Électrodes autocuisantes et produits en graphite pour fours à arc submergé non destinés à la sidérurgie : applications

‌En sidérurgie, les ferroalliages ferromanganèse (FeMn) et ferrosilicium (FeSi) sont utilisés pour la désoxydation ou l'ajustement de la composition. Pour la production de carbure de calcium (CaC₂), de silicium monocristallin et de phosphore, on emploie des électrodes de carbone ou une pâte d'électrode autocuisante. Cette pâte est un mélange d'agrégats tels que du coke, du graphite et de l'anthracite, additionné de brai de goudron de houille. Elle est introduite dans un boîtier cylindrique métallique ; après mise sous tension, elle est progressivement frittée pour former une électrode de carbone conductrice grâce à la chaleur résiduelle générée par le courant électrique et celle transférée par le four.

    Pour les fours de grande taille, les électrodes auto-cuites offrent une plus grande flexibilité opérationnelle, éliminant le besoin de jonction d'électrodes et simplifiant la manipulation. Leur rentabilité en fait le choix prédominant pour presque tous les fours à arc submergé non destinés à la production d'acier. Cependant, sous l'effet des préoccupations environnementales, les électrodes auto-cuites sont désormais remplacées par des électrodes en carbone ou en graphite.

  Bien qu'il ne soit pas utilisé pour la sidérurgie, le carbure de calcium (CaC₂) est également produit par fusion de chaux vive (CaO) et de matières carbonées (par exemple, coke, anthracite) dans un four électrique à une température de 2 000 à 3 000 °C. Ce four à arc submergé spécialisé fonctionne comme un four à résistance : les extrémités des électrodes en carbone sont immergées dans la charge de matières premières afin de limiter la décomposition du CaC₂ et d'améliorer le rendement thermique. Le carbure de calcium fondu est soutiré par l'orifice de sortie, ouvert par l'arc électrique, situé sur la paroi latérale inférieure du four.

  Pour les opérations nécessitant des électrodes pré-percées de 50 à 100 mm de diamètre et de 1 000 à 2 000 mm de longueur, on utilise des électrodes en graphite artificiel. Dans les fours de production de carbure de calcium (fours à arc électrique fermés), le phosphore est fabriqué par réduction de roche phosphatée avec du coke. Cette réaction, fortement endothermique, se déroule à 1 400–1 500 °C et consomme une quantité importante d’énergie électrique, principalement sous forme de chaleur. Du fait de leur consommation d’électrodes nettement inférieure à celle utilisée pour la production de ferroalliages ou de silicium industriel, les électrodes en carbone cuit sont couramment employées.