Brevet FR2780070A1 — publié le 19991224

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé d'obtention d'un laitier moussant au dessus d'un bain d'acier en fusion au cours de la fabrication d'acier au four électrique, notamment à partir de ferrailles récupérées, celles-ci pouvant être remplacées partiellement par de la fonte ou des minerais préréduits. Elle trouve son application dans les aciéries. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un procédé de production d'acier à partir de ferrailles récupérées consiste à faire fondre les ferrailles dans un four à arc électrique qui comporte une cuve d'acier garnie d'un matériau réfractaire ou équipée de panneaux refroidis, une ou plusieurs électrodes en graphite et une alimentation électrique. L'énergie électrique nécessaire à la fusion des ferrailles est fournie par des arcs électriques qui jaillissent entre les électrodes et les ferrailles introduites dans la cuve du four électrique. L'affinage de l'acier obtenu par fusion des ferrailles est réalisé par des réactions du métal liquide avec un laitier constitué par: - des additions de chaux pratiquées au four, - du laitier restant de coulées précédentes, - des oxydes métalliques formés au cours de la fusion des ferrailles, des matériaux réfractaires garnissant la cuve d'acier qui s'usent sous l'effet du rayonnement des arcs et par attaque chimique par des oxydes, - des fluidifiants éventuels tels que du spath. L'opération de fusion est généralement accompagnée d'une opération de décarburation et de déphosphoration réalisée par insufflation d'oxygène dans le bain d'acier en fusion. C'est à l'interface métal-laitier que se produisent les réactions métallurgiques d'affinage de l'acier. Le rôle du laitier est donc primordial dans l'élaboration de l'acier. En fin de fusion, dès que les arcs électriques ne sont plus noyés dans les ferrailles on réduit leur rayonnement sur les réfractaires en faisant mousser le laitier qui s'est formé à la surface du bain d'acier en fusion. Pour cela, selon une technique connue on injecte dans le laitier du carbone sous forme de grains, qui se combine avec l'oxygène insufflé dans le bain d'acier pour former du monoxyde et du dioxyde de carbone sous forme de bulles. La présence de ces bulles ainsi formées au sein du laitier a pour effet d'augmenter son volume. Les quantités d'oxygène insufflé et de carbone injecté simultanément ou alternativement sont ajustées de manière à ce que le laitier moussant masque les arcs électriques. Le carbone utilisé pour cette opération de moussage est soit du graphite en poudre qui est une variété naturelle de carbone cristallisé formé de carbone pratiquement pur, soit du coke de pétrole à faible teneur en soufre broyé, soit de l'anthracite en granulés de 2 à 5 mm qui est aussi une forme de carbone très pur. L'inconvénient de l'utilisation de ces trois variétés de carbone est leur coût élevé. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a justement pour objet de remédier à cet inconvénient et notamment de fournir un procédé de moussage d'un laitier recouvrant un bain d'acier en fusion. Ce procédé est utilisable dans les fours à arcs électriques des aciéries pour produire de l'acier notamment à partir de ferrailles récupérées ou de mélanges de ferrailles avec du minerai de fer. A cette fin l'invention propose un procédé de moussage d'un laitier recouvrant un bain d'acier en fusion consistant à insuffler de l'oxygène à la surface du bain et à injecter dans le laitier du carbone caractérisé en ce que au moins une partie dudit carbone provient de suies issues de la combustion incomplète d'hydrocarbures, dont la teneur en carbone est comprise entre 50 et 95% poids. Selon une autre caractéristique de l'invention le carbone est injecté sous forme de particules dont 80% ont une granulométrie comprise entre 15 et 200 pm. Selon une autre caractéristique de l'invention le carbone est injecté sous forme de grains dont la granulométrie est comprise entre 0,2 et 5 mm, obtenus par agglomération desdites suies. Selon une autre caractéristique de l'invention les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures contiennent du soufre dans une proportion comprise entre 0,1 et 15% poids. Selon une autre caractéristique de l'invention les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures contiennent au moins un métal choisi dans le groupe composé par le chrome, le cuivre, le nickel, le vanadium et le zinc, dans une proportion inférieure à 1% poids. Selon une autre caractéristique de l'invention les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures présentent une masse volumique apparente comprise entre 100 et 500 kg/m3. Selon une dernière caractéristique de l'invention la totalité du carbone injecté consiste en des suies. Grâce au procédé de l'invention, étant donné le faible prix de revient des suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures, le coût de fabrication de l'acier à partir de ferrailles récupérées peut être réduit. De plus les qualités physico-chimiques des suies, notamment la granulométrie et la masse volumique apparente, sont telles que le procédé de l'invention est très efficace et la qualité de l'acier produit est comparable à celle obtenue avec les procédés connus. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante en référence à la figure 1 qui représente schématiquement une installation de production d'acier. EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION De manière générale le procédé de l'invention est mis en oeuvre dans les fours à arcs électriques pour produire de l'acier à partir de ferrailles récupérées. La figure 1 représente schématiquement une installation de production d'acier qui comporte: - un four électrique en fonctionnement qui comprend essentiellement: ò une cuve 1 en acier garnie d'un matériau 2 réfractaire, ò trois électrodes 3 dont une seule apparaît sur la figure 1, À un bain 8 d'acier en fusion, a un laitier 9 à la surface du bain 8, À une porte 6 de décrassage, - une lance 4 d'insufflation d'oxygène ayant deux extrémités 19 et 20 respectivement amont et aval, - une lance 5 d'injection de carbone ayant deux extrémités 17 et 18 respectivement amont et aval, - une source 14 d'air sous pression - un réservoir 11 sous pression contenant du carbone 12, - une canalisation 10 de transport pneumatique du carbone 12 entre le fond du réservoir 11 et l'extrémité 17 amont de la lance 5 d'injection de carbone, munie d'une vanne 13 de réglage du débit de carbone transporté, - une source 16 d'oxygène sous pression, - une canalisation 21 qui relie la source 16 d'oxygène à l'extrémité 19 de la lance 4 d'insufflation d'oxygène, munie d'une vanne de réglage du débit d'oxygène insufflé. La lance 4 d'insufflation d'oxygène est placée de telle manière que son extrémité 20 se trouve à proximité de la surface du bain 8. La lance 5 d'injection de carbone est placée de telle manière qu'elle plonge dans le laitier 9. L'arc électrique 7 qui jaillit entre l'électrode 3 et le bain 8 d'acier, apporte l'énergie nécessaire à la fusion de l'acier 8. Pour faire mousser le laitier 9, on ouvre simultanément les vannes 15 et 13. L'oxygène insufflé à la surface du bain 8 par la lance 4 remonte dans le laitier 9 o il entre en contact avec le carbone injecté. Il se produit alors du monoxyde et du dioxyde de carbone, sous forme de bulles gazeuses qui font augmenter le volume du laitier 9. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention le carbone injecté par la lance 5 à partir du réservoir 11 est constitué en totalité par des suies provenant de la combustion incomplète de fioul lourd, prélevées sous un dépoussiéreur mécanique de type multicyclone d'une chaufferie dont les caractéristiques sont les suivantes - Granulométrie: 25. diamètre à 90%: 69 pm À diamètre médian: 39 pm À diamètre à 10%: 19 Pm - Masse volumique apparente: 200 kg/m3 - Teneur en carbone: 85,1 % poids Teneur en soufre: 2,71 % poids - Teneurs en métaux: a chrome: 8,7 mg/kg a cuivre: 8mg/kg nickel: 984 mg/kg 35. zinc: 117 mg/kg Selon un autre mode de réalisation de l'invention le carbone injecté par la lance 5 consiste en un mélange de suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures avec du carbone d'origines diverses telles que des cokes de pétrole, du graphite ou de l'anthracite sous formes diverses. REVENDICATIONS 1- Procédé de moussage d'un laitier recouvrant un bain d'acier en fusion consistant à insuffler de l'oxygène à la surface du bain et à injecter dans le laitier du carbone caractérisé en ce que au moins une partie dudit carbone provient de suies issues de la combustion incomplète d'hydrocarbures, dont la teneur en carbone est comprise entre 50 et 95% poids. 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carbone est injecté sous forme de particules dont 80% ont une granulométrie comprise entre 15 et pm. 3- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carbone est injecté sous forme de grains dont la granulométrie est comprise entre 0,2 et 5 mm, obtenus par agglomération des dites suies. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures contiennent du soufre dans une proportion comprise entre 0,1 et 15% poids. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures contiennent au moins un métal choisi dans le groupe composé par le chrome, le cuivre, le nickel, le vanadium et le zinc, dans une proportion inférieure à 1% poids. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les suies provenant de la combustion incomplète d'hydrocarbures présentent une masse volumique apparente comprise entre 100 et 500 kg/m3. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la totalité du carbone injecté consiste en des suies.