Fournace et construction à arc électrique

Un Fournaise à arc électrique (EAF) est un four dans lequel les matériaux sont chauffés par un arc électrique.Les fours à arc électrique industriels varient en taille à partir de petites unités d'une capacité d'environ 1 tonne (utilisée en fonderie pour la production de produits en fonte) à environ 400 tonnes pour les aciéries secondaires. Les fours à arc électrique utilisés par les laboratoires de recherche et les dentistes peuvent avoir un capacité de seulement quelques dizaines de grammes. Les fours à arc industriel peuvent atteindre des températures de 1800 ° C (3 300 ° F), tandis que les unités de laboratoire peuvent dépasser 3 000 ° C (5 400 ° F).Dans une fournaise à arc électrique, la charge (le matériau qui pénètre dans le four à chauffer, à ne pas confondre avec la charge électrique) est directement exposée à l'arc, et le courant des bornes du four passe à travers la charge. des fours à induction en ce que la charge est chauffée par des courants de Foucault.

Construction

Les fours à arc électrique pour la régime en acier sont constitués d'un navire de plus grande taille recouvert d'eau et généralement refroidi par eau recouvert d'un toit rétractable à travers lequel une ou plusieurs électrodes en graphite pénètrent dans la fournaise. La fournaise est principalement divisée en trois parties:

• La coquille extérieure, composée de parois latérales et d'un acier inférieur "bol ";

• Foyer, composé de matériaux réfractaires disposés dans un bol inférieur;

• Le toit, qui peut être recouvert de réfractaire ou refroidi par l'eau, peut faire partie d'une sphère ou d'un cône tronqué.Le foyer peut être hémisphérique, ou dans le cas des fours de taraudage inférieur excentriques (voir la figure ci-dessous), le foyer est en forme de demi-œuf. Dans les fonderies modernes, la fournaise est généralement soulevée du sol pour que les louches et les scories peut facilement être déplacé sous les extrémités du four. Séparé de la structure de la fournaise sont les porte-électrodes et le système électrique, ainsi que la plate-forme inclinée sur laquelle le four se trouve. Deux configurations sont possibles: prise en charge de l'électrode et incliné, ou fixé sur une plate-forme surélevée.Un poêle électrique AC typique est alimenté par une alimentation triphasée et a donc trois électrodes. Les électrodes sont circulaires en coupe transversale et sont généralement des segments avec des joints filetés afin que de nouveaux segments puissent être ajoutés à mesure que les électrodes s'usent. Un arc est formé entre un matériau chargé et une électrode; La charge est chauffée par le courant circulant à travers la charge et par l'énergie rayonnante produite par l'arc. La température de l'arc atteint environ 3 000 ° C (5 400 ° F), ce qui fait briller la partie inférieure de l'électrode. Les électrodes sont automatiquement soulevées et abaissées par un système de positionnement, qui peut utiliser des grues à treuil électriques ou des cylindres hydrauliques. Un système de régulation maintient un courant approximativement constant et une entrée d'alimentation pendant la fusion de charge, même si la ferraille peut se déplacer sous les électrodes lorsqu'elle se fond. Le bras qui contient les électrodes peut transporter une barre de bus lourde (qui peut être un tube de cuivre refroidi par eau creux qui alimente le courant au support d'électrode) ou un "bras chaud " où tout le bras transporte le courant, augmentant l'efficacité. Le bras thermique peut être en acier vêtu de cuivre ou en aluminium. Des câbles refroidis à eau de plus en plus connectent les conduits de bus ou les bras de bus au transformateur près de la fournaise. Le transformateur est installé dans le coffre est refroidi par l'eau à travers un échangeur de chaleur.

La fournaise est construite sur une plate-forme en pente afin que l'acier fondu puisse être versé dans un autre récipient pour le transport. Le fonctionnement de l'inclinaison de la fournaise pour verser de l'acier fondu est appelé Tapping ". À l'origine, tous les fours en acier avaient un taphole fermé avec Le matériau réfractaire qui a été emporté lorsque le four a été incliné, mais les fours modernes ont souvent un taphole inférieur excentrique (EBT) pour réduire les inclusions d'azote et de lacet en acier fondu. -Center dans l'étroit "nez " du foyer en forme d'oeuf. Quand il est éteint, il est rempli de sable réfractaire, comme l'olivine. Les plantes modernes ont probablement deux coquilles et un ensemble d'électrodes qui peuvent être transférées entre les deux; Une coquille préchauffe les déchets, tandis que l'autre est utilisé pour la fusion. Les autres fours à base de DC ont un arrangement similaire, mais chaque boîtier a des électrodes et un ensemble d'électronique.Les fours à courant alternatif présentent généralement un schéma de taches chaudes et froides autour du périmètre de foyer, les taches froides situées entre les électrodes. Les fours modernes ont des brûleurs de combustible oxy L'acier plus uniformément. L'énergie chimique additionnelle est fournie en injectant de l'oxygène et du carbone dans le four; Dans le passé, cela a été fait avec des lances (tuyaux creux en acier doux) dans la porte du laitier, mais maintenant cela se fait principalement avec des unités d'injection murales, cette unité d'injection combine un brûleur à combustible oxy et un système d'injection d'oxygène ou de carbone dans une unité.

Une fournaise d'acier moderne de taille moyenne aura un transformateur évalué à environ 60 000 000 volts-ampères (60 MVa), avec une tension secondaire entre 400 et 900 volts et un courant secondaire supérieur à 44 000 ampères. Dans une plante moderne, la fournaise est devrait produire 80 tonnes d'acier fondu en environ 50 minutes, de la charge avec un ferraille à la sortie du four.in en comparaison, les fours à oxygène de base ont une capacité de 150 à 300 tonnes par lot, ou "Heat ", et peuvent générer La chaleur en 30 à 40 minutes. Les détails de conception de la conception et le fonctionnement varient considérablement en fonction du produit final et des conditions locales, ainsi que des recherches continues pour améliorer l'efficacité du four.Le plus grand fournaise (en termes de poids du robinet et de cote de transformateur) est une fois -Comment du four exploité par Tokyo Steel Corporation, au Japon, avec un poids de robinet de 420 tonnes et alimenté par huit transformateurs MVA pour un total de 256 MVA.