Le soufre est l’une des impuretés les plus nocives dans l’acier, provoquant la fragilité à chaud, réduisant la ductilité et dégradant la soudabilité. Pour les nuances d’acier exigeant une teneur en soufre inférieure à 0,01 pour cent — telles que les aciers d’emboutissage profond, les nuances pour tubes et les aciers de construction à haute résistance et faiblement alliés — la désulfuration de la fonte liquide avant son entrée dans le convertisseur à l’oxygène est nettement plus efficace et plus économique que la tentative d’élimination du soufre de l’acier liquide à des étapes ultérieures du processus. Le carbure de calcium (CaC2) s’est imposé comme l’un des réactifs de désulfuration les plus efficaces pour cette phase de prétraitement, capable de réduire les niveaux de soufre en dessous de 0,005 pour cent lorsqu’il est correctement appliqué.
La désulfuration au carbure de calcium repose sur une réaction directe entre le CaC2 et le soufre dissous dans la fonte liquide, produisant du sulfure de calcium (CaS) et du carbone graphitique. Cette réaction est fortement favorisée sur le plan thermodynamique aux températures habituelles de la fonte liquide, comprises entre 1300 et 1400 degrés Celsius, et le carbone produit reste dissous dans le fer sans poser de problème. L’avantage principal du CaC2 par rapport aux désulfurants à base de magnésium réside dans sa prévisibilité et sa constance : la réaction est moins violente que l’injection de magnésium, ce qui la rend plus facile à contrôler et plus sûre à manipuler dans les opérations à haut débit. Elle convient particulièrement bien aux stations de désulfuration basées sur les poches torpedo ou les poches de coulée où de grands volumes de fonte liquide doivent être traités rapidement.
L’efficacité de la désulfuration au carbure de calcium dépend largement de la méthode d’injection et des pratiques de gestion du laitier. La coinjection avec un gaz porteur (généralement de l’azote) au moyen d’une lance immergée assure une pénétration profonde du réactif dans la fonte liquide, maximisant ainsi la surface de contact et l’efficacité de la réaction. La granulométrie est également cruciale : les particules plus fines réagissent plus rapidement mais peuvent être entraînées par les gaz de sortie, tandis que les particules plus grossières s’enfoncent et réagissent plus lentement mais de manière plus complète. La plupart des installations utilisent une distribution granulométrique graduée pour équilibrer la vitesse et le rendement. Une couche de produit de couverture correctement conçue à la surface de la fonte liquide est essentielle pour empêcher la resulfuration par exposition atmosphérique et pour absorber le produit de réaction CaS dans la phase laitier.
Pour les aciéristes qui visent des nuances à ultra-faible teneur en soufre, une approche en deux étapes donne souvent les meilleurs résultats : une désulfuration initiale au carbure de calcium pour ramener le soufre dans la plage de 0,005 à 0,008 pour cent, suivie d’un traitement de finition au magnésium ou d’une seconde injection fine de CaC2 pour atteindre l’objectif final. Le choix entre ces approches dépend du niveau de soufre en entrée, de la teneur en soufre finale requise et de la capacité disponible de la station de désulfuration. Les aciéries qui investissent dans une manipulation correcte des réactifs, l’entretien des lances et le contrôle de la chimie du laitier atteignent systématiquement des efficacités de désulfuration supérieures à 80 pour cent avec le carbure de calcium.
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