Les électrodes en graphite sont le principal élément chauffant utilisé dans un four à arc électrique, un procédé de fabrication d'acier où la ferraille provenant de vieilles voitures ou d'appareils électroménagers est fondue pour produire de l'acier neuf.
Les fours à arc électrique sont moins coûteux à construire que les hauts fourneaux traditionnels, qui produisent de l'acier à partir de minerai de fer et sont alimentés au charbon à coke. Cependant, le coût de production de l'acier est plus élevé car ils utilisent de la ferraille et fonctionnent à l'électricité.
Les électrodes, intégrées au couvercle du four, sont assemblées en colonnes. Le courant électrique les traverse, créant un arc électrique qui génère une chaleur intense et fait fondre les déchets d'acier. Leurs dimensions varient considérablement : elles peuvent atteindre 0,75 mètre de diamètre et 2,8 mètres de long. Les plus grandes pèsent plus de deux tonnes.
Il faut jusqu'à 3 kg (6,6 lb) d'électrodes en graphite pour produire une tonne d'acier.
L'extrémité de l'électrode atteindra 3 000 degrés Celsius, soit la moitié de la température de la surface du soleil. Les électrodes sont en graphite car seul ce matériau peut résister à une chaleur aussi intense.
Le four est ensuite incliné sur le côté pour déverser l'acier en fusion dans d'immenses poches de coulée. Ces poches acheminent ensuite l'acier en fusion jusqu'à la machine de coulée continue de l'aciérie, qui fabrique de nouveaux produits à partir des déchets recyclés.
L'électricité nécessaire à ce procédé suffit à alimenter une ville de 100 000 habitants. Chaque fusion dans un four à arc électrique moderne dure généralement environ 90 minutes et produit 150 tonnes d'acier, soit assez pour fabriquer environ 125 voitures.
Le coke d'aiguille est la principale matière première utilisée dans la fabrication des électrodes, dont les producteurs affirment qu'elle peut prendre jusqu'à six mois et comprend des procédés tels que la cuisson et la recuisson pour convertir le coke en graphite.
Il existe du coke d'aiguilles d'origine pétrolière et du coke d'aiguilles d'origine charbonnière ; les deux peuvent servir à la fabrication d'électrodes en graphite. Le « coke de pétrole » est un sous-produit du raffinage du pétrole, tandis que le coke d'aiguilles d'origine charbonnière est fabriqué à partir de goudron de houille qui se forme lors de la production de coke.
Voici les principaux producteurs mondiaux d'électrodes en graphite, classés par capacité de production en 2016 :
Nom de l'entreprise Siège social Capacité Actions
(en milliers de tonnes) % depuis le début de l'année
GrafTech US 191 Privé
International
Fangda Carbon Chine 165 +264
*SGL Carbone Allemagne 150 +64
* Showa Denko Japon 139 +98
KK
Graphite Inde Inde 98 +416
Ltd
HEG Inde 80 +562
Tokai Carbon Japon 64 +137
Co Ltd
Nippon Carbon Japon 30 +84
Co Ltd
SEC Carbone Japon 30 +98
*SGL Carbon a annoncé en octobre 2016 qu'elle vendrait son activité d'électrodes en graphite à Showa Denko.
Sources : GrafTech International, UK Steel, Tokai Carbon Co Ltd
Date de publication : 21 mai 2021