Après plus de 80 ans de développement, l'industrie chinoise du carbure de calcium est devenue un secteur important de la production de matières premières chimiques de base. Ces dernières années, sous l'impulsion du développement rapide de l'économie nationale et de la demande croissante de carbure de calcium en aval, la capacité de production nationale a connu une expansion rapide. En 2012, la Chine comptait 311 entreprises de carbure de calcium, pour une production atteignant 18 millions de tonnes. Dans un four de production de carbure de calcium, l'électrode est un élément essentiel, assurant la conduction et le transfert de chaleur. Lors de la production de carbure de calcium, un courant électrique est injecté dans le four via une électrode afin de générer un arc électrique. La chaleur générée par la résistance et celle de l'arc sont utilisées pour libérer l'énergie nécessaire à la fusion du carbure de calcium (jusqu'à environ 2 000 °C). Le bon fonctionnement de l'électrode dépend de plusieurs facteurs, tels que la qualité de la pâte d'électrode, la qualité de l'enveloppe de l'électrode, la qualité de la soudure, la durée de la décompression et la durée de fonctionnement de l'électrode. Lors de l'utilisation d'une électrode, la vigilance de l'opérateur est primordiale. Une manipulation imprudente peut facilement entraîner une rupture, même partielle, de l'électrode, affectant la transmission et la conversion de l'énergie électrique, détériorant le fonctionnement du four et pouvant même endommager les machines et les équipements électriques, mettant ainsi en danger la vie des opérateurs. Par exemple, le 7 novembre 2006, la rupture partielle d'une électrode s'est produite dans une usine de carbure de calcium du Ningxia, causant des brûlures à 12 ouvriers présents sur les lieux, dont 1 décès et 9 blessés graves. En 2009, une rupture complète d'une électrode s'est produite dans une usine de carbure de calcium du Xinjiang, causant de graves brûlures à cinq ouvriers présents sur les lieux.
Analyse des causes de la rupture molle et dure des électrodes de four en carbure de calcium
1. Analyse des causes de la rupture molle d'une électrode de four en carbure de calcium
La vitesse de frittage de l'électrode est inférieure à son taux de consommation. Après la dépose de l'électrode non cuite, celle-ci se casse délicatement. Un défaut d'évacuation du four à temps peut entraîner des brûlures. Les causes spécifiques de cette rupture délicate sont les suivantes :
1.1 Mauvaise qualité de la pâte d'électrode et excès de composés volatils.
1.2 L'épaisseur de la tôle de fer de l'enveloppe de l'électrode est insuffisante ou excessive. Trop mince, elle ne résiste pas aux fortes contraintes externes et risque de se rompre, ce qui peut entraîner le pliage ou la fuite du corps de l'électrode et une rupture molle sous pression. Trop épaisse, elle empêche un contact étroit entre l'enveloppe et le noyau de l'électrode, ce qui peut également provoquer une rupture molle du noyau.
1.3 La coque en fer de l'électrode est mal fabriquée ou la qualité de la soudure est mauvaise, ce qui provoque des fissures, entraînant des fuites ou une rupture molle.
1.4 L'électrode est pressée et placée trop fréquemment, l'intervalle est trop court ou l'électrode est trop longue, ce qui provoque une rupture douce.
1.5 Si la pâte d'électrode n'est pas ajoutée à temps, la position de la pâte d'électrode est trop haute ou trop basse, ce qui entraînera la rupture de l'électrode.
1.6 La pâte d'électrode est trop épaisse, une application négligente de la pâte, le fait de la laisser reposer sur les nervures et d'être au-dessus de la tête peut provoquer une rupture molle.
1.7 L'électrode n'est pas correctement frittée. Lors de sa descente et après celle-ci, le courant ne peut être correctement contrôlé, ce qui entraîne une surintensité, la combustion du boîtier et la rupture progressive de l'électrode.
1.8 Lorsque la vitesse de descente de l'électrode est supérieure à la vitesse de frittage, les segments de pâte lors du formage sont exposés, ou les éléments conducteurs sont sur le point de l'être. Le boîtier de l'électrode supporte alors la totalité du courant et génère une chaleur importante. Lorsque sa température dépasse 1200 °C, sa résistance à la traction chute au point de ne plus pouvoir supporter le poids de l'électrode, ce qui provoque une rupture par déformation.
2. Analyse des causes de la rupture brutale d'une électrode de four en carbure de calcium
En cas de rupture de l'électrode et de projection de carbure de calcium fondu, l'opérateur ne dispose d'aucune protection et un défaut d'évacuation rapide peut entraîner des brûlures. Les causes précises de la rupture brutale de l'électrode sont les suivantes :
2.1 La pâte d'électrode n'est généralement pas stockée correctement, la teneur en cendres est trop élevée, davantage d'impuretés sont entraînées, la pâte d'électrode contient trop peu de matières volatiles, frittage prématuré ou mauvaise adhérence, ce qui provoque une rupture dure de l'électrode.
2.2 Des proportions de pâte d'électrode différentes, une faible proportion de liant, un mélange non homogène, une faible résistance de l'électrode et un liant inadapté peuvent entraîner une délamination de la pâte après sa fusion, réduisant ainsi sa résistance et pouvant provoquer sa rupture.
2.3 Les coupures de courant sont fréquentes et l'alimentation électrique est souvent interrompue puis remise en marche. En cas de panne de courant, les mesures nécessaires n'ont pas été prises, ce qui entraîne la fissuration et le frittage des électrodes.
2.4 Une grande quantité de poussière s'accumule dans l'enveloppe de l'électrode, notamment après un arrêt prolongé. Une épaisse couche de cendres se forme alors dans l'enveloppe en fer de l'électrode. Si elle n'est pas nettoyée après la transmission de puissance, cela provoque le frittage et le délaminage de l'électrode, ce qui peut entraîner sa rupture.
2.5 La durée de la panne de courant est longue et la section de travail de l'électrode n'est pas enfouie dans la charge et est fortement oxydée, ce qui entraînera également une rupture dure de l'électrode.
2.6 Les électrodes sont soumises à un refroidissement et à un chauffage rapides, ce qui entraîne de grandes différences de contraintes internes ; par exemple, la différence de température entre les électrodes insérées à l'intérieur et à l'extérieur du matériau lors de la maintenance ; la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de l'élément de contact est importante ; un chauffage inégal pendant la transmission de puissance peut provoquer une rupture brutale.
2.7 La longueur de travail de l'électrode est excessive et la force de traction trop importante, ce qui la fragilise. Une manipulation imprudente peut également entraîner une rupture.
2.8 La quantité d'air fournie par le tube porte-électrode est trop faible ou arrêtée, et la quantité d'eau de refroidissement est trop faible, ce qui provoque une fusion excessive de la pâte d'électrode et la rend semblable à de l'eau, provoquant la précipitation de particules de carbone, affectant la résistance au frittage de l'électrode et provoquant une rupture brutale de celle-ci.
2.9 La densité de courant de l'électrode est élevée, ce qui peut entraîner une rupture brutale de l'électrode.
Mesures de précaution pour éviter les ruptures d'électrodes, qu'elles soient molles ou dures.
1. Mesures correctives pour éviter la rupture fragile du four à carbure de calcium
1.1 Contrôler correctement la longueur de travail de l'électrode pour répondre aux exigences de la production de carbure de calcium.
1.2 La vitesse de descente doit être compatible avec la vitesse de frittage de l'électrode.
1.3 Vérifiez régulièrement la longueur de l'électrode et les procédures de serrage (souple et rigide). Vous pouvez également utiliser une barre d'acier pour soulever l'électrode et écouter le son produit. Un son très cassant indique que l'électrode est mature. Dans le cas contraire, l'électrode est trop souple. De plus, la sensation au toucher est également différente. Si la barre d'acier ne présente aucune élasticité lorsqu'on appuie dessus, cela signifie que l'électrode est souple et que la charge doit être augmentée progressivement.
1.4 Vérifiez régulièrement la maturité de l'électrode (vous pouvez juger de l'état de l'électrode par expérience, par exemple une bonne électrode présentant une peau rouge foncé légèrement ferreuse ; l'électrode est blanche, avec des fissures internes, et la peau ferreuse n'est pas visible, elle est trop sèche, l'électrode émet de la fumée noire, noire, point blanc, la qualité de l'électrode est molle).
1.5 Contrôler régulièrement la qualité de la soudure de l'enveloppe de l'électrode, une section pour chaque soudure et une section pour l'inspection.
1.6 Contrôler régulièrement la qualité de la pâte d'électrode.
1.7 Pendant la phase de mise sous tension et de montée en charge, la charge ne doit pas être augmentée trop rapidement. Elle doit être augmentée progressivement en fonction de la maturité de l'électrode.
1.8 Vérifiez régulièrement si la force de serrage de l'élément de contact de l'électrode est appropriée.
1.9 Mesurer régulièrement la hauteur de la colonne de pâte d'électrode, pas trop haute.
1.10 Le personnel participant à des opérations à haute température doit porter un équipement de protection individuelle résistant aux hautes températures et aux éclaboussures.
2. Mesures correctives pour éviter la rupture brutale de l'électrode de four en carbure de calcium
2.1 Respectez scrupuleusement la longueur de travail de l'électrode. Celle-ci doit être mesurée tous les deux jours avec précision. Généralement, la longueur de travail de l'électrode doit être comprise entre 1800 et 2000 mm. Elle ne doit être ni trop longue ni trop courte.
2.2 Si l'électrode est trop longue, vous pouvez prolonger le temps de relâchement de la pression et réduire le rapport de l'électrode dans cette phase.
2.3 Contrôler rigoureusement la qualité de la pâte d'électrode. La teneur en cendres ne doit pas dépasser la valeur spécifiée.
2.4 Vérifiez soigneusement la quantité d'air fournie à l'électrode et la position de vitesse du chauffage.
2.5 Après une coupure de courant, l'électrode doit être maintenue aussi chaude que possible. Elle doit être recouverte d'un matériau protecteur pour éviter son oxydation. La charge ne doit pas être augmentée trop rapidement après la coupure. En cas de coupure de courant prolongée, utiliser une électrode de préchauffage électrique de type Y.
2.6 Si l'électrode se casse plusieurs fois de suite, il faut vérifier si la qualité de la pâte d'électrode répond aux exigences du processus.
2.7 Le cylindre de l'électrode, une fois la pâte installée, doit être recouvert d'un couvercle pour empêcher la poussière d'y tomber.
2.8 Le personnel participant à des opérations à haute température doit porter un équipement de protection individuelle résistant aux hautes températures et aux éclaboussures.
en conclusion
La production de carbure de calcium exige une solide expérience. Chaque four à carbure de calcium présente des caractéristiques propres qui évoluent avec le temps. L'entreprise doit capitaliser sur les enseignements tirés du processus de production, renforcer ses investissements dans la sécurité et analyser avec soin les facteurs de risque de rupture, qu'elle soit tendre ou dure, des électrodes du four. Un système de gestion de la sécurité des électrodes, des procédures d'exploitation détaillées, une formation professionnelle renforcée des opérateurs, le port strict des équipements de protection individuelle (EPI) conformément aux exigences, l'élaboration de plans d'intervention d'urgence et de plans de formation aux situations d'urgence, ainsi que des exercices réguliers permettent de maîtriser efficacement les accidents de four à carbure de calcium et de réduire les pertes.
Date de publication : 24 décembre 2019