Un four à arc, également connu sous le nom de four à arc électrique (EAF), est une installation utilisant un arc électrique pour chauffer des matériaux, généralement des métaux, jusqu’au point de fusion. Un four à arc typique fait fondre le matériau, ou « charge », comme on l’appelle, en faisant passer un courant électrique à travers la charge via un ensemble d’électrodes. Une combinaison de la chaleur générée par le passage du courant et de l’arc sur la surface de charge fait fondre le matériau. Les FEA se trouvent dans les laboratoires de recherche et de prothèse dentaire, les fonderies de fonte et les usines de production d’acier et peuvent avoir des capacités internes allant de quelques livres à 400 tonnes ou plus. Les fours à arc présentent plusieurs avantages distincts par rapport aux autres types de fours.
Un four à arc électrique se compose généralement d’une coque avec des parois latérales et d’un bol bombé au fond. Une section de toit escamotable, à travers laquelle les électrodes de graphite sont abaissées, recouvre le four. La section du bol de la coque est recouverte d’une couche de matériau réfractaire connue sous le nom de foyer. Le robinet ou le bec utilisé pour évacuer le métal en fusion est soit monté sur le côté de la coque, soit au fond de la cuve. Les électrodes ont généralement une section transversale ronde et sont constituées de sections filetées qui permettent d’ajouter de nouvelles sections lorsque l’électrode brûle.
Des sources d’alimentation en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC) peuvent être utilisées dans un four à arc. Le four à arc moyen d’une aciérie fonctionne sur une alimentation de 400 à 900 volts à 44,000 60,000,000 ampères ou plus fournie par des transformateurs d’une puissance nominale d’environ 60 80 300 volts-ampères (300 MVA). Un four à arc de ce type peut produire environ XNUMX tonnes d’acier en fusion par heure. Les fours à arc varient en taille, des petites unités utilisées dans les laboratoires de recherche contenant environ une livre de charge aux installations sidérurgiques massives capables de fondre des centaines de tonnes de matériau. Les plus grands de ces fours ont des capacités supérieures à XNUMX tonnes et utilisent des alimentations électriques de XNUMX MVA ou plus.
Le processus de fusion à l’arc est assez simple. Une fois que le bol ou le foyer du four a été rempli de matière première, les électrodes sont abaissées jusqu’à ce qu’elles entrent en contact avec la charge. Le courant électrique est ensuite appliqué, généralement à des tensions inférieures pour démarrer le processus. Le flux de courant à travers la charge en conjonction avec l’énergie rayonnante de l’arc élève la chaleur en charge à un point où elle fond. Une fois la charge complètement fondue, sa température et sa composition chimique sont contrôlées via des sondes ou des lances à distance ; si tout est correct, le métal en fusion peut être taraudé ou versé.
Les matières premières utilisées dans les fours sont souvent complétées par l’ajout de fonte brute, de chaux calcinée et de dolomie. Ces additifs favorisent le bon équilibre chimique dans l’acier en fusion et forment des scories de surface qui évacuent les impuretés et isolent la charge. Les installations de fours à arc offrent beaucoup plus de flexibilité que les autres types de fours ; ils peuvent utiliser un approvisionnement exclusif de matériaux de rebut et leur production peut être variée en fonction de la demande. Les fours à arc peuvent également être arrêtés et redémarrés rapidement, ce qui n’est pas le cas des hauts fourneaux. Ils sont également moins chers à installer et utilisent moins d’énergie pour fonctionner par tonne de produit fini.