Brevet FR2407984A1 — publié le 19790601

La presente invention a pour objet une méthode de fusion continue de mitraille en vue de la réutilisation de celle-ci pour la fabrication d'aciers. Les procédés d'affinage de fonte par l'oxygène permettent, selon la constitution de l'installation et les paramètres de l'opération d'ajouter entre 20% et 40% de mitraille à une charge au cours de son élaboration. Ce genre d'ajout est d'un coté limité du fait qu'il faut environ 330 thermies par tonne de mitraille ajoutée à froid et d'un autre côté il pose certains problèmes analytiques. En effet, le caractère hétérogène de la mitraille et l'impossibilité de procéder à un échantillonnage représentatif de ce produit empêchent tout contrôle valable par voie analytique. De ce fait, il y a risque d'introduire dans le bain par l'intermédiaire de la mitraille un ou plusieurs éléments chimiques, dont la présence dans l'acier est indésirable et l'élimination difficile. On se rend donc compte que, pour réutiliser des quantités notables de mitraille, il faudra présenter celle-ci à l'acieriste dans un état homogene et accompagnée de résultats d'analyse valables et à l'état chaud pour ne pas entraver la bonne marche de l'affinage. Les procedes connus pour la fusion de mitraille à 100%, soit par fusion en continu, soit par charges consécutives peuvent être subdivisés en deux catégories, à savoir: 1. Les procédés ou l'énergie nécessaire à la fusion est fournie sous forme d'électricité, moyennant une ou plusieurs electrodes consommables. Outre le système à arc électrique seul, il existe des versions qui combinent l'arc avec un système d'agitation du bain base sur l'induction électro magnétique. 2. Les procedés où l'énergie nécessaire à la fusion est fournie essentielle ment par la combustion de combustibles liquides, solides ou gazeux. Il existe des procédés ou l'apport de chaleur est effectue par des bruleurs huile-oxygène. Certains auteurs préconisent le préchauffage de l'oxygène et de l'huile pour améliorer le rendement thermique. D'autres prévoient l'application d'un revêtement d'huiles lourdes ou de goudrons à la mitraille avant son exposition à l'action des brûleurs huile-oxygene. Les appareils du genre des fours à coupole (cubilots) utilisent du coke comme fournisseur d'énergie. La caracteristique commune à ces procédés de fusion de mitraille réside dans le fait qu'ils consomment tous une grande quantité d'énergie noble. Ayant été imaginés dans des temps où le prix de l'énergie ne jouait pas le role qu'il joue actuellement, ils ne sauraient présenter d'attrait pour résoudre les problèmes qui prédominent aujourd'hui. Malgré certains efforts déjà fournis pour ameliorer le rendement thermique, la consommation en énergie noble reste encore prohibitive. Le but de la presente invention était donc de développer un nouveau procede simple et efficace, capable de refondre en continu d'importantes quan tités de mitraille sans necessiter la mise en oeuvre d'importantes quantités d'énergie noble. Ce but est atteint suivant la présente invention grâce à un procédé qui est caractérisé par le fait qu'on introduit dans un bain de fer fondu contenant au moins 2,0% de carbone de la mitraille préchauffée, tout en traitant le bain avec au moins une matière carbonée pour maintenir au bain le caractère de fonte, ainsi qu'avec de l'oxygène pour provoquer les réaction exothermiques fournissant l'énergie nécessaire à la fusion de la mitraille. Suivant la forme d'exécution la plus avantageuse, le bain est constamment alimenté en matière carbonée, introduite dans le métal liquide. Comme matière carbonée on choisit de préférence du charbon non utilisable en cokerie classique. D'autres combustibles solides, liquides ou gazeux ne sont toutefois pas exclus. L'introduction de la matière carbonée dans le sein du bain est opérée le plus avantageusement à l'aide d'une lance immergée et d'un gaz porteur. Ce dernier peut être soit du gaz carbonique, soit un mélange de gaz carbonique avec du monoxyde de carbone, soit une fraction des gaz formés au cours du présent procédé, soit encore un autre gaz approprié de provenance quelconque. L'énergie nécessaire à la fusion de la mitraille introduite dans le bain est fournie par la réaction exothermique résultant du soufflage d'oxygène par le haut sur ou dans le bain de métal. L'oxygène réagit principalement avec le carbone. La régulation du jet d'oxygène soufflé sur ou dans le bain à l'aide d'au moins une lance, conçue de préférence pour l'ajout simultané de gaz et de substances pulvérulentes, détermine la quantité de monoxyde de carbone formé et, par là, l'envergure de l'apport d'énergie au système. Il est bien entendu qu'une partie de l'oxygène réagit avec le fer et avec d'autres éléments du bain pour donner naissance à des oxydes (FeO, SiO2, MnO). C'est surtout la présence de silice qui nécessite l' ajout d'une quantité suffisante de chaux pulvérisée ou de chaux magnésienne, qui peut s'effectuer par insufflation de poudre à travers la lance d'oxygène. La configuration, la puissance et la pénëtration du jet sont réglées non seulement par rapport à la quantité momentanée d'oxygène à fournir, mais aussi en vue d'assurer en permanence la formation d'une scorie mousseuse, ainsi qu'un vigoureux brassage du bain. A côte des réactions purement métallurgiques se déroulant dans la scorie mousseuse, cette dernière garantit encore d'autres avantages essentiels. En effet, elle évite la formation de loups aux parois et au plafond du four. Le brassage a pour but d'assurer la dispersion du carbone, l'homogénéité thermique du bain et la fusion régulière de la mitraille. Elle peut être intensifiee par des moyens électromagnétiques. Les gaz continuellement formés au cours du processus s'échappent par un four-cheminée, qui se trouve au-dessus du creuset, soit en position verticale, soit en position inclinée. L'énergie thermique, tant latente que chimique de ces gaz peut en grande partie être récupérée par le préchauffage de la mitraille lors du passage de celle-ci par l'interieur du four-cheminée. La technique du préchauffage de la mitraille à l'aide des gaz qui sont libérés au-dessus du bain et qui se composent en majeure partie d'oxydes de carbone, peut être exécutée suivant deux variantes. Selon une première technique, on peut se limiter à un prechauffage de la mitraille par le contact des gaz chauds et prolonger ce contact en disposant la mitraille tout le long d'un four-cheminée d'une longueur suffisamment élevée. Les gaz contenant encore des constituants combustibles sont alors récu pérés à la sortie de la cheminee en vue d'une reutilisation appropriée. On peut également, selon une deuxième technique, pratiquer un préchauffage plus pousse par une combustion de ces gaz à l'aide d'air et/ou d'oxygène, effectuée dans le four-cheminée. Pour éviter le collage des mitrailles, il est utile d'introduire une partie de la matiere carbonée et/ou de la chaux ensemble avec les mitrailles dans le four-cheminée. -. Selon une variante du procédé une partie des gaz sortant de la cheminée est prélevee et sert de gaz porteur utilisé pour l'introduction des matieres carbones dans le sein du bain. La fonte obtenue à la suite de la fusion de mitraille peut être convertie en acier suivant les procédés d'affinage à l'oxygène classiques. Néanmoins, le procédé suivant la présente invention etant continu, il est avantageux de lui faire succéder un affinage également continu. Pour une meilleure compréhension du procédé sous revue, nous commentons une illustrations figurative d'une installation suivant la présente invention. Ces commentaires sont fournis à titre d'exemple et n'ont donc pas de caractère limitatif. Un creuset métallurnique (1: muni d'un revêtement réfractaire contient une change de fonte (3), ctest-à-dire un bain de fer fondu contenant entre 2,C-3,5- de carbone. Une lance (2) refroidie traverse obliquement la paroi du creuset de façon à ce que sa tête se trouve à l'intérieur du bain. Cette lance (2) comprend un conduit central pour le transport de la matière carbonée (C) mise en suspension dans un gaz porteur (par exemple un mélange CO2/CO). La quantité de carbone est réglée a l'aide du doseur (4). Trois lances e oxygène (5) traversent la partie supérieure du creuset (la). Ces lances (5) sont conçues pour souffler par en haut une quantité réglable d'oxygène ensemble avec de la chaux pulvérisée dans le bain (3). Le soufflage de l'oxygène provoque dans le bain une réaction exothermique, selon 2C+02-2CO. Au cours du processus, il se forme une scorie mousseuse (7) qui nage sur le bain. Un four-cheminée (8) qui sert d'enceinte pour le préchauffage de la mitraille surplombe de façon étanche le creuset (la). Ce four-cheminée (8j, présenté en construction inclinée, est muni d'un système â sas (9) pour l'introduction de la mitraille. Le sas porte une conduite (10) en vue d'une aspiration des gaz lors de l'introduction de la mitraille. La mitraille est poussée le long de la cheminée par un piston (11) pour être culbutée dans le bain en quantités réglables. Les gaz formés au cours du procès sont composés en majeure partie de monoxyde de carbone. Ils servent au préchauffage de la mitraille dans la cheminée ou bien par simple échange de chaleur sensible, ou bien par la combustion du gaz par l'air et/ou par l'oxygène. Au cours de l'opération les gaz sont soutirés à la sortie de la cheminée (8b). Une partie sert de gaz porteur pour l'introduction des matières car bonées dans le bain (3); le reste est disponible pour d'autres utilisations. Le fonte fabriquée selon le procédé suivant l'invention est soutire par la rigole (12) ou un siphon; les scories par la rigole (13). REVENDICATIONS 1. Procédé de fusion continue de mitraille, caractérisé en ce que l'on introduit dans un bain de fer fondu contenant au moins 2,0% de carbone, de la mitraille préchauffée, et qu'on y ajoute au moins une matière carbonée en quantite suffisante pour maintenir en permanence au bain le caractère de fonte, ainsi que de l'oxygène, l'énergie nécessaire à la fusion de la mitraille étant fournie par la réaction exothermique provoquée par le soufflage d'oxygene. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit la matiere carbone sous la surface du bain. 3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on ajoute la matière carbonée sous forme d'un combustible solide. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière carbonée est introduite à travers une lance immergée à l'aide d'un gaz porteur. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérise en ce que le gaz porteur est du gaz carbonique. 6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz porteur est constitué de fumées contenant du gaz carbonique et du monoxyde de carbone. 7. Procéde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxygiXne est soufflé par en haut sur ou dans le bain à l'aide d'au moins une lance. 8. Procéde suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'apport d'énergie nécessaire à la fusion est réglé par la quantité d'oxygène utilisée. 9. Procedé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la scori fi cati on des éléments oxydes dans le procès est obtenue par ajoute d'oxyde de calcium ou de calcium-magnesium pulvérise. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'ajoute d'oxyde de calcium ou de calcium-magnesium est opérée par l'intermédiaire de la lance à oxygène. 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, carac térisé en ce que la mitraille est préchauffée à l'intérieur d'un four-cheminée à l'aide de l'énergie thermique des gaz formés au cours du procès. 12. Procéde suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, carac térise en ce' que la mitraille est préchauffée à l'intérieur d'un four-cheminée par combustion des gaz formés au cours du procès, par l'air et/ou par l'oxygène. 13. Procedé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 9 à 12, caractérisé en ce qu'on ajoute une partie de la matière carbonée et/ou des oxydes de calcium ou de calcium-magnésium dans le four-cheminée.