BE1017542A5 - Procede de conversion metallurgique. - Google Patents

Abstract

Procédé de conversion de fonte liquide en acier liquide dans un convertisseur, dans lequel on ajoute de la chaux en morceaux dans lequel on charge la trémie d'alimentation en chaux du convertisseur au moyen d'une chaux issue d'un conteneur métallique mobile sensiblement étanche et adapté pour assurer une teneur en roches et morceaux de chaux de plus de 7mm de plus de 95% et une teneur en eau sous forme d'hydroxyde calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids malgré un transport sur plus de 100km dans une atmosphère présentant une humidité relative de plus de 80%.

Description

Procédé de conversion métallurgique

La présente invention a pour objet un procédé de conversion de fonte liquide ou d’une masse fondue de ferrailles en acier liquide dans un convertisseur.

Lors d’une opération de conversion de fonte liquide ou d’une masse fondue de ferrailles en acier liquide (qui peut être opérée par exemple en aciérie de conversion ou en aciérie électrique), le rôle de la chaux est multiple.

La chaux, déversée dans la fonte liquide ou dans la masse fondue de ferrailles, assure dès le début de l’affinage, la formation d’un laitier basique fixant les composés acides provenant de l’oxydation du silicium et du phosphore contenus dans la fonte liquide ou dans la masse fondue de ferrailles, afin de protéger les réfractaires magnésiens. Elle permet au cours de cette opération d’affinage l’élimination du phosphore, de la silice et éventuellement d’autres éléments, tels que le soufre.

L’affinage est une opération très rapide et à haute productivité. Dès lors, la qualité de la chaux est un facteur essentiel à l’opération.

Une dissolution immédiate de la chaux va permettre d’obtenir rapidement un laitier de viscosité adéquate au dessus du bain de métal et une diminution des projections et des pertes en fer.

Au cours des dernières années, l’utilisation de chaux à haute réactivité et bien calibrée a contribué à l’amélioration de la qualité des aciers, à réduire le temps d’affinage et la consommation de chaux par tonne d’acier. Ces chaux à haute réactivité ont une porosité élevée et une grande surface spécifique. De ce fait, elles sont très hygroscopiques et ont une faible résistance aux chocs.

En dépit des précautions prises lors du stockage et du transport des chaux en roches ou en morceaux, les multiples manipulations de la chaux entre le four à chaux et le convertisseur provoquent une augmentation importante des teneurs en particules inférieures à 7mm, ainsi que de la teneur en eau due à l’absorption de l’humidité de l’air. Cette absorption de l’humidité de l’air va accroître la faible résistance aux chocs de la chaux en roches ou en morceaux. En effet, la réaction d’hydratation et la transformation de l’oxyde de calcium en hydroxyde de calcium s’accompagnent d’une augmentation très importante du volume molaire. Ce foisonnement a pour effet de diminuer la résistance du morceau ou de la roche de chaux avec pour résultat, une formation accélérée de fines.

Les briquettes de fines particules de chaux compactées sont par leur haute densité et leur faible cohésion, particulièrement sensibles à ce phénomène.

Cette altération de la chaux, très préjudiciable à son utilisation en sidérurgie, dépend de nombreux facteurs, dont la réactivité de la chaux, les procédés de calcination et de refroidissement, de concassage et de criblage utilisés lors de la production de chaux en morceaux ou en roches, le temps nécessaire au transport, l’hygrométrie de l’air qui varie en fonction des saisons, le mode de transport, le nombre d’opérations de chargement, de déchargement et de stockage.

Selon E. Schiele/L.W. Berens - Kalk (1972), lors d'un transport de chaux en roches prenant un à deux jours pour une distance de 150km, la teneur moyenne annuelle en eau de la chaux s’accroît d’environ 50%. Pour une chaux vive de basse réactivité, la teneur moyenne en eau (exprimée sous forme d’hydroxyde de calcium et de magnésium) est de l’ordre de 0,82% à la sortie du four de cuisson, tandis qu’elle est de l’ordre de 1,22% après le transport de 150km.

Les quantités de fines formées au cours d’un transport en wagon-témie sur une distance de 300km pour de la chaux vive de four droit (12-50mm) et de four rotatif (10-40mm) sont respectivement de 6,9% et de 6,1%.

Selon les connaissances de l'homme de l'art relatives aux chaux d’aciérie, les quantités de fines inférieures à 5mm sont de 0,5% au chargement de l’usine à chaux, de 4,5% après déchargement à l’aciérie et de 12% au convertisseur, même en ne prenant pas en considération un transport long de la chaux entre l’usine à chaux et l’aciérie.

Cette hydratation de la chaux et formation de fines créent des problèmes aux sidérurgistes quant à la qualité de l’acier produit et les performances du procédé d’affinage, qui n’hésitent pas à exiger des pénalités aux producteurs de chaux en cas de teneurs en eau supérieures à une valeur prédéterminée et/ou en cas de teneur en fines supérieure à une teneur prédéterminée.

Pour les sidérurgistes, les fines de chaux (généralement les particules de granulométrie inférieure à 7mm) sont emportées par les gaz sortant du convertisseur et constituent donc une perte de production, une perte en chaux, mais surtout des problèmes de dépoussiérage aux filtres qui sont plus rapidement colmatés, ce qui entraîne des coûts importants pour l’élimination et le traitement des déchets des filtres.

L’eau combinée sous forme d’hydroxyde de calcium précipité dans le convertisseur à une température bien supérieure à la température de dissociation (580°C) de l’hydroxyde de calcium en oxyde de calcium provoque une émission brusque d’un volume de vapeur d’eau très important. On considère qu’un pourcent d’eau combinée dans la chaux correspond à un dégagement de gaz égal à 30 fois le volume d’acier, gaz qui à l’inverse de l’oxygène est libéré instantanément. Ce volume de gaz est encore plus important si l’eau réagit avec du carbone pour former deux volumes de gaz sous forme d’hydrogène et de monoxyde de carbone. Ces deux derniers gaz sont très explosifs, en particulier à haute température, et constituent un risque important d’explosion et donc de danger.

De plus, la formation d’hydrogène n’est pas souhaitée car l’hydrogène constitue un poison pour de nombreux aciers.

Cette brusque formation de gaz constitue une sorte d’explosion emportant une grande quantité de fer, ce fer emporté constituant une perte de matière utile pour le convertisseur, mais également des problèmes dans les installations de filtration ou de dépoussiérage.

En outre, la présence d’eau dans la chaux et sa transformation en vapeur requièrent une quantité d’énergie importante, vu Fendothermicité des transformations et réactions.

L’eau constitue également, à l’instar du soufre, un contaminant pour l’acier par un apport d’hydrogène . 9grammes d’eau par tonne d’acier suffisent pour élever la teneur en hydrogène dans l’acier de lppm.

Afin de tenter de remédier à ces inconvénients, il a été proposé de produire la chaux vive à proximité même du convertisseur, ceci pour éviter une détérioration de la chaux au cours de son transport. Pour cette production, il est nécessaire de construire un four à chaux sur l'ensemble sidérurgique et d'amener la pierre calcaire au site. Le gros inconvénient de cette solution est le transport du calcaire dont le poids est double de celui de la chaux. Ainsi, pour une tonne de chaux, on transporte environ deux tonnes de calcaire. Cette solution a été utilisée pour préparer de la chaux dans des pays très éloignés où on ne trouve pas de calcaire.

De plus, cette solution n’est envisageable que si l’installation sidérurgique est de taille très importante. Le bon fonctionnement de l'ensemble sidérurgique dépendra de plus du bon fonctionnement du four à chaux, tout arrêt du four à chaux pouvant créer l'arrêt au moins d'une partie de l'ensemble sidérurgique par manque de chaux.

On a également proposé de revêtir la chaux avec une composition destinée à former une croûte superficielle. La croûte ainsi formée est composée d’oxyde de fer ou d’alumine et de silice. Cette croûte constitue une contamination de la chaux et donc une sorte de contamination de l’acier.

Cette croûte reste toutefois perméable à la vapeur d’eau et l’amélioration de la résilience n’est que très limitée, voire nulle.

Il est également connu de provoquer une légère surcuisson à la surface de la chaux, dans le but de former une couche superficielle de chaux à porosité réduite. Toutefois, même cette chaux reste sensible à l’humidité de l’air. De plus, la couche superficielle va réduire sensiblement la réactivité de la chaux et donc le processus d’affinage. Cette chaux n’est dès lors pas appréciée par les sidérurgistes.

Selon encore une autre proposition (voir US4.205.994), on forme une croûte de carbonate à la surface de la chaux en mettant en contact la chaux avec du gaz carbonique. En dépit du taux de carbonatation important qui diminue la teneur en CaO disponible, la couche de carbonate reste perméable à la vapeur d’eau, de sorte que le processus d’hydratation n’est que realenti.

Ainsi, pour un sidérurgiste ne possédant pas sa propre installation de production de chaux sur son site propre, l’hydratation de la chaux et la formation de fines restent problématiques pour la conversion de fonte ou métal fondu en acier.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en assurant qu'en dépit d'un transport sur de longues distances, en particulier en atmosphère humide, la chaux ne présente qu’une faible hydratation, et que de plus la chaux introduite dans le convertisseur ne présente qu’une faible teneur en fines.

L’invention a donc pour objet un procédé de conversion de fonte liquide ou d’une masse fondue de ferrailles en acier liquide dans un convertisseur, dans lequel on ajoute de la chaux en morceaux ou en roches pour former au moins un laitier contenant des oxydes et surnageant au-dessus de l’acier liquide, ladite chaux présentant une proportion importante de roches ou de morceaux de taille supérieure à 7mm et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 1 % en poids, ladite chaux provenant d’une trémie d’alimentation du convertisseur recevant de la chaux préparée préalablement dans un four de cuisson et amenée à la trémie d’alimentation au moins par transport routier, ferroviaire et/ou maritime, dans lequel ladite chaux provenant d’un four de cuisson après au moins une étape de criblage et éventuellement après un passage par une trémie présente une teneur en roches ou morceaux de plus de 7mm de plus de 95% en poids et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids. Selon l’invention, on charge la trémie d’alimentation en chaux du convertisseur directement ou via une bande transporteuse au moyen d’une chaux issue d’un conteneur métallique mobile sensiblement étanche présentant une forme sensiblement parallélépipédique, un volume intérieur d’au moins 5m3, de préférence d’au moins 10m3, et au moins une ouverture apte à être fermée par une ou des parois mobiles, ledit conteneur contenant de la chaux provenant d’un four de cuisson présente une teneur en roches ou morceaux de plus de 7mm de plus de 95% en poids et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids, ledit conteneur étant adapté pour assurer une teneur en roches et morceaux de chaux de plus de 7mm de plus de 95% et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids malgré un transport sur plus de 100km, avantageusement de plus de 150km, de préférence de plus de 300km, plus spécifiquement plus de 1000km (en particulier plus de 1000km de transport par voie maritime), voire plusieurs milliers de km dans une atmosphère présentant une humidité relative de plus de 50%, en particulier de plus de 80%, voire plus de 90%.

Dans le présent mémoire, - « chaux » désigne la chaux vive ou oxyde de calcium (CaO), la dolomie calcinée ou le double oxyde de calcium et de magnésium (CaO.MgO), et leurs mélanges ; et - « chaux en morceaux ou en roches » désigne une chaux présentant majoritairement une fraction granulométrique supérieure à 7mm, ladite chaux étant par exemple obtenue par calcination de calcaire ou de dolomie, suivie d’un tamisage juste après l’étape de cuisson en vue d’éliminer des fines, en particulier des particules de moins de 5mm, ou par un procédé de compactage de chaux pulvérulente pour former des briquettes.

De façon avantageuse, le conteneur est adapté pour assurer une teneur en roches et morceaux de chaux de plus de 7mm de plus de 95%, de préférence de plus de 97% en poids, et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids, de préférence de moins de 0,3% en poids malgré un transport sur plus de 100km, avantageusement de plus de 150km, de préférence de plus de 300km, plus spécifiquement de plus de 500km, en particulier plus de 1000km, voire plus de plusieurs milliers de km (c-à-d au moins deux) (ledit transport étant avantageusement au moins opéré partiellement, de préférence principalement, par voie maritime ou par bateau) et un séjour d’au moins me semaine, dans une atmosphère présentant me humidité relative de plus de 50%, en particulier de plus de 80%, plus spécifiquement de plus de 90%.

En particulier, le conteneur est mmi d’au moins me vanne de communication et/ou d’me valve et/ou d’un conduit permettant d’équilibrer la pression intérieure du conteneur par rapport à la pression extérieure.

Selon me forme de réalisation, le conteneur présente au moins me base (avantageusement deux bases opposées) d’au moins 10m2, deux parois longitudinales et deux parois latérales, au moins me des dites parois latérales présentant me ouverture apte à être fermée par me ou des parois mobiles de manière sensiblement étanche.

Selon m détail d’me autre forme de réalisation, le conteneur présente m fond et me grille distante du fond pour définir entre la grille et le fond au moins me chambre apte pour recevoir de la chaux passant au travers de la grille et présentant me granulométrie inférieure à 1mm, avantageusement inférieure à 2mm, de préférence inférieure à 3mm.

Selon un autre détail avantageux d’une forme de réalisation, le conteneur présente un fond et une grille distante du fond pour définir entre la grille et le fond au moins une chambre apte pour recevoir de la chaux passant au travers de la grille et présentant une granulométrie inférieure à 4mm, avantageusement inférieure à 5mm, de préférence inférieure à 7mm.

De façon avantageuse, la chambre définie entre la grille et le fond est adaptée pour retenir la chaux passant au travers de la grille lors de l'ouverture de la ou des portes pour le passage de la chaux en roches ou en morceaux hors du conteneur et/ou est associée à un moyen pour retenir la chaux passant au travers de la grille lors de l'ouverture de la ou des portes pour le passage de la chaux en roches ou en morceaux hors du conteneur.

De préférence, la chambre définie entre la grille et le fond comprend un tiroir de réception ou est formée par un ensemble amovible par rapport au conteneur.

Selon un autre détail avantageux, la chambre définie entre la grille et le fond présente un volume correspondant à moins de 15% du volume total intérieur du conteneur, avantageusement à moins de 10%, de préférence de 2% à 6% du volume total intérieur du conteneur.

Selon une particularité avantageuse d’une forme de réalisation, la ou les parois est/sont une ou des parois coulissantes, la ou les parois étant adaptées pour coopérer avec un ou des joints d’étanchéité lorsque la ou les parois sont en position obturant l’ouverture. De préférence, le joint d’étanchéité comprend au moins un bourrelet en matériau souple.

Selon un détail particulier, le conteneur présente un volume compris entre 10m3 et 100m3, en particulier entre 15 m3 et 75m3, la hauteur dudit conteneur étant inférieure à 3m, avantageusement comprise entre lm et 2,5m.

Selon un détail particulier d’une forme particulièrement avantageuse, le conteneur comporte ou est associé à une cartouche contenant au moins un agent de dessication, par exemple le sulfate de calcium anhydre, l’oxyde de magnésium, l’oxyde d’aluminium, le gel de silice, mais en particulier l’oxyde de calcium (permettant d’assécher l’air jusqu’à une teneur en humidité d’environ 0,2mg d’eau par litre d’air).

Selon encore un autre détail particulier, le conteneur comporte un moyen, en particulier une vanne, pour équilibrer au moins partiellement la pression à l’intérieur de la chambre par rapport à la pression atmosphérique et/ou un moyen pour admettre au moins un gaz (par exemple de l’air), mais avantageusement choisi parmi l’oxygène et l’argon dans le conteneur.

De façon avantageuse, la vanne est associée à une cartouche dessicante apte à la dessication au moins partielle des gaz entrant dans le conteneur.

Selon encore un autre détail avantageux, on remplit le conteneur avec de la chaux en roches ou en morceaux présentant une température supérieure à 50°C, et on utilise un gaz pauvre en humidité ou débarrassé de son humidité pour le refroidissement de la chaux du conteneur.

De façon préférentielle, le conteneur présente un premier passage obturable et apte à être associé à une amenée d’un gaz de refroidissement, ledit premier passage étant adjacent du fond du conteneur, et un deuxième passage pour l’évacuation du gaz de refroidissement hors du conteneur, ledit deuxième passage étant adjacent de la paroi supérieure du conteneur ou étant monté sur cette paroi supérieure.

Selon une particularité, le premier passage est adapté pour amener l’air de refroidissement dans la chambre située entre la grille et le fond du conteneur, ladite chambre servant alors de chambre de distribution de l’air de refroidissement dans la chaux en roches ou en morceaux.

Selon encore une autre particularité, on charge la chambre de distribution avec un agent dessicant, avantageusement de la chaux vive, de préférence sous forme de grains présentant une granulométrie moyenne en poids inférieure à 5mm, avantageusement inférieure à 3mm.

L’invention a encore pour objet un conteneur pour la mise en œuvre d’un procédé suivant l’invention, ledit conteneur présentant une ou des caractéristiques telles que définies dans l’un quelconque procédé selon l’invention.

Des particularités et détails de formes de réalisation préférées ressortiront de la description détaillée suivante, dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.

Dans ces dessins :

La figure 1 est une vue en perspective d’un conteneur utilisé pour la mise en œuvre d’un procédé suivant l’invention ;

La figure 2 est une vue du conteneur placé sur une trémie d’alimentation,

La figure 3 est une vue en coupe montrant un détail avantageux du conteneur de la figure 1, et

La figure 4 est une vue en coupe d’un autre conteneur pour la mise en œuvre d’un procédé suivant l’invention.

Le conteneur de la figure 1 est un conteneur sensiblement parallélépipédique de volume intérieur d’environ 35 à 40m3, ledit conteneur présentant une base B de longueur L d’environ 6m et de largeur 1 d’environ 2,5m, et une hauteur H d’environ 2,5m. Le conteneur présente une ouverture latérale 1 apte à être obturée par une guillotine 2 coulissant le long de deux rails opposés 3 entre une position ouverte et une position fermée. Des barres extérieures 4 s’étendent le long de l’ouverture latérale et servent d’appui pour la guillotine 1, en particulier lorsque le conteneur est rempli de chaux. Avantageusement, des barres intérieures 5 sont placées en regard des barres extérieures 4 de manière à ce que les barres 4,5 forment également des guides pour la guillotine 2.

Le conteneur présente à sa base des moyens d’accrochage ou de prise 6 (par exemple des tenons) pour fixer le conteneur sur une remorque d’un camion, sur la plate-forme d’un wagon ou sur une surface ou le pont d’un navire, ou encore sur un autre conteneur.

A sa face supérieure, le conteneur présente des moyens ou des prises permettant un accrochage facile à un moyen de levage, de tels moyens sont par exemple des ouvertures ou des évidements adaptés pour recevoir une pièce solidaire.

L’ouverture de la guillotine 2 s’opère avantageusement entre le fond et la face supérieure du conteneur. Dans une forme de réalisation possible l’ouverture de la guillotine s’opère par un mouvement de la guillotine entre les parois longitudinales latérales du conteneur.

La guillotine 1 présente avantageusement un moyen ou prise 6 pour y attacher un dispositif pour générer un mouvement de la guillotine par rapport au conteneur.

Le long des bords de l’ouverture 1 s’étendent des joints en caoutchouc 7 aptes à assurer une étanchéité pour le conteneur avec la guillotine en position fermée.

Pour le chargement du conteneur en chaux en roches ou en morceaux, on place le conteneur en position verticale, mais de préférence en position inclinée variable, avec l’ouverture 1 tournée vers le haut. Par exemple, lors du remplissage du conteneur, l’inclinaison du conteneur s’accroît par rapport au plan horizontal.

Le conteneur présente avantageusement une paroi latérale avec guillotine de dimension adaptée pour être fixée sur une trémie T alimentant une bande transporteuse BT amenant la chaux vers le convertisseur C. Une fois le conteneur placé en position au dessus de la trémie T de manière sensiblement étanche, la guillotine 2 est ouverte pour permettre à la chaux de descendre dans la trémie. Le conteneur joue ici le rôle de réservoir de la trémie T.

La paroi latérale opposée à l’ouverture ou la parois supérieure au voisinage de cette paroi latérale opposée présente une ouverture apte à être obturée par un bouchon ou apte à être relié à une amenée d’un gaz, par exemple à une amenée d’air sec. Cette ouverture est ouverte pour permettre un passage d’air dans le conteneur lorsque de la chaux quitte le conteneur pour tomber dans la trémie.

La figure 3 montre en coupe un détail avantageux du conteneur selon la figure 1.

La paroi latérale 14', au voisinage de la paroi supérieure 12 du conteneur est munie d'une ouverture 50 protégée par une coiffe (pivotante) 51 pour éviter le passage d'eau de pluie. Cette ouverture 50 communique avec une chambre 52 définie par une ou des parois (par exemple une paroi cylindrique)dans le volume intérieur du conteneur. Cette chambre 52 est adaptée pour recevoir une cartouche dessicante 54 et adaptée pour permettre un passage aisé d'air extérieur vers le volume intérieur du conteneur et inversement.

Cette cartouche comprend avantageusement une enveloppe poreuse permettant la captation d'humidité de l'air entrant, pour en faire un air sensiblement sec, et permettant un remplacement facile de la cartouche par une nouvelle cartouche.

La cartouche 54, avant son emploi, est avantageusement placée dans un récipient ou sac étanche ou sensiblement étanche.

La cartouche peut contenir tout type de matière dessicante ou mélange de matières dessicantes. En particulier, la cartouche contient de la chaux vive.

Dans une forme de réalisation, la cartouche 54 est un récipient monté de manière amovible sur l'ouverture 50, ledit conduit présentant au moins une face ajourée ou fermée par un treillis adapté pour retenir des particules inférieures à 1mm. La cartouche est rempli de chaux vive en roches ou en morceaux de taille supérieure à 3mm, avantageusement supérieure à 5mm, de préférence de la qualité introduite dans le conteneur.

La figure 4 est une vue en coupe d’un autre conteneur suivant l’invention.

Ce conteneur 10 de forme parallélépipédique présente un fond 11, une paroi supérieure 12, deux parois longitudinales opposées 13 et deux parois latérales opposées 14,14'.

Une paroi latérale 14 est constituée d’une guillotine apte à être déplacée de bas en haut (flèche X) pour l’amener en position ouverte. Cette guillotine 14 présente des bords coulissant dans des rails opposés 15. Pour assurer l'étanchéité de la fermeture de la paroi 14, un joint 16 en caoutchouc apte à être écrasé s'étend le long des bords de l'ouverture. La guillotine 14 comporte en outre une butée 17 pour limiter le mouvement d'ouverture de la guillotine.

Au voisinage du fond 11, le conteneur est associé à un tiroir 18 amovible présentant une paroi supérieure en forme de grille ou de plaque perforée 19, une paroi latérale avant 20 apte à pivoter entre une position ouverte et une position fermée, et une paroi latérale arrière 21 présentant au moins une ouverture 22 (par exemple deux, trois ou plus) adaptée pour recevoir (chacune dans le cas d'une multitude d'ouvertures) l'extrémité 23 d'un canal 24 d'amenée d'un gaz. Le maintien du tiroir 18 le long du fond 11 est assuré, pour la partie arrière, en engageant les extrémités des canaux d'amenée de gaz dans les ouvertures 22, et pour la partie avant du tiroir, au moyen d'une ou de plusieurs attaches 25 mobiles, pivotantes ou amovibles.

Le fond du tiroir présente avantageusement des plats 30 inclinés destinés à former une sorte de goulotte de retenue. Avantageusement la grille 19 est également amovible pour permettre un nettoyage aisé du tiroir après une utilisation du conteneur.

Le canal 24 s'étend au voisinage de la paroi latérale arrière 14' pour déboucher au voisinage de la paroi supérieure 12 ou au niveau de la paroi supérieure 12.

Une coiffe 26 s'étend au dessus de l'ouverture du canal 24, pour permettre le passage de gaz, mais pour empêcher le passage de particules ou de liquides. Cette coiffe est avantageusement amovible lorsque le canal 24 est raccordé à une amenée d'un gaz sous pression ou provenant d'un ventilateur de refroidissement.

La paroi supérieure 12 présente également une ouverture 27 obturable de manière sensiblement étanche par un bouchon 28.

Avant le remplissage du conteneur avec de la chaux en roches ou en morceaux de granulométrie supérieure à 7mm (par exemple de granulométrie moyenne de 10 à 50mm), on introduit dans le tiroir 18 de la chaux vive (en poudre ou en granule ou en morceau, avantageusement de très haute réactivité). Cette chaux est introduite par la paroi latérale 20 après son ouverture.

Ce tiroir sert à la fois de moyen de distribution d'air provenant du canal 24 pour égaliser la pression interne du conteneur avec la pression atmosphérique, de moyen ou cartouche pour sécher l'air entrant dans le conteneur (l'air avant d'entrer en contact avec la chaux en morceaux contactant la chaux du tiroir), de moyen pour récolter des fines produites lors du transport (les vibrations du transport facilitant alors le passage des fines dans le tiroir via la grille 19), et de moyens pour empêcher le passage de fines lors du déversement de la chaux en morceaux dans la trémie d'alimentation du convertisseur ou de la bande transporteuse alimentant le convertisseur.

Le volume du tiroir est avantageusement de 1 à 5% du volume total du conteneur. La grille 19 est avantageusement inclinée par rapport à un plan horizontal lorsque le conteneur à sa base prenant appui sur un plan horizontal, le tiroir étant plus haut au voisinage de la guillotine 14 que de la paroi latérale 14'.

Lorsque le conteneur est rempli avec de la chaux en morceaux ou en roches chaudes ou tièdes, une fois le conteneur rempli et la guillotine en position fermée, et le conteneur placé en position sensiblement horizontale, on ouvre le bouchon pour permettre un passage de gaz par l'ouverture 27. On enlève la coiffe 26 de manière à raccorder le canal 24 à une amenée de gaz, par exemple d'air, en particulier d'air sec. Cet air amené par le canal 24 est alors distribué par le tiroir 18 dans tout le volume de chaux. Cet air se réchauffe alors au contact de la chaux et est évacué par l'ouverture 27. Ceci permet un bon refroidissement de la chaux chaude ou tiède.

Le conteneur est muni aux coins de tenons 32 pour faciliter la manutention du conteneur, ces tenons étant utiles pour un positionnement correct du conteneur lors d'une opération de chargement, mais également pour le positionnement du conteneur sur la trémie d'alimentation du convertisseur.

Exemple 1

Une chaux vive en roches a été criblée pour garder la fraction 7-50mm. La granulométrie moyenne (en poids) de la chaux était de 30mm. Cette chaux produite par cuisson au voisinage d'une carrière a été transportée par chemin de fer vers un convertisseur situé à 300km, la durée du voyage étant d'environ 24 heures en tenant compte de certains arrêts du convoi.

Cette chaux vive a été chargée pour une première partie dans des wagons-témies conventionnels, pour une deuxième partie dans des conteneurs du type représenté à la figure 1, et pour une troisième partie dans des conteneurs du type de la figure 3. Le remplissage des conteneurs en chaux a été opéré pour éviter toute chute brutale de la chaux. Ainsi, le conteneur était placé de manière inclinée pour permettre à la chaux de glisser le long de la paroi du conteneur. Chez le sidérurgiste, le conteneur a été placé verticalement au-dessus d'une trémie alimentant une bande transporteuse amenant la chaux au convertisseur.

La chaux en roches à la trémie recevant la chaux du four de cuisson a été analysée pour déterminer le pourcentage en poids de la perte au feu, le pourcentage en poids d'anhydride carbonique (CO2) du carbonate de calcium résiduel, le pourcentage en poids d'eau contenu dans la chaux sous forme d'hydroxyde de calcium, et la teneur (% en poids) de la fraction inférieure à 7mm (par une opération de criblage).

Pour cette analyse, des échantillons ont été prélevés dans des récipients fermés hermétiquement.

Des analyses similaires ont été effectuées au convertisseur pour les différentes chaux selon le type de transport utilisé.

Les résultats de ces analyses sont donnés dans le tableau 1 suivant.

TABLEAU 1

Lors de l'opération d'affinage de l'acier, les meilleurs résultats ont été obtenus par les chaux transportées par conteneur, ces chaux permettant de plus de réduire de manière importante la quantité de poussières, lesdites poussières étant pauvres en CaO par rapport aux poussières obtenues en utilisant la chaux du wagon-trémie.

La quantité de poussières avec de la chaux du wagon-témie était d'environ 13 kg (poussières sèches) par tonne d'acier produite avec une teneur en CaO de l'ordre de 34% en poids, ce qui représente une perte d'environ 10% de la chaux déversée dans le convertisseur.

Le contrôle de l'affinage était également amélioré avec la chaux des conteneurs, la température du bain en fusion étant soumises à des variations plus limitées ou plus contrôlées, et moins de particules de fer sont emportées. L'acier obtenu était de plus de meilleure qualité (moindre teneur en hydrogène, en soufre et en phosphore) démontrant une meilleure réactivité de la chaux des conteneurs, en particulier du conteneur de la figure 3. La chaux des conteneurs était de plus mieux utilisée ou utilisée de manière plus efficiente.

Avec la chaux des conteneurs, la quantité de poussières sèches produites était de moins de 8,5kg par tonne d'acier avec une teneur en CaO de moins de 18% en poids.

Des tests similaires ont été réalisés après stockage des conteneurs pendant 1 semaine et 2 semaines à l'air libre. Les résultats obtenus avec cette chaux après stockage était similaire aux résultats obtenus après utilisation immédiate de la chaux des conteneurs, démontrant ainsi que la chaux conservait ses propriétés malgré un stockage pendant plusieurs semaines.

Exemple 2 L'exemple 1 a été reproduit mais avec une dolomie calcinée (CaO.MgO) en roches criblée entre 7 et 50mm. Cette chaux (dolomie) a été transportée par bateau sur une distance de plus de 1800 km entre le lieu de production et l'aciérie. La température moyenne extérieure était de l'ordre de 7°C avec un taux d'humidité relative de plus de 90%. Ce transport a nécessité plusieurs opérations, dont une opération de chargement au port de départ avec stockage intermédiaire en hangar, une opération de déchargement à un port d'arrivée avec stockage intermédiaire et un transport de la chaux vers le convertisseur depuis le port d'arrivée.

De manière traditionnelle, la manutention de la chaux a été opérée au moyen de grappins, de bandes transporteuses et de camions.

Selon l'invention, le transport a été opéré au moyens de conteneurs selon la figure 1 et selon la figure 3, lesdits conteneurs étant chargés à proximité même du four de cuisson.

Comme dans l'exemple 1, on a mesuré plusieurs paramètres quant à la qualité de la dolomie calcinée (voir tableau 2).

TABLEAU 2

Cette dolomie calcinée a été mélangée à de la chaux en roches ou en morceaux à raison de 10% en poids lors de son emploi au convertisseur.

L'utilisation de la dolomie calcinée des conteneurs a permis de réduire de manière importante la teneur en poussières, la teneur en hydrogène formée, les risques d'explosion, les pertes, les résidus, et d'améliorer le bilan énergétique de l'opération d'affinage, la productivité du convertisseur et la qualité de l'acier produit (meilleure élimination du P,S, H, malgré une moindre consommation de chaux).

On a remarqué en effet que l'utilisation de la chaux transportée par conteneur selon l'invention permettait d'avoir un meilleur contrôle de l'opération d'affinage, et de permettre d'assurer de moindre variation de qualité de la chaux, et donc d'améliorer et faciliter l'opération d'affinage, permettant l'obtention d'acier de haute qualité.

Bien que les conteneurs des figures ne présentent qu'une guillotine simple, il est possible d'utiliser une guillotine double, c'est-à-dire présentant deux parois aptes à se déplacer l'une vers l'autre pour obturer une ouverture et à s'écarter l'une de l'autre pour ouvrir ladite ouverture.

Claims (21)

1. Procédé de conversion de fonte liquide ou d’une niasse fondue de ferrailles en acier liquide dans un convertisseur, dans lequel on ajoute de la chaux en morceaux ou en roches pour former au moins un laitier contenant des oxydes et surnageant au-dessus de l’acier liquide, ladite chaux présentant une proportion importante de roches ou de morceaux de taille supérieure à 7mm et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 1 % en poids, ladite chaux provenant d’une trémie d’alimentation du convertisseur recevant de la chaux préparée préalablement dans un four de cuisson et amenée à la trémie d’alimentation au moins par transport routier, ferroviaire et/ou maritime, dans lequel ladite chaux provenant d’un four de cuisson après au moins une étape de criblage et éventuellement après un passage par une trémie présente une teneur en roches ou morceaux de plus de 7mm de plus de 95% en poids et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids, caractérisé en ce qu’on charge la trémie d’alimentation en chaux du convertisseur directement ou via une bande transporteuse au moyen d’une chaux issue d’un conteneur métallique mobile sensiblement étanche présentant une forme sensiblement parallélépipédique, un volume intérieur d’au moins 5m3, de préférence d’au moins 10m3, et au moins une ouverture apte à être fermée par une ou des parois mobiles, ledit conteneur contenant de la chaux provenant d’un four de cuisson présente une teneur en roches ou morceaux de plus de 7mm de plus de 95% en poids et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde de calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids, ledit conteneur étant adapté pour assurer une teneur en roches et morceaux de chaux de plus de 7mm de plus de 95% et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids malgré un transport sur plus de 100km, avantageusement de plus de 150km, de préférence de plus de 300km dans une atmosphère présentant une humidité relative de plus de 50%, en particulier de plus de 80%.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conteneur est adapté pour assurer une teneur en roches et morceaux de chaux de plus de 7mm de plus de 95%, de préférence de plus de 97% en poids, et une teneur en eau sous forme d’hydroxyde calcium et/ou de magnésium de moins de 0,5% en poids, de préférence de moins de 0,3% en poids malgré un transport sur plus de 100km, avantageusement de plus de 150km, de préférence de plus de 300km et un séjour d’au moins une semaine, dans une atmosphère présentant une humidité relative de plus de 50%, en particulier de plus de 80%.

3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que pour le remplissage du conteneur, le conteneur est placé de manière inclinée pour permettre à la chaux de glisser le long de la paroi du conteneur.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les parois est/sont une ou des parois coulissantes, et en ce que la ou les parois est/sont adaptées coopèrent avec un ou des joints d’étanchéité lorsque la ou les parois sont en position obturant l’ouverture.

5. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le joint d’étanchéité comprend au moins un bourrelet en matériau souple.

6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur est munie d’au moins une vanne de communication et/ou d’une valve et/ou d’un conduit permettant d’équilibrer la pression intérieure du conteneur par rapport à la pression extérieure.

7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur présente au moins une base d’au moins 10m2, deux parois longitudinales et deux parois latérales, au moins une des dites parois latérales présentant une ouverture apte à être fermée par une ou des parois mobiles de manière sensiblement étanche.

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur présente un fond et une grille distante du fond pour définir entre la grille et le fond au moins une chambre apte pour recevoir de la chaux passant au travers de la grille et présentant une granulométrie inférieure à 1mm, avantageusement inférieure à 2mm, de préférence inférieure à 3mm.

9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur présente un fond et une grille distante du fond pour définir entre la grille et le fond au moins une chambre apte pour recevoir de la chaux passant au travers de la grille et présentant une granulométrie inférieure à 4mm, avantageusement inférieure à 5mm, de préférence inférieure à 7mm.

10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la chambre définie entre la grille et le fond est adaptée pour retenir la chaux passant au travers de la grille lors de l'ouverture de la ou des portes pour le passage de la chaux en roches ou en morceau hors du conteneur et/ou est associée à un moyen pour retenir la chaux passant au travers de la grille lors de l'ouverture de la ou des portes pour le passage de la chaux en roches ou en morceau hors du conteneur.

11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre définie entre la grille et le fond comprend un tiroir de réception ou est formée par un ensemble amovible par rapport au conteneur.

12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la chambre définie entre la grille et le fond présente un volume correspondant à moins de 15% du volume total intérieur du conteneur, avantageusement à moins de 10%, de préférence de 2% à 6% du volume total intérieur du conteneur.

13. Procédé suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur présente un volume compris entre 10m3 et 100m3, en particulier entre 15 m3 et 70m3, la hauteur dudit conteneur étant inférieure à 3m, avantageusement comprise entre lm et 2,5m.

14. Procédé suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur comporte ou est associé à une cartouche contenant au moins un agent de dessication.

15. Procédé suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur comporte un moyen, en particulier une vanne, pour équilibrer au moins partiellement la pression à l’intérieur de la chambre par rapport à la pression atmosphérique et/ou un moyen pour admettre au moins un gaz choisi parmi l’oxygène et l’argon dans le conteneur.

16. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que la vanne est associée à une cartouche dessicante apte à la dessication au moins partielle des gaz entrant dans le conteneur.

17. Procédé suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on remplit le conteneur avec de la chaux en roches ou en morceau présentant une température supérieure à 50°C, et en ce qu’on utilise un gaz pauvre en humidité ou débarrassé de son humidité pour le refroidissement de la chaux du conteneur.

18. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le conteneur présente un premier passage obturable et apte à être associé à une amenée d’un gaz de refroidissement, ledit premier passage étant adjacent du fond du conteneur, et un deuxième passage pour l’évacuation du gaz de refroidissement hors du conteneur, ledit deuxième passage étant adjacent de la paroi supérieure du conteneur ou monté sur cette paroi supérieure.

19. Procédé suivant la revendication précédente et au moins une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le premier passage est adapté pour amener Pair de refroidissement dans la chambre située entre la grille et le fond du conteneur, ladite chambre servant alors de chambre de distribution de l’air de refroidissement dans la chaux en roches ou en morceau.

20. Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on charge la chambre de distribution avec un agent dessicant, avantageusement de la chaux vive, de préférence sous forme de grains présentant une granulométrie moyenne en poids inférieure à 5mm, avantageusement inférieure à 3mm.

21. Conteneur pour la mise en œuvre d’un procédé suivant l’une quelconque des revendications 4 à 20, ledit conteneur présentant une ou des caractéristiques telles que définies dans l’une quelconque des revendications précédentes.