La ferraille d'acier est la principale matière première pour la fusion au four à arc électrique. Quelles sont ses alternatives?

La ferraille d'acier est la principale matière première pour la fusion au four à arc électrique. Quelles sont ses alternatives?

La ferraille d'acier est la principale matière première pour la fusion au four à arc électrique. Le manque de ressources en ferraille est l'une des principales raisons qui affectent le développement de la sidérurgie EAF. Il existe généralement trois sources de ferraille d'acier, à savoir l'acier autoproduit par les entreprises sidérurgiques pendant le processus de production, les entreprises industrielles et minières traitant la ferraille dans le processus de production et sociales (production, vie, défense nationale, etc.) les déchets de fer et d'acier (y compris la démolition de ferraille d'acier comme les automobiles mises au rebut), les navires, les ponts en acier et l'acier de construction, etc.). En raison du progrès technologique, la quantité de ferraille produite par les deux premières raisons a diminué et la quantité de ferraille sociale a continué d'augmenter. En raison de l'utilisation répétée de ferraille sociale ou contenant une grande quantité d'éléments nocifs tels que Cu, Sn, As et Pb, qui ne sont pas facilement éliminés, certains éléments nocifs sont enrichis dans l'acier et la qualité de la ferraille d'acier est réduite. Afin de résoudre le problème de la pénurie de ferraille et de la dégradation de la qualité, il est nécessaire de développer des substituts de ferraille. À l'heure actuelle, les principaux substituts de ferraille d'acier sont: la fonte en fusion (fonte brute), la fonte directe réduite (DRI), la fonte granulaire décarburée, le carbure de fer, les matériaux métalliques composites, etc.

1 métal chaud (fonte)

Les fours à arc modernes utilisent largement des pistolets au carbone-oxygène, la combustion secondaire, la technologie des brûleurs à oxygène, la technologie de combustion secondaire des gaz de four, etc., et absorbent et intègrent le convertisseur pour renforcer la technologie de fusion, en particulier l'intensité de l'approvisionnement en oxygène est grandement améliorée et la consommation d'oxygène est jusqu'à environ 30Nm3 / t. Certains dépassent même 40Nm3 / t, ce qui est proche de la consommation d'oxygène du convertisseur. En conséquence, la quantité de carbone est augmentée et la fonte en fusion (fonte brute) est la méthode de carbone la plus efficace. Lorsque le fer fondu est ajouté en grande quantité, en raison de l'oxydation d'éléments (principalement du carbone) dans l'acier fondu, une grande quantité de chaleur chimique est générée. Il peut y avoir une période pendant laquelle l'énergie n'est pas fournie pendant la fusion, c'est-à-dire la fusion avec un convertisseur de four électrique. Méthode de fusion chimique. Les entreprises sidérurgiques à long débit utilisent essentiellement le processus de métal chaud avec des fours à arc électrique, et certaines aciéries de processus de four à arc électrique construisent récemment des hauts fourneaux pour fournir du métal chaud afin de résoudre la pénurie de ressources en ferraille et le coût de production élevé du four électrique processus. La méthode de fourniture de fer fondu à un four à arc électrique dans un haut fourneau nouvellement construit n'est pas préférable du développement actuel et futur.

La fabrication de l'acier au four à arc électrique et la technologie des métaux chauds présentent les avantages suivants:

1) Pour le type de four de fusion à four de fusion non plat, l'alimentation électrique peut être optimisée, formant à l'avance un bain de fusion, augmentant le temps d'alimentation à haute puissance et raccourcissant le cycle de fusion;

2) Augmenter la chaleur physique et chimique et améliorer l'efficacité thermique;

3) Il peut diluer le contenu des impuretés métalliques nocives dans l'acier fondu.

Il n'est pas préférable d'ajouter plus de fer fondu, et il est plus approprié de contrôler le rapport du fer fondu à 30% -50%. Lorsque l'intensité d'alimentation en oxygène est faible, le rapport de fer fondu optimal est d'environ 30%; lorsque l'intensité de l'apport en oxygène est importante, le rapport du fer fondu peut atteindre 50%. Afin d'obtenir des avantages de préchauffage suffisants, le four à arc électrique Quantum développé par Primetals en Allemagne propose d'utiliser au moins 50% de ferraille. La méthode de fusion par convertisseur du four électrique à eau chaude entièrement métallique a fait perdre au four électrique à arc sa supériorité en matière de développement durable.

La fonte brute est principalement coulée à partir de fer fondu (fer liquide) en lingots. L'utilisation mondiale moyenne de fonte brute dans les fours à arc électrique est de 5% à 10% du métal total.

02 Fer réduit direct

Actuellement, 95% du DRI est utilisé dans la production de fours à arc électrique. La réduction directe fait référence au processus de fabrication du fer dans lequel le minerai de fer et les oxydes contenant du fer sont réduits en produits métalliques en dessous de la température de fusion, et est généralement effectuée dans un four à cuve ou un four rotatif. Selon différents produits, il se divise en trois catégories: fer éponge, granulés métallisés et fer briqueté à chaud. Les méthodes de production comprennent la réduction directe à base de gaz et la réduction directe à base de charbon. Le tableau 1 montre les données d'une installation de four électrique domestique utilisant le DRI. À partir des données du tableau 1, les avantages de l'utilisation de fer réduit directement dans la fabrication de l'acier EAF peuvent être déduits:

1) Composition chimique stable, impuretés moins nocives, en particulier teneur en P, S, N, propice à la production de produits à haute valeur ajoutée

2) Une qualité stable et des éléments résiduels faibles (comme le cuivre est inférieur à 0,002%), ce qui peut bien diluer les éléments nocifs de la ferraille et augmenter le choix de l'approvisionnement en ferraille;

3) Le fer à éponge et le fer à briquettes chaudes peuvent être chargés en continu dans le four, avec moins de temps de mise hors tension et une faible perte de chaleur, ce qui permet d'économiser de l'électricité, ainsi que de raccourcir le temps de fusion du four électrique et d'augmenter la production;

4) Il est avantageux de fabriquer du laitier en mousse et de prolonger la durée de vie des réfractaires et des électrodes dans le four.

À l'heure actuelle, la quantité de DRI utilisée dans les fours à arc électrique dans les pays étrangers a pratiquement dépassé 50%, et certains utilisent même 100% de DRI.