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Procéda de préparation d'une matière à bas point de fusion en vue d'accélérer la formation de laitier lors de la fabri- cation de l'acier.
Dans la fabrication de l'acier, il est de plus en plus important d'orienter opportunément la formation de lai- tier métallurgique. Ces derniers temps, on a attaché une at- tention toute particulière à ce problème, en particulier en ce qui concerne une formation rapide et favorable de laitier.
On accélère cette formation de laitier en employant une chaux vive molle et réactive, ainsi qu'une quantité aussi élevée que possible d'oxydes de fer au début de la formation de lai- tier et l'on évite le plus possible la formation de ferrites dicalciques de la chaux à point de fusion élevé avec l'acide silicique présent à partir de la charge ou par combustion du silicium à partir de la fonte brute.
Dans les processus rapides de fabrication de l'acier
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tels que le procédé LD et d'autres procédés à soufflage d'o- xygène, en introduisant de la chaux vive molle et en employant des battitures de laminoirs au début du processus de souffla- ge, on essaye de réaliser les conditions permettant d'obtenir une quantité de laitier à bas point de fusion et, par consé- quent, s'accroissant rapidement. On ajoute des battitures de laminoirs car, dans de nombreux cas, le soufflage habituel de l'oxygène sur la charge dans les premières minutes du souffla ge au moyen de la lance relevée vers le haut ne suffit pas pour brûler suffisamment d'oxygène pour la formation d'oxydes de fer.
En règle générale, dans le procédé LD, pour abais- ser le point de fusion du laitier, on ajoute du spath fluor à raison de 1 à 30 kg/t d'acier brut. Les avantages du spath fluor qui, suivant sa propriété, sert à augmenter l'activité de l'oxyde de fer dans le laitier, n'interviennent pas encore dans les premières minutes du soufflage. De même, jusqu'à présent, on n'a pas encore employé la bauxite qui, par suite de sa haute teneur en alumine, avec des fractions croissantes d'oxydes de fer, semble appropriée pour une formation rapide de laitier.
De même, pour d'autres procédés de fusion tels que le procédé SM et le procédé de fusion électrique,il existe des études suivant lesquelles une formation rapide de laitier après liquéfaction de la charge par de hautes teneurs en Fe dans le laitier, procure des avantages, notamment une plus courte durée de fusion, un meilleur transfert de P et S du bain métallique dans le laitier et, en même temps, une plus faible consommation de chaux.
Dans le cas du procédé LD, une formation plus rapi- de de laitier offre l'avantage d'effectuer uniformément le
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processus de fusion et, par conséquent, de mieux régler ce dernier en supposant qu'il s'agisse d'une automatisation. Si la formation de laitier ne se produit pas très rapidement, a- près l'allumage, il se produit une forte formation d'étincel- les subsistant jusqu'à ce qu'une épaisseur minimum ait été formée par la couche de laitier liquide protégeant principale- ment la fonte brute liquide contre l'énergie cinétique du jet de;soufflage dans la mesure où aucune particule métallique n'est plus projetée par l'impulsion de choc avec'forte forma- tion d'étincelles, cette formation d'étincelles étant généra- lement connue sous le nom de "crachement".
Ce n'est qu'après le début de la formation de laitier que cessent les réactions entre l'oxygène du jet de soufflage et la charge métallique, mais il se produit alors une réaction d'échange entre le bain métallique, le laitier et le jet d'oxygène et il faut alors admettre que les particules métalliques projetées vers le haut sous l'impulsion du jet de soufflage sont fixées dans le lai- tier qui, à ce moment, est liquide. En particulier, dans le cas d'une plus longue durée et d'une plus forte intensité, l'effet de crachement exerce une influence défavorable sur le rendement et le déroulement de l'opération.
Les particules projetées sont perdues pour la fabrication de l'acier et, en outre, elles se décomposent dans la lance ou à l'embouchure du convertisseur; de plus, leur élimination exige beaucoup de temps et de main-d'oeuvre, ce qui donne lieu à des pertes d'é- nergie.
Si la formation de laitier ralentit, il en résulte également une influence néfaste sur le processus ultérieur de soufflage par suite de son irrégularité d'une coulée à l'au- tre. La liquéfaction du laitier doit être forcée au début du processus en prolongeant une partie de tout le processus de soufflage avec une lance relevée vers le haut. Dans ce cas,
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la formation de laitier est provoquée par de plus fortes te- neurs en oxydes de fer dans le laitier, ces plus fortes te- neurs exerçant un effet néfaste au cours du processus ulté- rieur de soufflage dans la mesure où la décarburation se pro- duit d'autant plus rapidement dans le laitier par suite de l'oxygène fourni par la lance de soufflage, avec réduction simultanée des fortes toneurs en oxydes de fer.
Dans de nom- breux cas, il en résulte des projections, entraînant ainsi des pertes de rendement en Fc dans le procédé. L'élimination de ces projections exige à nouveau du temps et se traduit par une plus faible durée de vie du récipient du convertisseur, étant donné que ce dernier est alors exposé à la chaleur de l'intérieur par la charge liquide chaude et de l'extérieur, par l'enveloppe de laitier se trouvant sur le convertisseur.
Si les conditions du procédé sont aussi défavorables par suite de l'emploi de chaux vive dure ou par suite d'autres circonstances telles qu'une importante charge du convertis- seur, c'est-à-dire une forte charge avec un volume de conver- tisseur relativement faible ou également dans le cas de ca- ractéristiques défavorables pour la fonte brute, en particu- lier dans le cas de faibles teneurs en Si dans la fonte brute, la formation de laitier, principalement la dissolution de la chaux, peut encore conduire à des difficultés dans les der- niéres minutes du processus de soufflage, étant donné que, pour obtenir une bonne formation de laitier, on essaye de travailler, par une position relativement élevée de la lance, avec une quantité aussi élevée que possible de chaux dissou- te.
Il en résulte à nouveau des teneurs différentes en oxy- des de fer dans le laitier final, ainsi que de moins bonnes conditions pour atteindre, en toute sécurité, le carbone fi- nal et la température finale. L'obtention des teneurs fina- les recherchées en phosphore et en soufre est réglée plus
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difficilement et dans de moins bonnes conditions.
En résumé, il faut dire qu'une formation rapide de laitier et une dissolution aussi rapide et uniforme que possi- ble de la chaux lors de la réalisation de tous les procédés de fabrication d'acier, en particulier les procédés rapides, sont importantes pour l'énergie et le rendement. L'uniformité du processus est une condition essentielle à la mise en oeuvre d'une automatisation.
De plus, pour des raisons encore inconnues, lors de la réalisation du procédé, il est avantageux de maintenir une épaisseur déterminée de laitier uniforme d'une coulée à l'au- tre.
Dans la description ci-dessus, on a déjà mentionné que, jusqu'à présent, on avait envisagé d'obtenir une forma- tion rapide de laitier, principalement en employant une chaux réactive et une teneur aussi élevée que possible en oxydes de fer au début du processus d'affinage. Dans de nombreux cas, on emploie habituellement du spath fluor, mais il en résulte un inconvénient du fait que, lors de l'addition de spath fluor aux hautes températures de travail de la fabrication de l'a- cier, il se produit une libération de gaz contenant du fluor et qui sont toxiques lorsqu'ils sont dégagés dans l'atmosphè- re.
De même, par suite de son prix élevé, le spath fluor en- traîne une sensible augmentation des frais et il peut être inopportun dans de nombreuses conditions car, très souvent, sa tendance à favoriser la formation de mousse dans le lai- tier est inopportune ou, dans le cas d'un laitier à haute te- neur en phosphore, que l'on doit employer ultérieurement pour des engrais, il ne peut être employé, car il conduit à des formations d'apatite insolubles dans l'eau et, par conséquent, inactives en tant qu'engrais. En règle générale, on n'a pas recouru à l'emploi de bauxite. Afin d'obtenir une formation
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rapide de laitier, on a proposé d'ajouter de la chaux pré- chauffée pour accélérer notamment la formation de laitier.
Par suite des frais qui en résultent et par suite des diffi- cultés d'appareillage qu'entraîne un préchauffage opportun et économique de la chaux, cette suggestion n'a pas été retenue.
Les propositions et les essais formulés en vue d'employer de la chaux vive (enrichie de 1 à 9% d'oxydes de fer), ce pro- duit étant appelé ferrite de chaux synthétique, n'ont pas été adoptés dans la pratique par suite du prix élevé d'un tel for- mateur de laitier. Suivant la présente invention, afin d'ac- célérer la formation de laitier, on ajoute, à la charge, une matière fondant aisément en une quantité de 1 à 15 kg/t d'a- cier brut.
Cette matière a la composition suivante :
35,0 - 50,0% d'acide silicique 20,0 - 40,0% d'alumine
5,0 - 20,0% d'oxyde de fer et, en outre, de la chaux jusqu'à 40% et de l'oxyde de magné- sium, jusqu'à 8%.
Dans le procédé LD, après l'introduction de l'oxy- gène sur la charge, cet additif à bas point de fusion se li- quéfie très rapidement par la chaleur de combustion libérée, principalement le Si de la fonte brute, avec l'oxygène gazeux.
Dès que les composants liquides de faible viscosité se sont formés par la liquéfaction de la matière fondant aisément, on obtient les conditions d'une formation ultérieure rapide et abondante de laitier avec élévation simultanée de température par suite de la dissolution de la chaux à partir des additifs, ainsi que des oxydes de fer, par suite de l'oxydation de la charge métallique au moyen de l'oxygène gazeux.
La tendance au crachement n'existe plus que pendant un bref instant et, par suite de la formation rapide de lai-
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fier, les conditions d'un déroulement uniforme du procédé sont, en outre, remplies. L'absence de fluor empêche les influences néfastes de ce dernier par suite de la formation d'apatite, de même que la fixation du phosphore dans des laitiers qui, par suite de leur teneur en phosphore, doivent être employés ultérieurement comme engrais. La matière ajoutée de la composition ci-dessus se caractérise par un prix très favorable. En principe, son addition est également possible et avantageuse dans le processus d'affinage sur sole car, dans ce cas, la formation de laitier est accélérée et l'on obtient plus rapidement une plus grande quantité de laitier.
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Process for the preparation of a low melting point material with a view to accelerating the formation of slag during the manufacture of steel.
In the manufacture of steel, it is increasingly important to guide the formation of metallurgical slag in an appropriate manner. In recent times, special attention has been paid to this problem, in particular as regards rapid and favorable slag formation.
This slag formation is accelerated by using a soft and reactive quicklime and as high as possible of iron oxides at the start of slag formation and the formation of ferrites is avoided as much as possible. High-melting lime dicalciums with silicic acid present from the feed or by combustion of silicon from pig iron.
In the rapid steelmaking processes
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Such as the LD process and other oxygen blowing processes, by introducing soft quicklime and employing rolling mill scale at the start of the blowing process, an attempt is made to achieve the conditions for to obtain a quantity of low melting point slag and therefore rapidly increasing. Rolling mill scale is added because, in many cases, the usual blowing of oxygen on the load in the first few minutes of blowing by means of the lance raised up is not sufficient to burn sufficient oxygen for the load. formation of iron oxides.
Generally, in the LD process, to lower the melting point of the slag, fluorspar is added at a rate of 1 to 30 kg / t of crude steel. The advantages of fluorspar which, depending on its property, serves to increase the activity of iron oxide in the slag, do not yet occur in the first minutes of blowing. Likewise, hitherto, bauxite has not yet been employed which, owing to its high alumina content, with increasing fractions of iron oxides, seems suitable for rapid formation of slag.
Likewise, for other smelting processes such as the SM process and the electric smelting process, there are studies according to which rapid formation of slag after liquefaction of the feedstock by high Fe contents in the slag provides advantages. advantages, including a shorter melting time, better transfer of P and S from the metal bath to the slag and, at the same time, lower lime consumption.
In the case of the LD process, faster slag formation offers the advantage of uniformly effecting
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merge process and, therefore, to better regulate the latter assuming it is an automation. If the formation of slag does not occur very quickly, after ignition, there is a strong formation of sparks remaining until a minimum thickness has been formed by the layer of liquid slag protecting mainly liquid pig iron against the kinetic energy of the blowing jet insofar as no more metal particles are thrown by the shock pulse with strong sparking, this formation of sparks being commonly known as "spitting".
It is only after the beginning of the formation of slag that the reactions between the oxygen of the blowing jet and the metal charge cease, but an exchange reaction then takes place between the metal bath, the slag and the oxygen jet and it must then be admitted that the metal particles projected upwards under the impulse of the blowing jet are fixed in the slag which, at this moment, is liquid. In particular, in the case of a longer duration and greater intensity, the spitting effect exerts an unfavorable influence on the efficiency and the course of the operation.
The projected particles are lost in the manufacture of steel and, moreover, they decompose in the lance or at the mouth of the converter; moreover, their disposal requires a lot of time and manpower, which leads to energy losses.
If the slag formation slows down, this also results in a detrimental influence on the subsequent blowing process due to its irregularity from one pour to another. Liquefaction of the slag should be forced at the start of the process by prolonging part of the entire blowing process with a lance raised upwards. In that case,
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the formation of slag is caused by higher contents of iron oxides in the slag, these higher contents exerting a detrimental effect during the subsequent blowing process insofar as decarburization occurs all the more rapidly in the slag as a result of the oxygen supplied by the blowing lance, with simultaneous reduction of the strong toners to iron oxides.
In many cases this results in spattering, thus causing losses in Fc yield in the process. Elimination of these spatter again takes time and results in a shorter life of the converter vessel, as the converter is then exposed to the heat from the inside by the hot liquid charge and the outside, by the slag casing on the converter.
If the process conditions are also unfavorable owing to the use of hard quicklime or owing to other circumstances such as a large load on the converter, that is to say a large load with a volume of relatively low converter or also in the case of unfavorable characteristics for pig iron, in particular in the case of low Si contents in pig iron, the formation of slag, mainly the dissolution of lime, can still lead to difficulties in the last minutes of the blowing process, since, in order to obtain a good formation of slag, one tries to work, by a relatively high position of the lance, with a quantity as high as possible of dissolved lime.
This again results in different iron oxide contents in the final slag, as well as poorer conditions for safely reaching the final carbon and the final temperature. Obtaining the desired final phosphorus and sulfur contents is regulated more
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with difficulty and in less good conditions.
In summary, it must be said that rapid formation of slag and as rapid and uniform dissolution of lime as possible when carrying out all steelmaking processes, especially rapid processes, are important for energy and efficiency. Uniformity of the process is an essential condition for the implementation of automation.
In addition, for still unknown reasons, when carrying out the process, it is advantageous to maintain a determined thickness of uniform slag from one cast to the next.
In the above description, it has already been mentioned that heretofore it had been envisaged to obtain a rapid formation of slag, mainly by employing a reactive lime and as high a content as possible of iron oxides in the medium. start of the ripening process. In many cases fluorspar is usually employed, but there is a disadvantage that when adding fluorspar at the high working temperatures of steelmaking, release occurs. gases containing fluorine which are toxic when released into the atmosphere.
Likewise, owing to its high price, fluorspar entails a noticeable increase in costs and it can be inopportune in many conditions because very often its tendency to promote foaming in the slag is inappropriate. or, in the case of a slag with a high phosphorus content, which must be used later for fertilizers, it cannot be used, since it leads to apatite formations insoluble in water and, therefore, inactive as a fertilizer. In general, the use of bauxite has not been used. In order to obtain training
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rapid slag, it has been proposed to add preheated lime in particular to accelerate the formation of slag.
Owing to the costs which result therefrom and owing to the difficulties of the apparatus caused by a timely and economical preheating of the lime, this suggestion was not adopted.
The proposals and tests formulated for the use of quicklime (enriched with 1 to 9% iron oxides), this product being called synthetic lime ferrite, have not been adopted in practice by due to the high price of such a slag former. In accordance with the present invention, in order to accelerate the formation of slag, a readily melting material is added to the feed in an amount of 1 to 15 kg / t of crude steel.
This material has the following composition:
35.0 - 50.0% silicic acid 20.0 - 40.0% alumina
5.0 - 20.0% iron oxide and additionally lime up to 40% and magnesium oxide up to 8%.
In the LD process, after the introduction of oxygen to the feed, this low melting point additive very quickly becomes liquefied by the heat of combustion liberated, mainly the Si from pig iron, with the gaseous oxygen.
As soon as the liquid components of low viscosity are formed by the liquefaction of the easily melting material, the conditions are obtained for a subsequent rapid and abundant slag formation with simultaneous rise in temperature as a result of the dissolution of lime from the slag. additives, as well as iron oxides, as a result of the oxidation of the metal filler by means of gaseous oxygen.
The tendency to spit no longer exists for more than a short time and, as a result of the rapid formation of the-
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proud, the conditions for a uniform process are also fulfilled. The absence of fluorine prevents the harmful influences of the latter as a result of the formation of apatite, as well as the fixation of phosphorus in slags which, because of their phosphorus content, must be used later as fertilizer. The added material of the above composition is characterized by a very favorable price. In principle, its addition is also possible and advantageous in the hearth refining process, since in this case the formation of slag is accelerated and a greater quantity of slag is obtained more quickly.