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Le processus de fusion d'un four à arc électrique (FEA) implique l'utilisation d'arcs électriques à haute tension pour générer la chaleur nécessaire à la fusion de la ferraille ou d'autres matières premières. Ce procédé est largement utilisé dans l'industrie sidérurgique en raison de son efficacité et de sa flexibilité. Les principales étapes consistent à charger le four en matières premières, à amorcer l'arc électrique pour générer de la chaleur, à fondre les matériaux, à affiner le métal fondu et, enfin, à puiser dans le four pour couler le métal fondu dans des moules. Le processus est influencé par des facteurs tels que la tension, la profondeur des électrodes et la présence d'impuretés. En outre, l'utilisation d'un four tubulaire peut être utile dans certains processus préparatoires ou auxiliaires, bien qu'il ne fasse pas directement partie du processus de fusion du four à arc électrique.

Explication des points clés :

1. Chargement du four:

   • Le four à arc électrique est chargé de matières premières, généralement de la ferraille, du minerai de fer ou du fer à réduction directe (DRI). Les matériaux sont chargés dans le four par le toit ou les portes latérales.
   • Un chargement correct est essentiel pour garantir une fusion efficace et éviter d'endommager le revêtement du four.

2. Initiation de l'arc:

   • Une fois le four chargé, les électrodes sont descendues dans le four et un arc électrique est amorcé entre les électrodes et les matériaux chargés. L'arc génère une chaleur intense, atteignant des températures allant jusqu'à 3 000 °C, ce qui est suffisant pour faire fondre le métal.
   • La tension est augmentée après l'établissement de l'arc pour accélérer le processus de fusion. Le bain profond des électrodes (immersion dans le métal en fusion) contribue également à accélérer la fusion.

3. Fusion des matériaux:

   • La chaleur générée par l'arc électrique fait fondre les matériaux chargés, les transformant en un état fondu. Pendant cette phase, le four est souvent incliné ou tourné afin d'assurer une fusion uniforme et d'éviter la formation de points froids.
   • La présence d'impuretés, de scories et d'oxydants peut influencer le processus de fusion et ceux-ci sont souvent éliminés ou gérés au cours de cette étape.

4. Affinage du métal en fusion:

   • Une fois les matériaux entièrement fondus, le métal en fusion est affiné afin d'éliminer les impuretés et d'ajuster la composition chimique. Cette opération peut impliquer l'ajout de fondants, d'alliages ou d'autres agents d'affinage.
   • Le processus d'affinage est essentiel pour obtenir la qualité et les propriétés souhaitées du produit métallique final.

5. Le prélèvement sur le four:

   • Une fois le processus d'affinage achevé, le four est soutiré en l'inclinant pour verser le métal en fusion dans une poche de coulée ou directement dans des moules. Le processus de soutirage doit être soigneusement contrôlé afin de garantir le bon écoulement du métal et d'éviter tout déversement ou contamination.
   • Le métal en fusion est ensuite coulé dans les formes souhaitées ou transformé selon les besoins.

6. Entretien du four:

   • Après le soutirage, le four peut nécessiter un entretien ou une réparation, en particulier si le revêtement a été érodé ou endommagé. Les étapes de la réparation dépendent de l'étendue des dommages :
     • Pour une réparation complète (lorsque la paroi est uniformément érodée à environ 70 mm), le laitier est raclé, une matrice est mise en place, du sable de quartz est préparé et coulé, compacté et le four est chauffé.
     • Pour les réparations partielles (lorsque l'érosion est inférieure à 70 mm ou qu'il y a des fissures au-dessus de la bobine d'induction), les zones endommagées sont grattées, la charge est fixée à l'aide d'une plaque d'acier, remplie de sable de quartz et compactée.

7. Avantages de la fusion par four à arc électrique:

   • Le procédé EAF présente plusieurs avantages, notamment une capacité de fusion continue 24 heures sur 24, un fonctionnement simple, une faible consommation d'énergie et un respect de l'environnement.
   • Le procédé bénéficie également d'un effet de brassage magnétique, qui améliore l'uniformité de la composition du métal et facilite l'élimination de l'écume.

8. Comparaison avec d'autres procédés de fusion:

   • Le processus de fusion dans un four à arc électrique est différent des autres méthodes, telles que le four à induction, qui peut être divisé en deux méthodes : la méthode de fusion en creuset alcalin et la méthode de fusion en creuset acide, en fonction du matériau utilisé pour le creuset.
   • Le procédé de fusion par induction sous vide, qui comprend des étapes telles que la sélection du creuset, la préparation de la charge, la fusion, l'affinage et la coulée, est une autre solution, mais il est généralement utilisé pour des applications spécialisées.

En résumé, le processus de fusion d'un four à arc électrique est une méthode complexe mais très efficace pour fabriquer des produits métalliques de haute qualité. Il comporte plusieurs étapes critiques, du chargement et de la fusion à l'affinage et au piquage, chacune devant être gérée avec soin pour garantir des résultats optimaux. Le processus est influencé par divers facteurs, notamment la tension, la profondeur des électrodes et la présence d'impuretés, et offre plusieurs avantages par rapport à d'autres méthodes de fusion.

Tableau récapitulatif :

Étape	Description
Chargement	Les matières premières (ferraille, minerai de fer, DRI) sont chargées dans le four.
Initiation de l'arc	Les électrodes génèrent une chaleur intense (jusqu'à 3 000 °C) pour faire fondre les matériaux.
Fusion	Les matériaux sont fondus uniformément et les impuretés sont éliminées.
Raffinage	Le métal en fusion est affiné pour ajuster sa composition et éliminer les impuretés.
Taraudage	Le métal en fusion est coulé dans des moules ou des poches en vue d'un traitement ultérieur.
Maintenance	Le revêtement du four est réparé s'il est endommagé, ce qui garantit sa longévité et son efficacité.
Avantages	fonctionnement 24 heures sur 24, faible consommation d'énergie, respect de l'environnement et qualité uniforme du métal.

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