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Maurice KRATZ : Ingénieur à l’École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique - Ingénieur-chercheur au service Matériel électrique (ERMEL) à la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le four à arc d’aciérie est un outil de fusion destiné à fondre un métal primaire qui est, en général, de la ferraille, mais qui peut être de la fonte (solide ou liquide) ou encore des minerais préréduits.
C'est au début du XX e siècle que sont apparus les premiers fours à arc industriels. Depuis cette époque, bien que reposant sur les mêmes principes de base, les fours à arc ont connu un développement important aussi bien du point de vue technologique que du point de vue capacité de production. En effet, la capacité des fours modernes avoisine les 200 t avec une consommation énergétique comprise entre 400 et 500 kWh/t.
Les grands fours industriels représentent une part importante de la consommation d'énergie électrique dans le domaine industriel (près de 4 % de la consommation de la grande industrie en France). Selon certaines études prospectives, la filière électrique devrait continuer à croître pour couvrir, vers 2005-2010, environ 50 % de la production d'acier dans le monde.
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2. Four à arc à courant alternatif
2.1 Description technologique
Dans le four à arc à courant alternatif triphasé, les arcs se développent entre chacune des trois électrodes en graphite et le métal. Le métal fond par attaque directe des arcs qui creusent des puits dans la charge métallique solide. Lorsque ces puits sont formés, les arcs travaillent sur un bain liquide dont le volume augmente au cours de la fusion.
Le four se compose des éléments suivants (figure 3) :
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la cuve ;
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le berceau de basculement ;
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la voûte.
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La cuve du four à arc
La cuve en tôle d’acier renforcée par des nervures est revêtue intérieurement d’un garnissage réfractaire. Cette cuve est composée de deux parties : le fond ou « sole » et la virole. Sur de nombreux fours, cette virole est amovible et il existe une virole de rechange. De cette manière, on gagne un temps précieux, le four pouvant continuer à être utilisé pendant la réfection du garnissage réfractaire.
La technique de garnissage a connu une évolution importante vers les années 1975 par l’apparition de viroles composées de panneaux refroidis par circulation d’eau (water-jackets) en lieu et place de la tôle revêtue de réfractaire.
Deux ouvertures sont prévues dans la cuve pour la porte de décrassage et le bec de coulée.
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Le berceau de basculement
Le four à arc possède deux positions de basculement :
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en avant, pour la coulée, avec un angle suffisant pour que le four se vide bien ;
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en arrière, pour le décrassage.
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Le basculement est assuré par des vérins hydrauliques, dont la course limite celui-ci. D’autre part, la disposition du centre de gravité et du centre de basculement est telle que le four a toujours tendance à revenir dans sa position normale de travail, de manière à limiter le risque d’accident en cas de défaillance du système de commande.
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La voûte
La voûte, ou couvercle du four, est réalisée en briques réfractaires maintenues par un anneau de voûte. Elle est percée de trois trous destinés au passage des électrodes ; un quatrième trou sert à l’aspiration des fumées qui sont filtrées avant d’être...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KRATZ (M.) - Effect of adding reactance in AC EAF. - 5th European Electric Steel Congress, 19-23 Juin 1995, Paris.
-
(2) - BEDIN (M.) - Electric arc furnace with current supplied via a saturable reactor. - 4th International Exhibition for Metallurgical Technology and Equipment, METEC 1994.
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(3) - PELENC (Y.) - Appareillage électrique d’interruption à haute tension. - D 4 700. Traité Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
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(4) - COURAULT (J.), DE PRÉVILLE (G.), SANHET (J.-L.) - Compensateurs statiques de puissance réactive. - D 4 318. Traité Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
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(5) - AYED (P.), BARBAZANGES (C.), LEMIERE (F.) - Aciérie électrique. - M 7 700. Traité Matériaux métalliques, Techniques de l’Ingénieur, 1995.
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NORMES
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Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3 : Limites - Section 6 : Évaluation des limites d’émission pour les charges déformantes raccordées aux réseaux MT et HT - Publication fondamentale en CEM - CEI/TR 61000-3-6 - (1996-10)
-
Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3 : Limites - Section 7 : Évaluation des limites d’émission des charges fluctuantes sur les réseaux MT et HT - Publication fondamentales en CEM - CEI/TR 61000-3-7 - (1996-11)
-
Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4-7 : Techniques d’essai et de mesure - Guide général relatif aux mesures d’harmoniques et d’interharmoniques, ainsi qu’à l’appareillage de mesure, applicable aux réseaux d’alimentation et aux appareils qui y sont raccordés - CEI 61000-4-7 - (2002-08)
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Ed. 1.1 édition consolidée Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4 : Techniques d’essai et de mesure - Section 15 : Flickermètre - Spécifications fonctionnelles et de conception - CEI 61000-4-15 - (2003-02)
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Coordination de l’isolement - Partie 1 : Définitions, principes et règles. - 60071-1 - 1993
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