Procédé de contrôle de l'affinage de la fonte.
La présente invention est relative à un procédé
pour contrôler l'opération d'affinage de la fonte dans laquelle
on insuffle de l'oxygène industriellement pur, au moyen d'au
moins une tuyère située au-dessous de la surface du bain métallique, par exemple dans le fond du convertisseur. Cette tuyère
est généralement composée de deux conduits coaxiaux dont le
conduit central est réservé au passage de l'oxygène, l'espace -
compris entre le conduit central et le conduit périphérique
étant réservé au passage d'un fluide, de préférence à décomposition endothrrmique.par exemple un hydrocarbure liquide ou gazeux destiné à la protection de ta tuyère et des matériaux réfractaires contre l'action de l'oxygène pur.
On a déjà préconisé un certain nombre de procédés de contrôle de l'opération d'affinage avec soufflage d' oxygène par le fond du convertisseur. On peut citer par exemple les procédés basés sur des bilans de matières et des bilans, thermiques et mettant en oeuvre un modèle mathématique de calcul des enfournements.
En principe, de tels procédés permettent d'obtenir régulièrement au rabattement de la cornue, la composition et la température désirées pour le métal affiné. En pratique cependant, on constate une certaine dispersion des résultats ainsi obtenus. Cette dispersion peut être due à une mauvaise connaissance des matières enfournées, par exemple du poids ou de la composition exacte de la fonte, des ferrailles ou de la
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position de la fonte se retrouve intégralement dans le métal affiné lors du rabattement, compte tenu évidemment de la mise au mille de fonte.
Pour y remédier, on effectue généralement un rabattement prématuré de la cornue, on mesure rapidement la teneur en fer de la scorie ainsi que sa température et on reprend le soufflage avec ou sans additions pendant le temps nécessaire pour obtenir la composition et la température désirées pour le métal.
Les résultats ainsi obtenus se sont révélés satisfaisants et on a pu réduire sensiblement les dispersions qui sont généralement constatées lorsque l'on n'effectue pas de rabattement prématuré.
Certaines difficultés subsistent cependant encore
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pérature et la composition désirées de l'acier en fin d'affinage. Ces difficultés peuvent être dues au fait que les conditions de soufflage ne sont pas reproductibles........-.' La présente invention a pour objet un procéda permettant de remédier à ces inconvénients, san3 devoir pratiquer un rabattement prématuré de la cornue.
Cette invention est fondée sur les considérations suivantes..
D'une façon inattendue, on a constaté que la mesure de l'intensité lumineuse de la flamme sortant du convertisseur permet de détecter le moment de fusion de la scorie.
Par ailleurs, les promoteurs de ^La présente invention ont pu expérimentalement mettre en- évidence l'existence d'une relation entre, d'une part, la quantité d'oxygène soufflé à partir de ce moment de fusion de la scorie et, d'autre part,la teneur en fer de la scorie.
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opération d'affinage correspond à une teneur en fer bien déterminée de la scorie, cette teneur étant, dans le cas de l'affinage de fonte phosphoreuse, étroitement liée à la teneur en phosphore de la fonte.
En conséquence, la mesure de l'intensité lumineuse de la flamme sortant du convertisseur peut être utilisée pour déterminer le moment précis de la fin de l'opération d'affinage.
Conformément à ce qui vient d'être dit, le procédé objet de la présente invention est essentiellement caracté-
<EMI ID=4.1> a) on effectue les enfournements de la fonte, des mitrailles et des diverses matières d'addition constituant la charge du convertisseur; b) au moyen des tuyères composées de deux conduits coaxiaux dont est équipé le convertisseur, on souffle dans le bain métallique, de l'oxygène entouré d'un fluide protecteur; c) pendant toute la durée de l'insufflation de l'oxygène, on mesure l'intensité de la flamme sortant du convertisseur; d) on détecte le moment où l'intensité de cette flamme devient minimum, ce qui correspond au moment de la fusion de la scorie;
e) à partir de ce moment, on souffle la quantité,d'oxygène nécessaire pour atteindre le moment précis de la fin d'affinage correspondant à la quantité d'acier désirée, cette quantité d'oxygène étant déterminée à l'aide de la relation préalablement établie pour l'installation utilisée, entre la teneur en fer de la scorie et la quantité d'oxygène soufflée après la fusion de la dite scorie.
Comme déjà dit, la teneur en fer de la scorie. dont il est question en e) ci-dessus est bien la teneur correspondant à la fin de l'opération d'affinage. Elle est déterminée
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aide des résultats d'autres opérations d'affinage, soit mathématiquement à l'aide d'un modèle de calcul des enfournements
(modèle statique).
Suivant une modalité de l'invention, la qualité d'acier obtenue au moment précis de la fin de l'affinage est définie par sa composition chimique.
Suivant une autre modalité de l'invention, la qualité d'acier obtenue au moment précis de la fin de l'affinage est définie par sa température.
En effet, le moment de la fusion de la scorie étant une fonction de sa composition et de sa température, on conçoit que si l'on connaît la composition de cette scorie, on peut en déterminer facilement la température pour laquelle la fusion a lieu.
Or, on a fait la constatation que le point carac-
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dans la scorie à une teneur en fer constante de l'ordre de 5 %.
Les autres composants de la scorie peuvent être calculés à partir des enfournements réalisés dans le convertisseur. Donc, on peut connaître.la composition totale de la scorie et en déduire sa température de fusion.
On dispose ainsi d'un-capteur de mesure de la température de la scorie qui permet d'obtenir une indication significative de la température du bain métallique, notamment à cet instant et en fin d'affinage.
La mesure de l'intensité de la flamme sortant du convertisseur est avantageusement effectuée au moyen d'une cellule photoélectrique orientée ver3 une plage de la dite flamme située à environ 2,5 m au-dessus du bec du convertisseur et au coeur de cette flamme.
En visant une plage située à environ 2,50 mètres au-dessus du bec, on soustrait l'enregistrement à l'influence du rayonnement du bain qui, en quelque sorte, provoque le nivellement du signal. Par ailleurs, il importe également de viser le coeur de la flamme, pour éviter que l'instabilité des bords de flamme ne superpose au signal des fluctuations aléatoires qui peuvent masquer des transitions.
Les figures 1 et 2 annexées sont données à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre le procédé faisant l'objet de la présente invention.
La figure 1 représente l'évolution de l'intensité
(i) de la flamme sortant du convertisseur (en ordonnée) en fonction du temps (en abscisse). La figure 2 représente la relation existant, pour l'installation utilisée, entre la teneur en fer de la scorie
(en abscisse) et la quantité d'oxygène soufflée dans le bain, après la fusion de ladite scorie (en ordonnée).
Suivant la figure 1, l'évolution de l'intensité de la flamme enregistrée par une cellule photoélectrique, par exemple au germanium ou au silicium, peut être décomposée en trois périodes en rapport étroit avec les phases métallurgiques de la conversion, soit :
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dant les trois quarts environ du temps de conver-
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période II : période de déphosphoration qui se prolonge jusqu'
à environ 95 % du temps de conversion. Cette période est plus ou moins longue suivant le type de fonte affinée (phosphoreuse ou hématite), période III : période d'oxydation du fer qui détermine la valeur du phosphore résiduel dans l'acier et termine la conversion.
La fin de la période II (déphosphoration) est caractérisée dans le. cas présent par une valeur.minimum du signal représentant l'intensité de la flamme et correspond au moment de la fusion de la scorie. Ce moment peut être aisément et automatiquement repéré à l'aide d'un composant électronique destiné
à détecter le minimum d'une fonction.
Au cours de la période III, la cellule mesurant l'intensité de la flamme fournit un signal d'amplitude croissante due à la progression de l'oxydation du fer et à l'augmentation de la température des gaz.
Le volume d'oxygène soufflé au cours de cette période III permet de prévoir avec une bonne précision, la teneur en fer de la scorie lors du rabattement du convertisseur. Cette relation est représentée à la figure 2 et des vérifications par prélèvements ont montré que cette relation correspondait effectivement à une suite d'états reproductibles du bain métallique.
Le choix du poids de silicium enfourné comme pa-
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La relation de la figure 2 est particulièrement intéressante pour déterminer l'arrêt de la conversion de fontes phosphoreuses.
REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle de l'affinage de la fonte avec insufflation d'oxygène entouré d'un fluide protecteur au moyen d'au moins une tuyère située en dessous de la surface du bain métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on effectue les enfournements de la fonte, des mitrailles et des diverses matières d'addition constituant la charge du convertisseur,
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est équipé le convertisseur, on souffle, dans le bain métallique, de l'oxygène entouré d'un fluide protecteur,
dl pendant toute la durée de l'insufflation de l'oxygène, on
mesure l'intensité de la flamme sortant du convertisseur, d) on détecte le moment où l'intensité de cette flamme devient minimum, ce qui correspond au moment de la fusion de la scorie, e) à partir de ce moment, on souffle la quantité d'oxygène nécessaire pour atteindre le moment précis de la fin d'affinage correspondant à la qualité d'acier désirée, cette quantité d'oxygène étant déterminée à l'aide de la relation préalablement établie pour l'installation utilisée, entre la teneur en fer de la scorie et la quantité d'oxygène soufflée. après la fusion de la dite scorie.
Process for controlling the refining of cast iron.
The present invention relates to a process
to control the refining operation of the pig iron in which
industrially pure oxygen is blown by means of
minus one nozzle located below the surface of the metal bath, for example in the bottom of the converter. This nozzle
is generally composed of two coaxial conduits, the
central duct is reserved for the passage of oxygen, the space -
between the central duct and the peripheral duct
being reserved for the passage of a fluid, preferably with endothermic decomposition, for example a liquid or gaseous hydrocarbon intended for the protection of your nozzle and of the refractory materials against the action of pure oxygen.
A certain number of methods of controlling the refining operation with oxygen blowing through the bottom of the converter have already been recommended. Mention may be made, for example, of methods based on material balances and thermal balances and implementing a mathematical model for calculating the loads.
In principle, such methods make it possible to regularly obtain, at the folding of the retort, the desired composition and temperature for the refined metal. In practice, however, there is a certain dispersion of the results thus obtained. This dispersion may be due to a poor knowledge of the materials loaded, for example the weight or the exact composition of the cast iron, the scrap or the
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The position of the cast iron is found entirely in the refined metal during the folding, obviously taking into account the setting in thousand of cast iron.
To remedy this, one generally carries out a premature folding back of the retort, one quickly measures the iron content of the slag as well as its temperature and one resumes the blowing with or without additions for the time necessary to obtain the composition and the temperature desired for metal.
The results thus obtained have proved to be satisfactory and it has been possible to significantly reduce the dispersions which are generally observed when premature drawdown is not carried out.
However, some difficulties still remain
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desired temperature and composition of the steel at the end of refining. These difficulties may be due to the fact that the blowing conditions are not reproducible ........-. ' The present invention relates to a process for overcoming these drawbacks, without having to practice a premature folding of the retort.
This invention is based on the following considerations.
Unexpectedly, it has been found that the measurement of the light intensity of the flame leaving the converter makes it possible to detect the melting moment of the slag.
Moreover, the promoters of the present invention have been able to experimentally demonstrate the existence of a relationship between, on the one hand, the quantity of oxygen blown from this moment of melting of the slag and, d on the other hand, the iron content of the slag.
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The refining operation corresponds to a well-determined iron content of the slag, this content being, in the case of the refining of phosphorous pig iron, closely linked to the phosphorus content of the pig iron.
Accordingly, the measurement of the luminous intensity of the flame exiting the converter can be used to determine the precise time of the end of the refining operation.
In accordance with what has just been said, the method which is the subject of the present invention is essentially characterized
<EMI ID = 4.1> a) the charging of the cast iron, the scrap metal and the various additives constituting the charge of the converter is carried out; b) by means of nozzles made up of two coaxial conduits with which the converter is fitted, oxygen is blown into the metal bath surrounded by a protective fluid; c) throughout the duration of the oxygen blowing, the intensity of the flame leaving the converter is measured; d) the moment when the intensity of this flame becomes minimum is detected, which corresponds to the moment of melting of the slag;
e) from this moment, the quantity of oxygen necessary to reach the precise moment of the end of refining corresponding to the desired quantity of steel is blown, this quantity of oxygen being determined using the relationship previously established for the installation used, between the iron content of the slag and the quantity of oxygen blown after the melting of the said slag.
As already said, the iron content of the slag. referred to in e) above is indeed the content corresponding to the end of the refining operation. She is determined
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using the results of other refining operations, or mathematically using a charging model
(static model).
According to one embodiment of the invention, the quality of steel obtained at the precise moment of the end of the refining is defined by its chemical composition.
According to another modality of the invention, the quality of steel obtained at the precise moment of the end of the refining is defined by its temperature.
Indeed, the time of melting of the slag being a function of its composition and its temperature, it is understood that if we know the composition of this slag, we can easily determine the temperature at which the melting takes place.
However, it has been observed that the point charac-
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in the slag at a constant iron content of the order of 5%.
The other components of the slag can be calculated from the charges made in the converter. So, we can know the total composition of the slag and deduce its melting temperature.
There is thus a sensor for measuring the temperature of the slag which makes it possible to obtain a significant indication of the temperature of the metal bath, in particular at this moment and at the end of refining.
The measurement of the intensity of the flame leaving the converter is advantageously carried out by means of a photoelectric cell oriented towards a range of said flame located approximately 2.5 m above the nozzle of the converter and at the heart of this flame .
By aiming at a range approximately 2.50 meters above the nozzle, the recording is subtracted from the influence of the radiation from the bath which, in a way, causes the signal to level out. Furthermore, it is also important to aim at the core of the flame, to prevent the instability of the flame edges from superimposing random fluctuations on the signal which may mask transitions.
The appended FIGS. 1 and 2 are given by way of non-limiting example, in order to make the process forming the subject of the present invention clearly understood.
Figure 1 represents the evolution of the intensity
(i) the flame leaving the converter (on the y-axis) as a function of time (on the x-axis). Figure 2 shows the relationship, for the plant used, between the iron content of the slag
(on the abscissa) and the quantity of oxygen blown into the bath, after the melting of said slag (on the ordinate).
According to FIG. 1, the evolution of the intensity of the flame recorded by a photoelectric cell, for example germanium or silicon, can be broken down into three periods closely related to the metallurgical phases of the conversion, namely:
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for about three quarters of the time
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period II: period of dephosphorization which lasts until
at about 95% of the conversion time. This period is more or less long depending on the type of refined cast iron (phosphorous or hematite), period III: iron oxidation period which determines the value of residual phosphorus in the steel and completes the conversion.
The end of period II (dephosphorization) is characterized in the. present case by a minimum value of the signal representing the intensity of the flame and corresponds to the moment of melting of the slag. This moment can be easily and automatically identified using an electronic component intended for
to detect the minimum of a function.
During period III, the cell measuring the intensity of the flame provides a signal of increasing amplitude due to the progression of the oxidation of iron and the increase in the temperature of the gases.
The volume of oxygen blown during this period III makes it possible to predict with good precision the iron content of the slag during the drawdown of the converter. This relationship is shown in FIG. 2 and checks by sampling have shown that this relationship effectively corresponds to a series of reproducible states of the metal bath.
The choice of the weight of silicon loaded as pa-
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The relation of FIG. 2 is particularly interesting for determining the cessation of the conversion of phosphorous melts.
CLAIMS
1. Process for controlling the refining of cast iron with oxygen blowing surrounded by a protective fluid by means of at least one nozzle located below the surface of the metal bath, characterized in that it comprises the steps the following: a) the cast iron, scrap metal and various additive materials constituting the converter charge are carried out,
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the converter is equipped, oxygen is blown into the metal bath surrounded by a protective fluid,
dl for the duration of the oxygen insufflation, we
measures the intensity of the flame coming out of the converter, d) we detect the moment when the intensity of this flame becomes minimum, which corresponds to the moment of the melting of the slag, e) from this moment, we blow the quantity of oxygen necessary to reach the precise moment of the end of refining corresponding to the desired quality of steel, this quantity of oxygen being determined using the relation previously established for the installation used, between the content iron from the slag and the amount of oxygen blown. after the melting of the said slag.