Comment fonctionnent les électrodes en graphite ?

Parlons du fonctionnement des électrodes en graphite, de leur processus de fabrication et des raisons pour lesquelles elles doivent être remplacées.
1. Comment fonctionnent les électrodes en graphite ?
Les électrodes font partie du couvercle du four et sont assemblées en colonnes. Le courant électrique traverse alors ces électrodes, formant un arc de chaleur intense qui fait fondre les déchets d'acier.
Lors de la fusion, les électrodes sont abaissées sur la ferraille. Un arc électrique se forme alors entre l'électrode et le métal. Par souci de protection, une basse tension est utilisée. Une fois l'arc protégé par les électrodes, la tension est augmentée afin d'accélérer la fusion.
2. Procédé de fabrication d'électrodes en graphite
L'électrode en graphite est principalement composée de coke de pétrole et de coke d'aiguilles, le bitume de charbon servant de liant. Sa fabrication comprend plusieurs étapes : calcination, mélange, malaxage, pressage, grillage, graphitisation et usinage. Elle est destinée à décharger l'énergie électrique sous forme d'arc électrique dans un four à arc. Le conducteur qui chauffe et fond la charge peut être classé, selon son indice de qualité, en trois catégories : électrode en graphite de puissance standard, électrode en graphite de haute puissance et électrode en graphite de très haute puissance.

3. Pourquoi les électrodes en graphite doivent-elles être remplacées ?
Selon le principe de consommation, il existe plusieurs raisons de remplacer les électrodes en graphite.
• Utilisation finale : Celle-ci inclut la sublimation du graphite due à la température élevée de l’arc et à la perte de réaction chimique entre l’électrode et l’acier en fusion et le laitier. Le taux de sublimation à haute température en fin de cycle dépend principalement de la densité de courant traversant l’électrode ; il est également lié au diamètre de l’électrode après oxydation. La consommation finale est aussi liée à l’immersion de l’électrode dans l’eau d’acier pour augmenter sa teneur en carbone.
• Oxydation latérale : La composition chimique de l’électrode est le carbone. Le carbone s’oxyde au contact de l’air, de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone dans certaines conditions. Le degré d’oxydation de la face latérale de l’électrode est lié au taux d’oxydation unitaire et à la surface exposée. En général, l’oxydation latérale représente environ 50 % de la consommation totale de l’électrode. Ces dernières années, afin d’améliorer la vitesse de fusion des fours électriques, la fréquence des injections d’oxygène a été augmentée, ce qui a entraîné une augmentation des pertes par oxydation de l’électrode.
• Perte résiduelle : Lorsque l'électrode est utilisée en continu à la jonction des électrodes supérieure et inférieure, une petite section de l'électrode ou du joint se détache en raison de l'amincissement oxydatif du corps ou de la pénétration de fissures.
• Décollement et arrachement de la surface : Ces défauts résultent de la faible résistance aux chocs thermiques de l’électrode lors de la fusion. Ils peuvent inclure la rupture du corps de l’électrode et de l’embout. La rupture de l’électrode est liée à la qualité et à l’usinage de l’électrode en graphite et de l’embout, ainsi qu’aux opérations de fabrication de l’acier.