A Detailed Explanation of the Electric Arc Furnace - What It is and How It Works
Summary
TLDRLa fourneau d'arc électrique est un espace chauffé à extrêmement haute température où la chaleur est produite par des arcs électriques pour fondre les métaux sans changer leurs propriétés électrochimiques. Inventé en 1907 en France, il est essentiel pour le recyclage du fer et de l'acier. Il existe trois types principaux : direct, indirect et submergé. Les avantages incluent un faible coût d'investissement, une grande efficacité et la flexibilité pour traiter divers types de charges, tandis que les inconvénients comprennent une distribution de chaleur inégale et l'émission de gaz tels que l'hydrogène et l'azote.
Takeaways
- 🔥 Le four à arc électrique est un espace fermé extrêmement chaud où la chaleur est produite par des arcs électriques pour fondre les métaux sans changer leurs propriétés électrochimiques.
- ⚡ Les fours à arc électrique utilisent des courants électriques à haute tension comme élément principal et génèrent un arc électrique entre les électrodes pour fondre le métal.
- 🏭 Le four à arc électrique a été inventé en France en 1907 et est une partie cruciale des opérations de recyclage du fer et de l'acier.
- 🔧 Il existe trois types principaux de fours à arc électrique : direct, indirect et à arc immergé.
- 🔌 Dans le four à arc électrique direct, l'arc est formé entre les électrodes et la charge à chauffer, permettant d'atteindre des températures élevées.
- 🌡 Dans le four à arc électrique indirect, l'arc est formé entre deux électrodes près de la charge et la chaleur est transférée par rayonnement, avec des températures inférieures à celles du four direct.
- 🌊 Le four à arc électrique à arc immergé utilise des électrodes immergées dans la charge, générant de la chaleur par la résistance à l'écoulement du courant.
- 🛠 Les principaux composants d'un four à arc électrique incluent le toit, les parties inférieures, les électrodes et les murs latéraux.
- 🔄 Le principe de fonctionnement du four à arc électrique comprend le chargement, la fusion des métaux et la raffinage, impliquant l'ajout de divers matériaux pour accélérer la formation de la scie.
- 🚀 Les avantages du four à arc électrique incluent un faible investissement initial, une grande efficacité et une flexibilité qui n'est pas dépendante d'un type spécifique de charge.
- ⚠️ Les inconvénients comprennent une distribution de chaleur inégale due à la source de chauffage ponctuelle de l'arc et la réaction de l'arc avec les gaz de la fournaise, libérant de grandes quantités de gaz tels que l'hydrogène et l'azote.
Q & A
Quel est le principe de base d'une fourneau à arc électrique ?
-Le principe de base d'une fourneau à arc électrique est la production de chaleur par l'intermédiaire d'un arc électrique pour fondre les métaux sans changer leurs propriétés électrochimiques.
Quelle est l'invention qui a donné naissance au fourneau à arc électrique ?
-Le fourneau à arc électrique a été inventé en France en 1907 et est devenu une partie cruciale des opérations de recyclage du fer et de l'acier.
Combien y a-t-il de types principaux de fours à arc électrique mentionnés dans le script ?
-Trois types principaux de fours à arc électrique sont mentionnés dans le script : le four à arc électrique direct, le four à arc électrique indirect et le four à arc électrique submergé.
Comment se forme l'arc dans un four à arc électrique direct ?
-Dans un four à arc électrique direct, l'arc est formé entre les électrodes et la charge à chauffer, où la charge agit également en tant qu'électrode.
Quel est le rôle des électrodes dans un four à arc électrique indirect ?
-Dans un four à arc électrique indirect, l'arc est formé entre deux électrodes à proximité de la charge, et la chaleur produite par l'arc est transférée à la charge par rayonnement.
Pourquoi les fours à arc électrique submergés sont-ils utilisés dans la fabrication de ferreux ?
-Les fours à arc électrique submergés sont utilisés pour la fabrication de ferreux car ils permettent de générer de la chaleur grâce à la résistance offerte par la charge au flux de courant.
Quels sont les principaux composants d'un four à arc électrique ?
-Les principaux composants d'un four à arc électrique incluent le toit, les parties inférieures du four où le métal fondu est collecté, les électrodes et les parois latérales.
Quel est le processus de travail d'un four à arc électrique ?
-Le processus de travail d'un four à arc électrique comprend le chargement, la fusion des électrodes, la fusion du métal et l'affinage.
Quels sont les avantages d'un four à arc électrique ?
-Les avantages d'un four à arc électrique incluent un faible investissement, une grande efficacité, une flexibilité, la capacité de contrôler la température et de produire une gamme complète de grades d'acier.
Quels sont les inconvénients associés aux fours à arc électrique ?
-Les inconvénients des fours à arc électrique comprennent une distribution de chaleur inégale dans le four en raison de la source de chauffage ponctuelle, et la réaction de l'arc avec les gaz de la fournaise qui libère de grandes quantités d'hydrogène et d'azote.
Quel est le terme technique utilisé pour décrire la pratique de laisser une partie du métal fondu dans le four après la coulée ?
-Cette pratique est appelée 'hot heel' et permet une séparation complète des scories.
Outlines
🔥 Principes de Base du Four à Arc Électrique
Le four à arc électrique est un espace chauffant et fermé où la chaleur est produite par un arc électrique pour fondre les métaux sans changer leurs propriétés électrochimiques. Inventé en France en 1907, il est essentiel dans le recyclage du fer et de l'acier. Il existe trois types principaux : direct, indirect et immergé. Le four à arc électrique direct forme l'arc entre les électrodes et la charge, permettant d'atteindre des températures élevées. Le four indirect forme l'arc près de la charge, avec une température inférieure. Le four immergé utilise les électrodes immergées dans la charge. Les composants principaux incluent le toit, les parois latérales, et les électrodes. Le fonctionnement implique le chargement, la fusion des métaux et la raffinage, avec des pratiques de dégazage et de déphosphoration. Les avantages incluent un faible coût initial, une grande efficacité et la flexibilité pour produire une gamme complète de grades d'acier.
🚫 Inconvénients du Four à Arc Électrique
Le four à arc électrique présente des inconvénients tels que la distribution inégale de la chaleur due à la source de chauffage ponctuelle de l'arc, et les réactions avec les gaz de la fournaise qui libèrent de grandes quantités d'hydrogène et d'azote. Ces réactions peuvent affecter la qualité du métal fondu et la durabilité de l'équipement.
Mindmap
Keywords
💡Fourneau à arc électrique
💡Arc électrique
💡Électrode
💡Fournaise directe
💡Fournaise indirecte
💡Fournaise à arc immergé
💡Raffinage
💡Scories
💡Température de contrôle
💡Avantages et inconvénients
Highlights
Electric arc furnaces are high-temperature furnaces that use high voltage electric currents to melt metals without changing their electrochemical properties.
The electric arc is produced between electrodes, which is used for melting the metal.
Invented in France in 1907, the electric arc furnace is crucial for iron and steel recycling operations.
There are three main types of electric arc furnaces: direct electric arc, indirect electric arc, and submerged electric arc furnaces.
In a direct electric arc furnace, the arc is formed between the electrodes and the charge to be heated.
Indirect electric arc furnaces form the arc between two electrodes near the charge, transferring heat by radiation.
Submerged electric arc furnaces immerse the electrodes in the charge for manufacturing ferrous materials.
The main parts of an electric arc furnace include the roof, half lower parts, electrodes, and side walls.
The working principle of an electric arc furnace involves charging, melting the metal, and refining.
Scrap is preheated, and lime and spa are added to speed up slag formation in the refining process.
Phosphorus removal is required in single oxidizing slag practice, while sulfur and phosphorus are removed in double slag practice.
The furnace is tapped by rotating it forward for steel to flow into a ladle, with a quick back tilt to pour the slag.
Electric arc furnaces have advantages such as low capital outlay, high efficiency, and flexibility in the type of charge used.
They can control temperature and are capable of producing a full range of steel grades.
Disadvantages include uneven heat distribution due to point-like heating sources and the release of hydrogen and nitrogen gases.
The 'hot heel' practice in some foundries allows for complete slag separation by leaving 15% of liquid steel in the furnace.
Transcripts
electric arc furnace is an extremely hot
enclosed space where heat is produced by
means of electrical arcing for melting
metals without changing electrochemical
properties of the metal
they are high temperature furnaces that
use high voltage electric currents as
their primary element and the electric
arc is produced between the electrodes
this electric arc is used for melting
the metal
invented in france in 1907 this furnace
is a crucial part of iron and steel
recycling operations
welcome to james sword research channel
in this video we will be discussing the
electric arc furnace an overview of its
working principle and types
do well to watch the video till the end
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there are mainly three types of electric
arc furnaces they are direct electric
arc furnace indirect electric arc
furnace submerged electric arc furnace
direct electric arc furnace in a direct
electric arc furnace the arc is formed
between the electrodes and the charge to
be heated
in this type of furnace the charge act
is another electrode
there are two carbon or graphite
electrode and the arc is formed between
the electrodes and charge at two places
in this type of heating high temperature
can be obtained since the arc is
produced directly with the charge to be
heated and also there will be additional
heat generation in the charge due to the
flow of current through it
in the case of single phase arc furnace
two electrodes are placed vertically
from the top of the furnace into the
charge
whereas in the case of a three-phase arc
furnace three electrodes are placed at
the corners of an equivalent triangle
which produces three arcs
thus forming a star point
indirect electric arc furnace in an
indirect electric arc furnace the arc is
formed between two electrodes near the
charge and heat produced by the arc is
transferred to the charge by radiation
the arc is formed by bringing the
electrodes in contact for a very short
time and then withdrawing them back
since there is no direct contact of the
arc with the charge temperature obtained
in an indirect arc furnace will be lower
than that of a direct arc furnace
this type of furnace is usually of
single phase and its size is limited
the application of indirect electric arc
furnace is melting of non-ferrous metals
iron foundries etc where there is a need
for molten metal
submerged electric arc furnace in a
submerged electric arc furnace the
electrodes are immersed in the charge
this type of furnace is used for the
manufacturing of ferrous the resistance
offered by the charge to the flow of
current will generate heat in it
the power to the furnace is controlled
by varying the applied voltage or by
varying arc length
parts of an electric arc furnace the
main parts of an electric arc furnace
are the roof half lower parts of the
furnace where molten metal is collected
electrodes and side walls
the roof consists of three holes through
which the electrodes are inserted
and it is made up of alumina and
magnesite chromite bricks
the half include the molten metal and
slag the tilting mechanism is used to
pour the molten metal to the cradle by
shifting the furnace
working principles of electric arc
furnace the working principle of
electric arc furnace includes charging
the electrode melting the metal and
refining
the heavy and light scrap in the basket
is preheated with the help of exhaust
gas burnt lime and spa are added to it
to speed up the slag formation
the electrode are moved down into the
scrap then the arc is produced between
the electrode and metal low voltage is
selected first after the arc is shielded
by the electrodes the voltage is then
increased to speed up the melting
process
the removal of sulfur is not essential
for single oxidizing slag practice only
phosphorus removal is required but in
double slag practice both sulfur and
phosphorus is removed after the
deoxidizing in double slag practice the
removal of oxidizing slag is done
samples are taken the temperature is
checked additions are made and when all
conditions are right the furnace is
tapped by rotating it forward so that
the steel flows over the spout or
through the vertical tap hole into a
ladder
when slag appears a quick back tilt is
applied and the slag is poured through
the rear door of the furnace into a slag
pot some foundries leaves 15 of the
liquid steel in the furnace
this hot heel practice permits complete
slag separation
advantages of electric arc furnace low
capital outlay high efficiency and
flexibility not dependent on a
particular type of charge
the temperature can be controlled
capable of producing the full range of
steel grades
disadvantages of electric arc furnace
the arc generates point-like heating
source which will cause uneven heat
distribution in the furnace the arc
react with the furnace gases and vapor
and release large quantities of hydrogen
and nitrogen gases
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