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English
Auteur(s)
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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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Four à arc à courant alternatif
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1. Principe du four à arc
C'est au début du XXe siècle, comme dit dans l’Introduction, que sont apparus les premiers fours à arc industriels.
Initialement, le four Héroult (figure 1 a ) comportait deux électrodes reliées chacune à une borne d'une génératrice à courant continu ou alternatif. Assez rapidement, il a été équipé de trois électrodes reliées à un réseau triphasé.
À cette époque, il existait un autre type de four à arc, aussi très répandu pour la fusion de l'acier : le four Girod (figure 1 b ). Ce four comportait une seule électrode de voûte, reliée à une des bornes d'une génératrice, et plusieurs électrodes de sole en acier, reliées ensemble à l'autre borne.
La capacité de ces fours était de l'ordre de quelques tonnes à quelques dizaines de tonnes.
Le four à arc se compose d’une cuve garnie de réfractaires et l’énergie nécessaire est fournie par des arcs électriques jaillissant entre des électrodes en graphite et la charge.
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Les principaux éléments constitutifs du four électrique sont :
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l’alimentation électrique ;
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l’enceinte du four proprement dite capable de contenir d’abord des ferrailles à fondre, de densité relativement faible (donc nécessité d’un grand volume disponible), puis de l’acier liquide porté à des températures de 1 600 à 1 700 C (donc nécessité d’un revêtement intérieur de cuve à l’aide de réfractaires), notamment au fond de cuve (sole réfractaire) ;
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les installations annexes, telles que le système d’aspiration et traitement des fumées et le système d’additions.
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L’élaboration de l’acier dans un four à arc se déroule en trois phases (figure 2) :
1. L’amorçage : c’est la première période de la fusion pendant laquelle les électrodes creusent leurs puits à travers la ferraille froide. La puissance électrique et la tension d’arc ne sont généralement pas maximales par souci de stabilité électrique de l’arc.
Dans...
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Principe du four à arc
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.
-
(3) - PELENC (Y.) - Appareillage électrique d’interruption à haute tension. - D 4 700. Traité Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
-
(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.
-
(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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