Brevet FR2011624A1 — publié le 19700306

La présente invention se réfère au traitement de fonte ou d'acier et vise plus particulièrement la transformation de riblons de fonte et d'acier en des formes utilisables. On dispose de plus en plus de riblons pour les affiner en don-5 nant de l'acier, et les quantités employées n'évoluent pas à la même allure que les quantités disponibles. C'est en grande partie dû à la croissance du procédé de fabrication d'acier à l'oxygène par le procédé basique à l'oxygène (BOP) et au procédé de traitement par lance à oxygène dauis les fours à sole. La raison 10 fondamentale en est que l'emploi de l'oxygène aussi bien dans les fours à sole que dans le four basique à oxygène a notablement diminué le temps nécessaire pour produire des fournées d'acier. Ces procédés sont basés sur l'oxydation des impuretés dissoutes telles que le carbone, le silicium, le manganèse etc... dans le 15 métal chaud du haut-fourneau pour fournir la chaleur nécessaire. Il en résulte que ces procédés ont attiré davantage l'attention sur la production de métal chaud et sur la production des hauts-fourneaux et ont détourné l'attention de l'emploi des riblons qui sont généralement peu riches en ces impuretés oxydables. 20 C'est particulièrement vrai pour le procédé basique à l'oxygène dans lequel la proportion de gueuse de fonte aux riblons froids varie typiquement entre 75 à 25 ou 70 à 30. Il s'ensuit que de telles aciéries consomment les riblons qu'elles produisent elles-mêmes, mais consomment peu de riblons supplémentaires venant de 25 l'extérieur. On a mis en oeuvre plusieurs procédés utilisant des gaz con--tenant de l'oxygène amenés en contact direct avec la fonte liquide. Les procédés les plus anciens se réfèrent aux convertisseurs Bessemer et aux convertisseurs Thomas qui utilisaient l'air 30 comme oxydant. Toutefois, du fait que l'acier résultant est rendu fragile par l'azote, les procédés au convertisseur Bessemer et au convertisseur Thomas ont vu leur importance décliner dans la technique de l'aciérie moderne. Le soufflage par le fond ou latéral avec de l'oxygène pur dang/uiL convertisseur Bessemer ou 35 Thomas ne s'est pas révélé pratique du fait des températures excessives régnant autour des points d'entrée de l'oxygène. Ces régions de chaleur excessive se trouvent dans le bain de métal fondu et dans les espaces situés au-dessus du bain où l'oxyde de carbone s'oxyde en anhydride carbonique avec un grand 69 19971 2 2011624 dégagement de chaleur. La mise au point du procédé BOP ou du procédé LD a fourni une technique satisfaisante pour introduire de l'oxygène pur en l'envoyant avec une lance directement sur la surface du bain de fonte liquide, en éliminant ainsi l'usure ex-5 cessive du réfractaire que l'on rencontrait dans les convertisseurs à soufflage par le fond avec de 1'oxygène ou de l'air très enrichi en oxygène. Dans un procédé analogue on introduit couramment à présent de l'oxygène pur dans les fours à sole en utilisant des lances pour l'envoyer sur le bain fondu S partir du 10 haut, et on emploie de -l'air enrichi en oxygène dans las brûleurs d'extrémités comme moyen d'obtenir des températures de flamme plus élevées et comme moyen d'augmenter le transfert de chaleur au bain d'acier. Ceci a également eu pour résultat une diminution du temps de chauffe dans le four à sole mais ne donne pas la 15 possibilité d'augmenter l'emploi de riblons par rapport à la pratique antérieure du four à sole, dans lequel il y avait typiquement 50 % de charges de riblons et 50 % de charges de métal* Il serait néanmoins souhaitable de pouvoir élaborer de l'acier à partir de riblons par un procédé économiquement réalisable# ce 20 qui permettrait de recourir à cette source de fer métallique qui est importante mais qui n'est consommée que partiellement. On a proposé plusieurs de ces procédés. L'un de ces procédés est un procédé au convertisseur modifié, appelé le procédé de fabrication d'acier à l'oxygène Kaldo, qui présente l'avantage de pou-25 voir s'effectuer avec 50 % de riblons et 50 % de métal chaud. Le procédé présente néanmoins certains inconvénients, dont l'un est une consommation élevée de réfractaires dans le récipient tournant dans lequel on met en oeuvre le procédé. Un autre procédé proposé pour obtenir une utilisation plus élevée de riblons 30 dans le four à oxygène basique consiste à ajouter des combustibles supplémentaires relativement chers tels que du carbure de calcium, du ferro-silicium, du carbure de silicium, etc... Toutefois, en raison du coût élevé de ces additions, cette variante du procédé BOP n'est pas employée sur une grande échelle. 35 Un autre procédé pour obtenir des proportions élevées de riblons par rapport au métal chaud est le procédé appelé à "sole double", qui divise la sole du four en deux sections. Les sections sont chauffées alternativement ; pendant qu'on affine dans une section une charge d'acier, les gas affluents chauds passent 69 19971 3 2011624 sur les riblons dans l'autre section, en les fondant et en les préparant pour l'addition de métal chaud et l'affinage. Le but de ce procédé est d'augmenter l'emploi de riblons dans le four à sole sans avoir â employer les durées de chauffe plus longues 5 gui sont typiques de la pratique normale du four à sole employant des charges de 50 % de métal chaud et 50 % de riblons. On a fait également des tentatives pour mettre au point un procédé de fabrication de l'acier basé sur le préchauffage et la fusion des riblons dans des fours à cuve ou des cubilots. Bien 10 qu'on puisse préchauffer des riblons d'acier dans des fours à cuve ou des appareils analogues, l'oxydation peut se produire simultanément avec ce préchauffage et devenir très rapide au voisinage du point de fusion. Ceci nécessite l'emploi de gaz fortement réducteurs. Du fait de ce problème d'oxydation, ainsi 15 que des difficultés causées par la formation de voûtes et par le blocage possible de là cuve du four, il est habituellement nécessaire d'ajouter soit du coke soit de la fonte comme partie de la charge du cubilot, ce qui a pour résultat un métal riche en carbone, qui doit être affiné ultérieurement dans un convertisseur 20 d'aciérie. Aucun -des procédés décrits ci-dessus pour 1'emploi de riblons n'est d'usage général, car chacun présente un ou plusieurs inconvénients majeurs qui lui sont associés. Le procédé accepté pour produire de l'acier à partir de riblons et employé actuellement 25 sur une grande échelle est le procédé traditionnel au four à arc électrique. Bien que le procédé au four à arc électrique soit idéal pour produire des aciers alliés et des aciers de haute qualité, il peut être relativement cher pour la production d'aciers au carbone. En outre, le coût de l'énergie et des électrodes 30 peut être trop élevé pour justifier son adoption dans des opérations de fabrication d'acier de dimension réduite ou intermédiaire. De plus, la nature des besoins d'énergie du procédé à l'arc électrique est telle qu'il n'est pas toujours possible d'installer des fours à arc électrique sur des réseaux de distribution d'énergie. 35 Un four à arc électrique n'est pas un consommateur d'énergie désirable sur un réseau maillé à moins que le réseau ne soit très étendu en raison des caractéristiques des variations très importantes du fonctionnement du four. Autrement, il est nécessaire d'installer un équipement de production d'électricité 69 19971 4 2011624 spécifiquement pour le four à arc électrique. Il devient alors évident qu'il existe tin réel besoin d'un procédé et d'un appareil perfectionnés pour transformer des déchets ferreux d'acier en acier ou autre forme utilisable. L'emploi 5 de déchets d'acier ou riblons soit seuls, soit avec une petite quantité de fonte, présente une source potentielle intéressante de fer pour la fabrication de l'acier. Le procédé de la présente invention fournit un procédé perfectionné pour transformer ou affiner des riblons ou de l'acier, 10 quelle que soit leur teneur en carbone, et pour en faire un acier utilisable ayant la teneur en carbone désirée. Le procédé est peu coûteux, rapide, et présente une souplesse de fonctionnement qui permet un réglage varié et précis de la composition d'acier résultante et par suite des propriétés de l'acier obtenu. 15 L'invention peut être avantageusement employée en liaison avec un procédé de fabrication d'acier pneumatique dans une aciérie intégrée qui n'est pas limitée en ce qui concerne la proportion de riblons ou d'acier par rapport à la fonte dans la charge ferreuse. 20, Le procédé de fabrication d'acier de l'invention s'applique également particulièrement bien à l'emploi dans de petites aciéries non intégrées pour produire des aciers à teneurs en carbone faibles et moyennes à partir de riblons. D'une manière générale, l'invention comprend le traitement de 25 métaux ferreux, de fonte ou d'acier, en faisant réagir un oxydant avec un combustible, de préférence du gaz naturel, en dessous de la surface d'un bain fondu de métal ferreux. L'invention offre un intérêt particulier pour la production d'acier à partir de riblons de fonte ou d'acier et pour l'emploi dans une aciérie 30 intégrée comme variante du procédé bien connu basique à l'oxygène (BOP) en utilisant l'injection d'oxygène par lance. D'autres buts et caractéristiques de l'invention .rassortiront de la description détaillée suivante, considérée en liaison avec les dessins annexés représentant à titre illustratif mais nulle-35 ment limitatif plusieurs modes de réalisation de l'invention. Sur les dessins, la figure 1 est une coupe transversale longitudinale d'un four convenant à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, dans lequel l'oxygène est introduit dans le bain fondu à partir de 69 19971 5 2011624 la surface et le combustible est introduit en dessous du bain fondu ; la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble complet comprenant des composants auxiliaires pour le réglage de 5 11écoulement des divers fluides ; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un four pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, dans lequel aussi bien l'oxygène que le combustible sont introduits en dessous du bain fondu ; 10 la figure 4 estuie coupe transversale de la section inférieure du four de la figure 3, suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ; la figure 5 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un four permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention, dans lequel aussi bien l'oxygène que le Combustible 15 sont introduits à la surface du bain fondu ; et la figure 6 est une coupe transversale de la partie centrale du four de la figure 5, suivant la ligne 6-6 de la figure 5. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'appareil de l'invention et cette figure sera employée par la suite pour 20 décrire le procédé de l'invention. Sur la figure 1, le numéro de référence 10 désigne un four convenable pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On voit que le four comporte une paroi verticale 11 protégée par un revêtement réfractaire approprié 12. La paroi du four présente également une partie bombée 13 revêtue 25 de réfractaire 14. Le bombement définit à l'intérieur de l'enveloppe du four un creux 15 dont le volume est tel que lorsqu'on fait tourner le four d'environ 90° dans le sens de la flèche, le creux pourra contenir la quantité de matériau fondu présent dans le four au démarrage. Le four comporte un couvercle 18 avec un 30 revêtement réfractaire 19 et un fond 20 revêtu de réfractaire 21. Dans le fond du four se trouvent un certain nombre de tuyères 23 qui fournissent une communication fluide entre le four et un ensemble d'admission de combustible amovible. Les tuyères sont de construction classique, comme celles employées couramment dans le 35 fonctionnement de convertisseur Bessemer, et n'ont donc pas besoin d'être décrites plus en détail. L'ensemble d'admission de combustible est composé d'une enveloppe 24 qui définit une chambre 25 qui à son tour est en communication fluide avec une source de combustible par une conduite d'admission 26. 69 19971 6 2011624 Le métal fondu 30 représenté se trouve dans le volume 29 du four et des riblons 31 sont en suspension à l'intérieur de ce volume, une couche de scorie fondue 32 se trouvant à sa surface. On doit comprendre que cette couche de scorie fondue est proba-5 blement brassée avec le bain de métal pendant le traitement par la turbulence que provoque dans le bain la grande vitesse d'entrée de l'oxydant, la vitesse d'entrée du combustible et la réaction exothermique qui a lieu à l'intérieur du bain, et qui provoque des éclaboussures de la scorie et d'une partie du métal 10 fondu à l'intérieur du volume 29. Le contact intime de la scorie et du métal fondu fournit un moyen efficace d'affiner les riblons grâce à la scorie, car il permet d'enlever les impuretés oxydées (par exemple la silice, le manganèse, le zinc et les métaux ré-fractaires etc...) du bain fondu et de les faire passer dans la 15 scorie. Le four peut être construit de façon à permettre de mettre sous pression le volume 29 pour réduire, quand ceci est désirable, l'ébullition ou l'agitation violente régnant dans le bain fondu. Dans la variante représentée sur la figure 1, on introduit 20, de l'oxygène de haute pureté ou un autre oxydant par la partie supérieure de l'enceinte, où il se dissout immédiatement dans le métal ferreux fondu, ou bien réagit sur les impuretés dissoutes ou sur la fonte en donnant de la chaleur et des oxydes qui à leur tour sont mis en suspension ou dissous dans le bain fondu ou dans 25 la scorie. On peut y parvenir en introduisant l'oxygène par des ' v lances à oxygène 34 et 35 selon le processus bien connu employé actuellement dans le four basique à oxygène. Les lances sont normalement refroidies par eau, et du fait qu'elles sont d'un modèle bien connu, on n'a pas besoin de les décrire plus en détail. 30 Le combustible est introduit dans le bain fondu par les tuyères en dessous de la surface du bain fondu. Le combustible réagit sur l'oxygène dissous en produisant également un dégagement de chaleur pour fondre les riblons. L'oxyde de fer contenu dans le bain fondu est réduit par les gaz du combustible à l'état de fer 35 liquide. La réaction totale ou réaction nette qui se produit dans le bain fondu est une oxydation partielle du combustible par l'oxygène. Si on introduit davantage d'oxygène que ce qui peut réagir sur le combustible, il en résultera une production nette d'oxyde de fer. Cet excès d'oxyde de fer peut être réduit chimiquement 69 19971 7 2011624 à l'état de fer en diminuant le débit d'oxygène ou en modifiant d'une autre manière le rapport oxygène-combustible pour que l'oxyde de fer soit réduit chimiquement à l'état de fer. Une sortie de gaz 37 est prévue pour enlever du four les gaz 5 effluents. Le four de la figure 1 peut être destiné soit à un fonctionnement par charges discontinues,-soit à un fonctionnement continu. Si le four doit être employé pour un fonctionnement continu, une admission de riblons par exemple une goulotte 38, sera prévue au sommet et un conduit de soutirage 39 commandé par vanne 10 est prévu près du niveau du fond du bain fondu, le conduit 39 étant destiné à soutirer du métal fondu. Finalement, en conservant le modèle classique du four Bessemer, on a représenté sur la figure 1 un tourillon 40 destiné à tourillonner dsms un coussinet et des supports appropriés selon la pratique classique. 15 Avant d'examiner en détail le procédé de l'invention, il est intéressant d'examiner, la figure 2 qui est une représentation quelque peu schématique d'un ensemble total typique comprenant le four et mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Le four là aussi est désigné par le numéro de référence général 10 et sur 20 la figure 2 des numéros analogues se réfèrent à des éléments analogues de la figure 1. On voit que le tourillon 40 est maintenu dans \in support de tourillon approprié dans un boîtier de palier 41 comportant des supports 42 et une fondation 43. 11 sera commode, du fait que les gaz effluents peuvent avanta-25 geusement être employés de diverses manières pour préchauffer les riblons ainsi que l'oxygène et le combustible, de commencer la description de la figure 2 par les moyens permettant d'évacuer ces gaz effluents. Sur la figure' 2 une conduite 51 de sortie de gaz effluents, commandée par la vanne 52, communique comme on le 30 voit avec une chambre de combustion ou échangeur de chaleur 53 qui peut être destinée â brûler les gaz effluents â haute température (qui contiennent une quantité considérable d'hydrogène et d'oxyde de carbone) avec de l'air introduit dans la chambre de combustion 53 par des conduites 54 commandées par une vanne 55. 35 A titre de variante, les gaz effluents chauds (contenant beaucoup de chaleur sensible) peuvent être directement en contact avec les riblons et les préchauffer. Les gaz éffluents brûlés peuvent alors être déchargés directement par la conduite de décharge 56 commandée par la vanne 57. A titre de variante les gaz effluents non 69 19971 8 2011624 brûlés peuvent être transférés par la conduite 58 commandée par la vanne 59 jusque dans, une conduite appropriée 60 qui communique avec un condenseur-épurateur 62. La chambre de combustion-échangeur de chaleur 53 est cons-5 truite de préférence de façon à comporter une série de chambres de combustion superposées dont chacune reçoit une quantité limitée d'air ou d'autre oxydant. Les riblons sont alimentés de façon qu'ils passent vers le bas à travers les chambres de combustion successives tandis que les gaz effluents circulent dans le sens 0 ascendant et sont brûlés.- Il en résulte qu'on obtient des gradients favorables aussi bien dans la température que dans la composition des gaz de combustion, car les riblons les plus chauds sont exposés aux gaz de combustion qui sont de la nature la plus réductrice, c'est-à-dire ceux qui viennent du four ; 5 tandis que les riblons froids entrant dans la chambre de combustion-échangeur de chaleur sont exposés aux gaz çffluents oxydés. Ce type de préchauffage de riblons élimine ou réduit l'oxydation des riblons qui est indésirable. On voit également sur la figure 2 que les gaz effluents sor-0 « tant du four 10 peuvent être directement transférés par une conduite 51 dans la conduite 60 (par la vanne 61) si on ne désire effectuer aucune combustion de ces gaz à cet endroit. Le choix dépendra de savoir si oui ou non il est souhaitable de préchauffer directement les riblons, comme on le décrira plus loin. 5 Lés gaz effluents, après avoir traversé le condenseur-épura teur 62, peuvent être directement déchargés par la conduite 63 ou bien on peut, par un fonctionnement approprié des vannes 64 et 65, les diriger dans un ou dans deux trajets de variante. Le premier de ces trajets emprunte la conduite 66 commandée par' la 0 vanne 67 qui aboutit à la conduite d'alimentation principale en combustible, si bien que les gaz effluents non brûlés peuvent être recyclés dans le four. L'autre variante, en cet endroit, consiste à fermer les vannes 65 et 67, à ouvrir la vanne 64 et à permettre aux gaz d'entrer dans une chambre de combustion 69 5 destinée à brûler les gaz avec de 1'air introduit par la conduite 70 commandée par la vanne 71. Les gaz de combustion, provenant de la chambre de combustion 69, peuvent alors être introduits par la conduite 72 dans un échangeur de chaleur indirect 73 pour être déchargés ensuite dans la conduite 74 et de même, par une conduite 69 19971 9 2011624 dérivée 75 commandée par la vanne 76, arriver dans ion échangeur de chaleur indirect 77 pour être déchargés par la conduite 78. Le but des échangeurs de chaleur 73 et 77 est de fournir de la chaleur pour préchauffer le combustible et l'oxygène avant d'in-5 troduire ces réactifs dans le four 10. L'oxygène est fourni à partir d'une source appropriée 80, représentée sur cette figure comme étant une source d'oxygène à haute pression. Bien entendu, la portée de l'invention couvre l'emploi d'oxygène gazeux à basse pression, d'oxygène liquide 10 et de tous moyens appropriés pour le vaporiser avant son introduction dans la conduite d'oxygène 81. Cette conduite d'oxygène 81 passe à travers 1'échangeur de chaleur 77 et est connectée à la lance 3 4 qui s'étend dans le four. La source de combustible 90, qui peut être une source quel-15 conque d'un combustible approprié, est reliée par la conduite 91 commandée par la vanne 92 à la conduite d'admission de combustible 26. La conduite 91 passe par 1'échangeur de chaleur indirect 73 pour préchauffer le combustible. Si les gaz effluents de combustion doivent être remis en circulation à travers le 20 four, il est commode de les introduire dans la conduite de combustible 91. Le combustible peut également être introduit au-dessus de la surface du bain fondu dans le four et ceci peut être réalisé par la conduite de combustible 91 et 93, commandée par la vanne 94, qui passe à travers 1'échangeur de chaleur 25 indirect 73 avant d'aboutir dans la partie supérieure du four 10. La portée de l'invention s'étend à l'emploi d'un combustible mélangé avec de l'air ou de l'oxygène et l'on fournit ainsi une source d'oxygène auxiliaire 82'qui est connectée à la conduite de combustible 91 par la conduite 83 et la vanne 84. Cet oxygène 30 ou ces gaz contenant de l'oxygène peuvent bien entendu être fournis par la source 81. La portée de l'invention s'étend également au fait que 1'échangeur de chaleur 53 peut être conçu de façon à permettre le préchauffage direct des riblons comme décrit ci-dessus et le préchauffage indirect de combustible et d1oxygène 35 à l'aide d'échangeurs de chaleur séparés en contact avec les gaz effluents provenant du préchauffage direct des riblons. Finalement, 1'agencement de la ' figure 2 est destiné à préchauffer les riblons qui doivent être introduits dans le four. On y parvient en faisant passer les riblons à travers la chambre 69 19971 10 2011624 de préchauffage 53 avant de les introduire dans le four par des moyens appropriés, représentés schématiquement sur la figure 2 sous la forme de la conduite 96. L'agencement de la figure 2 est tel qu'il n'est pas néces-5 saire de choisir des variantes dans tous les cas, mais il est possible d'employer une combinaison des modes de préchauffage indiqués. Par exemple, on peut introduire une partie des gaz effluents dans la chambre de combustion 53 pendant que la partie restante est introduite dans la chambre de combustion 69. Ceci 10 à son tour fournit un moyen de préchauffer à la fois les riblons et le combustible et l'oxygène. Bien entendu, la portée de l'invention comprend également 1'introduction du combustible seulement en dessous de la surface du bain fondu, ou en dessous de la surface tout comme à la surface, et de faire varier le débit dans 15 l'ensemble de la figure 2 d'une manière désirée quelconque. Le fonctionnement du four des figures 1 et 2 peut maintenant être décrit, ainsi que le procédé de l'invention, en se référant à ces figures. Le procédé est mis en oeuvre au démarrage avec un stock d'a-20^ cier fondu provenant de la chauffe précédente et d'un volume suffisant pour tolérer les additions de riblons. Pendant qu'on ajoute les riblons ferreux, on fait basculer le four de 90° à partir de la position représentée sur la figure 1 pour offrir un volume suffisant à ce stock de métal de façon que le métal fondu 25 soit hors de contact avec les ouvertures des tuyères. La charge initiale de riblons (soit préchauffée soi£ froide) est de préférence apportée à l'enceinte dans cette position inclinée pour laquelle le combustible gazeux est soufflé dans le four par la conduite de combustible 26, la chambre 25 et les tuyères 23. On 30 bascule ensuite le four pour l'amener à sa position verticale et on abaisse la lance à oxygène 34 (et 35 si on s'en sert) afin de commencer le soufflage à l'oxygène. Bien que la figure 1 représente deux lances à oxygène, on peut n'en utiliser qu'une, comme le montre la figure 2. Du gaz doit être introduit continuellement 35 dans le four pendant toute cette période de démarrage, et pendant tout le temps pendant lequel l'enceinte est dans la position verticale ou à tout moment lorsque les tuyères sont recouvertes partiellement ou totalement par de l'acier fondu. La pression du gaz et les débits de gaz doivent être tels qu'ils empêchent toute 69 19971 11 2011624 partie du bain fondu de passer à travers les tuyères ou de les boucher. L'addition de riblons dans le four peut s'effectuer en une charge initiale ou en plusieurs charges pendant que l'on traite 5 la charge, suivant la densité en vrac des riblons. Plus la densité en vrac des riblons est élevée, moins il y aura besoin de changements. Avec des riblons légers, il peut être nécessaire d'avoir plus d'une charge. Si la proportion d'acier fondu provenant de la précédente charge par rapport aux riblons de la nou-10 velle charge est élevée, les riblons peuvent alors être chargés en une ou deux charges. D'un autre côté, si la proportion du stock de métal fondu restant aux riblons nouveaux est faible, il en résultera une production supérieure d'acier nouveau par charge et il faudra faire des additions de riblons plus nombreuses. Il 15 est avantageux que les riblons soient largement submergés dans l'acier fondu et que la phase continue dans le bain soit composée à tout moment d'acier ou de fonte fondue» Toutes les réactions qui se produisent dans ou en dessous du bain fondu ne sont pas connues. Les types de réactions qui se produisent varient et dépendent de nombreux facteurs comprenant 20 le type d'oxydant employé, le combustible particulier employé, la proportion oxydant-combustible employé, la teneur en impuretés du métal ferreux que l'on traite, le type et la quantité des matières qui peuvent être ajoutées au bain fondu pendant le traitement, les conditions de traitement, les caractéristiques 25 du produit final désiré, etc... Certaines des réactions qui se produisent lorsqu'on emploi l'oxygène relativement pur et du méthane comme combustibles sont décrites ci-après. Au démarrage du débit de combustible gazeux employant.àu gaz naturel, l'effet total est endothermique au voisinage du revête-30 ment réfractaire dans la région d'addition de combustible hydrocarboné, c'est-à-dire si ce sont des hydrocarbures, et spécialement du méthane que l'on emploie, le bain fondu est refroidi par les besoins de chaleur sensible et la réaction de craquage endothermique (1) 35 CH4 —> C + 2H2 (1) Néanmoins, on doit démarrer le traitement à l'oxygène par lances dès que possible afin de tirer parti de la réaction exothermique totale de l'oxygène sur le combustible. Etant donné que le point de fusion des riblons d'acier est au voisinage de 1510°C, le 69 19971 12 2011624 fonctionnement du récipient du four doit avoir lieu à des températures relativement élevées, par exemple de l'ordre de 1593°C-1649°C. Le production de chaleur est le résultat de la réaction de 5 l'oxygène sur le fer, sur les impuretés oxydables, par exemple C, S, Mn, etc... et sur des gaz combustibles, par exemple des hydrocarbures et l'oxyde de carbone. Pour obtenir la chaleur nécessaire dans le bain, il est désirable de traiter le bain fondu liquide à des niveaux d'oxygène 10 relativement élevés compatibles avec des niveaux de carbone relativement bas. Ceci favorise 11oxydation de l'hydrogène. D'un autre côté, si on opère dans le bain fondu avec des niveaux de carbone élevés, le milieu environnant est plus réducteur et l'hydrogène et l'oxyde de carbone qui s'élèvent à travers le bain fondu se 15 trouvent oxydés à vin degïé moindre. Même si les niveaux de carbone sont élevés dans l'acier fondu, il y aura des quantités importantes d'oxyde de fer (FeO) dans la scorie d'affinage qui forme une couche. Il s'ensuit que l'hydrogène et l'oxyde de carbone traversant le bain fondu peuvent être oxydés par suite de la réac-20 tion sur le FeO contenu dans la scorie selon l'équation (2) FeO + H2 Fe + H20 (2) Aux températures impliquées (environ 1649°C) cette réaction est très légèrement endothermique, On peut dire la même chose de la 25 réaction (3) qui s'effectue entre l'oxyde de carbone et l'oxyde ferreux : FeO + CO > Fe + C02 (3) Néanmoins, la réaction totale implique la combinaison de car-30 bone et d'oxygène et la somme de l'oxydation du fer et de ses impuretés contenues, plus les réactions de décomposition de réduction (1), (2) et (3). La réaction totale est exothermique. Du fait de la nature endothermique de la réaction (1) qui provoque le refroidissement aux tuyères du fond et par suite 35 offre la possibilité que se présente le problème du bouchage des tuyères, il peut être avantageux d'introduire un mélange d'oxygène (provenant d'une source auxiliaire, paracemple 82 sur la figure 2) et de combustible hydrocarboné, par. exemple du méthane » et de l'oxygène par la conduite de combustible 26 en defesous de 69 19971 13 2011624 la surface du bain fondu 30. Un tel mélange doit bien entendu contenir une quantité d'oxygène inférieure aux limites de combustion spontanée du mélange aux températures et aux pressions rencontrées . Comme on l'a mentionné précédemment, le traitement par 5 oxygène à la lance depuis les points situés au-dessus de la surface du bain fondu doit être commencé dès que possible d'une manière analogue à celle employée dans le procédé basique à l'oxygène d'aujourd'hui. Comme dans le cas du procédé basique â l'oxygène, de la chaluur est dégagée, mais la ressemblance s'arrête 10 là éteint donné que dans ce procédé le combustible hydrocarboné (par exemple du gaz naturel) est oxydé en CO, C02 et en vapeur d'eau, conformément à la réaction totale suivante (4) CHn +0,5 (1 + x + y) 02 > y H20 + (Ç - y) H2 + (1-xC0+xC02) 15 Les y moles de vapeur d'eau et les x moles d'anhydride carbo nique formées quand les gaz effluents sont en équilibre thermodynamique avec l'oxygène dissous dans le bain d'acier fondu peuvent être déterminées d'une manière habituelle à partir des énergies de réaction libre aux températures régnant dans le bain fondu. 20 Pour les oxydes de carbone et d'hydrogène, ces relations et cons- (5a) (5b) On voit que la pression totale *TT n'a pas d'influence sur la propoction de C02 par rapport à CO ou de H20 par rapport à Hj. 30 La chaleur dégagée par les réactions totales exothermiques sert à fondre les riblons par transfert de chaleur par convection liquide de l'acier fondu aux riblons solides. Dans la production d'acier à des températures comprises dans l'intervalle allant de 1593°C à 1704°C, le rapport C02/C0 doit 35 être faible pour satisfaire l'équilibre des réactions (5a) et (5b) D'un autre côté, l'inverse est vrai à ces températures en ce qui concerne le rapport H20/H2 en ce sens qu'il est relativement élevé c'est-à-dire de 0,75. Ceci signifie qu'une proportion importante (40 à 45 %) de l'hydrogène provenant de la réaction (1) est oxydé tantes d'équilibre sont les suivantes : PC02 x/7f CO + 0 î C02 ; K1 = o 25 IT „ . „ PH„0 (a ) (PCO) (aj (l-x)/7T H2 + O > "2 ' 2 H2° j ko = 2° y/*lf (aQ) (PH2) (aQ) (l-y)/ff 69 19971 14 2011624 en libérant une quantité de chaleur très notable. Ceci est bien vérifié par l'expérience à propos du procédé de l'invention. On continue le procédé en effectuant les additions ultérieures de riblons. Chaque fois qu'on ajoute des riblons, on relève 5 la lance à oxygène 34 (ou les lances 34 et 35) et on ajoute la charge de riblons en introduisant continuellement du combustible par les tuyères 23. L'affinage des riblons fondus se poursuit simultanément avec l'oxydation des impuretés ou éléments d'alliages contenus dans les riblons, comme par exemple le silicium, 10 le manganèse, le vanadium, le colombium, le zinc, le titane, l'aluminium etc... On peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention à peu près à n'importe quel niveau de carbone, mais il est avantageux d'opérer à un niveau inférieur à environ 1 % de carbone, étant 15 donné que les niveaux bas de carbone favorisant l'oxydation des impuretés ci-dessus mentionnées ainsi que l'oxydation de l'hydrogène provenant du combustible fourni. Plus la teneur en oxygène de l'acier est élevée (et donc plus la teneur en carbone est basse) et plus l'utilisation (oxydation) de l'hydrogène est grande, 20 ainsi que le dégagement de chaleur, et plus la teneur en hydrogène de l'acier se trouvera abaissée une fois la chauffe terminée. La teneur en carbone de la charge traitée peut bien entendu être quelque peu réglée par le réglage de la proportion oxygène-combustible. Lorsque le rapport combustible/oxygène augmente, la 25 teneur en carbone de la charge augmente et inversement. On peut également augmenter la teneur en carbone^ en soufflant du carbone pulvérisé solide fin ou des solides contenant du carbone en suspension dans le combustible hydrocarboné, ou en utilisant des combustibles hydrocarbonés ayant des rapports C/H relativement 30 élevés. En réglant convenablement la composition du combustible et l'alimentation d'oxygène, on peut fournir directement une partie du carbone à partir du craquage du combustible conformément à l'équation (1). Chaque fois que la lance est enlevée pour permettre une ad-35 dition de riblons, le niveau d'oxygène tend à diminuer et la teneur en carbone tend à augmenter. On préfère néanmoins généralement fonctionner avec des niveaux de carbone faibles dans le bain fondu, c'est-à-dire près de la saturation en oxygène, parce que ceci favorise une- oxydation plus complète de 1'hydrogène. 69 19971 15 2011624 A partir de considérations d'équilibre simples, on peut écrire la réaction générale (6) en utilisant le méthane comme combustible et en supposant un bain fondu saturé d'oxygène (en équilibre avec la réduction de FeO en Fe). 5 CH4 + .99502 > 0.85C0 + .15C02 + .84H20 + (6) Ces conditions favorisent 1'oxydation la plus étendue de l'hydrogène dans le bain d'acier. Il n'est néanmoins pas nécessaire 10 que le bain soit saturé complètement en oxygène étant donné qu'au bout de la lance ou à son voisinage il existe des conditions transitoires de déséquilibre où la teneur en oxygène est beaucoup plus élevée et où l'oxydation de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone s'effectue dans la mesure effectuée par la réaction (6), 15 même si la teneur moyenne en oxygène du bain fondu n'est pas celle de la saturation. On préfère ainsi travailler à des niveaux de carbone bas (en dessous de 10 points) en réglant au niveau désiré le carbone à la fin de la période de chauffe. Si les spécifications thermiques exigent des niveaux de carbone plus élevés, on peut 20 facilement augmenter la teneur en carbone en augmentant le rapport combustible/oxygène dans l'alimentation en introduisant du carbone solide ou des combustibles hydrocarbonés d'ordre supérieur en suspension dans le combustible gazeux ou grSce à des additions ultérieures au pochon. Pendant la période à la fin de la chauffe 25 où il est nécessaire qu'il y ait une formation de carbone, il est possible d'arrêter le traitement à la lance à oxygène tout en continuant le soufflage du combustible pour favoriser une addition de carbone. Néanmoins, cette dernière pratique tend à refroidir le bain fondu. Une manière de réduire cet effet de refroidissement 30 est de souffler de 11oxygène à la surface du récipient pendant l'addition de combustible afin d'oxyder les gaz effluents dans l'oxyde de carbone pour les faire passer à l'état d'anhydride carbonique et pour transformer l'hydrogène en vapeur d'eau, réactions qui apportent au bain fondu de la chaleur de rayonnement. 35 Une autre manière de réduire l'effet de refroidissement est d'in- inrjeqte jecter du carbone solide en suspension dans le combustible gazeux/ en dessous du bain fondu. Ceci réduit l'effet de refroidissement par point d'addition de carbone parce que la nature endothermique de la réaction de dissolution pour le carbone solide est très 69 19971 16 2011624 inférieure à la réaction endothermique de craquage des hydrocarbures et spécialement du méthane. La recarburation à la fin de la chauffe à l'aide d'un combustible hydrocarboné ajoute à l'acier de l'hydrogène dissous qui 5 est indésirable, particulièrement dans les aciers entièrement calmés et semi-calmés. On peut éliminer l'hydrogène par dégazage sous vide, mais ceci implique un second traitement. On peut également enlever l'hydrogène plus facilement par .dégazage par injection, ce qui habituellement consiste à faire barboter un 10 gaz inerte dans l'acier fondu. Néanmoins, dans le procédé de l'invention, le procédé préféré pour enlever l'hydrogène consiste à injecter de l'anhydride carbonique dans les tuyères du fond tout à fait â la fin de la chauffe, juste avant la coulée. L'anhydride carbonique réagira sur l'hydrogène conformément â la 15 réaction suivante : C02 + 2 £ H J—> CO + H20 (7) L'enlèvement de l'hydrogène est rapide parce que l'oxyde de carbone résultant a tendance à s'emparer de 1'hydrogène cornue c'est le cas lorsqu'on effectue un dégazage par injection. 20 Finalement, il sera habituellement souhaitable d'exercer un certain réglage sur la teneur- totale en soufre de l'acier résultant. On y parvient très facilement en réduisant le soufre apporté par le combustible liquide. C'est une affaire relativement facile que de désulfurer n'importe quel combustible hydrocarboné gazeux 25 employé. C'est en opposition directe àvèç les difficultés que l'on rencontre pour désulfurer du charbon, du coke et des combustibles liquides. Les figures 3 et 4 montrent une réalisation de la présente invention dans laquelle le combustible liquide et l'oxygène sont 30 introduits en dessous de la surface du bain fondu 30 du four. Dans ces figures des numéros de références analogues se rapportent à des éléments analogues sur les figures 1 et 2. Pour introduire à la fois les deux composants de réaction en dessous du du îond. bain fondu, il est souhaitable de modifier quelque peu la partie/ 35 du four. Ainsi, le fond 100 de la figure 3 définit une chambre à combustible 101 et une chambre 102 pour des gaz contenant de 1'oxygène, qui sont divisées par une séparation appropriée, par exemple en 103. Une conduite de combustible 105 assure la communication requise entre une source de combustible (non 69 19971 17 20T1624 représentée) et la chambre à combustible 101, et une conduite d'oxygène 106 fournit la communication nécessaire entre une source d'oxygène (non représentée) et la chambre à oxygène 102. Du fait qu'on peut produire une chaleur intense à la sortie des 5 tuyères à partir desquelles l'oxygène est introduit dans le bain fondu, il peut être nécessaire de mélanger à l'oxygène un certain diluant. On a ainsi prévu la conduite 107 qui communique avec la conduite d'oxygène 106 et est destinée à apporter un diluant approprié. Le diluant peut être un gaz inerte ou des gaz effluents 10 largement oxydés provenant de la conduite 66 (figure 2). Le réglage de la température à la sortie des tuyères est nécessaire pour empêcher l'usure excessive du réfractaire dans le voisinage. Le four de la figure 3 comporte une conduite 111 d'enlèvement des gaz. 15 Dans le fonctionnement du four de la figure 3, le processus chimique est essentiellement celui qui a été décrit en détail plus haut pour le fonctionnement de la figure 2, la seule différence étant que le combustible liquide et l'oxygène sont introduits tous les deux en dessous de la surface du bain fondu 30. 20 La réalisation du four que montrent les figures 5 et 6 illus tre une variante de l'appareil et du procédé. Dans cette variante, on introduit à la surface du bain fondu, avec deux lances, aussi bien les gaz contenant l'oxygène que le combustible, qu'il soit liquide ou gazeux. Les lances peuvent être soit au-dessus du 25 bain fondu, soit plongées dans le bain fondu. Attendu qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des tuyères dans le fond du four pour introduire un ou plusieurs des composants gazeux, le four peut présenter une forme plus ou moins classique de cuvette, comme le montre la figure 5. On voit que le four est formé d'une structure 30 extérieure robuste 115 qui est revêtue de réfractaire 116. Comme il est courant, le four est supporté sur des tourillons 117 qui à leur tour sont mis en rotation et supportés par des supports 118 et 119 montés sur une fondation appropriée 120. Le four comporte un couvercle 122 revêtu de réfractaire 123 et dans le volume 35 125 sont définies trois zones ou sections distinctes 126, 127 et 128. Il peut être souhaitable de séparer partiellement le volume intérieur du four nettement au-dessus du bain fondu afin d'isoler les composants qui sont introduits dans le bain fondu. On peut y parvenir classiquement à 11aide d1 un séparateur à trois branches 69 19971 18 2011624 130 (figure 6) qui est protégé par vin couvercle céramique 135. L'oxygène est introduit par une lance à oxygène 137 qui s'étend dans la section 127 et le combustible est introduit par la lance 138 qui s'étend dans la section 126. Finalement, la troisième 5 section 128 est destinée à recevoir les riblons, que ce soit continuellement ou par charges. Ceci se fait commodément à 1' aide d'une trémie à riblons 160 qui communique avec la section 128 du four par une admission appropriée 141. Bien que le procédé de l'invention implique la réaction d'un 10 combustible et d'un oxydant en dessous de la surface du bain fondu, il n'est pas nécessaire que la totalité du bain fondu et de l'oxydant réagissent dans le bain fondu. Une petite quantité de la chaleur peut être produite par réaction au-dessus de la surface du bain fondu, la chaleur ainsi produite étant transmise princi-15 paiement par des processus de rayonnement au bain fondu. Les combustibles réducteurs les plus avantageux qu'on puisse employer pour la mise en pratique de l'invention sont le gaz naturel et le gaz naturel réformé. Le gaz naturel qui est principalement du méthane est avantageux en raison de ses qualités 20. réfractaires, de la- facilité à laquelle il peut être désulfuré, de son rapport hydrogène/carbnne relativement élevé et de la facilité avec laquelle on peut l'employer. Le gaz naturel reformé où le gaz naturel reformé à la vapeur d'eau contenant environ 74 % d'hydrogène, 16 % de CO, 6 % de C02 et 4 % de CH^ présente des 25 avantages analogues à ceux qui ont été énoncés plus haut à propos du gaz naturel. D'autres combustibles réducteurs, tels que l'hydrogène, l'oxyde de carbone et les hydrocarbures gazeux peuvent également être employés pourvu qu'ils soient capables de fournir la chaleur nécessaire au bain fondu pour atteindre les buts de la 30 présente invention. L'emploi de gaz effluents recyclés ou de gaz de haut de colonnes recyclés produits par le procédé de l'invention peut également se révéler avantageux. Lorsqu'on emploie des gaz effluents recyclés, il sera généralement souhaitable de condenser toute l'eau 35 qui est contenue dans ces gaz avant de les recycler et peut-être d'épurer toute quantité de C02 qui pourrait être présente si ceci est souhaitable dans les conditions de procédé dans lesquelles on opère. On peut également ajouter directement dans le bain pendant le 69 19971 19 2011624 processus d'affinage une certaine quantité de combustibles solides tels que du carbone, des carbures, du ferrosilicium, etc..., si on reconnaît que c'est désirable ou avantageux. L'oxydant employé selon l'invention est avantageusement de 5 l'oxygène de haute pureté fourni soit sous forme d'un gaz â haute pression, soit sous forme d'un liquide qui est alors vaporisé par tout dispositif approprié connu. L'oxydant n'a néamoins pas besoin d'être de l'oxygène pur, mais peut contenir certains diluants tant que la concentration d'oxygène présent est suffisante pour obte-10 nir les buts de 11invention et que les diluants n1ont pas d'influence défavorable sur le fonctionnement du procédé selon l'invention ou sur l'acier résultant.Par exemple, la source d'oxydant peut comprendre non seulement de l'oxygène pur, mais également de l'oxygène relativement pur tel que de l'air enrichi en oxygène 15 et de l'anhydride carbonique. La quantité d'air employée doit être maintenue à une concentration pour laquelle la teneur en azote contenue n'aura pas d'influence déravorable sur la teneur en azote de l'acier résultant désiré. La proportion d'oxydant par rapport au combustible varie selon 20 le genre d'oxydant et de combustible employé, ainsi que selon la teneur en .impuretés du combustible solide du métal ferreux que 1'on traite, selon le type et la quantité de toutes matières qui peuvent être ajoutées au bain fondii pendant le traitement .etc... Par exemple, si le métal ferreux que l'on traite contient environ 25 1 % de carbone, il ne sera pas nécessaire d'utiliser autant de combustible que ceci aurait été nécessaire si le métal ferreux traité ne contenait que 0,5 % de carbone. La proportion de combustible par rapport à l'oxygène doit avantageusement permettre d'obtenir un milieu environnant neutre ou réducteur à l'intérieur 30 du bain fondu. Si l'oxygène est en excès, il se forme de l'oxyde de fer. Bien que ceci ne puisse être particulièrement fâcheux, ceci nécessite une augmentation du combustible ou une diminution de l'oxygène pour réduire l'oxyde de fer. Les problèmes impliqués par l'emploi d'un excès de combustible varient selon le combustible 35 utilisé. Un excès de méthane par exemple, qui produit une réaction endothermique, peut provoquer le bouchage des tuyères, une réduction de la température du bain fondu, ou avoir simplement pour résultat un gaspillage de combustible, étant donné qu'il ne sera pas consommé pendant la réaction et se combinera avec les gaz 69 19971 2" 2011624 effluents. Lorsqu'on emploie comme combustible du gaz naturel ou du méthane, il est souhaitable de maintenir un rapport molaire d'hydrocarbure par rapport à l'oxygène d'environ 1/1. Les proportions 5 particulières du gaz naturel ou d'autres combustibles par rapport à l'oxygène varient suivant le combustible employé et selon d'autres facteurs exposés plus haut et peuvent être déterminés par des techniciens expérimentés grâce à des essais de routine et à des calculs. 10 Si le métal ferreux%contient une quantité importante d'impu retés qui agissent comme un combustible en dégageant de la chaleur par réaction sur un oxydant, ces impuretés seront consommées pendant le traitement et il peut être nécessaire ou désirable, pendant un stade ultérieur de traitement du métal ferreux, d'aug-15 menter la quantité de combustible pour maintenir un milieu environnant neutre ou réducteur afin d'empêcher une oxydation exagérée du fer. Bien que le procédé de 1'invention ait été décrit plus haut comme utilisant essentiellement des riblons d'acier ou de métaux 20 ferreux là où ceci est le plus avantageux, les métaux ferreux et riblons ou déchets d'acier qui peuvent être utilisés selon l'invention, sont les métaux ferreux ou leurs mélanges contenant des quantités insuffisantes d'impuretés combustibles telles que du carbone, du silicium, du manganèse etc... pour dégager la 25 chaleur nécessaire pour transformer ou affiner le métal ferreux en permettant d'obtenir un acier utilisable par l'emploi d'oxygène seul. Par exemple, de la fonte classique serait exclue de cette définition étant donné qu'elle contient suffisamment d'impuretés de combustibles solides pour réagir sur l'oxygène dans le procédé 30 basique à l'oxygène et qu'ainsi l'emploi d'un combustible supplémentaire ne serait pas nécessaire ou exigé. Les termes "métal ferreux" et "riblons' ou déchets d'acier" couvrent néanmoins le fer et l'acier venant de sources de ferrailles connues comme les carcasses de voitures, les riblons produits à l'intérieur des usines 35 comme ceci est bien connu dans la technique, ainsi que les mélanges de fonte et de métal ferreux, comme les déchets d'acier ayant une teneur en impuretés de combustibles solides combinés suffisamment faible pour que la chaleur nécessaire ne puisse pas être uniquement dégagée par le traitement par oxygène à la lance 69 19971 21 2011624 selon le procédé basique à l'oxygène. La présente invention envisage également l'addition de divers produits chimiques et d'affinages connus tels que l'oxyde de calcium, le ferro-silicium et des corps analogues dans le bain fondu. 5 On peut la réaliser en ajoutant ces matières en même temps que les riblons ou en les mettant en suspension dans les courants d'oxygène ou de combustible. On voit que la présente invention fournit un procédé et vin appareil pour transformer des riblons métalliques ferreux en acier 10 utilisable sans entraîner les inconvénients associés aux procédés et appareils décrits de la technique antérieure. Etant donné que les réactifs (oxygène et combustible) peuvent être fournis â peu près à n'importe quel emplacement géographique, l'application du procédé n'est pas limitée à quelques régions bien définies, comme 15 c'est le cas pour le procédé à l'arc électrique. Finalement la capacité de régler l'appoint chimique en réactifs permet de régler la composition de l'acier. L'oxydant ou 1'oxygène relativement pur, lorsqu'il est introduit dans le bain fondu, est dissout ou absorbé en saturant fonda-20 mentalement le bain fondu en oxygène et permettant aux réactions exothermiques de se produire en dessous de la surface du bain fondu et à la chaleur d'être dégagée de la réaction en dessous de la surface du bain fondu. On croit que le fait que la réaction se ' produise en dessous de la surface du bain fondu provoque une cir-25 culation ou une agitation assez violente à l'intérieur du bain fondu et est distribuée assez régulièrement dans toute l'étendue du bain fondu, ce qui évite tout point chaud. Les bains fondus 30 et les couches de scorie 32 représentés sur les dessins sont montrés à l'état de tranquillité. La couche 30 de scorie est probablement mélangée au bain de métal ferreux fondu pendant le traitement du fait de l'agitation. On ne sait pas si tout le bain est en agitation pendant le traitement et si la couche de scorie est mélangée avec lui. Selon l'invention on peut faire varier dans une large mesure 35 la quantité et la pression de l'oxygène introduit et ceci dépendra d'un nombre de variables, tels que le type de récipient employé, la quantité et le type de la charge de métal ferreux traité etc... La quantité d'oxygène devra bien entendu être en corrélation avec la quantité de combustible réducteur introduit dans le 69 19971 22 2011624 bain fondu, comme on l'a exposé précédemment. On peut aussi faire varier le taux ou la vitesse de l'admission d'oxygène, mais elle doit être suffisante pour garantir une dissolution à peu près complète de l'oxygène dans le bain fondu, de façon que la réaction 5 désirée entre l'oxygène et le combustible réducteur puisse avoir lieu dans ou au-dessous de la surface du bain fondu. Les pressions d'oxygène peuvent être comprises dans l'inter- 2 valle allant par exemple de 3,5 à 10,5 kg/cm , mais l'invention n'est pas limitée à cet intervalle de pressions particulier. 10 D'une manière typique, -l'oxygène ne peut communiquer suffisamment d'énergie au bain fondu pour l'agiter ou le mélanger de lui-même. La réaction exothermique qui se produit dans le bain fondu peut également provoquer une agitation du bain fondu par des courants thermiques. Néanmoins l'agitation principale du bain fondu est 15 indiscutablement provoquée par le soufflage de gaz à travers le bain fondu. La réaction exothermique présente également l'avantage d'être capable de maintenir la température du bain fondu, de donner davantage de temps pour l'addition des différents additifs tel que le carbone pour former l'acier désiré et pour empêcher 20 l'oxydation du fer même quand le bain fondu contient une teneur en impureté ou en carbone extrêmement basse. Les lances et les tuyères qu'on peut employer selon l'invention peuvent être facilement conçues par les techniciens expérimentés en ce qui concerne les dimensions d'ouvertures, par exem-25 pie en tenant c.ompte du type de charges à traiter,de la vitesae et du volume des gaz nécessaires désirés pour la charge particulière, etc... EXEMPLE On a chargé 182 kgs de riblons d'acier froid contenant"envi-30 ron 0,2 % de carbone dans un four de diamètre intérieur de 40 cm, ayant une capacité maximum d'environ 450 kgs. Le four était équipé d'une manière'classique avec des enroulements de chauffage par induction et les déchets d'acier froids ont été fondus par chauffage par induction. 35 On a alors introduit dans le bain fondu du gaz naturel tel qu'on l'obtient commercialement, par quatre tuyères d'un diamètre de 6,35 mm qui communiquaient avec la paroi de fond du four comme le montre la figure 1. Oh a simultanément fait agir par des lances de l'oxygène gazeux sur la surface de l'acier fondu par une lance 69 19971 23 2011624 de modèle classique ayant un diamètre de 6,35 mm. Les débits de gaz naturel et d'oxygène ont été maintenus sensiblement égaux, en commençant d'abord avec un débit de 0,283 m^ normaux par minute et en augmentant les débits jusqu'à environ 3 5 0,991 m normaux par minute. On a augmenté le débit d'oxygène 2 en augmentant la pression de soufflage d'environ 3,5 à 9,15 kg/cm . Lorsqu'on a augmenté les débits à la fois du gaz naturel et de l'oxygène, on a eu besoin de moins de chaleur venant des enroulements inducteurs. Quand on a atteint les débits plus élevés, 10 la réaction entre l'oxygène et le gaz naturel a été suffisante pour maintenir l'acier à l'état fondu et aussi pour compenser pratiquement toutes les pertes de chaleur qui étaient relativement élevées pour le récipient de faible dimension utilisé. On a arrêté l'admission d'oxygène et de gaz naturel, on a basculé 15 le récipient, et on a coulé environ 45 kgs d'acier fondu dans des lingotières sans addition de carbone ou autres aiditifs. L'acier obtenu contenait environ 0,01 % de carbone. La teneur en carbone de l'acier pouvait bien entendu être modifiée dans le mesure On a alors basculé le récipient pour 1'amener à sa positiçn verticale, et on lui a ajouté environ 9 kgs de riblons d'acier supplémentaire contenant environ 0,2 % de carbone, on a refermé 25 le sommet du récipient et on a recommancé à introduire du gaz naturel et de l'oxygène et on a continué jusqu'à ce que la charge supplémentaire ait été fondue. On peut continuer le processus de chauffage, de coulée et d'addition de déchets métalliques supplémentaires comme on l'a 30 décrit plus haut. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode opératoire et aux exemples décrits et représentés et peut recevoir diverses variantes rentrant dans l'esprit et la portée de l'invention. Par exemple, comme on l'a mentionné plus haut, les tuyères 23 de 35 la figure 1 pourraient être fermées ou supprimées et on pourrait descendre l'une quelconque des lances 34 ou 35 dans le bain fondu pour obliger les réactions exothermiques à se produire pratiquement en totalité en dessous de la surface du bain. 69 19971 24 201 1624 REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation de métal ferreux en acier, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un oxydant sur vin combustible bien en dessous de la surface d'un bain fondu 5 de métal ferreux dans lequel sont immergés des déchets ou riblons d'acier. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 3a quasi totalité de la réaction entre l'oxydant et le combustible a lieu en dessous de la surface du bain fondu. 10 3. Procédé selon la-revendication 2, caractérisé par le fait que le combustible est un combustible hydrocarboné gazeux. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le combustible hydrocarboné est constitué surtout par du méthane . 15 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le combustible est du gaz naturel réformé, riche en hydrogène. 6. Procédé pour transformer un métal ferreux en acier, caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser un bain fondu de métal ferreux, à introduire dans ledit bain fondu une certaine 20 quantité de métal ferreux obtenu à partir d'une source appropriée, à introduire dans le bain fondu une quantité d'un oxydant et d'un combustible réducteur telle qu'une réaction exothermique résultante se produit à peu,près complètement en dessous de la surface du bain fondu et libère suffisamment d'enthalpie chimique 25 de réaction pour fondre le métal ferreux qui a été ajouté dans le bain. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la proportion d'oxydant par rapport au combustible réducteur est telle qu'on maintient à peu près un milieu environnant neutre 30 pour l'oxydation ou la réduction' de l'acier. 8. Procédé selon la revendication 6', caractérisé par le fait que la proportion d'oxydant par rapport au combustible réducteur est telle qu'elle assure un milieu environnant réducteur. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait 35 que la source d'alimentation est constituée, au moins en partie, par des riblons ou déchets d'acier. 10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la source d'alimentation est principalement constituée par riblons ou déchets d'acier. COPY 59 19971 25 2011624 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'oxydant est de l'oxygène gazeux sensiblement pur et est envoyé à la lance dans le bain fondu à partir de la région située au-dessus de la surface du bain fondu, et que le combustible ré- 5 ducteur est introduit en dessous de la surface du bain fondu. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'oxydant est de l'oxygène relativement pur et que l'oxygène et le combustible réducteur sont envoyés dans le bain fondu à la lance à partir de la région située au-dessus de la surface du 10 bain fondu. 13. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que 1'oxydant est de l'oxygène relativement pur et que l'oxydant et le combustible réducteur sont introduits tous les deux en dessous de la surface du bain fondu. 15 14. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend le stade consistant à introduire au moins une addition dans le bain fondu après le stade de réaction afin de ré" gler la composition finale de l'acier. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait 20 que l'addition est constituée par du carbone. 16. Procédé de transformation de déchets ou riblons d'acier en acier, caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser un bain fondu d'acier, introduire une alimentation dans ce bain fondu, la majeure partie de l'alimentation étant constituée par des dé- 25 chets ou riblons d'acier, faire réagir en dessous de la surface du bain fondu de 1'oxygène gazeux fourni à partir d'une source d'oxygène, et un combustible réducteur, de façon à dégager ainsi de la chaleur et à réaliser un milieu environnant neutre, et I retirer les gaz effluents comprenant en majeure partie de l'hy- 30 drogène, de l'oxyde de carbone et de la vapeur d'eau. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'oxygène est fourni au moins en partie sous forma d'air. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le stade consistant à brûler ces gaz effluents pour fournir de la 35 chaleur et préchauffer au moins un des composants introduits dans le système. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que les riblons ou déchets sont les seuls constituants qui soient préchauffés et que la combustion des gaz effluents s'effectue en 69 19971 26 2011624 une série de stades de telle façon que la température des riblons augmente pendant le préchauffage, et que ces riblons sont exposés aux gaz de combustion qui sont de nature réductrice. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le 5 fait que la source d'oxygène est préchauffée. 21. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que le combustible est le réactif qui est préchauffé. 22. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que tout ou partie dudit oxygène est mélangé avec le coin- 10 bustible avant d'être introduit dans le bain fondu. 23. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le stade consistant à recycler au moins une partie des gaz effluents dans le bain fondu. 24. Appareil pour transformer en acier des déchets ou riblons 15 d'acier, caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison un récipient revêtu de réfractaire destiné à contenir un bain fondu de métal ferreux, des moyens de charger dans le récipient du métal ferreux, un moyen de fournir un combustible réducteur afin d'introduire un combustible réducteur en dessous de la surface 2Q du bain fondu, un moyen de fournir de l'oxygène afin d'introduire une source d'oxygène dans le bain fondu, les moyens de fourniture de combustible et les moyens de fourniture d'oxygène étant agencés pour provoquer une réaction entre le combustible et l'oxygène à l'intérieur du bain fondu, des moyens permettant de retirer du 25 récipient les gaz effluents résultants. 25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé par le fait que le récipient a une forme "ventrue" afin d'offrir un volume permettant de maintenir le métal fondu et la charge de métal solide hors du contact des tuyères. 30 26. Appareil selon la revendication 24, caractérisé par le fait que le récipient est agencé de façon que le volume situé au-dessus du bain fondu soit maintenu à une pression élevée. 27. Appareil selon la revendication 25, caractérisé par le fait que le récipient présente une série de tuyères en dessous de 35 la surface du bain fondu lorsque 3e récipient se trouve dans sa position verticale. 28. Appareil selon la revendication 27, caractérisé par le fait que le moyen de fourniture du combustible comprend des moyens d'injecter le combustible à travers les tuyères. 69 19971 27 2011624 29. Appareil selon la revendication 27, caractérisé par le fait que le moyen de fourniture de combustible et le moyen de fourniture d'oxygène comprennent des moyens d'injecter séparément le combustible et la source d'oxygène en dessous du bain 5 fondu. 30. Appareil selon la revendication 24, caractérisé par le fait que le moyen de fourniture d0oxygène comprend au luoins une lance destinée à envoyer cette source d'oxygène sur la surface dubain fondu. 10 31. Appareil selon la revendication 24, caractérisé par le fait que les moyens de fourniture d°oxygène et les ssoyeaa de fourniture de combustible comprennent des lances isolées destines â injecter cette source d1oxygène et ce combustible daas 1© bala fondu à partir de la surface. 15 32. Appareil selon la revendication 24, caractérisé pap le fait qu'il comprend des moyens ageasês pour brûles' me epaatifeS supplémentaire de l'oxygène et du combustible aa^clgss^g â© la surface du bain fondu. 33. Appareil selon la revendication 24, earaetis-igS pas" 1© 20 fait qu'il comporte des moyens de faire brûler les gas ©filasafeso 34. Appareil selon la revendieatioB 33 , casaofeis'isS pas 1© fait que ces moyens de brûler les gas effluents c©saps©aa©afe wm série de chambres de combustion agencées pour pes&sfcfes© 1© pas= sage du métal ferreux à travers elles avant s©a ©afesôe âasss 25 le récipient, les chambres de combustion étant ageasi©® pas sep-port au moyen de charger le métal ferreux de telle £a§@a qu'à rassure que le préchauffage du métal ferreux progresse, 1© ESfeal ferreux est exposé aux gaz de combustion d'une natuse de plus en plus réductrice. • W