Four à arc submergé de silicomanganèse 6,3 MVA à 45 MVA pour les processus métallurgiques

Four à arc submergé au silicomanganèse de 6,3 MVA à 45 MVA

Le silicomanganèse est un ferroalliage composé principalement de manganèse, de silicium, de fer et de traces de carbone ainsi que d'autres éléments. C’est l’un des alliages les plus utilisés et les plus répandus dans l’industrie des ferroalliages. Dans la sidérurgie, l'alliage manganèse-silicium sert de désoxydant composé et est également utilisé comme agent réducteur dans la production de ferromanganèse à moyenne et faible teneur en carbone, ainsi que dans la fabrication de manganèse métallique via le procédé silicothermique. Sur la base de la teneur en manganèse, silicium et impuretés, le silicomanganèse est classé en huit qualités, avec des compositions chimiques conformes aux spécifications décrites dans le tableau.

Les fours à arc submergé modernes sont conçus avec des structures entièrement fermées. L'équipement principal comprend plusieurs systèmes intégrés : le corps du four, la sorbonne à profil bas, le système d'échappement, le réseau court, l'ensemble d'électrodes, le mécanisme hydraulique, les unités de soutirage et d'élimination des scories, le système de refroidissement par le bas, le transformateur, l'alimentation haute tension, le système de contrôle automatique basse tension, les instruments de surveillance, les systèmes de mélange et d'alimentation des matières premières, les mécanismes de distribution et de dosage, la collecte des poussières à la bouche du four et les systèmes de récupération et de dépoussiérage des gaz de procédé sec.

1. Principe de fonctionnement

Le four silico-manganèse fonctionne selon le principe du four à arc immergé. Les électrodes génèrent de la chaleur d'arc et de la chaleur de résistance à partir de la charge pour réduire les oxydes du minerai de manganèse et de la silice en alliage silico-manganèse. La réaction à l’intérieur du four est principalement basée sur la réduction carbothermique. Les principaux produits de désoxydation sont MnSiO₃ et MnSiO₄, avec des points de fusion de 1 270°C et 1 327°C respectivement. Ces produits forment de grosses particules qui flottent facilement, entraînant un effet désoxydant important.

2. Déroulement du processus et fonctionnement

Préparation des matières premières : le minerai de manganèse, les scories riches en manganèse, la silice et le coke sont dosés selon les exigences de formulation. La teneur en carbone fixe du coke doit être ≥84 %.

Chargement et chauffage : Les matières premières entrent dans le four à arc immergé semi-fermé par une trémie. Une alimentation électrique de 35 kV est introduite dans le four via des électrodes triphasées, qui sont insérées dans la charge pour créer un chauffage par arc.

Contrôle de fusion : La charge est mélangée uniformément, le niveau de charge est maintenu, les électrodes sont insérées profondément et uniformément. Le gaz du four est maintenu à une légère pression négative, avec O₂ < 2 %, H₂ < 8 % et la température du four inférieure à 600 °C.

Exploitation du fer et des scories : L'alliage fondu et les scories se séparent naturellement. Le trou du robinet peut être ouvert et fermé en douceur. Le métal chaud et les scories ont une bonne fluidité et sont faciles à séparer pour finalement être coulés en lingots.

3. Paramètres techniques et état du four

La basicité binaire du laitier (CaO/SiO₂) est contrôlée entre 0,5 et 0,7, avec MnO dans le laitier < 10 %.

La longueur utile des électrodes est de 1 700 à 2 000 mm, la tension est d'environ 143 V, le courant de fonctionnement est stable et la consommation des électrodes est uniforme.

Un état normal du four est caractérisé par une bonne perméabilité de la surface de la charge, un affaissement uniforme de la charge et un soutirage en douceur du fer et des scories.

4. Qualités et composition chimique

Le silicomanganèse est divisé en huit qualités en fonction de la teneur en manganèse, silicium et impuretés. Sa composition chimique doit être conforme aux dispositions du tableau 1.

Tableau 1 – Composition chimique

Remarque : La teneur en phosphore est spécifiée en trois grades (I, II, III) selon différentes limites maximales.

5. Applications et avantages

L'alliage produit par le four silico-manganèse est largement utilisé dans la fabrication de l'acier, réduisant considérablement le taux de perte par combustion (le taux de perte par combustion de la désoxydation de l'alliage silico-manganèse est d'environ 29 %, ce qui est inférieur à l'utilisation de manganèse ou de silicium seul). De plus, l'alliage silico-manganèse peut améliorer la résistance à la corrosion et à la rouille de l'acier, le rendant ainsi adapté aux environnements extérieurs ou humides. Le four à silico-manganèse est similaire au four à ferrosilicium, mais il est dédié à la production d'alliage silico-manganèse et ne peut pas être utilisé pour la production de ferromanganèse à haute teneur en carbone à moins qu'un petit four (par exemple 6 000 kVA) ne soit utilisé pour éviter les dommages réfractaires.

En résumé, le four silico-manganèse est un équipement indispensable en sidérurgie. En contrôlant avec précision des paramètres tels que la composition des charges, la température, les électrodes et les scories, il permet une production efficace et stable d'alliage silico-manganèse, garantissant la qualité et les performances de l'acier.