Fabrication d'acier au four à arc électrique : une vue d'ensemble complète

Four à arc électrique (FAE) la fabrication d'acier est un processus complexe qui peut être systématiquement divisé en cinq étapes clés : collecte des matières premières, préparation avant fusion, période de fusion, période d'oxydation et période de réduction. Chaque étape joue un rôle crucial pour assurer la qualité, l'efficacité et la rentabilité de la production d'acier.

Collecte des matières premières

La ferraille d'acier sert de matériau principal dans la fabrication d'acier au FAE, sa qualité influençant directement la qualité, le coût et la productivité du produit final en acier. Plusieurs considérations doivent être prises en compte lors de la sélection de la ferraille d'acier :

1. Propreté de surface: La ferraille doit être propre et exempte de rouille. Les impuretés et les débris peuvent réduire la conductivité de la charge, prolonger le temps de fusion et entraver l'élimination du phosphore et le contrôle de l'érosion du revêtement.
2. Métaux non ferreux: La ferraille ne doit pas contenir de métaux non ferreux comme le plomb, l'étain, l'arsenic, le zinc et le cuivre, qui peuvent provoquer une fragilité à chaud et d'autres problèmes.
3. Consignes de sécurité: La ferraille ne doit pas inclure de conteneurs scellés, de matières inflammables, explosives ou toxiques pour assurer une production sûre.
4. Composition chimique: La ferraille doit avoir une composition chimique claire avec une faible teneur en soufre et en phosphore.
5. Limitations de taille: La taille de la ferraille ne doit pas être trop grande (surface en coupe transversale ≤ 150 mm * 150 mm, longueur maximale ≤ 350 mm). La fonte peut être utilisée pour améliorer la teneur en carbone, généralement sans dépasser 30 % de la charge.

Préparation avant fusion

Le dosage est une étape critique dans la fabrication d'acier au FAE, une proportion raisonnable étant essentielle pour un fonctionnement normal et des temps de fusion réduits. Les considérations clés incluent :

1. Calcul et pesée précis: Le calcul correct et la pesée précise des ingrédients sont essentiels.
2. Correspondance de la taille de la charge: La taille de la charge doit correspondre aux proportions pour un ajustement et une vitesse optimaux.
3. Considérations de qualité et de méthode: Les ingrédients doivent être sélectionnés en fonction des exigences de qualité de l'acier et des méthodes de fusion.
4. Conformité technique: Les ingrédients doivent respecter les spécifications techniques.

Les éléments clés de la charge du four comprennent :

• Teneur en carbone: Une quantité suffisante de carbone est nécessaire pour que les réactions d'oxydation éliminent l'air et les impuretés. La teneur en carbone doit être légèrement supérieure (0,3 % - 0,4 %) à la limite inférieure de l'acier, mais pas trop élevée pour éviter une oxydation et une surchauffe prolongées.
• Teneur en silicium: Généralement ≤ 0,8 % pour éviter l'ébullition retardée de l'acier liquide.
• Teneur en manganèse: Généralement, la teneur en manganèse n'est pas une préoccupation majeure, mais elle doit être < 0,3 % après élimination pour éviter l'ébullition retardée du bain.
• Teneur en phosphore et en soufre: Le plus bas est le mieux, la teneur en phosphore étant idéalement < 0,05 %.

La densité de la charge est optimisée en mélangeant raisonnablement des matériaux grands, moyens et petits, les petits matériaux représentant 15 % à 20 %, les matériaux moyens 40 % à 50 % et les grands matériaux les 40 % restants. Avant l'alimentation, 1,5 % du poids du matériau doit être déposé au fond du four pour faciliter l'élimination précoce du phosphore et réduire l'aspiration.

Période de fusion

La période de fusion, de la mise sous tension à la fusion de l'acier, représente environ la moitié du temps de fusion et les deux tiers de la consommation totale d'énergie. Les tâches clés consistent à assurer la durée de vie du four, à atteindre rapidement la température de fusion avec une consommation d'énergie minimale et à former une bonne scorie pour des arcs stables et l'élimination du phosphore.

1. Phase d'arc: Avec une charge complète, une tension intermédiaire et environ les deux tiers de la puissance nominale du transformateur sont utilisés pour éviter d'endommager le sommet du four.
2. Stade de forage: La puissance maximale est appliquée car la chaleur est absorbée par la charge, et non par le revêtement, ce qui dure généralement environ 20 minutes (1/4 du temps de fusion total).
3. Stade de montée: Les électrodes atteignent le fond, formant un bain de fusion. La chaleur rayonnante augmente le niveau de liquide, la puissance maximale étant toujours utilisée pendant environ la moitié du temps de fusion total.
4. Stade de fusion final: Après 3/4 de fusion, la charge ne recouvre plus l'arc. Une puissance maximale prolongée peut endommager le couvercle et la paroi du four, la puissance est donc ajustée en conséquence.

La formation de scories est cruciale pendant la fusion, avec 1 % à 1,5 % de scories suffisantes pour la couverture et la stabilité de l'arc, mais davantage sont nécessaires pour la déphosphoration.

Période d'oxydation

Tâches principales

1. Oxydation du phosphore: Continuer à oxyder le phosphore dans l'acier en fusion pour atteindre les niveaux souhaités (≤ 0,015 % - 0,010 %).
2. Élimination des gaz et des inclusions: Réduire la teneur en azote et en hydrogène et le nombre total d'inclusions aux niveaux spécifiés.
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