de fonte de fer traite la fonte de fer, qui est plus cassante mais contient moins de carbone. D'un autre côté, un four de fusion de ferraille utilise des déchets d'acier comme principale matière première. Les déchets d'acier ont généralement une teneur en carbone élevée et nécessitent plus d'énergie pour fondre.
Q3. Un four de fusion de fonte de fer peut-il être automatisé ?
A3. Oui, de nombreux fours de fusion de fonte de fer modernes sont automatisés pour améliorer l'efficacité et le contrôle. Les systèmes d'automatisation peuvent contrôler la température du four, la vitesse d'alimentation et l'apport d'énergie.
Q4. Quelles sont les mesures de sécurité dans un four de fusion de fonte de fer ?
A4. Les mesures de sécurité dans un four de fusion de fonte de fer comprennent : le refroidissement du four pour éviter la surchauffe ; les systèmes d'arrêt automatique ; les soupapes de sécurité, les détecteurs de gaz et les conceptions antidéflagrantes ; les détecteurs de métaux et les dispositifs antivibratoires ; et les plans d'intervention d'urgence.
