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Couvercle refroidi à l'eau pour four à arc électrique avec système de refroidissement avancé

  • Electric Arc Furnace Water Cooled Cover with Advanced Cooling System
  • Electric Arc Furnace Water Cooled Cover with Advanced Cooling System
Lieu d'origine Shaanxi, Chine
Nom de marque Shaanxi Chengda
Certification ISO9001
Numéro de modèle toit de four refroidi à l'eau
Quantité de commande min 1 ensemble
Prix The price will be negotiated based on the technical requirements and supply scope of Party A
Détails d'emballage Discuter selon les exigences spécifiques de la partie A
Délai de livraison 2 mois
Conditions de paiement LC, D/A, D/P, T/T, Western Union, MoneyGram
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Toiture de four à arc électrique

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Toit refroidi à l'eau par four à arc électrique

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Système de refroidissement avancé Toit refroidi à l'eau
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Toit de four à arc électrique refroidi à l'eau



Couvercle refroidi à l'eau pour four à arc électrique

Le couvercle refroidi à l'eau pour four à arc électrique (EAF) est un composant essentiel de protection thermique et de contrôle du processus pour les fours à arc électrique—équipements largement utilisés dans la fabrication de l'acier, l'affinage des ferroalliages et la fusion des métaux non ferreux. Il remplace les couvercles traditionnels en briques réfractaires par une structure de circulation d'eau fermée pour sceller le sommet du four, isoler le rayonnement de l'arc à haute température et gérer les gaz du four. Ce composant a un impact direct sur l'efficacité énergétique, la sécurité et les performances environnementales de l'EAF, ce qui le rend indispensable pour les opérations modernes d'EAF à haut rendement.

1. Fonctions principales et principes de fonctionnement

Fonctions principales

Contrairement aux couvercles de fours industriels généraux, le couvercle refroidi à l'eau pour EAF est conçu pour résister à des conditions extrêmes (température d'arc élevée, projections de métal en fusion et gaz de four corrosifs), avec quatre fonctions clés :
  • Protection contre les hautes températures: Résiste au décapage direct du rayonnement de l'arc à 1600-2200 °C et aux projections d'acier/scories en fusion, empêchant la déformation ou la combustion de la coque en acier de l'EAF et prolongeant la durée de vie du corps du four.
  • Scellement et récupération des gaz du four: Pour les EAF modernes fermés (par exemple, les EAF à ultra-haute puissance pour la fabrication de l'acier), il forme un espace hermétique avec le corps du four pour collecter les gaz du four riches en CO. Ce gaz est soit réutilisé comme combustible (réduisant la consommation d'énergie), soit traité pour répondre aux normes d'émission, évitant ainsi les fuites de gaz toxiques.
  • Réduction des pertes de chaleur: La structure refroidie à l'eau minimise la dissipation de chaleur supérieure—par rapport aux couvercles réfractaires traditionnels, elle réduit les pertes de chaleur de 35 % à 55 %, améliorant ainsi l'efficacité thermique de l'EAF et réduisant la consommation d'électricité (généralement de 30 à 60 kWh/tonne d'acier).
  • Flexibilité opérationnelle: Prend en charge les ouvertures/fermetures fréquentes (pour le chargement des ferrailles, le réglage des électrodes et le tapage) tout en maintenant la stabilité structurelle, réduisant ainsi les temps d'arrêt pour la maintenance ou les transitions de processus.

Principe de fonctionnement

Il fonctionne sur le principe de transfert de chaleur continu via la circulation de l'eau de refroidissement, garantissant que le couvercle reste dans une plage de température sûre (paroi extérieure ≤ 80 °C) même dans des conditions de four extrêmes :
  1. La structure interne du couvercle (panneaux creux ou serpentins intégrés) est connectée à un système de refroidissement fermé externe (comprenant des pompes à eau, des échangeurs de chaleur et des réservoirs d'expansion).
  2. L'eau de refroidissement à basse température (30-40 °C, généralement adoucie ou déminéralisée pour éviter l'entartrage) est pompée dans les canaux internes du couvercle.
  3. La chaleur à haute température du four (rayonnement de l'arc, gaz chauds du four) est absorbée par la paroi interne du couvercle et transférée à l'eau de refroidissement en circulation.
  4. L'eau chauffée (50-60 °C) sort du couvercle, est refroidie par des échangeurs de chaleur (ou des tours de refroidissement) et est recyclée vers le couvercle—formant un cycle continu et économe en énergie de dissipation de la chaleur.

2. Conception structurelle et sélection des matériaux

Le couvercle refroidi à l'eau pour EAF présente une conception modulaire et à haute résistance, avec des matériaux sélectionnés pour équilibrer la résistance à la chaleur, la résistance à la corrosion et la stabilité mécanique.
Composant structurel Fonction Matériaux typiques Considérations de conception
Châssis du corps du couvercle Supporte l'ensemble de la structure, se connecte aux mécanismes de levage Acier faiblement allié Q355B (haute résistance à la traction, bonne soudabilité) ou acier 16Mn Épaissi à 12-16 mm pour résister aux contraintes mécaniques lors du levage/verrouillage
Panneaux/serpentins refroidis à l'eau Partie centrale d'absorption de la chaleur, forme les couches interne/externe du couvercle - Couche interne : acier inoxydable 316L (résiste à la corrosion des gaz acides du four, par exemple, SO₂)

- Couche externe : acier au carbone (rentable, pour les environnements à basse température)		 Panneaux : 8-12 mm d'épaisseur, avec un espacement de 150-200 mm entre les canaux internes pour éviter les points chauds

Serpentins : tubes en acier sans soudure de Φ38-57 mm (acier 20#) pour un débit d'eau uniforme
Trous et joints d'électrodes Accueille les électrodes en graphite, empêche les fuites de gaz Garniture en graphite haute température + bagues de pression en acier inoxydable Les trous sont doublés de manchons résistants à l'usure (pour résister au frottement des électrodes) et ont des joints réglables pour les changements de diamètre des électrodes
Mécanisme de levage/verrouillage Permet l'ouverture/fermeture du couvercle, assure la pression d'étanchéité Charnières en acier allié + vérins hydrauliques (ou actionneurs pneumatiques) Équipé de capteurs de position pour éviter les défauts d'alignement ; force de verrouillage ≥ 0,1 MPa pour assurer l'étanchéité à l'air
Raccords d'entrée/sortie d'eau Se connecte au système de refroidissement externe Raccords rapides en acier inoxydable 304 (avec joints toriques pour l'anti-fuite) Conçu avec des clapets anti-retour pour empêcher le reflux de l'eau lors de l'arrêt
Couche d'isolation thermique Réduit les pertes de chaleur externes (paroi extérieure) Couverture en fibre céramique (100-150 mm d'épaisseur, résiste à 800 °C) Appliqué au cadre extérieur pour protéger les composants de levage et améliorer la sécurité de l'opérateur

3. Principaux paramètres techniques

Les paramètres sont personnalisés en fonction de la capacité de l'EAF (par exemple, EAF de fabrication d'acier de 50 t, 100 t, 200 t) et des exigences du processus (par exemple, ultra-haute puissance, production d'acier à faible teneur en carbone). Les principaux paramètres comprennent :
Catégorie de paramètres Indicateurs spécifiques Valeurs typiques pour un EAF de fabrication d'acier de 100 t
Système d'eau de refroidissement Température d'entrée

Température de sortie

Pression de l'eau

Débit d'eau		 ≤ 40 °C

≤ 60 °C

0,5-0,7 MPa

120-150 m³/h
Performance structurelle Température maximale supportée (paroi interne)

Coefficient de dissipation thermique

Taux de fuite d'étanchéité		 2200 °C

≤ 120 W/(m²·K)

≤ 0,05 % (gaz du four)
Paramètres opérationnels Vitesse de levage

Pression de verrouillage

Durée de vie		 0,8-1,2 m/min

0,12-0,15 MPa

3-5 ans
Paramètres dimensionnels Diamètre (pour les EAF circulaires)

Poids

Diamètre du trou d'électrode		 4,5-5,5 m

8-12 tonnes

Φ400-600 mm

4. Scénarios d'application et avantages de performance

Il est largement utilisé dans divers types d'EAF, avec des conceptions adaptées aux différents objectifs de fusion :
Type d'application EAF Caractéristiques de conception personnalisées Avantages de performance
EAF de fabrication d'acier (ultra-haute puissance, UHP) Débit d'eau élevé (pour gérer la chaleur élevée de l'arc), joints d'électrodes renforcés (pour la récupération du CO) Réduit la consommation d'électricité de fabrication d'acier de 40 à 60 kWh/tonne ; taux de collecte des gaz du four ≥ 98 %
EAF d'affinage des ferroalliages (par exemple, ferrochrome à faible teneur en carbone) Panneaux internes résistants à la corrosion (pour résister aux scories riches en chrome), structure compacte Prolonge la durée de vie du couvercle à 4-5 ans ; réduit la perte de chrome pendant l'affinage de 1 à 2 %
EAF de fusion non ferreuse (par exemple, fusion d'alliages de cuivre) Panneaux en alliage résistant à la chaleur (pour résister à plus de 2000 °C), surface interne facile à nettoyer Empêche la contamination de l'alliage par le matériau du couvercle ; simplifie la maintenance
Par rapport aux couvercles en briques réfractaires traditionnels, ses avantages sont importants :
Métrique de performance Couvercle refroidi à l'eau Couvercle réfractaire traditionnel
Durée de vie 3-5 ans 1-3 mois (nécessite un remplacement fréquent)
Pertes de chaleur Réduction de 35 à 55 % Élevées (représentant 20 à 30 % des pertes de chaleur totales)
Fréquence de maintenance 2-3 fois/an 1-2 fois/mois
Étanchéité des gaz du four Taux de fuite ≤ 0,05 % Mauvaise (taux de fuite ≥ 5 %)

5. Maintenance quotidienne et traitement des défauts

Pour assurer un fonctionnement sûr et stable, une maintenance quotidienne stricte et une résolution rapide des défauts sont nécessaires :

Maintenance quotidienne (par équipe)

  1. Contrôle du système de refroidissement: Surveiller la température d'entrée/de sortie de l'eau, la pression et le débit. Si la température de sortie dépasse 60 °C ou si la pression chute de ≥ 0,1 MPa, arrêter le four pour inspecter le colmatage ou les fuites des tuyaux.
  2. Inspection d'étanchéité: Utiliser un détecteur de gaz pour vérifier les fuites de gaz du four au niveau des trous d'électrodes et des bords du couvercle. Remplacer les garnitures ou les joints en graphite vieillissants si des fuites sont détectées.
  3. Inspection structurelle: Utiliser un thermomètre infrarouge pour scanner le corps du couvercle—les températures locales dépassant 100 °C indiquent un éventuel colmatage des tuyaux ou un manque d'eau.
  4. Contrôle du mécanisme de levage: Inspecter les vérins hydrauliques et les charnières pour la lubrification ; s'assurer que les capteurs de position fonctionnent normalement pour éviter les défauts d'alignement.

Défauts courants et solutions

Phénomène de défaut Cause possible Solution
Surchauffe locale (≥ 100 °C) Colmatage des conduites d'eau (entartrage ou accumulation de scories) 1. Arrêter le four et rincer les tuyaux avec de l'acide chlorhydrique à 5-8 % (pour éliminer le tartre) ; 2. Remplacer les tuyaux gravement obstrués.
Fuite de gaz du four au niveau des trous d'électrodes Garniture en graphite usée, bagues de pression desserrées 1. Serrer les bagues de pression ; 2. Remplacer la garniture par un matériau en graphite haute température.
Chute de pression de l'eau de refroidissement Rupture de tuyau (fatigue à haute température) ou desserrage des raccords 1. Isoler le couvercle du système de refroidissement ; 2. Souder les tuyaux rompus ou remplacer les raccords défectueux.
Blocage du mécanisme de levage Usure des charnières, lubrification insuffisante 1. Nettoyer les charnières et appliquer de la graisse lubrifiante haute température (par exemple, disulfure de molybdène) ; 2. Remplacer les pièces usées.


Il existe de nombreux types de structures de couvercles de fours pour les fours à arc électrique. Ils peuvent être sélectionnés en fonction de la puissance différente des fours à arc électrique.

1. Couvercle de four de type brique

2. Couvercle de four à refroidissement par eau de type boîte

3. Couvercle de four à refroidissement par eau de type tube

4. Couvercle de four à atomisation
Parmi eux, le couvercle de four de type brique convient aux fours à arc de puissance ordinaire.
Les couvercles de four à refroidissement par eau de type boîte conviennent aux fours à arc de haute puissance
Le couvercle de four à refroidissement par eau de type tube est principalement utilisé dans les fours à arc électrique à ultra-haute puissance, et le couvercle de four à atomisation a un large éventail d'applications et n'est fondamentalement pas limité par la puissance.
Dans la conception du four à arc électrique CC à ultra-haute puissance, le couvercle de four à refroidissement par eau de type tube avec un bon effet de refroidissement et le plus largement utilisé est sélectionné.


Schéma de la structure du couvercle du four à refroidissement par eau :


Couvercle refroidi à l'eau pour four à arc électrique avec système de refroidissement avancé 0

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Origine du four à arc

Pipe refroidie à l'eau de refroidissement supérieur

Forneau à arc électrique bras croisé