La fabrication d’acier au four à induction est devenue une méthode privilégiée pour de nombreuses aciéries et fonderies modernes grâce à son rendement élevé, sa flexibilité d’utilisation et sa production stable. Afin de garantir un acier liquide de haute qualité, une longue durée de vie du revêtement du four et une production sûre, la maîtrise de l’ensemble du processus de fabrication d’acier au four à induction est essentielle.
Ce guide offre une vue d’ensemble complète, depuis la préparation des matières premières jusqu’à la maintenance du four et la gestion des pontages lors de la fusion.
1. Matières premières : la base d’une sidérurgie de haute qualité
Les matières premières déterminent directement l’efficacité de la fusion et la qualité de l’acier. Parmi elles, les déchets d’acier constituent le principal intrant des fours à induction.
1.1 Exigences relatives à la ferraille
Pour assurer un fonctionnement stable du four et une fonte propre, les déchets doivent répondre aux critères suivants :
- Surface propre avec un minimum de rouille
- Ne doit pas contenir de métaux non ferreux tels que l’aluminium, l’étain, le zinc ou le cuivre.
- Aucun contenant scellé, produit inflammable, explosif, substance toxique ou matière radioactive.
- Composition chimique connue, avec de faibles teneurs en soufre (S) et en phosphore (P)
- Dimensionnement adapté au creuset du four
1.2 Gestion des déchets d’acier
- Classer selon la source, la composition chimique et la taille
- Enlever les conteneurs scellés, la boue et les objets dangereux
- Coupez les chutes surdimensionnées avant utilisation.
- Les déchets briquetés doivent être stockés séparément.
1.3 Matériaux d’alliage
Les ajouts d’alliage courants comprennent :
- Ferro-silicium (FeSi) : alliage et désoxydation
- Silicium-manganèse (Si-Mn) : alliage et désoxydation
- Calamine : utilisée principalement pour la décarburation
2. Construction et séchage du four : un élément clé pour la durée de vie du revêtement.
Un four correctement construit et séché garantit un fonctionnement sûr et une durée de vie prolongée.
2.1 Bâtiment du four
2.1.1 Vérification des matériaux réfractaires et de l’équipement du creuset
- Vérifier l’exactitude des spécifications des matériaux réfractaires
- Avant le revêtement, effectuez des tests de pression d’eau, des essais de fonctionnement et des vérifications du mécanisme de basculement.
2.1.2 Installation de la couche de base
- Déposez une couche de tissu d’amiante en veillant à ce que la surface reste lisse et plane.
2.1.3 Mise en place du moule à creuset
- Écart du moule ≤ 5 mm
- Orifices de ventilation de 3 à 6 mm, espacés de 150 à 200 mm
- Maintenir l’épaisseur de la paroi du creuset uniforme et alignée avec la bobine d’induction
- Fixez le moule à l’aide de cales en bois.
2.1.4 Construction du mur du creuset
- Détacher chaque couche de 5 à 10 mm avant d’ajouter le matériau
- Enlevez tous les débris afin de ne pas altérer la qualité du revêtement.
- Faites vibrer chaque couche avec une fourche vibrante et un marteau latéral en effectuant des mouvements croisés.
- Retirez les cales lorsque vous atteignez le tiers de la hauteur.
- Le revêtement doit être réalisé en une seule opération continue afin d’empêcher l’absorption d’humidité.
2.2 Séchage au four
Procédure de séchage standard au four à induction :
- Chauffer à 100 °C/h jusqu’à 900 °C et maintenir pendant 2 heures
- Augmenter la puissance pour faire fondre complètement le revêtement et atteindre la température de fusion maximale du four ; retirer le laitier à environ 1430 °C.
- Augmenter la température à 1580 °C et laisser tremper pendant 1 heure.
- Commencez la charge lorsque ~30% du matériau initial est fondu.
- Éviter la formation de ponts ; s’assurer que chaque lot fonde avant l’ajout du suivant.
3. Préparation et chargement des lots : Amélioration de l’efficacité de fusion
3.1 Principes de traitement par lots
- Calcul et pesage précis de la charge du four
- Proportion appropriée de gros, moyens et petits déchets
- Assurer la conformité des matériaux de charge aux exigences de qualité de l’acier
- S’assurer que la composition chimique globale respecte les objectifs du procédé
3.2 Méthode de chargement
- Utilisez un chariot de chargement avec assistance manuelle.
- Rapport de distribution des matériaux :
- Petites pièces : 15 à 20 %
- Pièces moyennes : 40 à 50 %
- Briquettes : 30 à 55 %
- Principe : dense à la base, lâche au sommet
4. Fusion et coulée : le cœur de la sidérurgie
4.1 Étape de fusion
- Ne commencez la fonte qu’après avoir vérifié l’état de l’équipement.
- La fusion implique la volatilisation et l’oxydation des éléments
- Le silicium et l’aluminium s’oxydent facilement.
- L’absorption de gaz augmente avec la température ; la formation précoce de scories contribue à réduire cette absorption.
4.2 Méthodes pour réduire le temps de fusion
- Rechargez rapidement après avoir tapoté pour réduire les pertes de chaleur
- Disposez correctement les déchets pour accélérer la fusion.
4.3 Alliage de l’acier en fusion
- Lorsque 80 % de la charge est fondue, prélevez des échantillons pour analyse.
- Ajouter des matériaux d’alliage en fonction des résultats
- Le taux de récupération du Si-Mn est généralement de 88 à 95 %.
4.4 Exigences de taraudage
- La composition chimique doit être conforme aux spécifications
- La température doit satisfaire aux exigences de coulée ou de coulage continu.
5. Maintenance du four à induction : garantir un fonctionnement sûr et stable
Un entretien adéquat prolonge considérablement la durée de vie du creuset et prévient les accidents de fuite du four.
5.1 Opérations dans les premières phases d’un nouveau revêtement
- Durant les premières 48 heures, limiter la puissance à 60–80 % afin d’éviter une agitation électromagnétique excessive.
5.2 Exigences relatives au système de refroidissement
- L’eau en circulation doit fonctionner pendant environ 12 heures après l’arrêt.
- La température du four doit descendre en dessous de 200 °C afin de protéger le revêtement et le serpentin.
5.3 Précautions de charge
- N’utilisez jamais le chargement mécanique lorsque le four est froid.
- Évitez de heurter ou d’endommager le creuset pendant la charge
5.4 Méthodes de refroidissement du revêtement du four
- Refroidissement naturel
- Refroidissement par air forcé
- Évitez les écarts de température excessifs pour prévenir les fissures.
5.5 Inspection quotidienne du revêtement de la fournaise
- Inspecter après chaque chauffe
- Portez une attention particulière à la zone du bec et aux points faibles connus.
- Les fissures ≥ 2 mm doivent être réparées immédiatement.
5.6 Critères d’élimination du revêtement
- Épaisseur de la doublure < 50 mm
- Courant d’alarme excessivement élevé
- L’augmentation du courant continu pendant la chute de tension indique une possible fuite.
5.7 Redémarrage d’un four froid
- Remplir avec de la charge froide
- Chauffer à 300 °C/h jusqu’à 1050 °C et maintenir à cette température.
- Aucun métal en fusion n’est autorisé pendant le chauffage.
- Ajoutez d’abord les matériaux à bas point de fusion, puis les ferroalliages en dernier.
- Les matériaux galvanisés ou humides doivent être ajoutés par-dessus pour éviter les éclaboussures.
6. Gestion des pontages lors de la fusion
Le pontage est un phénomène courant mais dangereux dans la fabrication de l’acier au four à induction.
Traitement de transition approprié
- Surveillez l’état du four pendant la charge.
- L’acier en fusion à haute température sous le pontage peut endommager le revêtement et provoquer des explosions.
- Réduire la puissance à 25 % de la puissance de maintien
- Inclinez le four pour permettre à l’acier en fusion de percer un trou dans le pont.
- Remettez le véhicule en position verticale et injectez du courant par l’orifice pour éliminer le pont.
- Évitez de surchauffer l’acier en fusion tout au long du processus.
