Les solutions d'injection de carbure de calcium dans les fours à arc électrique (EAF) optimisent le moussage des scories, améliorent le rendement énergétique et stabilisent le fonctionnement des fours à arc électrique (EAF).

Nous sommes conscients que l'efficacité est la clé d'une production sidérurgique rentable. Une véritable efficacité ne s'obtient pas par des raccourcis, mais grâce à une exécution rigoureuse et à un contrôle constant à chaque étape de la production. La réussite dépend de la capacité à fournir l'énergie adéquate au bon moment et au bon endroit.

Pourtant, dans de nombreuses opérations de fusion à arc électrique, le rendement diminue en fin de chauffage. Le laitier s'amincit et la hauteur de la couche de mousse s'effondre. Sans couverture de mousse suffisante, l'exposition à l'arc augmente et le transfert d'énergie vers le bain d'acier diminue. Le temps entre deux coulées s'allonge. Les coûts énergétiques augmentent. Les pertes de rendement s'accentuent. L'exposition à l'arc augmente. Les réfractaires coûteux s'abîment.

Une gestion efficace des scories est essentielle, en particulier lorsque le rendement est le plus crucial, par exemple lors des dernières phases de chauffage, lors de l'ajout de DRI/HBI, ou lorsqu'un micro-broyeur doit optimiser son rendement en tonnes par heure.

L'utilisation de solutions d'injection de carbure de calcium dans les fours à arc électrique permet de maintenir des conditions de scories stables, ce qui garantit des performances d'arc constantes et un fonctionnement optimal du four.

Améliorer le moussage des scories

Les injections de carbure de calcium dans les fours à arc électrique (EAF) sont spécialement conçues pour favoriser la formation de scories mousseuses pendant les phases les plus critiques de la coulée, ce qui permet d'optimiser l'apport d'énergie, de stabiliser l'arc et d'améliorer le rendement global du four. Chaque grain de carbure de calcium crée les conditions idéales pour le moussage des scories lorsqu'il réagit avec le FeO présent dans celles-ci ; il épaissit ainsi les scories, apporte des particules de chaux qui maintiennent les bulles et génère du CO gazeux afin d'augmenter la hauteur de la mousse.

L'efficacité électrique est rétablie grâce à la formation d'une couche de mousse stable qui recouvre les arcs, ce qui permet d'obtenir un circuit électrique optimisé avec moins de pertes thermiques. En améliorant la structure et la réactivité des scories, l'injection de carbure de calcium contribue à retenir l'énergie de l'arc au sein du bain de fusion plutôt que de la laisser se dissiper vers l'extérieur, favorisant ainsi un transfert thermique plus efficace et un fonctionnement stable du four.

Stabiliser l'arc

Dans le four à arc électrique, les opérateurs contrôlent deux sources d’énergie principales : l’énergie électrique et l’énergie chimique. L’énergie électrique est fournie par les électrodes, générant l’arc qui fait fondre et chauffe la ferraille. L’énergie chimique provient de l’injection d’oxygène et de carbone, ainsi que des systèmes de brûleurs oxy-combustibles qui génèrent de la chaleur supplémentaire grâce à des réactions contrôlées à l’intérieur du four. Lorsque ces apports d’énergie sont correctement équilibrés et adaptés aux conditions de fusion changeantes, le four fonctionne à son rendement maximal. Lorsqu’elles ne sont plus adaptées aux conditions de fusion, le contrôle sur les scories mousseuses est perdu et les pertes d’efficacité commencent à s’accumuler. La stabilité de l’arc diminue, le transfert de chaleur devient irrégulier et, face à des arcs exposés, les opérateurs se retrouvent dans une impasse : soit ils réduisent l’apport électrique et diminuent la productivité, soit ils augmentent l’apport électrique et réduisent la durée de vie des matériaux réfractaires, au risque même d’endommager le four.

Par conséquent, l'un des outils les plus importants pour maintenir l'équilibre et maîtriser la formation de scories mousseuses est l'injection précise et ciblée de carbure de calcium.

Protéger la chaudière

Il a été démontré que l’injection de carbure de calcium est efficace en fin de coulée, lorsque les teneurs en carbone dans le bain sont plus faibles, que les teneurs en oxygène et les températures sont plus élevées et que la composition chimique des scories peut évoluer rapidement. Les opérateurs peuvent observer une intensification de la flamme d’arc, une augmentation des températures des parois latérales et une diminution de la viscosité des scories. Ces conditions réduisent non seulement le rendement énergétique, mais peuvent également contribuer à une usure accrue des matériaux réfractaires, à une usure rapide des trous de coulée, à des conditions de coulée irrégulières et à une augmentation des temps d’arrêt.

Un apport ciblé d'aussi peu que 1 lb par tonne de carbure de calcium vers la fin de la cuisson peut contribuer à rétablir la hauteur de la mousse, à améliorer la couverture de l'arc et à restaurer l'efficacité du transfert d'énergie. Ce petit ajustement contrôlé peut avoir un impact statistiquement significatif sur les performances globales du four.

Produire de l'acier moins cher et plus propre

Le maintien d'une hauteur de mousse adéquate au-dessus du trou de coulée contribue également à réduire l'entraînement de scories pendant la coulée, ce qui favorise des pratiques de fabrication de l'acier plus propres et moins coûteuses. La diminution des tourbillons et la baisse des teneurs en FeO minimisent l'entraînement de scories et réduisent les risques de perte d'alliage, de réversion du phosphore et du soufre, tout en favorisant un meilleur contrôle de la métallurgie en poche, ce qui se traduit par un débit plus rapide.

En limitant le transfert de scories, les opérateurs bénéficient d'un meilleur contrôle sur la métallurgie en poche en aval. Ces améliorations permettent d'obtenir des rendements plus réguliers, d'optimiser la consommation d'alliages, de réduire le nombre de coulées de qualité inférieure et de retours en poche, et d'assurer une plus grande stabilité globale du procédé.

Diagramme circulaire illustrant les économies réalisées par l'EAF

Systèmes de distribution

Pour un dosage précis et maîtrisé ainsi que des performances optimales, associez les injections de carbure de calcium dans les fours à arc électrique (EAF) à un système de distribution conçu sur mesure. Conçue pour garantir fiabilité et sécurité, cette solution s'appuie sur l'expertise technique et l'assistance d'OPTA. De la conception du système d'injection à l'optimisation technique sur site, OPTA travaille en étroite collaboration avec les équipes d'exploitation afin d'assurer un placement, un timing et un contrôle du débit adéquats.
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