L'électrode en graphite est fabriquée à partir de coke de pétrole, de coke d'aiguilles et de goudron de houille. Après calcination, broyage, mélange, malaxage, moulage, calcination, imprégnation, traitement mécanique et extrusion du graphite, on obtient un matériau conducteur en graphite résistant aux hautes températures. Ce matériau est appelé électrode en graphite artificiel (ci-après dénommée simplement électrode en graphite), par opposition à l'électrode en graphite naturel. Selon ses caractéristiques, on distingue les électrodes en graphite de puissance ordinaire, de haute puissance et d'ultra-haute puissance.
L'électrode en graphite haute puissance est fabriquée à partir de coke de pétrole de haute qualité (ou de coke d'aiguille de qualité inférieure). Le corps de l'électrode doit parfois être imprégné. Ses propriétés physiques et mécaniques sont supérieures à celles d'une électrode en graphite de puissance ordinaire, notamment sa faible résistivité, permettant une densité de courant plus élevée.
L'électrode en graphite haute puissance permet l'utilisation d'une densité de courant de 18 à 25 A/cm2, principalement utilisée dans la fabrication d'acier au four à arc haute puissance.
La production d'acier au four électrique est une importante consommatrice d'électrodes en graphite. En Chine, la production d'acier au four électrique représente environ 18 % de la production totale d'acier brut, et les électrodes en graphite utilisées dans sa fabrication représentent 70 à 80 % de la quantité totale d'électrodes en graphite consommées. Le procédé de fabrication d'acier au four électrique consiste à introduire le courant électrique du four dans les électrodes en graphite, puis à utiliser les électrodes en graphite pour créer un arc électrique généré par une source de chaleur à haute température afin de réaliser la fusion.
Le four à arc électrique est principalement utilisé dans la production de phosphore jaune industriel et de silicium, etc. Sa caractéristique est que la partie inférieure de l'électrode conductrice est enfouie dans la charge du four, un arc se forme à l'intérieur de la couche de matériau, et utilise l'énergie thermique de la charge du four elle-même à partir de sa résistance pour chauffer cette dernière. Le four à arc électrique, qui nécessite une densité de courant élevée, requiert des électrodes en graphite. Par exemple, la production d'une tonne de silicium consomme environ 100 kg d'électrodes en graphite, et la production d'une tonne de phosphore jaune nécessite environ 40 kg d'électrodes en graphite.
Le four de graphitisation pour la production de produits en graphite, le four de fusion pour la fusion du verre et le four électrique pour la production de carbure de silicium appartiennent à la catégorie des fours à résistance. Le matériau contenu dans le four constitue à la fois la résistance chauffante et le corps à chauffer. Généralement, une électrode conductrice en graphite est intégrée à la paroi du four à son extrémité, et cette électrode est utilisée de manière discontinue.
L'électrode de graphite brute sert également à la fabrication de creusets, moules, nacelles, corps chauffants et autres produits en graphite de formes spéciales. Par exemple, dans l'industrie du verre de quartz, 10 tonnes de lingots d'électrode de graphite sont nécessaires pour produire 1 tonne de tube fusible électrique ; 100 kg de lingots d'électrode de graphite sont nécessaires pour produire 1 tonne de brique de quartz.
Dès le début du quatrième trimestre 2016, avec la promotion de politiques de réforme de l'offre dans l'industrie sidérurgique, la suppression des aciers produits au four électrique est devenue une priorité absolue pour éliminer les capacités de production obsolètes. Le 10 janvier 2017, le vice-directeur de la Commission nationale du développement et de la réforme a déclaré, lors de la réunion du Conseil de la CISA de 2017, que tous les aciers produits au four électrique devaient être supprimés avant le 30 juin 2017. En 2017, la capacité totale de production d'acier au four électrique à arc (eAF) en Chine était d'environ 120 millions de tonnes, dont 86,6 millions de tonnes en production et 15,6 millions de tonnes à l'arrêt. Fin octobre 2017, la capacité de production de l'eAF était d'environ 26,5 millions de tonnes, dont environ 30 % avaient été remises en service. Conséquence de la réduction de capacité des fours à moyenne fréquence, la production d'acier au four électrique à arc (eAF) a connu un essor important, et sa rentabilité est indéniable. L'acier produit au four électrique à arc (eAF) bénéficie d'une forte demande en électrodes de graphite haute et très haute puissance, et l'intérêt des acheteurs est considérable.
En 2017, le prix intérieur des électrodes en graphite a fortement augmenté, tout comme la demande à l'étranger. Les marchés nationaux et internationaux ont renoué avec la prospérité. En Chine, la levée des restrictions sur les stocks d'acier au sol, l'augmentation de la capacité des fours à arc électrique, les limitations de production liées à la protection de l'environnement imposées aux entreprises du secteur du carbone et d'autres facteurs ont entraîné une flambée des prix des électrodes en graphite, signe d'une pénurie sur le marché intérieur. Parallèlement, la croissance du marché chinois des électrodes en graphite témoigne d'une forte demande à l'étranger. Malgré cette demande soutenue, tant en Chine qu'à l'international, le secteur reste confronté à une pénurie d'approvisionnement.
Par conséquent, l'attrait des investissements dans l'industrie des électrodes en graphite haute puissance reste fort.
Avec le développement de l'industrie sidérurgique mondiale, les fours à arc électrique évoluent progressivement vers des modèles de grande taille, de très haute puissance et dotés d'un contrôle automatique par ordinateur, entre autres. L'utilisation des fours à arc électrique de haute puissance est en augmentation, favorisant ainsi l'application des électrodes en graphite de haute puissance.
Comparée aux États-Unis, à l'Europe, au Japon et à d'autres pays et régions développés, l'industrie chinoise des électrodes en graphite haute puissance a démarré tardivement, dépendant initialement des importations. Sa production était alors bien en deçà de la demande. Portée par le développement de la sidérurgie et les progrès technologiques, la Chine a progressivement brisé le monopole technologique étranger, et sa capacité de production d'électrodes en graphite haute puissance a augmenté, tandis que la qualité des produits s'est rapidement améliorée. Aujourd'hui, les électrodes en graphite haute puissance produites en Chine donnent d'excellents résultats dans les fours à arc électrique de grande capacité, et tous leurs indicateurs de performance atteignent un niveau de référence international. La production chinoise d'électrodes en graphite haute puissance alimente non seulement le marché intérieur, mais est également largement exportée, réduisant ainsi la demande d'importations.
Le passage à la production d'acier au four électrique à haute puissance constitue une tendance majeure du développement de l'industrie sidérurgique électrique. À l'avenir, la production d'acier au four électrique à haute puissance augmentera, de même que la demande en électrodes de graphite haute puissance, stimulant ainsi la production de ces électrodes en Chine. Les entreprises chinoises spécialisées dans les électrodes de graphite haute puissance peuvent étendre leur chaîne de valeur, investir dans la recherche et le développement de matières premières et moderniser leurs équipements de production, ce qui leur permettra de réduire leurs coûts et d'améliorer leur rentabilité.
Date de publication : 31 mai 2022