La présente invention concerne un procédé pour le traitement de bains de fer avec élévation simultanée de la quantité de mitraille dans un convertisseur.
Il est connu d'ajouter, à la fonte brute d'un convertisseur, jusqu'à 25 à 30% en poids de mitraille. La chaleur de combustion sa dégageant lors de l'oxydation des impuretés que constituent le carbone, le manganèse, le silicium et autres éléments contenus dans la fonte brute est suffisante pour faire fondre une charge de mitraille déterminée et pour élever la température à une valeur requise pour la fusion de l'acier.
Toutefois, dans des cas déterminés, il est extrêmement intéressant d'élever davantage la quantité de mitraille pour que la capacité de production d'acier puisse être souple et pour l'adapter aux exigences du marché et de la production. En parti-
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prix plus favorable que celui de la fonte brute. De plus, le fonctionnement du convertisseur à soufflage d'oxygène doit être indépendant de l'alimentation en fonte brute, c'est-à-dire que l'effet de perturbations survenant dans le fonctionnement d'un haut fourneau doit rester modéré vis-à-vis de la fabrication de l'acier. La technique classique de soufflage d'oxygène ne permet un accroissement de la température du bain contenu dans le convertisseur que dans des limites très étroites. De plus, ce système entraîne des frais spécifiques élevés car, lors du soufflage ultérieur, il se produit des pertes plus élevées encore en fer.
En conséquence, depuis longtemps, on a cherché des méthodes permettant d'améliorer la capacité thermique dans un convertisseur de telle sorte que l'on puisse ajouter de plus grandes quantités de mitraille.
En vue d'accroître la quantité de mitraille, il est déjà connu de mélanger l'oxygène avec un gaz de combustion dans des brûleurs spéciaux, élevant ainsi la capacité thermique du convertisseur. Il est également connu d'effectuer la fusion de métaux tels que des mélanges de mitraille et de fonte brute avec un lance-flamme alimenté par un hydrocarbure, tout en introduisant, dans la flamme, des matières solides pulvérulentes telles
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Autrichien 313.942).
Une caractéristique commune à tous ces procédés connus jusqu'à présent réside dans le fait qu'à sa sortie de la lance et au moyen d'une tuyère spéciale, on ajoute, au jet d'oxygène,
un autre combustible éventuellement chargé d'une substance solide oxydable, cet autre combustible pouvant également être ajouté séparément.
Afin de simplifier le procédé, on a déjà proposé d'ajouter du carbure de calcium en morceaux au bain en fusion pendant le processus de soufflage. En théorie, l'énergie thermique dégagée lors de la combustion de 1 kg de carbure devrait suffire pour porter environ 6 kg de fer de la température ambiante
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haut degré d'exploitation qui est nécessaire pour la rentabilité de la charge de carbure ajoutée, n'est pas atteint. En outre, par suite d'une plus forte formation d'écume dans le laitier,
il se produit d'importantes perturbations dans le déroulement de l'opération, perturbations qui sont loin de compenser les avantages éventuels.
En conséquence, la présente invention a pour objet de trouver, tout en évitant les inconvénients connus jusqu'à présent, un procédé d'une réalisation techniquement simple en vue de traiter des bains de fer en fusion et d'accroître la quantité de mitraille dans un convertisseur, de préférence, dans un creuset LD.
On réalise cet objet par un procédé de traitement de bains de fer en fusion, tout en augmentant la quantité de mitraille dans un convertisseur et ce, par soufflage d'un gaz de traitement oxygéné et addition de carbure de calcium, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on souffle ou insuffle respectivement sur et dans le bain de fer en fusion, de l'oxygène ou un
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substances oxydables et/ou agents formateurs d'alliages et/ou agents formateurs de laitier.
De façon étonnante, on a notamment constaté que
l'on pouvait manipuler sans danger du carbure de calcium - même
en fines particules avec de l'oxygène à une température allant jusqu'à environ 200[deg.]C sans que pour autant le carbure soit détruit par l'oxydation et ainsi influencé dans son action. De la sorte, on assure une réaction de transformation complète et uniforme.
Conjointement avec la circulation et l'introduction pneumatiques (qui ont été davantage perfectionnées au cours des dernières années) de composants réactionnels broyés en poudre fine dans les bains de fer en fusion, on est à présent parvenu
à souffler, par le dessus et au moyen d'une lance sur les bains de fer en fusion ou insuffler, par des tuyères connues en soi et
à travers le fond du convertisseur, du carbure de calcium en fines particules ou granulaire individuellement ou conjointement avec d'autres constituants et ce, moyennant un contr8le avec de l'oxygène dans des intervalles de temps prédéterminés ou en quantités déterminées par unité de temps.
Etant donné que les lances de soufflage d'oxygène adaptées aux convertisseurs à soufflage sont refroidies à l'eau, l'oxygène a généralement une température d'environ 10[deg.]C jusqu'à l'ouverture de sortie. Grâce à la forme des tuyères, le courant d'oxygène subit une expansion à sa sortie de la lance, ce qui le refroidit davantage. Dès lors, si l'on veut assurer une opération parfaite et sans dérangement, il convient d'exclure tout échauffement du mélange gaz/matière solide à une température à laquelle il pourrait se produire une réaction entre l'oxygène et le carbure de calcium. La combustion a lieu sur la distance à parcourir entre l'embouchure de la lance et la surface du métal. L'allumage est provoqué par la température déterminée au point d'impact, par exemple, de la fonte brute ou du bain d'acier.
A partir du carbure de calcium, il se forme un oxyde de calcium très réactif permettant d'accélérer le déroulement des réactions métallurgiques requises (désulfuration, déphosphoration). Ce processus permet de réduire sensiblement l'addition de chaux, raccourcissant ainsi le processus de dissolution de la chaux.
Dans le procédé de soufflage par le bas, en vue
de désulfurer et de désoxyder les bains de fer en fusion, il est connu d'insuffler du carbure avec des agents désoxydants dans un gaz support inerte (Brevet allemand... 26 02 536). De la sorte, on ne peut accroître l'apport de chaleur et l'on ne peut obtenir du CaO réactif à l'état naissant, comme c'est le cas dans le procédé de la présente invention.
Afin d'obtenir une transformation complète, il est préférable de travailler avec un excès d'oxygène.
Le carbure de calcium est insufflé, de préférence, sous forme de carbure de calcium technique contenant environ 75
à 83% de CaC2 sous forme finement broyée ou concassé en petits morceaux.
La granularité du carbure de calcium devant être insufflé, ainsi que des métaux ou oxydes métalliques éventuellement ajoutés en supplément peut varier dans de larges limites et
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Outre l'utilisation du carbure technique, il peut également s'avérer avantageux d'utiliser le carbure eutectique, c ' est-à-dire un carbure contenant des proportions plus élevées d'oxyde de calcium. De la sorte, avec un effet de chauffage réduit, on peut offrir une plus grande quantité de chaux métallurgiquement active (CaO).
La quantité du carbure de calcium à insuffler dépend, d'une part, de la quantité de mitraille chargée ou de la température du bain en fusion et, d'autre part, de la composition du carbure insufflé. En règle générale, par tonne du bain de fer
à traiter, on insuffle 5 à 125 kg, de préférence, 30 à 60 kg de carbure de calcium. Avec ces quantités, on peut assurer un réglage suffisant- de la température du bain de fer, même en ajoutant d'importantes quantités de mitraille. De plus, grâce
à la quantité du carbure de calcium ajouté en quantités dosées
à l'oxygène, on peut également régler la teneur en oxygène du bain de fer dans lequel on obtient une teneur en oxygène pouvant être réglée dans des limites plus étroites que dans le procédé habituel. Grâce à l'addition contrôlée du carbure de calcium, on peut freiner l'oxydation des métaux d'alliage, on peut régler, avec une plus grande précision, le rendement en (éléments d'alliage actifs lors de la coulée, par exemple, même l'aluminium et le silicium, ou encore on peut régler l'oxygène de telle sorte que l'on puisse obtenir, sans défaut, des qualités déterminées
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semi-calmées lors de la coulée.
De préférence, on ajoute d'autres composés inorganiques oxydables au carbure de calcium et,en même temps, on les
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mentionnera, en particulier, le carbure de silicium.
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gie thermique, suivant le procédé de l'invention, on peut également ajouter, au carbure de calcium, des composés (en particulier, des oxydes métalliques) exerçant un effet d'alliage dans le bain d'acier moyennant des processus de réduction. Dans ce cas, on utilise, de préférence, l'oxyde de nickel (fritte de nickel), le pentoxyde de vanadium, le trioxyde de chrome ou d'autres oxydes ou minerais suivant la qualité recherchée de l'acier.
Suivant l'invention, on peut introduire, dans le bain d'acier, les oxydes métalliques servant à former l'alliage, conjointement avec le carbure de calcium et les composés inorganiques oxydables. Toutefois, on peut également les mélanger simplement avec le carbure de calcium ou uniquement les ajouter en quantités dosées au courant d'oxygène.
La quantité de ces composés ou minerais peut aller jusqu'à 50% en poids du carbure de calcium utilisé et elle dépend essentiellement de la qualité requise de l'acier ou des considérations économiques.
Enfin, on peut également ajouter, au carbure de calcium, des formateurs de laitier à activité métallurgique.
A cet effet, on mentionnera, en particulier, le fluorure de calcium, les borates, l'alumine, la chaux et leurs mélanges.
La formation d'un laitier approprié est importante
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la quantité d'oxyde de fer (il) dans le laitier, -est aussi faibli que possible, puisqu'aussi bien le PeO attaque la maçonnerie du convertisseur et réduit le rendement en fer. D'autre part, le laitier doit être constitué de telle sorte qu'il puisse former, aux environs du jet de soufflage, une zone essentiellement libre
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la sorte, on empêche les gaz d'être retenus dans le laitier, ce qui aurait pour effet de provoquer un début de formation d'écume
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de carbure de calcium ou de carbure de silicium.
Dans de nombreux cas, il peut être avantageux de n'effectuer le mélange des composants solides avec le courant d'oxygène que dans la zone de l'ouverture de sortie de la lance de soufflage ou de la tuyère de circulation. Dans ce cas, on peut faire circuler le carbure de calcium ou le mélange avec
les autres additifs solides conjointement avec l'anhydride carbonique ou l'oxyde de carbone, le mélange avec le courant d'oxygène n'étant alors effectué que dans la zone de l'ouverture de sortie de la lance de soufflage ou de la tuyère.
A mesure que le processus de fusion ou la réaction d'affinage progresse ou encore à mesure que la teneur en impureté
(par exemple, le soufre) du bain de fonte brute augmente, on charge (chargement progressif), dans le gaz de traitement, une quantité plus ou moins importante de carbure de calcium et éventuellement des formateurs de laitier. L'addition du carbure de calcium peut être augmentée ou réduite continuellement, mais élit peut également s'effectuer au même niveau au cours de toute la durée du traitement.
Enfin, la quantité de mitraille ajoutée influence la température du bain de fonte brute. En l'occurrence, un accroissement de la quantité du carbure de calcium et éventuelle. ment de composés métalliques tels que, par exemple, le carbure de silicium et autres peut exercer un effet de réglage rapide. Si la température du bain vient éventuellement à tomber à une valeur trop faible, on l'élève alors rapidement et d'une manière
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ges de carbure de calcium avec d'autres additifs dégageant de la chaleur.
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de bains de fer avec accroissement simultané de la quantité de mitraille dans un convertisseur, de même qu'avec introduction
de carbure do calcium agissant comme matière combustible et éventuellement avec introduction d'autres composants oxydables conjointement avec le gaz de traitement oxygéné, peut également être adopté dans des convertisseurs à soufflage par le bas. Etant
donné que, dans ce procédé, le carbure de calcium introduit ou
les produits réactionnels se formant dans le gaz de traitement circulent sur toute la hauteur du bain, une forte réaction de transformation est assurée. La décomposition d'impuretés inopportunes accompagnant l'acier s'effectue rapidement à des valeurs proches de l'équilibre réactionnel. Le transfert de chaleur de
la zone réactionnelle dans le bain en fusion a lieu avec un degré d'efficacité d'environ 100%.
Le procédé de l'invention améliore la possibilité de réglage du processus de soufflage, en particulier, en ce qui concerne l'apport de chaleur, il permet de réduire l'addition
de chaux, d'éviter la formation d'écume, de réduire la teneur
en FeO du laitier, d'oxyder des éléments d'alliage et de prolonger la durée de vie de la maçonnerie d'un convertisseur. Ce procédé est d'une réalisation particulièrement simple et il n'entraîne aucun frais particulier du point de vue appareillage.
Le procédé de l'invention sera décrit plus en détail par les exemples suivants..
Exemple 1
On contr8le l'invention dans une série de 11 bains. Tous les chiffres indiqués sont des valeurs moyennes.
a) Exemple comparatif
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b) Mode opératoire suivant l'invention
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Exemple 2
Dans une série de quatre bains,. on contrôle l'influence exercée par 1 ' addition de carbure de calcium au courant d'oxygène sur les teneurs en oxyde de fer (II) dans le laitier et sur la teneur en oxygène dissous dans l'acier.
Dans chaque charge d'environ 100 tonnes d'acier liquide contenant 0,07% de carbone, 0,02% de soufre et 0,015% de phosphore : a) on charge 41 tonnes de mitraille et on souffle 4 tonnes de carbure de calcium ; b) on charge 21 tonnes de mitraille et on souffle de l'oxygène sans addition de carbure de calcium.
Résultat :
Dans les bains traités avec le carbure de calcium,
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FeO, tandis qu'elle s'élève à 18-23% de FeO dans les bains traitée uniquement avec l'oxygène.
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oxygène dans les bains d'acier avant la coulée. Dans l'acier liquide traité avec le carbure de calcium, la teneur en oxygène s'élève à 400-600 parties par million, tandis qu'elle est de
800 à 1.200 parties par million dans les autres bains.
Exemple
Dans une série de 10 bains d'un convertisseur de
110 tonnes fonctionnant suivant le procédé LD, on examine l'effet du procédé suivant l'invention.
En moyenne, on utilise 85 tonnes de fonte brute
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phosphore, tandis que l'on charge 28 tonnes de mitraille.
Après un processus de soufflage habituel (oxygène chargé de 4% d'oxyde de calcium) d'environ 15 minutes, on fait basculer le convertisseur, on en élimine partiellement le laitier et l'on charge à nouveau environ 21 tonnes de mitraille. La quantité de chaux devant être à nouveau ajoutée est réduite à environ 1%. La chaux est remplacée par du carbure de calcium technique et, en moyenne, on souffle, au total, 5 tonnes de carbure de calcium à un débit de soufflage de 400 kg/minute. Après une durée de soufflage complémentaire de 13 à 16 minutes, la teneur en carbone se situe dans l'intervalle de 0,32 à 0,36%, la teneur en soufre est de 0,011% et la teneur en phosphore est de 0,008%.
Vis-à-vis du procédé normal, le temps de chargement n'est prolongé que de 3 à 5 minutes. Toutefois, le rendement horaire s'élève de 146 tonnes/heure à 170 tonnes/heure ce qui, comparativement au mode opératoire normal, correspond à un accroissement de 16,4% avec de meilleures teneurs finales en phosphore et en soufre.
Exemple 4.
Dans quatre bains et selon le procédé LDAC avec un poids de coulée de 110 tonnes, on contrôle l'effet du chauffage dans un mode opératoire suivant l'invention. Selon le procédé habituel, on constate une température qui, en moyenne, est trop
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fondu et contenant environ 0,35% de carbone.
Afin de corriger la température, immédiatement après la dernière mesure de température, on charge du carbure de calcium technique dans le courant d'oxygène.
La vitesse de soufflage est de 40 à 50 kg de carbure
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carbure de calcium par tonne d'acier. Au cours de ce laps de
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pondante le rendement en fer.
Exemple 5
Dans une série de six bains dont le poids, à la coulée, est de 110 bonnes et qui sont obtenus.. suivant le procédé
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de l'acier. Dans le jet d'oxygène, on charge un mélange de carbure de calcium à grains fins, de dolomite et de spath fluor dans le rapport de 100:15:10 ; le débit de soufflage est de
250 kg de mélange/minute.
On peut accroître la charge de mitraille de 15 à
44 tonnes.
De la sorte, le degré de désulfuration est accru,
en moyenne, de 23 à 59%.
REVENDICATIONS
1. Procédé en vue de traiter des bains de fer et en vue d'accroître la quantité de mitraille dans un convertisseur par insufflation d'un gaz de traitement oxygéné et addition de carbure de calcium, caractérisé en ce qu'on souffle ou insuffle, respectivement sur ou dans le bain de fer, de l'oxygène ou un gaz oxygéné avec du carbure de calcium et éventuellement d'autres substances oxydables et/ou formateurs d'alliais et/ou formateurs de laitier.