December 15, 2025
Four à affinage RH : amélioration du processus d'injection grâce à la post-combustion avancée
La technologie de post-combustion en sidérurgie est appliquée grâce à des équipements spécifiques tels que les lances à oxygène de convertisseur (avec fonctionnalité de post-combustion), les lances à soufflage par le haut RH (exemplifiées par la technologie RH-KTB) et les canons à oxygène à combustion secondaire dans les fours à arc électrique.
Bien que cette technologie ait été mise en œuvre pendant les étapes de soufflage et d'affinage de l'acier en fusion, la phase d'affinage n'a pas encore pleinement développé de procédés d'injection de lance à oxygène à post-combustion spécialisés, semblables à ceux utilisés dans les convertisseurs ou les fours électriques. Dans les opérations d'affinage actuelles, les lances à oxygène soufflées par le haut sont principalement utilisées pour la décarburation forcée.
Le principe de la post-combustion consiste à injecter un jet d'oxygène supersonique depuis une lance supérieure dans le bain en fusion. Une partie de l'oxygène réagit avec le carbone dissous [C] pour former du monoxyde de carbone (CO), tandis qu'une autre partie se dissout dans l'acier, réagissant avec [C] en tant qu'oxygène dissous.
Le CO ascendant réagit ensuite avec l'oxygène dans la région supérieure du bain en fusion. Cette combustion secondaire génère du dioxyde de carbone (CO₂) et libère une chaleur importante, qui est ensuite transférée à la charge ou au métal en fusion, améliorant ainsi l'efficacité thermique globale du processus. Dans les opérations de convertisseur et de four électrique, des équipements et des techniques dédiés ont été établis pour favoriser cette réaction d'oxydation du CO.
Dans l'affinage RH, la méthode RH-KTB développée par les Japonais implique une injection d'oxygène par le haut, permettant à une partie du CO ascendant de réagir avec l'atmosphère d'oxygène à l'intérieur du four. Cette approche a été partiellement adoptée dans les aciéries nationales.
Cependant, cette technologie n'a pas encore pleinement capitalisé sur le volume substantiel de CO présent dans la chambre à vide. Pour remédier à cette limitation, un nouveau système a été développé, doté d'équipements de post-combustion spécialisés et d'une technologie de procédé adaptée aux fours d'affinage RH. Cette innovation vise à augmenter le taux de post-combustion — actuellement entre 40 % et 60 % — à l'intérieur du récipient RH, utilisant ainsi plus efficacement la chaleur latente dans le four pour réchauffer l'acier en fusion. Cette avancée introduit une nouvelle voie technologique pour le traitement de l'acier en fusion dans l'affinage RH.
Mise en œuvre technique
L'objectif de ce développement est de fournir un processus d'injection qui améliore l'efficacité de la post-combustion dans le four d'affinage RH, améliorant ainsi l'utilisation interne de la chaleur. Ceci est réalisé en mettant en œuvre une lance à oxygène à post-combustion soufflée par le haut, équipée d'orifices d'oxygène auxiliaires, dans le four RH. Cette conception de lance favorise un contact plus approfondi entre le gaz CO généré par la réaction carbone-oxygène et l'oxygène présent dans la chambre à vide, augmentant ainsi le taux de post-combustion.
Lorsque la teneur en carbone [C] finale du convertisseur est d'environ 0,05 %, l'adoption de ce processus d'opération sous vide par injection d'oxygène par le haut RH peut augmenter le taux de post-combustion de 20 à 30 % par rapport aux procédés de décarburation par soufflage d'oxygène par lance supérieure conventionnels. Cela se traduit par une compensation de température de l'acier en fusion d'environ 4 à 6 °C.
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