December 2, 2025
Impact du fer réduit direct (DRI) sur l'acierie au four à arc électrique
1. Productivité et rendement
L'expérience de production montre que l'utilisation de DRI affecte de manière significative la productivité et le rendement des fours à arc électrique. En Chine, de nombreuses grandes usines EAF récemment mises en service sont confrontées à des défis en raison de la mauvaise qualité de la ferraille, avec des densités apparentes aussi faibles que 0,3–0,7 t/m³. Cela nécessite souvent 3 à 4 charges de ferraille par coulée. En remplaçant la ferraille à faible densité par du DRI, le nombre de charges peut être réduit, ce qui raccourcit le cycle de fusion. L'ajout continu de 20 à 50 % de DRI peut augmenter considérablement la productivité du four, en particulier lorsqu'il est combiné à des brûleurs oxy-combustibles, à la pratique de la mousse de laitier et au préchauffage de la ferraille.
Le rendement en acier est influencé par le degré de métallisation, la teneur en gangue et le niveau de carbone du DRI. Des taux de métallisation plus élevés favorisent une meilleure récupération, et des carburants peuvent être ajoutés pour améliorer la réduction du fer. Les propriétés et le volume des scories affectent également le rendement ; par exemple, la mousse de laitier à basicité constante peut réduire le volume des scories, améliorant ainsi le rendement.
2. Consommation de matériaux de production
- Consommation d'électrodes : Le DRI contient généralement peu de carbone. Les ajouts nécessitent souvent des carburants, qui créent une atmosphère réductrice qui réduit l'oxydation des électrodes. Bien que la pratique de la mousse de laitier à arc submergé puisse augmenter la concentration de l'arc et augmenter le risque de rupture des électrodes, la consommation globale d'électrodes n'augmente généralement pas avec l'utilisation de DRI.
- Consommation de réfractaires : Le chargement par lots de DRI n'augmente pas de manière significative l'usure des réfractaires. Cependant, le chargement continu peut provoquer des « éclaboussures de laitier » et une exposition à l'arc, entraînant une attaque réfractaire légèrement plus élevée. Une teneur plus élevée en FeO dans les scories et des temps de réaction C-O prolongés peuvent également intensifier l'érosion chimique, mais un contrôle approprié de la mousse de laitier et des ajustements de processus peuvent maintenir la durée de vie des réfractaires aux niveaux d'origine.
- Consommation de flux : Le DRI introduit de la gangue acide, ce qui nécessiterait normalement plus de flux pour maintenir la basicité des scories. Des études indiquent que chaque augmentation de 1 % de l'utilisation de DRI augmente la demande de flux d'environ 1 kg/t. Cependant, comme le DRI contient peu de phosphore et de soufre, une basicité des scories plus faible peut être acceptable, ce qui compense l'augmentation de la consommation de flux.
3. Changements dans la consommation d'énergie
La consommation d'énergie augmente généralement lorsque le DRI est utilisé, en raison de :
- Réduction endothermique de FeO : Plus le taux de métallisation est faible, plus la teneur en FeO est élevée. La réduction de 1 tonne de FeO consomme environ 800 kWh d'énergie électrique.
- Teneur en gangue : Une teneur plus élevée en SiO₂ nécessite plus de chaux vive pour maintenir la basicité, ce qui augmente le volume des scories. La fusion de 1 tonne de scories consomme environ 530 kWh.
- Teneur en carbone : Le DRI avec une teneur en carbone plus élevée peut réduire la demande d'énergie car la réaction [C] + [O] → CO est exothermique. Chaque Nm³ d'oxygène supplémentaire soufflé peut réduire la consommation d'électricité de 2 à 4 kWh.
- Méthode de chargement : Le chargement continu à des débits optimisés (28–38 kg/MW·min pour le DRI froid ; jusqu'à 50 kg/MW·min pour le DRI chaud) permet un fonctionnement à pleine puissance, ce qui raccourcit le temps de chauffe. Le chargement par lots, en particulier si le DRI s'entasse près des parois, peut prolonger la fusion et augmenter la consommation d'énergie.
- Température de charge : Le DRI entièrement froid peut augmenter la consommation d'énergie de 100 à 150 kWh/t par rapport à la fusion tout-ferraille, tandis que le DRI chargé à chaud se rapproche des niveaux d'énergie de la ferraille uniquement.
Pour minimiser la consommation d'énergie, un DRI à haute métallisation avec une faible teneur en SiO₂ est recommandé, ainsi qu'une carburation appropriée, un chargement à chaud et une alimentation continue. Le préchauffage du DRI peut également aider, bien que des précautions contre la réoxydation soient nécessaires.
4. Qualité de l'acier
À l'échelle mondiale, le DRI est largement utilisé pour produire des aciers de haute qualité dans les EAF, notamment :
- Tubes pour l'industrie pétrolière (tubes de cuvelage, tiges de forage)
- Tôle automobile pour emboutissage profond
- Fils et aciers spéciaux (acier à ressort, acier à roulement)
- Aciers pour rotors, aciers pour canons et matériaux pour les applications aérospatiales, aéronautiques et nucléaires
Comme le DRI contient des éléments résiduels négligeables (Cu, Ni, Cr, Mo, etc.), il permet la production d'aciers plus propres avec moins d'inclusions, améliorant les performances de laminage à chaud et à froid, en particulier les propriétés de traction. Le DRI aide également à réduire la teneur en soufre et à modifier la morphologie des inclusions de sulfure, améliorant ainsi la qualité de l'acier, la ductilité et la résistance à l'expansion et à la torsion.
Nous sommes un fabricant professionnel de fours électriques. Pour toute demande de renseignements ou si vous avez besoin de fours à arc submergé, de fours à arc électrique, de fours de raffinage en poche ou d'autres équipements de fusion, n'hésitez pas à nous contacter à susan@aeaxa.com
