Dans la sidérurgie moderne, un fourneau de raffinage à louche (LRF ou fourneau LF) est l’une des unités secondaires de métallurgie les plus importantes. Après avoir quitté le four à induction ou le four à arc électrique, le LRF assure un chauffage contrôlé, un réglage des alliages, un contrôle de température et un brassage à l’argon avant la coulée continue, contribuant à produire un acier plus propre, avec une composition chimique et une température plus stables.
Chez SME Group, le four de raffinage à louches fait également partie intégrante de notre système propriétaire IF+LOD+LRF pour la fabrication de l’acier, combinant la fusion par fours par induction, le raffinage LOD et le raffinage à louches en une solution complète pour produire de l’acier de haute qualité tout en élargissant la gamme de matériaux de récupération utilisables.
Équipement principal d’un four de raffinage à louches
Un LRF complet se compose de plusieurs systèmes mécaniques, électriques et d’automatisation travaillant ensemble pour garantir un raffinage efficace et fiable. L’équipement typique comprend :
- Wagon à louche
- Couvercle de chaudière refroidi à l’eau
- Système de levage d’électrodes
- Transformateur de fournaise
- Réseau court
- Système d’agitation à l’argon
- Système automatique d’addition d’alliages
- Systèmes hydrauliques et pneumatiques
- Système d’eau de refroidissement
- Dispositif de mesure et d’échantillonnage de température
- Machine d’alimentation à fil
- Système d’extraction de poussière
- Système de contrôle électrique et d’automatisation
Chaque sous-système contribue à un fonctionnement stable du four, à un contrôle précis des procédés et à une amélioration de la qualité de l’acier.
Voiture à louches
La voiture à louches transporte la louche en acier en fusion entre la position de taraudage et la station de raffinage. Il est conçu pour une grande capacité de charge, un déplacement fluide et un positionnement précis.
Les voitures à louches modernes sont généralement entraînées par des moteurs à courant alternatif à fréquence variable avec entraînements réducteurs, permettant des vitesses de course ajustables et un fonctionnement stable. Les porte-câbles fournissent l’alimentation, les signaux de commande et les conduites d’argon pendant le mouvement, tandis que les dispositifs de nettoyage des rails contribuent à maintenir un fonctionnement fiable. Le freinage hydraulique et le contrôle de position améliorent la précision du freinage et la sécurité opérationnelle.
Couvercle de fournaise refroidi par eau
Le couvercle du four scelle la station de raffinage tout en collectant les fumées du four, créant ainsi l’atmosphère contrôlée nécessaire au raffinage et soutenant la protection de l’environnement.
La plupart des LRF utilisent un design tubulaire compacté et refroidi par eau pour assurer un refroidissement uniforme et prolonger la durée de vie. Le couvercle contient des ouvertures pour électrodes, des orifices de charge en alliage et des ouvertures d’inspection, permettant la charge et l’observation sans affecter significativement les conditions du four. Un refroidissement approprié et une conception structurelle aident à réduire les contraintes thermiques et à améliorer la fiabilité opérationnelle.
Système de levage d’électrodes
Le système d’électrodes assure le chauffage à l’arc électrique pendant le raffinage et influence directement l’efficacité énergétique et la stabilité de l’arc. Elle comprend généralement :
- Pinces à électrodes
- Bras d’électrodes
- Bras conducteurs
- Mécanisme de levage d’électrodes
- Contrôle automatique des électrodes à base d’API
L’actionnement hydraulique combiné au contrôle des PLC ajuste en continu la position des électrodes selon le courant d’arc et la tension, maintenant des conditions d’arc stables tout en réduisant les fluctuations de puissance et la consommation d’électrodes.
Transformateur et réseau court
Le transformateur de fournaise fournit l’énergie à haut courant et basse tension nécessaire au chauffage à l’arc. Avec le court réseau, il minimise les pertes électriques et fournit une alimentation stable aux électrodes.
Un réseau court bien conçu réduit le déséquilibre de phase et améliore l’efficacité électrique globale, contribuant à une montée plus rapide de la température et à des coûts d’exploitation réduits.
Agitation à l’argon et ajout d’alliages
Le brassage par le bas de l’argon favorise la circulation de l’acier en fusion, améliorant l’uniformité de la température et accélérant la dissolution des alliages. Un brassage efficace améliore également la flottation des inclusions et favorise une production d’acier plus propre.
Les systèmes automatiques d’ajout d’alliages améliorent la précision du dosage et la cohérence du procédé tout en réduisant les interventions manuelles.
Refroidissement par eau, hydraulique et automatisation
Les systèmes de soutien sont essentiels pour un fonctionnement fiable de la LRF.
Le système de refroidissement par eau protège les composants critiques tels que le couvercle de la chaudière, le transformateur, les bras conducteurs et les câbles refroidis par eau. Les systèmes hydrauliques actionnent le mécanisme de levage des électrodes et le couvercle du four, tandis que l’équipement pneumatique contrôle les mouvements auxiliaires.
Les usines LRF modernes utilisent généralement l’automatisation informatique par PLC et industrielle avec surveillance HMI, permettant la régulation automatique des électrodes, la surveillance des procédés, la gestion des alarmes et l’enregistrement des données historiques.
Paramètres techniques typiques d’un LRF de 25 tonnes
Bien que les spécifications varient selon le projet, un four de raffinage à louche typique de 25 tonnes peut inclure :
| Objet | Valeur typique |
| nominale | 25 t |
| du transformateur | 5,0 MVA |
| Tension | 33 kV |
| de l’électrode | Ø250 mm |
| de l’électrode | 1800 mm |
| des voitures à louches | 60 t |
| de la voiture à louches | 0–20 m/min |
| de la température de l’acier | Environ 4°C/min |
| d’argon | 50–150 NL/min |
| d’eau de refroidissement | Environ 160 m³/h |
Les spécifications réelles doivent être sélectionnées en fonction de la capacité de production, des qualités d’acier et de la disposition de l’usine.
LRF dans la solution IF+LOD+LRF de fabrication de l’acier du groupe SME
Pour les aciéries à fours à induction, la capacité de raffinage est souvent la clé pour améliorer la qualité de l’acier et la flexibilité de production. SME Group intègre le four de raffinage à louches (LRF) avec notre procédé propriétaire IF+LOD+LRF, où :
- Le four à induction (FI) assure une fusion efficace.
- Le four LODeffectue la décarburation et la déphosphorisation.
- Le LRF effectue le réglage final de la température, le découpage de l’alliage, le mélange de l’argon et le raffinage de l’acier propre avant la coulée.
Cette voie intégrée de fabrication d’acier allie des performances de raffinage stables avec une plus grande flexibilité des matières premières et une qualité de produit constante, ce qui la rend particulièrement adaptée aux aciéries modernes à fours à induction.
