Procédé d'affinage de la fonte.
La présente invention est relative à un pro-
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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 endothermique,'par exemple un hydrocarbure liquide ou gazeux, destiné à la protection de la tuyère et des matériaux réfractaires contre l'action de l'oxygène pur.
On a déjà préconisé un certain nombre de pro-
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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, les résultats obtenus présentent parfois une dispersion non négligeable. En ce qui concerne le déroulement proprement dit des réactions durant l'affinage, on observe par ailleurs certaines difficultés liées à la quantité de projections émises et à la formation de loup de bec. Ces phénomènes nuisent évidemment à la productivité de l'aciérie.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients et d'ainsi s'affranchir de la mauvaise connaissance que l'on a de la qualité des matières enfournées, de la précision des capteurs de mesure, etc...
Cette invention est fondée sur les considérations suivantes.
Au cours des recherches effectuées par les promoteurs de la présente invention, l'épaississement du loup de bec a été mesuré et on a constaté d'une part, que cette caractéristique est étroitement liée à la quantité de projections émises au cours du soufflage et d'autre part, que cette quantité de projections dépend directement de la grandeur de la vitesse de décarburation, à condition de maintenir pendant la première période de la conversion un débit d' oxygène constant.
En conséquence, il est d'abord proposé d' effectuer l'affinage en deux périodes :
a) première période : soufflage d'oxygène à débit constant, b) deuxième période : soufflage d'oxygène au débit maximum technologiquement possible.
Les paramètres qui exercent une influence sur
la valeur du débit d'oxygène soufflé au cours de la première période sont par exemple : l'âge du convertisseur, la teneur
en silicium de la fonte, la charge du convertisseur, le poids du minerai enfourné. L'établissement d'un diagramme regroupant ces influences permet pratiquement de fixer le débit d'oxygène constant avec lequel il faut souffler pendant la première période de l'affinage.
Par ailleurs, la transition entre ces deux périodes de l'affinage peut être déterminée facilement à
partir d'un analyseur déterminant la teneur en oxyde de
carbone du gaz qui sort du convertisseur. Ce moment de transition en effet coincide avec le début d'une chute rapide et importante de la vitesse de décarburation et de la teneur en oxyde de carbone des gaz sortant du convertisseur.
Les promoteurs de l'invention ont en outre constaté qu'il était possible de déterminer, de manière aisée le moment auquel il fallait arrêter le soufflage de l'oxygène
à la fin de la deuxième période. ceci peut être réalisé à l'aide d'un signal généré par un appareil enregistrant les bruits émis par le convertisseur.
L'intensité du bruit enregistré diminue en
effet très fortement en fin d'affinage. Cette diminution a
pu être trouvée en relation directe avec la teneur en phosphore du métal ainsi qu'avec la teneur en fer de la
scorie. A partir de ce moment, il est donc possible, quelles
que soient les conditions d'enfournement, de déterminer la quantité d'oxygène restant à souffler pour obtenir soit la teneur en phosphore voulue dans l'acier (cas de l'affinage de fonte phosphoreuse), soit la teneur en fer visée dans la scorie (cas de fontes hématites), conformément aux relations univoques et reproductibles établies entre ces grandeurs.
Sur la base de ces condisérations, le demandeur a mis au point le procédé objet de la présente invention qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) on effectue la première période d'affinage en soufflant de l'oxygène à débit constant, la valeur' de ce débit étant déterminée à l'aide d'un diagramme regroupant l'influence,
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âge du convertisseur, la teneur en silicium de la fonte, la charge du convertisseur et le poids du minerais enfourné ; b) on mesure la teneur en oxyde de carbone des gaz sortant du convertisseur, on détecte le moment où cette teneur subit une diminution rapide et importante et dès le début de cette diminution, on met fin à la première période d' affinage, en modifiant le débit d'oxygène qui est porté à la valeur maximum technologiquement possible; c) on effectue la seconde période d'affinage en maintenant le débit d'oxygène à la valeur maximum technologiquement possible;
d) on mesure l'intensité du son provenant du convertisseur, on détecte le moment où cette intensité subit une chute rapide et importante et, à la fin de cette chute, on souffle dans le convertisseur, la quantité d'oxygène nécessaire pour atteindre le moment précis de la fin d'affinage correspondant soit à la teneur en phosphore de l'acier, soit à la teneur en fer de la scorie désirée, cette quantité d'oxygène étant déterminée à l'aide de la relation, entre la teneur en phosphore de l'acier ou la teneur en fer de la scorie et la quantité d'oxygène soufflée après la
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établie pour l'installation utilisée.
Suivant une modalité opératoire particulièrement avantageuse de l'invention, la valeur du débit d'oxygène soufflé pendant la première période de l'affinage est déterminée à l'aide d'un abaque tenant compte de l'influence de l'age du convertisseur et de la teneur en silicium de la fonte.
Les figures 1 a 3 sont données en annexe à
<EMI ID=5.1>
objet de la présente invention.
La figure 1 est composée des diagrammes a,b, c et d. Le diagramme a montre la variation du débit d'oxygène soufflé au cours des deux périodes de l'opération d'affinage.
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flé pendant la première période d'affinage a été déterminé
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et teneur en silicium de la fonte enfournée. Le diagramme c est relatif à la détection du moment où doit se terminer la fin de la première période d'affinage. Le diagramme d est relatif à la détection du moment à partir duquel le compte
à rebours de l'oxygène doit être entamé.
La figure 2 représente la relation existant pour une installation donnée entre la teneur en phosphore de l'acier et la quantité d'oxygène soufflé après la chute brutale du signal de mesure de l'intensité du son. La figure 3 représente la relation existant pour une installation donnée entre la teneur en fer de la scorie et la quantité d'oxygène soufflé après la chute brutale du signal de mesure de l'intensité du son.
Suivant la figure 1 a où les débits en Nm<3>/min sont repris en ordonnée et le volume d'oxygène soufflé en
Nm3 est repris en abscisse, la première période d'affinage
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de cette première période de soufflage, le débit d'oxygène <EMI ID=9.1>
maximum technologiquement possible. Ce débit Q2 est maintenu constant pendant la seconde période d'affinage.
Suivant la figure 1 b qui est un abaque où les débits en Nm<3>/min. sont repris en ordonnée et où l'age du convertisseur en nombre de coulées faites sur le revêtement est repris en abscisse, les courbes étant données en fonction de la teneur en silicium de la fonte, on voit comment on détermine la valeur du débit Q1 à partir de l'âge du convertisseur et de la teneur en silicium de la fonte enfournée.
Suivant la figure 1 c où les teneurs en oxyde de carbone des gaz sortant du convertisseur, teneurs exprimées en pourcents, sont reprises en ordonnée et où la quantité d'oxygène soufflée exprimée en Nm<3> est reprise en abscisse, on voit comment la fin de la première période d' affinage correspond au moment où cette teneur en oxyde de carbone commence à diminuer rapidement.
Suivant la figure 1 d où l'intensité du son provenant du convertisseur, intensité exprimée par exemple en millivolts,est reprise en ordonnée et où la valeur d'
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comment la fin de l'affinage correspond au moment où s' achève une diminution rapide et importante de la dite intensité.
Sur la figure 2, on constate que la teneur
en phosphore de l'acier en fonction du volume d'oxygène soufflé après la chute du son passe par un minimum. Cette relation permet de déterminer facilement le volume d'oxygène qu'il faut encore souffler après la chute brutale du signal de mesure, pour obtenir une teneur en phosphore déterminée. Fréquemment, la teneur finale en phosphore que'l'on recherche correspond au minimum précité.
Sur la figure 3, on constate que la teneur en fer de la scorie augmente en fonction du volume d'oxygène soufflé après la chute rapide du signal. Cette relation permet de déterminer facilement le volume d'oxygène qu'il faut encore soufler après la chute brutale du signal de mesure pour obtenir une teneur en fer déterminée dans la scorie.
Cast iron refining process.
The present invention relates to a pro-
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industrially pure oxygen, by means of at least one nozzle located below the surface of the metal bath, for example in the bottom of the converter. This nozzle is generally made up of two coaxial ducts, the central duct of which 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 the nozzle and of the refractory materials against the action of pure oxygen.
We have already advocated a number of
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oxygen from the bottom of the converter. Mention may be made, for example, of methods based on material balances and thermal balances and implementing a mathematical model for calculating the charges.
In principle, such methods make it possible to obtain the desired composition and temperature for the refined metal on a regular basis when the retort is drawn down.
In practice, however, the results obtained sometimes show a not insignificant dispersion. As regards the actual course of the reactions during ripening, there are also certain difficulties linked to the quantity of projections emitted and to the formation of beak wolf. These phenomena obviously affect the productivity of the steelworks.
The object of the present invention is a method making it possible to remedy these drawbacks and thus overcome the poor knowledge that we have of the quality of the materials loaded, of the precision of the measurement sensors, etc.
This invention is based on the following considerations.
During the research carried out by the promoters of the present invention, the thickening of the beak wolf was measured and it was found, on the one hand, that this characteristic is closely related to the quantity of projections emitted during the blowing and d on the other hand, that this quantity of projections depends directly on the magnitude of the decarburization rate, on condition that a constant oxygen flow rate is maintained during the first period of the conversion.
Consequently, it is first proposed to carry out the refining in two periods:
a) first period: oxygen blowing at constant flow, b) second period: oxygen blowing at the technologically maximum flow rate.
The parameters which have an influence on
the value of the oxygen flow rate blown during the first period are for example: the age of the converter, the content
silicon melt, the converter load, the weight of the ore charged. The establishment of a diagram regrouping these influences makes it possible in practice to fix the constant oxygen flow rate with which it is necessary to blow during the first period of refining.
Moreover, the transition between these two ripening periods can be easily determined at
from an analyzer determining the oxide content of
carbon from the gas coming out of the converter. This moment of transition in fact coincides with the start of a rapid and significant drop in the rate of decarburization and in the carbon monoxide content of the gases leaving the converter.
The promoters of the invention have further observed that it is possible to easily determine the moment at which the blowing of oxygen should be stopped.
at the end of the second period. this can be done using a signal generated by a device recording the noises emitted by the converter.
The intensity of the recorded noise decreases as
very strong effect at the end of ripening. This decrease has
could be found in direct relation with the phosphorus content of the metal as well as with the iron content of the
slag. From this moment, it is therefore possible, which
regardless of the charging conditions, to determine the quantity of oxygen remaining to be blown in order to obtain either the desired phosphorus content in the steel (in the case of the refining of phosphorous cast iron), or the target iron content in the slag (case of hematite melts), in accordance with the unambiguous and reproducible relationships established between these quantities.
On the basis of these conditions, the applicant has developed the method which is the subject of the present invention which is essentially characterized in that it comprises the following steps:
a) the first refining period is carried out by blowing oxygen at a constant flow rate, the value of this flow rate being determined using a diagram grouping the influence,
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age of the converter, the silicon content of the pig iron, the converter load and the weight of the ore charged; b) the carbon monoxide content of the gases leaving the converter is measured, the moment when this content undergoes a rapid and significant reduction is detected and from the start of this reduction, the first refining period is terminated, by modifying the oxygen flow rate which is brought to the maximum technologically possible value; c) the second refining period is carried out while maintaining the oxygen flow rate at the maximum technologically possible value;
d) the intensity of the sound coming from the converter is measured, the moment when this intensity undergoes a rapid and significant drop is detected and, at the end of this drop, the quantity of oxygen necessary to reach the converter is blown into the converter. precise moment of the end of refining corresponding either to the phosphorus content of the steel or to the iron content of the desired slag, this quantity of oxygen being determined using the relation between the content of phosphorus of the steel or the iron content of the slag and the amount of oxygen blown after the
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established for the installation used.
According to a particularly advantageous operating method of the invention, the value of the flow rate of oxygen blown during the first period of refining is determined using an abacus taking into account the influence of the age of the converter and of the silicon content of the cast iron.
Figures 1 to 3 are given in the appendix to
<EMI ID = 5.1>
object of the present invention.
Figure 1 is made up of diagrams a, b, c and d. Diagram a shows the variation in the flow rate of blown oxygen during the two periods of the refining operation.
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flé during the first ripening period was determined
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and silicon content of the cast iron. Diagram c relates to the detection of the moment when the end of the first maturing period must end. The diagram d relates to the detection of the moment from which the account
oxygen countdown must be initiated.
FIG. 2 represents the relationship existing for a given installation between the phosphorus content of the steel and the quantity of oxygen blown after the sudden drop in the signal for measuring the intensity of the sound. FIG. 3 represents the relationship existing for a given installation between the iron content of the slag and the quantity of oxygen blown after the sudden drop in the signal for measuring the intensity of the sound.
According to figure 1a where the flow rates in Nm <3> / min are shown on the ordinate and the volume of oxygen blown in
Nm3 is taken on the abscissa, the first ripening period
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of this first blowing period, the oxygen flow <EMI ID = 9.1>
maximum technologically possible. This flow rate Q2 is kept constant during the second refining period.
According to Figure 1b which is an abacus where the flow rates in Nm <3> / min. are taken on the ordinate and where the age of the converter in number of castings made on the coating is taken on the abscissa, the curves being given as a function of the silicon content of the cast iron, we see how the value of the flow rate Q1 at from the age of the converter and the silicon content of the cast iron.
According to FIG. 1 c where the carbon monoxide contents of the gases leaving the converter, contents expressed in percent, are taken on the ordinate and where the quantity of blown oxygen expressed in Nm <3> is taken on the abscissa, we see how the end of the first refining period corresponds to the moment when this carbon monoxide content begins to decrease rapidly.
According to FIG. 1 where the intensity of the sound coming from the converter, intensity expressed for example in millivolts, is taken on the ordinate and where the value of
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how the end of ripening corresponds to the moment when a rapid and significant decrease in said intensity is completed.
In Figure 2, we see that the content
in steel phosphorus depending on the volume of oxygen blown after the sound drop goes through a minimum. This relation makes it possible to easily determine the volume of oxygen which must still be blown after the sudden drop in the measurement signal, in order to obtain a determined phosphorus content. Frequently, the final phosphorus content sought is the aforementioned minimum.
In FIG. 3, it can be seen that the iron content of the slag increases as a function of the volume of oxygen blown after the rapid drop in the signal. This relation makes it possible to easily determine the volume of oxygen which must still be blown after the sudden drop in the measurement signal in order to obtain a determined iron content in the slag.