Avec la mise en œuvre de diverses technologies avancées, la fabrication de l’acier évolue vers une production plus propre et plus efficace.
Technologie de concassage et de tri des déchets
Les ferrailles sont généralement composées de métaux ferreux, de métaux non ferreux et de non-métaux. Avant d’être chargées dans le four, elles doivent être concassées et triées. Ce procédé permet non seulement une séparation efficace, mais aussi d’éliminer la majeure partie de la peinture et des revêtements de la surface des ferrailles.
Technologie de préchauffage des déchets
Le préchauffage des ferrailles peut améliorer l’efficacité énergétique. Des technologies telles que le four à arc électrique (FAE) à double enveloppe, le FAE vertical et le FAE Consteel permettent ce préchauffage. Cependant, en raison de leur faible utilisation de chaleur résiduelle et de leurs exigences de maintenance élevées, les FAE à double enveloppe et verticaux sont moins couramment utilisés.
Le système Consteel EAF, doté d’une alimentation continue, offre plusieurs avantages : un impact minimal sur le réseau électrique, une alimentation fiable et contrôlable, et une utilisation efficace de la chaleur résiduelle des fumées. Cependant, il présente également des inconvénients, tels que des fuites d’air au niveau des joints dynamiques, une ligne de production étendue et des coûts d’exploitation élevés.
Technologie de gestion des dioxines
Les ferrailles contiennent souvent de la graisse, de la peinture, des fluides de coupe et d’autres impuretés. Lors de la fabrication de l’acier EAF, ces impuretés peuvent entraîner la formation de dioxines, responsables de pollution environnementale. Deux approches principales sont utilisées pour gérer ce problème : l’inhibition à la source et l’inhibition de la synthèse.
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Inhibition de la source: implique une détection en ligne et une sélection manuelle pour minimiser ou éliminer les déchets contenant des matériaux à base de chlore.
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Inhibition de la synthèse : implique un refroidissement rapide et l’ajout de catalyseurs ou d’inhibiteurs pour empêcher la régénération des dioxines. Cependant, cette méthode nécessite des investissements importants en équipements.
Technologie de récupération de chaleur perdue
La fusion des fours à arc électrique produit d’importants volumes de gaz de combustion à haute température et chargés de poussières. Ces gaz représentent environ 11 %, et parfois jusqu’à 20 %, de l’apport énergétique total. Le fonctionnement cyclique des fours à arc électrique exige le stockage de la chaleur récupérée pour garantir une utilisation stable et continue, notamment pour la production d’électricité. Des systèmes de stockage thermique, tels que le stockage d’énergie à sels fondus ou à base de béton, permettent de capter et de conserver cet excédent de chaleur.
Système de dosage intelligent
Le dosage est un facteur clé influençant les coûts de production et la qualité des produits dans la fabrication de l’acier EAF. Un modèle d’optimisation mathématique est développé à partir des paramètres spécifiques de l’EAF, des procédés de production, des contraintes liées aux matières premières et de la composition chimique cible. Ce modèle calcule la structure de charge la plus rentable grâce à des techniques de programmation mathématique pour un dosage intelligent.
Système de régulation des électrodes
Les systèmes modernes de contrôle automatique des électrodes permettent d’ajuster les paramètres des différentes étapes de fusion, offrant un temps de réponse optimal, une correction des déséquilibres triphasés et la possibilité d’insérer ou de retirer des réacteurs. Ces systèmes offrent une régulation flexible pour s’adapter efficacement aux conditions des électrodes et du four.
Robot de porte multifonctionnel
Des systèmes robotisés avancés permettent désormais le remplacement automatique des sondes en temps réel et l’échantillonnage en ligne. Ces robots peuvent mesurer la température et l’activité de l’oxygène dans l’acier liquide et calculer automatiquement la teneur en carbone, le tout d’une simple pression sur une touche.
Mesure continue de la température du bain de fusion
La mesure de la température de l’acier en fusion est complexe en raison de l’environnement difficile du four électrique. Le système de mesure de température sans contact développé par l’Université des sciences et technologies de Pékin (USTB) utilise des capteurs installés dans la paroi du four. En injectant un gaz thermosensible multi-éléments et en analysant ses signaux, le système peut mesurer et prédire avec précision la température du bain de fusion.
Détection et contrôle des scories de mousse
Le laitier mousse joue un rôle essentiel dans la fabrication de l’acier par four électrique à arc électrique (FAE) : il isole l’acier en fusion de l’air, recouvre l’arc, réduit les pertes de chaleur radiante et améliore la conversion de l’énergie électrique en énergie thermique. Un contrôle efficace de l’épaisseur et du temps de rétention du laitier mousse pendant la fusion est essentiel pour garantir une efficacité énergétique et des performances de fusion optimales.
Analyse en ligne des gaz de four
Les systèmes modernes d’analyse des gaz des fours à arc électrique (FAE) peuvent mesurer la température, le débit et les concentrations de CO, CO₂, H₂, O₂, H₂O et CH₄. En intégrant ces données à des modèles de contrôle, ces systèmes évaluent l’utilisation de l’énergie chimique, le déséquilibre carbone-oxygène, les risques d’explosion et les performances de ventilation. Ils prennent également en charge le contrôle dynamique de l’apport d’oxygène pour garantir une combustion complète.
Contrôle intelligent de l’ensemble du processus EAF
Les données de procédé sont collectées à partir de divers capteurs, notamment des analyses de gaz d’échappement, des harmoniques électriques et des moniteurs de courant/tension. Une base de données historique de procédé permet d’identifier les scénarios passés les plus pertinents dans des conditions de charge et de fonctionnement similaires. Le système détermine ensuite la stratégie de procédé optimale, à faible coût et avec un temps de fusion court.
