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La présente invention est relative à l'élaboration de l'acier par affinage pneumatique de la fonte et se rapporte à un procédé qui permetde fabriquer, de façon économique, à partir d'une fonte con- tenant plus de 0,3 % de Phosphore, un acier à très faible teneur en phosphore, en soufre et en azote, présentant des qulités au moins comparables à celles de l'acier Martin.
Depuis quelques années, on s'efforce d'élaborer par affinage pneumatique, des aciers de valeur égale ou même supérieu- re à celle de l'acier obtenu par le procédé Martin.
En effet, si le procédé Martin permet de fabriquer faci- lement des aciers de grande qualité, il a cependant l'inconvénient d'exiger des installations beaucoup plus importantes et plus coûteuses tant au point de vue investissement qu'au point de vue exploitation, que
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dans le procède par affinage pneumatique. De plus, le temps de fabri- cation. au four Martin est très long et la productivité des installations est par conséquent beaucoup plus faible que dans le procédé par affi- @ nage pneumatique.
On a cherché à améliorer le procédé ordinaire d'affina- ge pneumatique utilisant des convertisseurs à fonds munis de tuyères et de trous de soufflage, en enrichissant le vent soufflé au moyen d'o- xygène, mais on s'est rendu compte qu'on était fortement limité dans cet enrichissement et qu'on ne pouvait utiliser de ltoxygène technique- ment pur comme gaz d'affinage, si ce n'est en mélange soit avec de l'air atmosphérique (air enrichi), soit avec d'autres fluides tels que la vapeur d'eau ou l'anhydride carbonique.
A cause des effets néfastes de l'oxygène pur sur le fond du convertisseur, on est obligé en pratique ' de diluer l'oxygène, et de se limiter à des teneurs de ce gaz ne dépas- sant pas 505 'à 60 % du mélange. Par ailleurs, si l'utilisation de vent enrichi en oxygène dans les limites précitées où remploi da mélanges
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spéciaux tels que lloxygène-vapeur ou 11 oxy&%ne- anhydride cé1:
rb?que a permis d'apporter de grandes amélioration, au procédé d'affinage pneumatique, elle a cependant laissé sans slution un problème qui se pose à 1'aciériste depuis longtemps, à savoir l'avancement de la déphos- phoration en même temps que ou avant la décarburation, de façon à ob- tenir un acier à bas phosphore et à teneur en carbone encore relative- ment élevée.
Un autre procédé d'affinage pneumatique connu depuis longtemps a cependant permis l'utilisation d'oxygène techniquement pur commé gaz d'affinage exclusif au convertisseur. Il s'agit du pro- cédé utilisant un convertisseur à fond plein dans lequel de l'oxygène techniquement pur est injecté sur le bain à affiner.
Malheureusement, ce procédé s'est avéré très difficile pour le traitement des fontes dont la teneur en phosphore dépasse 0,3 % et en fait, impraticable pour le traitement des fontes couramment utilis ées dans le procédé Thomas, dont la teneur en phosphore dépasse 1,5 % et atteint le plus -souvent 1,8 % à 2,5 % @
Un troisième procédé d'affinage pneumatique a été propo- sé et consiste à insuffler par le haut, sur la surface du bain, non plus de l'oxygène techniquement pur seul, mais un mélange d'oxygène tech- niquement pur et de produits déphosphorants en poudre ou en granules,
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et plus spécialement de chaux finement divisée,
Ce procédé s'est avéré particulièrement avantageux du pont ,de vue métallurgique. en permettant l'affinage pneumatique au' mouyen d'oxygène pur, de. fontes phosphoreuses à plus de 0,3 % de phosphore et 1'obtetion, à partir de -celles-ci, d'un acier à 'bas phos- phore et à carbone relativement élevé: L'application de ce procédé dans ,un convertisseur du ' type normaleemtn utilisé et d'importance industrielle dans lequel la hauteur du bain est en général supérieure à 0,40 m, entraîne cepen- dant divers inconvénients dont lé plus important -s'est avéré être le moussage de la. scorie.
Ce phénomène, qui est inhérent au procédé utilis:ant l'injection d'oxygène et tendant à déphosphorer avant ou pen- dant la décarburation, se déclenche rapidement et, si on n'y prend garde, peut entraîber un débordement désagréable ët dangereux de la scorie.
D'autre part, l'application du procédé en question doit se faire dans des conditions bien déterminées et suivant un processus bien défini pour arriver facilement et sûrement au résultat cherché.
La présente invention a pour objet de révéler et de défi- nir un procédé qui permet d'abord de maîtriser le phénomène de mous.: sage de la scorie, c'est-à-dire non seulement de le déclencher et de l'arrêter au moment désiré, mais également de se servir de ce phé- nomène, apparemment désagréable et à éviter, en vue de faciliter l'opération de conversion, d'en augmenter le rendement et de protéger en même temps le revêtement du convertisseur et la lance d'injection.
La présente invention a en outre pbur objet de révéler et de définir les conditions dans lesquelles le procédé en question doit être conduit pour arriver facilement, sûrement et économiquement au résultat cherché, à savoir la fabrication dlun acier à basse teneur en phosphore, en azote et en soufre, présentant des qualités comparables si pas meilleures que celles de l'acier Martin.
Le procédé suivant l'invention est très avantageusement réalisé dans des convertisseurs à revêtement basique dont le fond est plein. Il n'exclut cependant pas l'emploi de convertisseurs à fond muni de tuyères et/ou de trous de soufflage, au travers duquel un gaz ou un
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mélange gazeux, de préférence en faible quantité, est insufflé. La capa- cité des convertisseurs utilisés est sans importance, et le procédé sui- vant l'invention s'applique aussi bien aux convertisseurs de 10 tonnes qu'aux gros appareils de 50 tonnes.
-Le procédé suivant l'invention est essentiellement carac- térisé en ce que, pendant les premières minutes de l'opération, on soumet la charge enfournée comprenant principalement la fonte et une partie des matières scorifiantes nécessaires à l'opération, à une injec- tion p'ar le haut sur la surface du bain de métal, dloxygéne technique- ment pur, au moyen d'une lance munie d'une tuyère à long col, en ce qu'on poursuit ensuite l'opération en injectant par le haut de l'oxygène techniquement pur tenant en suspension de la chaux finement divisée et en rapprochant progressivement la lance d'injection de la surface du bain et en ce que, après un décrassage du laitier formé,
on termine l'opération en continuant pendant quelques minutes l'injection d'oxygène techniquement pur tenant en suspension de la chaux finement divisée.
Au début de l'opération, on enfourne la charge de fonte et une quantité de mitrailles qui dépend, comme dans les procédés d'affinage pneumatique, de la composition de la fonte utilisée. Pour préciser les idées, on peut par exemple ajouter une quantité de mi- trailles correspondant à 15 à 25 % en poids de la charge de fonte.
On enfourne également une partie de la quantité de chaux nécessaire à l'opération, et cette partie correspond avantageusement à 20 à 40 Kg de chaux par tonne de fonte.
On peut en outre compléter avantageusement cet enfour- nement de fonte, de mitrailles et de chaux en ajoutant également de 5 à 10 Kg de fondants par tonne de fonte, par exemple de la bauxite, et de 20 à 25 Kg de minerai par tonne de fonte.
On peut éventuellement remplacer les mitrailles enfour- nées par une quantité thermiquement équivalente de minerais et rem.. placer une partie de la chaux par d'autres agents basiques scorifiants.
. La première phase de l'opération consiste à injecter pen.. dant quelques minutes, sur la surface du bain de métal, de l'oxygène techniquement pur. Il n'est pas nécessaire et généralement, il n'est pas utile d'injecter de la chaux en suspension dans l'oxygène pendant cette première-phase. Cependant, il ne sort pas du cadre de la présente
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invention dlajouter un peu de chaux dans l'oxygène ou de mélanger à celui-ci un faible pourcentage de vapeur d'eau destiné à agir comme agent refroidissant ou à éviter la formation de fumées rousses.
Cette première phase de l'opération a principalement pour objet de former aussi rapidement que. possible une scorie recou- vrant la surface du bain de métal et, à cet effet, il a été trouvé que l'extrémité de la lance devait être à une distance suffisante de la sur- face du bain. A titre d'exemple non limitatif, si la vitesse du fluide injecté est de 40'0 m par seconde à la sortie de la tuyère, la distance de l'extrémité de la lance à la surface du bain doit être de préférence supérieure à 1,50 m:
Il doit être bien. entendu -que lors qu'on' parle dans le pré- sent brevet de distance de la lance ou de ltextrémité de la lance à la surface du bain, on veut signifier la distance entre l'extrémité de la lance et la surface du bain métallique supposé en repos.
Les avantages d'une lance munie d'une tuyère ou conver.. gent-divergent à long col, c'est-à-dire dont le convergent est séparé du divergent par une partie cylindrique dont la longueur est égale à plus de deux fois et de préférence comprise entre 3 et 5 fois son dia- mètre intérieur, ont déjà été décrits dans un brevet antérieur. Cette forme de tuyère permet notamment d'obtenir un jet fin et concentré.de fluide injecté, spécialement lorsque celui-ci contient des matières soli- des en suspension.
L'utilisation de cette tuyère à long col est par conséquent surtout importante dans la suite de l'opération au moment où on injecte la chaux en poudre dans l'oxygène.
Si on veut obtenir un acier à basse teneur en azote, 1'oxy- gène utilisé dans le procédé suivant l'invention doit être le plus pur pos- sible dans les limites de la technique actuelle et on doit de préférence utiliser de l'oxygène à plus de 96 % de pureté.
Pendant la première phase de l'opération, le débit d'oxy- gène est avantageusement plus élevé que pendant le reste de l'opération.
Il a notamment été trouvé intéressant de porter ce débit à plus de 3,5 Nm3 par minute et par tonne de fonte enfournée et par exemple à 4 Nm3 par minute et par tonne de fonte enfournée;
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Le but de ces débits importants est de raccourcir le plus possible la durée d'opération.
La durée de cette première phase doit être suffisante pour , fluidiffer convenablement les agents scorifiants enfournés et elle dépend évidemment de la quantité de fonte traitée. Il a été trouvé que cette durée était avantageusement comprise entre 20 % et 35 % de la durée totale du soufflage. Par exemple, pour un enfournement de 25 tonnes de fonte, la durée de la première phase peut avantageusement être de 3 à 7 minutes.
Immédiatement après cette première phase et sans qu'il soit nécessaire d'arrêter l'opération, on commence la deuxième phase du procédé suivant ltinvention en injectant de l'oxygène tenant en sus- pension de la chaux finement divisée et en rapprochant progressivement de la surface du bain la lance d'injection munie de la tuyère à long col susdite.
Pendant cette deuxième phase, le débit d'oxygène est avantageusement de 2, 5 Nm3 à 3 , 5 Nm3par minute et par tonne de fonte enfournée. La quantité de chaux finement divisée en suspension dans le mélange peut avantageusement être de 1 à 1,6 Kg par Nm3 d'oxygène.
L'injection d'oxygène sur la scorie qui se forme en première phase, au moyen d'une lance dont l'extrémité se trouve à une distance suffisante de la surface du bain, permet d'obtenir rapidement un laitier mousseux, surtout si l'oxygène soufflé en pre.. mière phase ne contient pas ou contient peu de chaux.
C'est essentiellement l'utilisation d'une lance d'injec- tion munie d'une tuyère à long col, combinéeavec l'injection de chaux en poudre, qui permet de maîtriser et de régler à volonté le phéno- mène de moussage qu'on a déclenché à dessein.
Dès que le laitier mousseux a atteint l'extrémité de la lance - qui, au début de la deuxième phase se trouve normalement à plus de 1,50 m de la surface du bain - , il suffit d'abaisser progres- sivement 1.'extrémité de cette lance jusqu'à une distance du bain). qui né doit cependant pas être inférieure à 0,40 m, pour rester maître du'laitier mousseux sans risque de débordement hors de l'appareil de coversion
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Le mouvement d'abaissement progressif de la lance peut se faire avantageusement à raison de 0, 05 m à 0,10 m à chaque minute de la deuxième phase. On peut également abaisser et remonter la lance de telle sorte que le mouvement résultant rapproche la lance du bain.
On peut par exemple abaisser la lance de; 0,10 m puis une demi minute plus tard, la relever de 0, 05 m, de telle façon qu'il en résulte à chaque minute un mouvement d'abaissement de 0 , 05 m. L'obtention d'un laitier mousseux d'une épaisseur suffisamment grande présente de grands avantages. Le laitier protège .notamment l'extrémité de la .lance contre les projections de fonte liquide. En diminuant';les mouve- ments du bain, le laitier mousseux protège également le revêtement contre l'érosion et les radiations thermiques spécialement importantes lors du soufflage à 1=oxygène pur.
De plus, le laitier mousseux cons-) titue un excellent moyen de filtration des fumées rousses; on constate.) en effet qu'au moment où ce laitier mousseux est formé sur le bain de métal, rémission des.dites fumées rousses, pratiquement inévi- tables lorsqu'on injecte de l'oxygène pur sur un bain de fonte, diminue fortement.
La durée de cette deuxième phase de l'opération dépend de la quantité de fonte traitée et de la teneur en carbone qu'on désire obtenir à la fin de cette deuxième phase. Il a été trouvé que cette durée était avantageusement comprise entre 30 et 60 % de la durée totale de soufflage. Par exemple, si on a enfourné 25 tonnes de fonte et si on désire obtenir une teneur en carbone de 0,8% à la fin de la deuxième phase, celle-ci aura avantageusement une durée de
6 à 10 minutes.
A la fin de la deuxième phase de l'opération, on obtient facilement d'une part un acier dont la teneur en carbone peut varier à volonté de 0,5 à 1,5% et dont la teneur en phosphore est inférieure à 0,4 % et d'autre part, un laitier se -présentant sous la forme d'une mousse bien fluide se décrassant facilement. D'autre part, la tempé- rature est normalement supérieure à 1570 C.
Après décrassage de ce laitier, on mesure la température du métal et suivant celle-ci et suivant la teneur en carbone, on ajoute normalement la quantité d'agents refroidissants éventuellement néces- saires pour atteindre en fin d'opération la température désirée, puis on reprend pendant quelques minutes l'injection par le haut dloxygène et de chaux.
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Comme agents refroidissants, on peut ajouter des riblons, mais il peut être avantageux de les remplacer en tout ou en partie par des oxydes métalliques ou minerais auxquels on peut éventuellement ajouter des fondanta.
La durée de cette troisième phase dépend également de la quantité de fonte enfournée et de la teneur en carbone, obtenue en fin de la deuxième phase. Il a été trouvé que cette durée était avantageux sement comprise entre 10 et 40 % de la durée totale de soufflage. Par exemple, si on a enfourné 25 tonnes de fonte et si on a terminé la deuxiè- me phase avec une teneur en carbone de 0,8 %, la troisième phase an avantageusement une durée de 2 à 5 minutes.
Il ne sort pas du cadre de la présente invention de prévoir un décrassage supplémentaire au cours de la troisième phase de 1'opé ration.
Pendant cette troisième phase, le débit d'oxygène peut varier dans les limites indiquées pour la deuxième phase de 1'opération à savoir 2,5 Nm 3 à 3,5 Nm3 par minute et par tonne de fonte enfournée, Cependant, à la fin de la troisième phase, pendant la ou les dernières minutes de celle-ci, il peut être avantageux de réduire le débit d'oxy. gène et/ou d'augmenter la distance de la lance à la .surface du bain.
Pendant cette troisième phase de l'opération, le débit de chaux reste avantageusement compris entre 1 et 1,6 Kg par Nm3 d'oxygène.
La dernière scorie obtenue peut être retenue dans le con- vertisseur pour servir dans l'opération suivante.
Le procédé suivant l'invention peut être avantageusement réalisé dans un convertisseur à fond plein, qui, en position abaissée, peut tourner autour de son axe longitudinal à la manière d'un four rotatif, ce qui permet d'activer les réactions entre le métal et la scorie avant le décrassage final et surtout avant le décrassage inter- médiair e.
Le procédé suivant l'invention présente de grands avantages.
Il permet d'abord de traiter sans difficulté par le procédé d'affinage utilisant de l'oxygène pur comme gaz exclusif d'affinage, des fontes phosphoreuses à teneur en phosphore élevée.
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Il permet en outre d'obtenir facilement et sûrement des aciers à très bas phosphore et à bas azote ayant encore.une teneur re- lativement élevée en carbone. De plus, par rapport aux autre's procédés d'affinage pneumatique, il entraine une désulfuration nettement plus importante de la fonte enfournée. On a constaté que 'cette désulfuration dépassait normalement 70 %, c'est-à-dire que d'une fonte enfournée tenant par exemple 0,100 % de soufre, on obtient un acier dont la teneur en soufre est inférieure à 0,030 %
Le rendement de l'opération conduite suivant le procédé objet de l'invention, est en outre supérieur au rendement des procédés connus d'affinage pneumatique.
On obtient par ailleurs, en fin d'opération, un acier moins oxydé que dans les procédés connus d'affinage pneumatique. , ce qui per- met une économie de matières désoxydantes dans la suite du traitement de l'acier.
Le procédé objet de l'invention a encore l'avantage de supprimer les projections, dans une très large mesure.
Enfin, un avantage très important'de ce procédé est qu'il permet de réaliser une importante économie de chaux, d'environ 20 %, par rapport aux méthodes classiques. Ceci entraîne une diminution des quantités de laitier et spécialement dans le cas des scories Thomas, un enrichissement de celles-ci en anhydride phosphorique.
Le cas d'application suivant du procédé objet de l'invention est donné à titre exemplatif et nullement limitatif.
Dans un convertisseur à fond plein, on a enfourné 24,4 ton- nes de fonte contenant 3,59 % de carbone, 0,35 % de silicium, 0,35 % de manganèse, 1, 87 % de phosphore et 0, 048 % de soufre. On a enfour- né en même temps 4 tonnes de riblons et 800 Kgs de chaux, 200 Kgs de bauxite et 500 Kgs de minerais de Suède.
L'opération d'affinage a commencé par l'injection par le haut sur la surface du bain, au moyen d'une lance munie d'une tuyère à long col et dont l'extrémité setrouvait à 1, 6 0 m de la surface du métal, d'oxygène à 97% de pureté. Cette injection s'est poursuivie pendant 4 minutes avec un débit d'oxygène de 90 Nm3 par minute.
Au début de la cinquième minute, on a réduit le débit d'oxygène à 68Nm
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par minute en y mettant en suspension 1, 3 Kg de chaux par Nm3 d'oxy- gène et on a rapproché progressivement l'extrémité de la lance d'injec- tion de la surface du métal pour ramener à 1,20 m de celle-ci.
Cette injection de chaux en suspension dans de l'oxygène a duré 9 minutes. Après cette deuxième phase de l'opération, on a obtenu un acier contenant 0,57 % de carbone, 0,078 % de phosphore, 0,0305 de soufre et 0,0040 5 d'azote. Le laitier formé avait une teneur en fer de 8,4 % et une teneur en P205 total de 27,3 %
Après décrassage de ce laitier, on a ajouté 1.200 Kgs de mitrailles, 100 Kgs de minerai et 50 Kgs de bauxite et on a repris l'opération d'injection de chaux en suspension dàns de l'oxygène con- tenant 1,3 Kgs de chaux par Nm3 d'oxygène,à raison de 70 Nm3 par minute pendant 1 minute, puis de 40 Nm3 pendant 2 minutes. Après ces 3 minutes, 'on a arrêté l'opération et on a obtenu un acier conte- nant 0, 065 % de carbone, 0,020 % de phosphore, 0,013% de soufre et 0,0037 % d'azote.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to the production of steel by pneumatic refining of cast iron and relates to a process which makes it possible to manufacture economically from a cast iron containing more than 0.3% of phosphorus. , a steel with a very low content of phosphorus, sulfur and nitrogen, with qualities at least comparable to those of Martin steel.
In recent years, efforts have been made to develop, by pneumatic refining, steels of equal or even greater value than that of steel obtained by the Martin process.
Indeed, if the Martin process makes it possible to easily manufacture high quality steels, it has the drawback of requiring much larger and more expensive installations both from an investment point of view and from an operating point of view. than
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in the process by pneumatic refining. In addition, the manufacturing time. in the Martin furnace is very long and the productivity of the installations is consequently much lower than in the process by pneumatic refining.
Attempts have been made to improve the ordinary pneumatic refining process using bottom converters with nozzles and blowholes, by enriching the blown wind with oxygen, but it has been found that this enrichment was severely limited and technically pure oxygen could not be used as a refining gas, unless it was mixed either with atmospheric air (enriched air) or with other fluids such as water vapor or carbon dioxide.
Because of the detrimental effects of pure oxygen on the bottom of the converter, in practice it is necessary to dilute the oxygen, and to limit oneself to contents of this gas not exceeding 505 'to 60% of the mixture. . Moreover, if the use of oxygen enriched wind within the aforementioned limits or re-use of mixtures
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specials such as oxygen-vapor or 11 oxy &% ne-anhydride ce1:
rb? which has made it possible to bring great improvements to the pneumatic refining process, it has however left unresolved a problem which has been encountered by the steelmaker for a long time, namely the advancement of dephosphorization at the same time than or before decarburization, so as to obtain a steel with low phosphorus and still relatively high carbon content.
Another pneumatic refining process known for a long time, however, made it possible to use technically pure oxygen as the refining gas exclusive to the converter. This is the process using a full-bottom converter in which technically pure oxygen is injected into the bath to be refined.
Unfortunately, this process has been found to be very difficult for the treatment of smelts with a phosphorus content exceeding 0.3% and in fact impractical for the processing of the pig irons commonly used in the Thomas process, whose phosphorus content exceeds 1. , 5% and most often 1.8% to 2.5% @
A third pneumatic refining process has been proposed and consists in blowing from above, on the surface of the bath, no longer technically pure oxygen alone, but a mixture of technically pure oxygen and dephosphorants. in powder or granules,
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and more especially of finely divided lime,
This process has proven to be particularly advantageous from a metallurgical point of view. by allowing the pneumatic refining to the 'mouyen of pure oxygen, of. Phosphorous iron with more than 0.3% phosphorus and the obtaining therefrom of a low phosphorus and relatively high carbon steel: The application of this method in a converter of the type normally used and of industrial importance in which the height of the bath is generally greater than 0.40 m, however, causes various disadvantages, the most important of which has been found to be the foaming of the. slag.
This phenomenon, which is inherent in the process using the injection of oxygen and tending to dephosphorise before or during the decarburization, is triggered quickly and, if we are not careful, can lead to an unpleasant and dangerous overflow of the gas. slag.
On the other hand, the application of the method in question must be done under well-defined conditions and following a well-defined process to easily and surely achieve the desired result.
The object of the present invention is to reveal and define a process which first of all makes it possible to control the softening phenomenon: slag wise, that is to say not only to start and stop it. at the desired moment, but also to make use of this phenomenon, apparently unpleasant and to be avoided, in order to facilitate the conversion operation, to increase its efficiency and to protect at the same time the coating of the converter and the lance. injection.
The present invention furthermore has the object of revealing and defining the conditions under which the process in question must be carried out in order to achieve easily, safely and economically the desired result, namely the manufacture of a steel with a low content of phosphorus, nitrogen and sulfur, having comparable qualities if not better than those of Martin steel.
The process according to the invention is very advantageously carried out in converters with a basic coating, the bottom of which is solid. It does not, however, exclude the use of bottom converters fitted with nozzles and / or blowing holes, through which a gas or a
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gas mixture, preferably in a small amount, is blown. The capacity of the converters used is unimportant, and the method according to the invention is applicable to both 10 ton converters and large 50 ton devices.
The process according to the invention is essentially charac- terized in that, during the first minutes of the operation, the charged load, comprising mainly the cast iron and part of the slagging materials necessary for the operation, is subjected to an injection. tion from above on the surface of the metal bath, technically pure oxygen, by means of a lance fitted with a nozzle with a long neck, in that the operation is then continued by injecting from above technically pure oxygen holding finely divided lime in suspension and gradually bringing the injection lance closer to the surface of the bath and in that, after cleaning of the slag formed,
the operation is completed by continuing for a few minutes the injection of technically pure oxygen holding finely divided lime in suspension.
At the start of the operation, the melt load and a quantity of scrap which depends, as in pneumatic refining processes, on the composition of the pig iron used. To clarify the ideas, it is possible, for example, to add an amount of bolts corresponding to 15 to 25% by weight of the melt charge.
Part of the quantity of lime required for the operation is also loaded, and this part advantageously corresponds to 20 to 40 kg of lime per tonne of cast iron.
This loading of cast iron, scrap metal and lime can also be advantageously completed by also adding 5 to 10 kg of flux per tonne of cast iron, for example bauxite, and from 20 to 25 kg of ore per tonne of melting.
Optionally, the loaded scrap metal can be replaced by a thermally equivalent quantity of ores and part of the lime replaced by other basic slagging agents.
. The first phase of the operation consists in injecting technically pure oxygen on the surface of the metal bath for a few minutes. It is not necessary and generally, it is not useful to inject lime suspended in oxygen during this first phase. However, it does not go beyond the scope of this
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invention to add a little lime in the oxygen or to mix with this one a small percentage of water vapor intended to act as cooling agent or to avoid the formation of red smoke.
The main purpose of this first phase of the operation is to train as quickly as. possible slag covering the surface of the metal bath and, for this purpose, it was found that the end of the lance should be at a sufficient distance from the surface of the bath. By way of non-limiting example, if the speed of the fluid injected is 40'0 m per second at the outlet of the nozzle, the distance from the end of the lance to the surface of the bath should preferably be greater than 1 , 50 m:
It must be fine. understood -that when we speak in this patent of distance of the lance or the end of the lance from the surface of the bath, we mean the distance between the end of the lance and the surface of the metal bath assumed to be at rest.
The advantages of a lance fitted with a nozzle or conver .. gent-divergent with a long neck, that is to say, the convergent of which is separated from the divergent by a cylindrical part whose length is equal to more than twice and preferably between 3 and 5 times its internal diameter, have already been described in a prior patent. This nozzle shape makes it possible in particular to obtain a fine and concentrated jet of injected fluid, especially when the latter contains solids in suspension.
The use of this long neck nozzle is therefore especially important in the remainder of the operation when the lime powder is injected into the oxygen.
If a low-nitrogen steel is to be obtained, the oxygen used in the process according to the invention should be as pure as possible within the limits of the present art and preferably oxygen should be used. at more than 96% purity.
During the first phase of the operation, the oxygen flow rate is advantageously higher than during the rest of the operation.
It has in particular been found advantageous to bring this flow rate to more than 3.5 Nm3 per minute and per tonne of cast iron loaded and for example to 4 Nm3 per minute and per tonne of cast iron loaded;
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The purpose of these high flow rates is to shorten the operating time as much as possible.
The duration of this first phase must be sufficient to adequately fluidify the slagging agents loaded and it obviously depends on the quantity of cast iron treated. It has been found that this duration is advantageously between 20% and 35% of the total duration of the blowing. For example, for a charging of 25 tonnes of cast iron, the duration of the first phase can advantageously be from 3 to 7 minutes.
Immediately after this first phase and without it being necessary to stop the operation, the second phase of the process according to the invention is started by injecting oxygen holding finely divided lime in suspension and gradually bringing it closer to the surface of the bath the injection lance fitted with the aforementioned long neck nozzle.
During this second phase, the oxygen flow rate is advantageously from 2.5 Nm3 to 3.5 Nm3 per minute and per tonne of cast iron loaded. The quantity of finely divided lime in suspension in the mixture can advantageously be from 1 to 1.6 kg per Nm3 of oxygen.
The injection of oxygen on the slag which forms in the first phase, by means of a lance the end of which is at a sufficient distance from the surface of the bath, makes it possible to quickly obtain a foamy slag, especially if the Oxygen blown in the first phase does not contain or contains little lime.
It is essentially the use of an injection lance fitted with a long neck nozzle, combined with the injection of powdered lime, which makes it possible to control and adjust the foaming phenomenon as desired. 'we triggered it on purpose.
As soon as the foamy slag has reached the end of the lance - which at the start of the second phase is normally more than 1.50 m from the surface of the bath - it suffices to gradually lower 1. ' end of this lance to a distance from the bath). which, however, must not be less than 0.40 m, in order to remain in control of the sparkling slag without risk of overflowing out of the coversion apparatus
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The progressive lowering movement of the lance can advantageously take place at a rate of 0.05 m to 0.10 m for each minute of the second phase. The lance can also be lowered and raised so that the resulting movement brings the lance closer to the bath.
One can for example lower the lance of; 0.10 m and then half a minute later, raise it by 0.05 m, so that every minute a lowering movement of 0.05 m results. Obtaining a foamy slag of sufficiently large thickness has great advantages. The slag protects .notably the end of the lance against projections of liquid iron. By reducing the movements of the bath, the foamy slag also protects the coating against erosion and thermal radiation which is especially important when blowing with pure oxygen.
In addition, the frothy slag constitutes an excellent means of filtering red smoke; we see.) in fact that when this foamy slag is formed on the metal bath, the remission of the so-called red fumes, practically inevitable when pure oxygen is injected into a cast iron bath, greatly decreases .
The duration of this second phase of the operation depends on the quantity of cast iron treated and on the carbon content that is desired at the end of this second phase. It has been found that this time is advantageously between 30 and 60% of the total blowing time. For example, if 25 tonnes of cast iron have been loaded and if it is desired to obtain a carbon content of 0.8% at the end of the second phase, this will advantageously last for
6 to 10 minutes.
At the end of the second phase of the operation, a steel is easily obtained, on the one hand, the carbon content of which can vary from 0.5 to 1.5% at will and the phosphorus content of which is less than 0, 4% and on the other hand, a slag -presenting in the form of a very fluid foam which is easily cleaned off. On the other hand, the temperature is normally above 1570 C.
After scouring this slag, the temperature of the metal is measured and according to this and according to the carbon content, the quantity of cooling agents which may be necessary to reach the desired temperature at the end of the operation is normally added, then the mixture is added. the top injection of oxygen and lime resumes for a few minutes.
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As cooling agents, scrap can be added, but it may be advantageous to replace them in whole or in part with metal oxides or ores to which fondantas can optionally be added.
The duration of this third phase also depends on the quantity of cast iron loaded and the carbon content, obtained at the end of the second phase. It has been found that this time is advantageously comprised between 10 and 40% of the total blowing time. For example, if 25 tonnes of cast iron have been loaded and the second phase has been completed with a carbon content of 0.8%, the third phase advantageously lasts from 2 to 5 minutes.
It does not depart from the scope of the present invention to provide for additional scrubbing during the third phase of the operation.
During this third phase, the flow of oxygen can vary within the limits indicated for the second phase of the operation, namely 2.5 Nm 3 to 3.5 Nm 3 per minute and per tonne of cast iron loaded. However, at the end of the third phase, during the last minute or minutes thereof, it may be advantageous to reduce the flow rate of oxy. gene and / or increase the distance of the lance to the .surface of the bath.
During this third phase of the operation, the lime flow rate advantageously remains between 1 and 1.6 kg per Nm3 of oxygen.
The last slag obtained can be retained in the converter for use in the next operation.
The process according to the invention can advantageously be carried out in a full-bottom converter, which, in the lowered position, can rotate about its longitudinal axis in the manner of a rotary kiln, which makes it possible to activate the reactions between the metal and the slag before the final scouring and especially before the intermediate scouring.
The process according to the invention has great advantages.
It first of all makes it possible to treat without difficulty, by the refining process using pure oxygen as the exclusive refining gas, phosphorous pig iron with a high phosphorus content.
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It further enables very low phosphorus and low nitrogen steels to be obtained easily and reliably, still having a relatively high carbon content. In addition, compared to other pneumatic refining processes, it causes a much greater desulphurization of the cast iron. It was found that 'this desulphurization normally exceeded 70%, that is to say that from a cast iron holding for example 0.100% sulfur, a steel is obtained with a sulfur content of less than 0.030%.
The yield of the operation carried out according to the process which is the subject of the invention is also greater than the yield of the known pneumatic refining processes.
Furthermore, at the end of the operation, a steel which is less oxidized than in the known pneumatic refining processes is obtained. , which allows a saving of deoxidizing materials in the further processing of the steel.
The method that is the subject of the invention also has the advantage of eliminating projections, to a very large extent.
Finally, a very important advantage of this process is that it makes it possible to achieve a significant saving in lime, of about 20%, compared with conventional methods. This leads to a reduction in the quantities of slag and especially in the case of Thomas slag, an enrichment of the latter in phosphorus pentoxide.
The following application case of the process which is the subject of the invention is given by way of example and in no way limiting.
In a full-bottom converter, 24.4 tons of cast iron containing 3.59% carbon, 0.35% silicon, 0.35% manganese, 1.87% phosphorus and 0.048% were charged. % sulfur. At the same time, 4 tons of scrap and 800 Kgs of lime, 200 Kgs of bauxite and 500 Kgs of Swedish minerals were loaded.
The refining operation began with the injection from above on the surface of the bath, by means of a lance fitted with a nozzle with a long neck and the end of which was located at 1.60 m from the surface. of the metal, oxygen at 97% purity. This injection was continued for 4 minutes with an oxygen flow rate of 90 Nm3 per minute.
At the start of the fifth minute, the oxygen flow was reduced to 68Nm
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per minute by suspending 1.3 kg of lime per Nm3 of oxygen therein and the end of the injection lance was gradually brought closer to the surface of the metal to bring it back to 1.20 m from that -this.
This injection of lime suspended in oxygen lasted 9 minutes. After this second phase of the operation, a steel was obtained containing 0.57% carbon, 0.078% phosphorus, 0.0305 sulfur and 0.0040 5 nitrogen. The slag formed had an iron content of 8.4% and a total P205 content of 27.3%
After scouring this slag, 1,200 Kgs of scrap, 100 Kgs of ore and 50 Kgs of bauxite were added and the operation of injecting lime in suspension in oxygen containing 1.3 Kgs of oxygen was resumed. lime per Nm3 of oxygen, at a rate of 70 Nm3 per minute for 1 minute, then 40 Nm3 for 2 minutes. After these 3 minutes the operation was stopped and a steel was obtained containing 0.065% carbon, 0.020% phosphorus, 0.013% sulfur and 0.0037% nitrogen.
CLAIMS.
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