Dans la production d’acier au four à arc électrique, la préparation de la charge est une étape cruciale qui influe sur l’efficacité de la fusion, la qualité de l’acier, la durée de vie du four et le rendement métallique. Une sélection rigoureuse des ferrailles et un chargement approprié garantissent non seulement un affinage stable, mais aussi une composition chimique optimale de l’acier en fusion.
Ce guide présente les principes fondamentaux du chargement des fours à arc électrique ainsi que les mesures efficaces pour prévenir les excès de soufre et de phosphore lors de l’élaboration de l’acier.
Principes fondamentaux de la préparation de la charge pour four à arc électrique
1. Chargement selon les exigences relatives à la nuance d’acier
Tous les matériaux doivent être sélectionnés et dosés en fonction de la nuance d’acier ou du programme de charge :
- La teneur en carbone de la charge doit correspondre à la nuance d’acier cible.
- Les niveaux de soufre (S) et de phosphore (P) des déchets doivent chacun être ≤ 0,08 % pour minimiser les écarts entre la chimie de l’acier fondu calculée et réelle.
- Les morceaux de rebut de tailles différentes doivent être correctement combinés pour faciliter le chargement et assurer une fusion rapide.
2. Assurer un pesage précis des matières premières.
Un pesage précis est essentiel pour un poids de coulée stable et un contrôle fiable de la composition, notamment lors de la production d’aciers fortement alliés :
- Un pesage inexact entraîne des ajustements excessifs d’alliage, un volume d’acier instable et des problèmes de fonderie.
- Les déchets de moindre qualité doivent être évalués en fonction du rendement métallique attendu, et les impuretés telles que le sable ou les résidus acides doivent être éliminées afin de maintenir une basicité appropriée du laitier pendant la fusion.
3. Retirez les articles dangereux et scellés avant la mise en charge.
Les déchets doivent être soigneusement inspectés afin d’éliminer :
- Conteneurs scellés
- Tuyauterie fermée
- composants sous pression ou potentiellement explosifs
Ces éléments doivent être retirés ou ouverts avant le chargement afin d’éviter des explosions dangereuses à l’intérieur du four.
4. Évitez les déchets surdimensionnés pour réduire les difficultés opérationnelles.
Les fours à arc électrique conventionnels se caractérisent par un brassage du bain limité, une montée en température plus lente et une pression d’injection d’oxygène relativement faible.
Pour réduire la charge de travail des opérateurs et garantir une fusion sûre :
- Les morceaux de ferraille individuels pesant plus de 500 kg ne doivent pas être facturés.
5. Ajuster l’ajout de carbone en fonction de la composition des déchets
Lors des premières phases de fusion, des éléments tels que le silicium, le manganèse, le titane et le chrome s’oxydent avant le carbone en raison de leur plus forte affinité pour l’oxygène.
Lorsque ces éléments sont présents en plus grande quantité dans les déchets :
- Les pertes par oxydation du carbone diminuent
- La teneur en carbone ajoutée doit être réduite de manière appropriée.
Ce réglage permet de maintenir des niveaux de carbone équilibrés tout au long de la fonte.
6. Exigences relatives aux procédés EAF non oxydants
Pour les procédés de fabrication d’acier non oxydants :
- Les matériaux de charge doivent être propres, secs et exempts d’humidité.
- Il convient d’éviter les déchets fortement rouillés lors de la production d’acier fortement allié.
- Les grands ensembles mécaniques ou les composants structurels intacts ne doivent jamais être chargés en totalité.
Expérience pratique
Dans les opérations de four à arc électrique, une préparation de charge bien planifiée peut réduire de moitié la charge de travail d’un opérateur de four tout en améliorant considérablement la qualité de l’acier fondu et l’efficacité du raffinage.
Comment prévenir les niveaux élevés de soufre et de phosphore lors du chargement des fours à arc électrique
Le maintien de faibles teneurs en soufre (S) et en phosphore (P) lors de la préparation de la charge est essentiel pour produire un acier propre et de haute qualité.
1. Inspecter la fonte brute avant le chargement
La fonte brute présente souvent de fortes fluctuations de sa teneur en soufre et en phosphore.
Donc:
- Une analyse chimique est nécessaire avant que le produit puisse être utilisé dans le cadre de la charge.
2. Interdire l’introduction de matériaux à haute teneur en soufre dans le four
Les déchets contenant une forte teneur en soufre ne doivent pas être introduits dans le four à arc électrique. Exemples :
- Les articles contenant du caoutchouc, tels que les pneus de voiture ou de vélo
- Pièces automobiles en acier à décolletage
- récipients de distillation mis au rebut
- fonte de qualité inférieure
- Anciens radiateurs de chauffage et composants similaires
L’utilisation de tels matériaux augmente considérablement les niveaux de soufre dans l’acier en fusion.
3. Évitez absolument les déchets riches en phosphore
Les déchets à forte teneur en phosphore ne doivent jamais être utilisés, notamment :
- Pièces moulées en acier (souvent enrichies en phosphore pour améliorer la fluidité)
- Panneaux de carrosserie automobile et ferroviaire en acier Corten
- Ferraille
- unités de radiateurs d’eaux usées
Ces matériaux entraînent une élévation des niveaux de phosphore, ce qui rend le contrôle de la composition plus difficile et réduit la propreté de l’acier.
Conclusion
Une préparation efficace de la charge est la base de la fabrication d’acier de haute qualité au four à arc électrique.
En respectant les bonnes pratiques de sélection des déchets métalliques, de pesage précis, de chargement sûr et de contrôle strict des matériaux contenant du soufre et du phosphore, les aciéristes peuvent obtenir :
- Fusion plus rapide
- Pureté de l’acier supérieure
- Durée de vie du four prolongée
- Production stable et fiable
Ces pratiques garantissent une qualité d’acier constante et des performances optimales tout au long du processus de fabrication de l’acier au four à arc électrique.
