Matières premières pour la fabrication d'acier au four électrique

Matériaux en acier

La fusion de l’acier au four électrique se fait par enfournement à chaud et à froid. L’enfournement à chaud utilise principalement de la fonte ou de l’acier en fusion pour le mélange. Actuellement, l’enfournement à chaud est très peu utilisé. L’enfournement à froid utilise principalement de la ferraille d’acier, de la fonte brute, de la ferraille, de l’acier doux, de l’éponge de fer, des alliages intermédiaires et d’autres matériaux métalliques.

Matériaux de fabrication de scories, oxydants, agents d’ajout de carbone et carburateurs

Matériaux de fabrication du laitier : Dans le processus de fabrication de l’acier au four électrique, les matériaux de fabrication du laitier alcalin comprennent principalement le calcaire, la chaux, la fluorine et les briques réfractaires. Dans des cas particuliers, une faible quantité de matériaux de fabrication du laitier acide, comme la silice ou le sable de quartz, est parfois utilisée. La fabrication de l’acier au four électrique alcalin est soumise à des exigences très strictes en matière de qualité des matériaux de fabrication du laitier. L’utilisation de matériaux de fabrication du laitier de haute qualité permet de réduire la teneur en gaz et en inclusions dans l’acier, d’améliorer les capacités de déphosphoration et de désulfuration, de raccourcir le temps de fusion et de diminuer la consommation d’énergie et de réfractaire.
Oxydant : Lors de la fusion de l’acier au four électrique, l’effet oxydant de l’oxydant est actuellement principalement utilisé pour mélanger le bain de fusion et éliminer les impuretés nocives telles que le gaz et le phosphore. Les oxydants couramment utilisés sont le minerai de fer, l’oxyde de fer et l’oxygène.
Agent de carbonisation : Pour compenser le manque de carbone dans la ferraille, on utilise souvent, en plus de la fonte brute, des matériaux carbonés tels que le graphite naturel, les blocs-électrodes, le coke, etc. Ces matériaux sont collectivement appelés agents de carbonisation. L’utilisation de matériaux carbonés pour ajouter du carbone à la charge favorise la formation de scories moussantes lors de l’étape d’oxygénation de l’acier au four électrique. Les agents de carbonisation couramment utilisés sont le graphite naturel, les blocs-électrodes et le coke.
Carburateur : Lors de la fusion de l’acier au four électrique, en raison d’un dosage ou d’un chargement incorrect et d’une décarburation excessive, la teneur en carbone de l’acier peut ne pas répondre aux exigences. Il est alors nécessaire d’ajouter du carbone à l’acier en fusion. Les carburateurs couramment utilisés sont : la fonte cémentée, la poudre d’électrode, la poudre de coke de pétrole, la poudre de charbon de bois et la poudre de coke.

Désoxydants et matériaux d’alliage

Les désoxydants en poudre couramment utilisés comprennent : la poudre de ferrosilicium, la poudre de silicium-calcium, la poudre d’aluminium, la poudre d’alliage intermédiaire, la poudre de carbure de calcium et la poudre de carbure de silicium.

Les désoxydants en blocs et les matériaux d’alliage couramment utilisés comprennent : les blocs de carbure de calcium, le ferrosilicium, le ferromanganèse, l’alliage manganèse-silicium, l’alliage silicium-calcium, l’alliage silicium-zirconium, l’alliage silicium-chrome, le ferrochrome, le ferrotungstène, le ferromolybdène, le ferrovanadium, le ferrotitane, le ferroniobium, le ferrobore, le ferrophosphore, le nickel, le cobalt, l’aluminium, le cuivre et les alliages de terres rares.

Matériaux réfractaires

Les matériaux réfractaires sont généralement des matériaux non métalliques dont la réfractarité est supérieure à 1 580 °C, capables de résister aux effets physiques et chimiques des gaz, des poussières, des scories, des métaux liquides et d’autres substances, et présentant une certaine résistance à la maçonnerie et aux nœuds. Les matériaux réfractaires couramment utilisés dans la fabrication de l’acier au four électrique comprennent principalement les matériaux isolants, les produits réfractaires, les matériaux réfractaires à nœuds pour le revêtement des fours, les boues réfractaires et le béton réfractaire Cliquez pour accéder à l’introduction détaillée des matériaux réfractaires.

Électrode

La fabrication de l’acier au four électrique utilise une tension plus faible et un courant plus élevé. Des électrodes sont nécessaires pour alimenter le four en courant fort. Ces électrodes sont des conducteurs de courant à très faible résistance, ce qui affecte la productivité et le coût de l’acier au four électrique. Les électrodes utilisées dans la fabrication de l’acier au four électrique sont principalement :

Électrode en carbone : elle est composée de matériaux en carbone à faible teneur en cendres, tels que l’anthracite à faible teneur en cendres, le coke métallurgique, le coke d’asphalte, le coke de pétrole, etc., dans une certaine proportion et une certaine granulométrie, et à une certaine température, un liant d’asphalte ou de goudron de houille est ajouté pour mélanger et presser pour former, puis placé dans un four de torréfaction pour une combustion lente.
Électrode en graphite : L’électrode en carbone est placée dans un four à résistance et soumise à un traitement de désertification à une température élevée de 2 000 à 2 500 °C pour obtenir une électrode en graphite. Ce processus consomme une grande quantité d’énergie par tonne d’électrode, ce qui est coûteux. La conductivité de l’électrode en graphite est environ quatre fois supérieure à celle de l’électrode en carbone.
Électrode anti-oxydation : Afin de prévenir l’oxydation superficielle de l’électrode, une couche protectrice résistante à l’oxydation à haute température est pulvérisée sur sa surface. Les procédés courants incluent :
1. Pulvérisation d’aluminium sur la surface de l’électrode, puis application d’un vernis sur la couche d’aluminium et traitement répété avec un arc électrique ;
2. Pulvérisation de fer et d’aluminium ou de nickel et d’aluminium ;
3. Pulvérisation d’un mélange d’aluminium et de carbure de silicium ou de silicium et de carbure de silicium.
Électrodes haute et ultra haute puissance : Les conditions d’utilisation des électrodes en graphite haute et ultra haute puissance étant plus rigoureuses, elles doivent présenter une densité de courant nominale et une résistance mécanique plus élevées, une conductivité plus élevée, ainsi qu’un coefficient de dilatation thermique et un module d’élasticité plus faibles. Par conséquent, les électrodes en graphite haute et ultra haute puissance sont fabriquées à partir de coke de pétrole.

Liant

Les liants suivants sont couramment utilisés dans la fabrication de l’acier au four électrique.

Saumure : Son principal composant est le chlorure de magnésium (MgCl₂). Dans la fabrication de l’acier au four électrique, il peut être utilisé comme liant pour le compactage des revêtements en sable de magnésie et le calage et le rembourrage des corps de four. Il est également utilisé pour les boues réfractaires ou les boues de magnésie.
Verre soluble : également appelé silicate de sodium. Grâce à son pouvoir liant, il est souvent utilisé pour la préparation de boues, de revêtements, de béton réfractaire, etc. Il est également utilisé pour les scories solides ou les agents de chauffage mis en forme lors du coulage.
Goudron et asphalte : Le goudron est un sous-produit de la cokéfaction, un liquide noir visqueux très collant. Dans la fabrication de l’acier au four électrique, il est principalement utilisé comme liant pour les matériaux réfractaires et parfois comme revêtement pour les films de lingots. L’asphalte est un produit du fractionnement du goudron, un solide noir, principalement utilisé comme liant pour les matériaux réfractaires dans la fabrication de l’acier au four électrique.

Autres matériaux

Argon : Principalement utilisé dans la métallurgie par jet et le brassage de l’acier en fusion pour éliminer les inclusions, etc. ; afin d’empêcher l’oxydation secondaire de l’acier en fusion, il est parfois utilisé comme agent protecteur lors du taraudage et du coulage de l’acier.
Azote : Principalement utilisé pour la fusion de l’acier à haute teneur en manganèse, de l’acier inoxydable austénitique et d’autres nuances d’acier.
Paraffine : Principalement utilisée pour le coulage protecteur de l’acier.
Tétrachlorure de carbone : Principalement utilisé pour le coulage protecteur de l’acier ou le revêtement des films de lingots.
Benzène : Il a une forte capacité de dissolution et est souvent utilisé pour diluer le goudron.