Procédé pour contrôler L'affinage de la fonte hématite
La présente invention est relative à un procédé
pour contrôler l'affinage de la fonte hématite avec soufflage d'oxygène aussi bien par le haut du convertisseur
qu'en dessous de la surface du bain métallique.
On a déjà préconisé un certain nombre de procédés de contrôle de l'opération d'affinage avec soufflage
d'oxygène. 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 chaux.
Pour y remédier, on effectue généralement un rabattement prématuré de la cornue, on mesure rapidement la teneur en carbone de l'acier 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.
Toutefois, ce rabattement prématuré de la cornue présente l'inconvénient d'allonger la durée de l'opération d'affinage.
La présente invention a pour objet un procédé éliminant ce dernier inconvénient, en permettant de terminer correctement l'affinage sans devoir pratiquer un rabattement prématuré de la cornue suivi d'une reprise du soufflage d'oxygène.
D'une façon inattendue, le demandeur a constaté que l'observation des mouvements du convertisseur permet de détecter un moment caractéristique de l'affinage àpartir duquel la quantité d'oxygène restant à souffler peut être déterminée en fonction de la teneur en carbone du métal ou de la teneur en fer de la scorie et/ou de la température du bain métallique.
En conséquence, la mesure des mouvements du convertisseur peut être utilisée pour déterminer le moment précis de la fin de l'opération d'affinage.
Sur la base de ce qui précède, le procédé objet de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on mesure une grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur pendant la période de soufflage d' oxygène, en ce que l'on détecte le moment où la dite caractéristique subit une diminution brusque et importante, et en ce qu'à partir de ce moment, on souffle dans le convertisseur la quantité d'oxygène nécessaire pour atteindre le moment précis de la fin de l'affinage correspondant à la qualité d'acier désirée, cette quantité d'oxygène étant déterminée en fonction de la teneur en carbone du métal ou de la teneur en fer de la scorie et/ou de la température du bain métallique.
Suivant l'invention, la quantité d'oxygène restant à souffler après la diminution brusque et importante de la grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur est déterminée à l'aide d'une relation préalablement établie pour l'installation utilisée, entre la dite quantité d'oxygène et soit la teneur en carbone du métal, soit la teneur en fer de la scorie.
Egalement suivant l'invention, la quantité d' oxygène restant à souffler après la diminution brusque et importante de la grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur est déterminée à l'aide d'une relation préalablement établie pour l'installation utilisée entre le niveau absolu de la mesure du mouvement du convertisseur et la température du bain métallique.
Bien entendu, les modalités du contrôle décrit ci-dessus peuvent être combinées entre elles et par exemple on peut avantageusement procéder de la façon suivante : a) quand la grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur présente une diminution brusque et importante, on prend d'abord pour objectif l'obtention d'une teneur en carbone du métal inférieure à une valeur maximum de consigne et on utilise à cette fin la relation existant entre la quantité d'oxygène restant à souffler et la teneur en carbone du.métal, b) quand ce premier objectif est atteint, on vise à obtenir une température adéquate du bain métallique et on utilise à cette fin la relation existant entre le niveau absolu de la mesure du mouvement du convertisseur et la température du bain métallique.
La mesure de la grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur est avantageusement effectuée, suivant l'invention, sur l'infrastructure de support du convertisseur, par exemple sur le tourillon ou sur le palier.
Le contrôle suivant l'invention est particuliè rement intéressant lorsque l'affinage de la fonte hématite est effectué avec soufflage d'oxygène par le haut du convertisseur.
Dans le but de rendre le contrôle plus efficace la mesure de la grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur est avantageusement associée à la hauteur
de la lance au-dessus du bain et au poids de la cornue, cette association étant par exemple exprimée par le produit de ces trois facteurs.
Suivant une première modalité de l'invention, on
<EMI ID=1.1>
injection d'oxygène au sortir de la lance, dans le cas du soufflage par le haut ou au sortir des tuyères de soufflage, dans le cas. du soufflage par le bas.
Suivant une deuxième modalité de l'invention, on définit les mouvements du convertisseur par la mesure de leur amplitude et/ou,de leur fréquence.
Suivant une autre modalité de l'invention, on détermine les mouvements du convertisseur par une mesure d'accélération ou en variante par une mesure de vitesse de déplacement.
Suivant encore une autre modalité de l'invention, on mesure les mouvements du convertisseur dans la gamme des fréquences comprises entre 0,1 et 50 Hertz, et
<EMI ID=2.1>
La figure 1 représente l'évolution des vibrations du convertisseur (en ordonnée), en fonction du temps
(en abscisse), ces accélérations étant mesurées dans le sens vertical (convertisseur à soufflage vertical). La figure 2 représente la relation existant, pour l'installation utilisée, entre la teneur en fer de la scorie (en ordonnée) et la quantité d'oxygène soufflé dans le bain (en abscisse), après la diminution importante et brusque des vibrations du convertisseur. La figure 3 représente la relation existant, pour l'installation utilisée, entre la teneur en carbone du métal
(en ordonnée) et la quantité d'oxygène soufflé dans le bain
(en abscisse), après la diminution importante et brusque des vibrations du convertisseur.
La figure 4 représente la relation existant, pour l'installation utilisée, entre le niveau absolu des vibrations du convertisseur (en abscisse) et la température du bain métallique (en ordonnée), après la diminution importante et brusque des vibrations du convertisseur.
Suivant la figure 1, l'évolution, en fonction du temps, des accélérations du convertisseur dans le sens vertical est enregistrée par un accéléromètre dans la gamme des fréquences comprises entre 0,1 et 10 Hertz. Cette évolution peut être décomposée en deux périodes en rapport étroit avec les phases métallurgiques de la conversion, soit :
période 1 : période de décarburation qui se développe
pendant les trois quarts environ du temps de conversion,
période 2 : période d'oxydation du fer qui détermine la
valeur de la teneur en fer de la scorie ou du carbone résiduel dans l'acier et termine la conversion.
La période 2 débute par une chute brutale et importante (AB) du signal représentatif de l'amplitude des vibrations du convertisseur, mesurée dans le sens vertical. Cette chute, AB, peut être aisément repérée par l'opérateur sur le diagramme d'enregistrement du signal représentatif des vibrations.
Le volume d'oxygène soufflé à partir de ce moment caractéristique permet de prévoir, avec une bonne précision, la teneur en fer de la scorie ou la teneur en carbone du métal lors du rabattement du convertisseur.
Suivant la figure 2, la teneur en fer de la scorie augmente en fonction du volume d'oxygène soufflé après la chute brutale AB du signal de mesure des vibrations. Cette relation permet de déterminer facilement le volume d'oxygène qu'il faut encore souffler après la chute verticale du signal de mesure pour obtenir une teneur en fer déterminée dans la scorie.
La relation représentée sur la figure 3 (en abscisse) 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 carbone déterminée.
La relation représentée sur la figure 4
-permet de déterminer facilement le moment où il faut arrêter le soufflage après la chute brutale du signal de mesuré, pour obtenir une température déterminée du bain métallique.
Comme déjà dit plus haut, cette modalité est avantageusement combinée avec celle relative à la teneur en carbone du métal : en général, les aciéristes exigent d'une part, une teneur en carbone du métal inférieure à une valeur maximum déterminée et d'autre part, un arrêt du soufflage à une valeur voulue de la température du bain métallique.
Des vérifications par prélèvements ont montré que ces relations correspondent effectivement à une suite d'états reproductibles du bain métallique, ce qui permet d'utiliser séquentiellement les relations établies aux figures 3 et 4.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour contrôler l'affinage de la
fonte hématite, caractérisé en ce que l'on mesure une grandeur caractéristique du mouvement du convertisseur pendant la période de soufflage d'oxygène,en ce que l'on détecte le moment où la dite caractéristique subit une diminution brusque et importante, et en ce qu'à partir de
ce moment, on souffle dans le convertisseur, la quantité d'oxygène nécessaire pour atteindre le moment précis de
la fin de l'affinage correspondant à la qualité d'acier désirée, cette quantité d'oxygène étant déterminée en fonction de la teneur en carbon du métal ou de la teneur en
fer de la scorie et/ou de la température du bain métallique.
Process for controlling the refining of hematite cast iron
The present invention relates to a process
to control the refining of the hematite iron with oxygen blowing both from the top of the converter
than below the surface of the metal bath.
A certain number of methods of controlling the refining operation with blowing have already been recommended.
oxygen. Mention may be made, for example, of methods based on
material balances and heat balances and putting
implementing a mathematical model for calculating the loadings.
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 poor knowledge of the materials loaded, for example the weight or the exact composition of the cast iron, scrap iron or lime.
To remedy this, a premature folding of the retort is generally carried out, the carbon content of the steel and its temperature are quickly measured and the blowing is resumed with or without additions for the time necessary to obtain the desired composition and temperature. for metal.
The results thus obtained have been found to be satisfactory and it has been possible to significantly reduce the dispersions which are generally observed when a premature drawdown is not carried out.
However, this premature folding back of the retort has the drawback of extending the duration of the refining operation.
The object of the present invention is a method eliminating this latter drawback, by making it possible to correctly complete the refining without having to practice a premature folding down of the retort followed by a resumption of the blowing of oxygen.
Unexpectedly, the applicant has observed that the observation of the movements of the converter makes it possible to detect a moment characteristic of the refining from which the quantity of oxygen remaining to be blown can be determined as a function of the carbon content of the metal. or the iron content of the slag and / or the temperature of the metal bath.
Accordingly, the measurement of converter movements can be used to determine the precise time of the end of the refining operation.
On the basis of the foregoing, the method which is the subject of the present invention is essentially characterized in that a quantity characteristic of the movement of the converter is measured during the oxygen blowing period, in that the moment is detected. where the said characteristic undergoes a sudden and significant reduction, and in that from this moment, the quantity of oxygen necessary to reach the precise moment of the end of the refining corresponding to the quality of 'desired steel, this quantity of oxygen being determined as a function of the carbon content of the metal or the iron content of the slag and / or the temperature of the metal bath.
According to the invention, the quantity of oxygen remaining to be blown after the sudden and significant decrease in the characteristic quantity of the movement of the converter is determined with the aid of a relation previously established for the installation used, between said quantity d oxygen and either the carbon content of the metal or the iron content of the slag.
Also according to the invention, the quantity of oxygen remaining to be blown after the sudden and significant decrease in the characteristic quantity of the movement of the converter is determined with the aid of a relation previously established for the installation used between the absolute level of measuring the movement of the converter and the temperature of the metal bath.
Of course, the control methods described above can be combined with one another and for example one can advantageously proceed as follows: a) when the characteristic quantity of the movement of the converter exhibits a sudden and significant decrease, one takes first the objective is to obtain a carbon content of the metal below a maximum set value and for this purpose the relationship existing between the quantity of oxygen remaining to be blown and the carbon content of the metal is used, b) when this first objective is achieved, the aim is to obtain an adequate temperature of the metal bath and for this purpose the relationship existing between the absolute level of the measurement of the movement of the converter and the temperature of the metal bath is used.
The measurement of the characteristic quantity of the movement of the converter is advantageously carried out, according to the invention, on the converter support infrastructure, for example on the journal or on the bearing.
The control according to the invention is particularly interesting when the refining of the hematite iron is carried out with oxygen blowing from the top of the converter.
In order to make the control more efficient, the measurement of the characteristic quantity of the movement of the converter is advantageously associated with the height
of the lance above the bath and the weight of the retort, this association being for example expressed by the product of these three factors.
According to a first embodiment of the invention, it is
<EMI ID = 1.1>
injection of oxygen at the outlet of the lance, in the case of blowing from the top or at the outlet of the blowing nozzles, in the case. blowing from the bottom.
According to a second method of the invention, the movements of the converter are defined by measuring their amplitude and / or their frequency.
According to another embodiment of the invention, the movements of the converter are determined by an acceleration measurement or as a variant by a displacement speed measurement.
According to yet another modality of the invention, the movements of the converter are measured in the range of frequencies between 0.1 and 50 Hertz, and
<EMI ID = 2.1>
Figure 1 shows the evolution of converter vibrations (on the y-axis), as a function of time
(on the abscissa), these accelerations being measured in the vertical direction (converter with vertical blowing). Figure 2 shows the relationship existing, for the installation used, between the iron content of the slag (on the y-axis) and the quantity of oxygen blown into the bath (on the x-axis), after the significant and sudden decrease in the vibrations of the converter. Figure 3 shows the relationship, for the installation used, between the carbon content of the metal
(on the y-axis) and the quantity of oxygen blown into the bath
(on the x-axis), after the significant and sudden reduction in converter vibrations.
FIG. 4 represents the relationship existing, for the installation used, between the absolute level of the vibrations of the converter (on the abscissa) and the temperature of the metal bath (on the ordinate), after the significant and sudden reduction in the vibrations of the converter.
According to FIG. 1, the evolution, as a function of time, of the accelerations of the converter in the vertical direction is recorded by an accelerometer in the range of frequencies between 0.1 and 10 Hertz. This evolution can be broken down into two periods closely related to the metallurgical phases of the conversion, namely:
period 1: developing decarburization period
during approximately three quarters of the conversion time,
period 2: iron oxidation period which determines the
value the iron content of the slag or residual carbon in the steel and complete the conversion.
Period 2 begins with a sudden and significant drop (AB) of the signal representative of the amplitude of the vibrations of the converter, measured in the vertical direction. This drop, AB, can be easily identified by the operator on the recording diagram of the signal representative of the vibrations.
The volume of oxygen blown from this characteristic moment makes it possible to predict, with good precision, the iron content of the slag or the carbon content of the metal when the converter is drawn down.
According to FIG. 2, the iron content of the slag increases as a function of the volume of oxygen blown after the sudden drop AB of the vibration measurement signal. This relationship makes it possible to easily determine the volume of oxygen which must still be blown after the vertical drop of the measurement signal in order to obtain a determined iron content in the slag.
The relationship shown in FIG. 3 (on the abscissa) makes it easy to determine the volume of oxygen which must still be blown after the sudden drop in the measurement signal, in order to obtain a determined carbon content.
The relation shown in figure 4
-allows to easily determine the moment when the blowing must be stopped after the sudden drop in the measured signal, in order to obtain a determined temperature of the metal bath.
As already stated above, this modality is advantageously combined with that relating to the carbon content of the metal: in general, steelmakers require, on the one hand, a carbon content of the metal below a determined maximum value and on the other hand , stopping the blowing at a desired value of the temperature of the metal bath.
Checks by sampling have shown that these relationships actually correspond to a series of reproducible states of the metal bath, which makes it possible to use the relationships established in FIGS. 3 and 4 sequentially.
CLAIMS
1. Method for controlling the refining of the
hematite cast iron, characterized in that one measures a quantity characteristic of the movement of the converter during the period of oxygen blowing, in that one detects the moment when said characteristic undergoes a sudden and significant decrease, and in that that from
this moment, we blow into the converter the quantity of oxygen necessary to reach the precise moment of
the end of the refining corresponding to the desired quality of steel, this quantity of oxygen being determined as a function of the carbon content of the metal or of the content of
iron slag and / or metal bath temperature.