Dans la fabrication de l’acier au four à arc électrique, la qualité et la performance de la masse de fond sont essentielles pour garantir l’intégrité du four, prolonger sa durée de vie et optimiser l’efficacité de la production d’acier. Quelles sont donc les caractéristiques techniques essentielles d’une masse de fond idéale pour un four à arc électrique ?
- Frittage rapide pour former une couche de travail dense
- Transition de phase des composés à point de fusion bas ou moyen vers les composés à point de fusion élevé
- Résiste à la pénétration des scories tout en conservant une légère porosité dans les couches plus profondes
Comment fonctionne la masse de pilonnage inférieure du four à arc électrique et s’use-t-elle au fil du temps ?
Le processus de frittage de la masse de compactage à sec commence dès la mise sous tension du four. Lorsque la température atteint environ 1 250 °C, des composants mineurs de Fe₂O₃ contribuent à abaisser le point de fusion du CaO, produisant une petite quantité de phase liquide qui se dissout en périclase (MgO). Inversement, une partie du MgO se dissout également en ferrite de calcium, formant des solutions solides limitées, ce qui facilite l’étape initiale de frittage.
À mesure que la ferraille fond et que la température augmente, ces phases évoluent. Les phases liquides riches en CaO peuvent précipiter sous forme de cristaux de CaO, se transformer en silicate de calcium (C₂S) ou s’enrichir en zones riches en calcium. Finalement, les composants bruts passent de structures MgO + C₂F à RO + SiO₂, complétant ainsi le processus de frittage.
De plus, l’interaction entre la périclase et la vapeur d’eau peut générer du gaz d’hydroxyde de magnésium :
MgO(s) + H₂O(g) → Mg(OH)₂(g)
2MgO(s) + H₂O(g) → 2Mg(OH)(g) + ½O₂(g)
Cela souligne l’importance de la prévention de l’humidité, notamment pendant la construction et le préchauffage du four. Les fuites d’eau ou l’humidité peuvent considérablement entraver le processus de frittage et provoquer des fissures.
Un frittage adéquat assure la stabilité du fond du four, ce qui contribue également à absorber l’impact des opérations de chargement. Cependant, si les températures deviennent trop élevées, une migration excessive des phases liquides vers l’acier en fusion peut entraîner des fissures superficielles. Il est donc essentiel de maintenir un contrôle optimal de la température pendant le préchauffage afin de préserver l’intégrité de la couche frittée et de répondre aux exigences métallurgiques du procédé de fabrication de l’acier.
Mécanisme d’usure et avantages en termes de performances
La corrosion de la couche de damage du fond du four électrique est une réaction lente et cyclique, régie par le temps et la température. À chaque coulée d’acier, la surface de travail subit une fine réaction d’oxydation, généralement sur 1 mm de profondeur, et se régénère lors du cycle suivant. Cette régénération dynamique confère aux fonds de four revêtus de damage une meilleure stabilité chimique et une plus grande durabilité que les revêtements traditionnels en briques.
Il est important de noter que le niveau de compactage lors de l’installation joue un rôle déterminant. Un compactage insuffisant peut entraîner une fusion localisée, un détachement du bloc, voire une pénétration de l’acier froid. Par conséquent, un compactage méticuleux lors de la construction est essentiel pour optimiser les performances de service et la longévité du four.
