BE1010710A3

BE1010710A3 - Procede de production d'acier a partir d'eponges de fer.

Info

Publication number: BE1010710A3
Application number: BE9600900A
Authority: BE
Inventors: Marios Economopoulos; Nicolas Ponghis
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-12-01
Also published as: WO1998017830A1; JP2000503348A; EP0886682A1

Abstract

On charge les éponges de fer dans un four à induction, dans lequel onutilise comme induit une scorie liquide. Cette scorie liquide est essentiellement constituée par des matières provenant de la gangue qui subsistent dans les éponges de fer. En particulier on forme un bain de scorie liquide dans la zone du four ou règne le champ magnétique, et on maintient par induction la température du bain de scorie liquide au-dessus du point de fusion des éponges de fer. On met les éponges de fer en contact avec le bain de scorie liquide, essentiellement hors de la zone où règne le champ magnétique. On assure la fusion desdites éponges de fer par échange thermique avec le bain de scorie liquide, et on effectue la réduction finale des oxydes de fer, ainsi que la déphosphoration et/ou la désulfuration éventuelles du métal liquide. L'acier obtenu est ensuite séparé de la scorie liquide et on recueille séparément l'acier et la scorie liquides.

Description


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  Procédé de production d'acier à partir d'éponges de fer La présente invention concerne un procédé pour produire de l'acier liquide à partir de minerais de fer préréduits, appelés aussi éponges de fer, dans un four à induction. 



  On salt que les éponges de fer constituent, pour les fours électriques, une charge plus intéressante que les ferrailles. Ces matières contiennent en effet beaucoup moins   d'éléments Indésirables,   comme par exemple le soufre et le zinc, que les ferrailles, et en outre la teneur de ces éléments est beaucoup plus régulière et donc plus contrôlable dans l'acier. Au point de vue économique également, les éponges de fer sont généralement avantageuses parce que leur prix est non seulement plus constant, mais aussi souvent plus faible que celui des ferrailles. 



  Il est bien connu aussi que le chargement d'éponges de fer chaudes permet d'économiser des quantités appréciables d'énergie électrique lors de leur fusion. Cette façon de procéder est particulièrement intéressante dans le cas où l'unité de production des   prérédults   se trouve à proximité immédiate du four électrique de fusion. Si ce n'est pas le cas, il peut néanmoins s'avérer intéressant de préchauffer les matières préréduites, dans les conditions requises, en utilisant une énergie moins chère que l'électricité. Il est clair que plus la température d'enfournement des produits préréduits est élevée et plus l'économie d'énergie électrique est grande. Les procédés classiques de production d'éponges de fer ne permettent guère de dépasser des températures de l'ordre de   1000 C.   



  A l'heure actuelle, la plus grande partie de la production mondiale d'acier par la vole électrique est assurée par des fours à arc. Le rendement électrique de ces fours à arc est habituellement compris entre 70 % et 80 %. 



  On connaît par ailleurs des procédés de fusion par induction électrique. Dans le secteur de la métallurgie, les fours à induction sont généralement utilisés pour fondre des matières conductrices de l'électricité, telles que des métaux, et en particulier des 

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 ferrailles ; dans les procédés connus, les ferrailles constituent elles-mêmes l'induit, qui est le siège de l'échauffement conduisant à la fusion des matières métalliques. 



  Dans le cas d'un four à induction, le rendement dépend de la résistivité tant de l'inducteur que de la charge à fondre. Lorsque la charge est constituée par un métal bon conducteur de l'électricité comme le cuivre, le rendement est d'environ 50 % ; dans le cas du fer, ce rendement peut atteindre 70 %. Pour des matériaux moins bons conducteurs de l'électricité, comme par exemple les verres fondus, le rendement peut pratiquement atteindre 100 %. 



  La présente invention a pour objet de proposer un procédé qui permet de produire de l'acier liquide dans un four de fusion par induction, tout en bénéficiant des rendements électriques élevés attachés aux matières non conductrices de l'électricité. 



  Conformément à l'invention, un procédé de production d'acier liquide à partir d'éponges de fer, dans lequel on charge lesdites éponges de fer dans un four à induction, est caractérisé en ce que l'on utilise comme induit une scorie liquide. 



  Selon une variante particulière, ladite scorie liquide est essentiellement constituée par des matières provenant de la gangue qui subsistent dans les éponges de fer. 



  Il s'est également avéré avantageux d'y ajouter de faibles quantités d'agents correcteurs, tels que des agents réducteurs, déphosphorants et/ou désulfurants ; ces agents sont destinés à parfaire la réduction des oxydes de fer et à permettre d'autres opérations telles que la déphosphoration   et/ou   la désulfuration du fer. 



  Suivant une mise en oeuvre particulière, on forme un bain de scorie liquide dans la zone du four où règne le champ magnétique, on maintient par induction la température dudit bain de scorie liquide au-dessus du point de fusion desdites éponges de fer, on met lesdites éponges de fer en contact avec ledit bain de scorie liquide, essentiellement hors de la zone où règne le champ magnétique, on assure la fusion desdites éponges de fer par échange thermique avec ledit bain de scorie liquide, on effectue la réduction finale des oxydes de fer, on sépare l'acier obtenu de la scorie liquide et on recueille séparément l'acier et la scorie liquides. 

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  Les éponges de fer sont avantageusement chargées à chaud dans le four à induction. Le niveau de température des produits   pré réduits   à l'entrée du four ne présente aucun inconvénient d'ordre technologique, car aucun équipement sensible du four ne se trouve généralement à proximité. Cette température peut dépasser   10000C, voire   1300 C, avec l'avantage d'une économie d'énergie comme on l'a rappelé plus haut. Le chargement de éponges de fer se fait essentiellement en continu, mais peut aussi être fait par charges discrètes. 



  Dans le four, les éponges de fer solides fondent grâce à la chaleur qui leur est transmise par la scorie liquide constituant l'induit. Les matières préréduites fondues forment des gouttelettes qui sont entraînées par les forces d'induction et de gravité ; elles subissent une réduction finale, ainsi qu'éventuellement une déphosphoration et/ou une désulfuration par réaction avec le bain de scorie liquide, et décantent vers le bas du four. Ces réactions sont régies notamment par la composition de la charge ainsi que par la température du bain et des ajouts. L'acier liquide ainsi obtenu s'écoule par le bas du four à induction et la scorie générée au fur et à mesure de l'opération est évacuée séparément, par exemple par un orifice distinct ou par un déversoir à barrage situé à la partie supérieure du four.

   La scorie et/ou l'acier peuvent être évacués en continu ou en discontinu. 



  La génération d'énergie thermique par induction dans la scorie liquide se fait avec un rendement de couplage entre l'inducteur (spires en cuivre) et l'induit (la scorie liquide) supérieur à 99 %. La fréquence nécessaire reste dans les limites où l'utilisation de semiconducteurs est la pratique actuelle, par exemple de l'ordre de 10 kHz ; il est dès lors possible d'utiliser une installation plus simple et dont le rendement, depuis le réseau d'alimentation jusqu'à l'inducteur, est de l'ordre de 95 %. 



  Suivant une caractéristique supplémentaire du procédé de l'invention, l'agent correcteur ajouté au bain de scorie liquide est essentiellement constitué par du carbure de calcium. 



  Cette substance présente quatre avantages importants pour le procédé de l'invention : - elle offre un potentiel de réduction très élevé, qui permet d'assurer une bonne réduction des oxydes de fer présents dans la scone liquide ; 

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 - après avoir réagi, elle forme du CaO, constituant basique permettant une meilleure déphosphoration et désulfuration de l'acier ; - après avoir réagi, elle forme également du CO, qui fait mousser la scorie et améliore la cinétique des réactions ; ce gaz réducteur est en outre utilisé dans l'installation de production des éponges de fer ; - elle n'est pas coûteuse. 



  Cette variante n'exclut cependant pas l'utilisation d'autres agents réducteurs, comme le carbone, le charbon, les hydrocarbures liquides ou gazeux. 



  L'acier liquide ainsi produit peut être traité suivant les méthodes traditionnelles de la métallurgie en poche. 



  L'acier peut aussi être coulé directement, soit en continu soit de façon discontinue. Le réglage du moment du début de la coulée de l'acier ou le réglage du débit de l'acier pendant la coulée se fait sur base de la mesure du courant qui traverse l'inducteur. Ce réglage consiste à commencer la coulée, dans le cas d'une évacuation en discontinu, ou à augmenter le débit de coulée, dans le cas d'une coulée continue, lorsque ce courant dépasse une valeur prédéterminée. 



  Suivant une caractéristique du procédé, le métal liquide qui décante au fond du four à induction se solidifie superficiellement au contact de la paroi qui est refroidie de façon appropriée, et peut être extrait en un lingot continu de forme désirée, par exemple en forme de brame ou de billette. 



  Dans une variante du procédé, le fond du four de fusion à induction communique avec un second four à induction de très faible puissance, qui peut servir soit de réservoir intermédiaire d'acier, sot à compenser les pertes thermiques et à ajuster la température finale de l'acier sot encore à régler le niveau de la scorie dans le premier four. 



  Dans une autre variante avantageuse, le second four à induction est soumis à une dépression contrôlée, ce qui permet de régler le niveau de scorie liquide dans le premier four de fusion, tout en accumulant des quantités variables d'acier, et à maintenir l'acier produit sous une dépression permettant son dégazage. 

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 Il ne sort pas du cadre de la présente invention d'appliquer les opérations précitées de traitement de métallurgie en poche et/ou de coulée à l'acier   recueilli   dans ledit second four à induction.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'acier liquide à partir d'éponges de fer, dans lequel on charge lesdites éponges de fer dans un four à induction, caractérisé en ce que l'on utilise comme induit une scorie liquide.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite scorie liquide est essentiellement constituée par des matières provenant de la gangue qui subsistent dans les éponges de fer.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on ajoute à ladite scorie liquide de faibles quantités d'agents correcteurs, tels que des agents réducteurs, déphosphorants et/ou désulfurants.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on forme un bain de scorie liquide dans la zone du four où règne le champ magnétique, en ce que l'on maintint par induction la température dudit bain de scorie liquide au-dessus du point de fusion desdites éponges de fer, en ce que l'on met lesdites éponges de fer en contact avec ledit bain de scorie liquide, essentiellement hors de la zone où règne le champ magnétique, en ce que l'on assure la fusion desdites éponges de fer par échange thermique avec ledit bain de scorie liquide, en ce que l'on effectue la réduction finale des oxydes de fer, en ce que l'on sépare l'acier obtenu de la scorie liquide et en ce que l'on recueille séparément l'acier et la scorie liquides.
5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit agent correcteur est essentiellement constitué par du carbure de calcium.
6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on transfère ledit acier dans un second four à induction avant son traitement ultérieur.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second four à Induction est mis en dépression par rapport à la pression atmosphérique. <Desc/Clms Page number 7>
8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on soumet ledit acier à un traitement de métallurgie en poche.
9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on coule directement ledit acier en un lingot continu ou discontinu.