Four à arc submergé à courant continu à quatre électrodes

1. Structure de base et principe de fonctionnement

Composants principaux

• Système d'électrodes: Quatre électrodes verticales en graphite ou auto-cuisson disposées en rectangle (disposition carrée courante), avec des diamètres allant de 800 à 1200 mm pour les fours à grande échelle.
• Système d'alimentation électrique: Composé d'un transformateur redresseur, d'une armoire redresseur à thyristors, d'une bobine d'arrêt CC et d'un réseau court. Il convertit le courant alternatif en courant continu pour alimenter les électrodes, et la bobine d'arrêt CC supprime les surtensions et stabilise l'arc.
• Corps du four: Il comprend une enveloppe en acier, un revêtement réfractaire (briques à haute teneur en alumine + masse de damage au carbone) et un fond de four conducteur (anode en briques graphite-carbone + couche conductrice en cuivre), qui peut résister à des températures élevées de 1800 à 2200 °C et à une forte conductivité électrique.
• Systèmes auxiliaires: Ceux-ci comprennent un système de refroidissement par eau, un système de dépoussiérage, un système d'alimentation automatique et un système de contrôle PLC pour la surveillance et le réglage en temps réel des paramètres de fusion.

Principe de fonctionnement

2. Principaux paramètres techniques (modèle typique à grande échelle : 40 à 63 MVA)

3. Principaux avantages par rapport aux fours traditionnels

4. Scénarios d'application

1. Production de ferroalliages: Utilisé pour la fusion du ferrochrome à haute teneur en carbone, du ferrosilicium, du silicomanganèse et du ferrotungstène, ce qui convient aux exigences de production à grande échelle et de haute qualité.
2. Fusion du silicium industriel: Il peut traiter de la silice de haute pureté, avec une pureté du silicium allant jusqu'à 99,5 % à 99,9 % et un taux de fusion élevé.
3. Fabrication de carbure de calcium: L'environnement à haute température stable assure une teneur en carbure de calcium de ≥ 80 % et réduit la consommation d'énergie de 8 % à 10 % par rapport aux fours à courant alternatif.
4. Récupération des métaux rares: Il est applicable à la réduction et à la fusion du minerai de nickel-cobalt et du minerai de tantale-niobium, avec une forte adaptabilité aux matières premières complexes.

5. Configuration typique et notes d'opération

Configuration

• Disposition des électrodes: Une disposition carrée avec une distance centre à centre de 2,5 à 4,0 m pour les électrodes, assurant une répartition uniforme du courant.
• Contrôle de l'alimentation électrique: Adopter un fonctionnement en parallèle de deux armoires redresseurs (20 à 30 MVA par armoire) pour obtenir un réglage indépendant du courant pour chaque électrode et un contrôle automatique de la longueur de l'arc.
• Fond de four conducteur: Une conception d'anode parallèle à plusieurs zones réduit la densité de courant et prolonge la durée de vie du fond du four de 50 %.

Notes d'opération

1. Contrôler strictement la profondeur d'insertion des électrodes (1,2 à 1,8 m) pour éviter l'exposition de l'arc et les pertes d'énergie.
2. Maintenir la qualité de l'eau du système de refroidissement (conductivité ≤ 50 µS/cm) pour éviter le brûlage des électrodes et du corps du four.
3. Utiliser un système de laitier à basicité élevée (basicité R = 1,8 à 2,2) pour améliorer le taux de désulfuration (≥ 85 %) et le taux de récupération des alliages.

6. Comparaison avec le four à arc submergé à courant alternatif à trois électrodes

7. Tendances de développement

1. Intégration ultra-haute puissance: La puissance nominale d'un seul four peut atteindre 80 à 120 MVA, avec une structure à quatre électrodes + anode multi-fond pour améliorer la densité de puissance.
2. Contrôle intelligent: Les systèmes basés sur l'IA peuvent ajuster automatiquement les positions des électrodes, le courant et la vitesse d'alimentation, ce qui réduit le cycle de fusion de 10 % à 15 %.
3. Mises à niveau en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement: Combiner la production d'énergie à partir de la chaleur résiduelle et la fusion enrichie en oxygène pour réduire la consommation d'énergie de 15 % à 20 %, et adopter un système de combustion à faible teneur en NOₓ pour répondre aux normes d'émission strictes.