EP0028998A1 - Procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal - Google Patents
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- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
Definitions
- the present invention relates to a process for conditioning the slag during the refining of a metal bath, in particular of liquid iron, by blowing oxygen from the top and by bubbling with inert gas through the bottom of the crucible .
- a technique for refining cast iron by blowing oxygen from above consists in creating, during the blowing above the bath, a frothy and highly oxidized slag.
- a high height of the lance head results in a preferential oxidation of the slag which takes on a frothy consistency, which promotes dephosphorization and desulfurization.
- a low height of the lance head leads to an accelerated decarburization and to an increased release of heat, especially at the point of impact of the oxygen jet, which heat can be used for the fusion of solid materials incorporated in the bath.
- a refining process during which the interface between the metal and the slag is constantly. of inert gas so that the slag is permanently deoxidized and cannot consequently take on a frothy consistency does not, by itself, take account of the multiplicity of reactions which take place in the bath and especially in the slag.
- the slag must necessarily have an adjustable degree of reactivity as well as an essentially fluid consistency, also adjustable, to allow the refining to be carried out under conditions recognized as favorable. At the same time it is necessary to follow the momentary degree of decarburization of the bath as a function of the oxygen injected.
- the aim of the present invention was therefore to develop a process for conditioning the slag during the refining of a cast iron bath allowing the monitoring of the evolution of the thermochemical reactions taking place in the bath and in the slag, as well as the behavior of the slag from a local point of view.
- the process according to the invention which is characterized in that the consistency of the layer of slag which floats on the bath and / or the level of said slag layer is determined on the one hand as well that on the other hand the decarburization speed of the bath and that the flow rate of the bubbling gas is adjusted so as to ensure that on the one hand the level of the slag is at a determined distance from the lan ce head and that on the other hand the slag shows a fluid consistency.
- the consistency of the slag layer can be determined, for example, by measuring the intensity of the sound emitted by the blowing lance and an indication of the level of the slag layer can be obtained by measuring hydrostatic pressures prevailing at different levels of the crucible wall.
- the composition of the converter fumes can be determined continuously, preferably using a mass spectrometer.
- the oxygen blown between the metal and the slag is divided according to the invention by increasing, according to the measurement results, the flow rate of the bubbling gas for deoxidizing the slag and decreasing said flow to promote oxidation of the slag.
- the flow rate of the bubbling gas varies between 0 and 0.3 Nm 3 / t-minute.
- the process according to the invention provides that the lance is practically confined in a role of simple oxygen supplier and that the rate of decarburization of the metal by the flow of the bubbling gas.
- the decarburization speed is increased by increasing the flow rate of the bubbling gas and it is braked by decreasing said flow rate, as indicated by the measuring devices.
- the deoxidation of the slag which is carried out by means of an increase in the flow rate of the bubbling gas, is carried out in part by the accelerated combustion of the carbon which is transported using the bubbling gas to the slag more or less oxidized.
- the slag is conditioned according to the invention in the sense that the bubbling with inert gas is stopped, so that the slag rises, which is favorable with a view to scrubbing.
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Abstract
Un procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte liquide, par soufflage d'oxygène par le haut et par barbotage au gaz inerte par le fond du creuset, prévoit que l'on détermine en continu d'une part la consistance de la couche de scorie qui surnage au bain et/ou le niveau de ladite couche de scorie ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière à assurer que d'une part le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée vis-à-vis de la tête de lance et que d'autre part la scorie accuse une consistance fluide. On partage l'oxygène insufflé entre le métal et la scorie, en augmentant suivant les résultats de mesure le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant ledit débit pour oxyder la scorie, le débit du gaz de barbotage pouvant varier de 0 à 0,3 Nm³/t-min. Ainsi on arrive à gouverner la vitesse de décarburation et les réactions de déphosphoration et de désulfuration.
Description
- La présente invention concerne un procédé pour le conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte liquide, par soufflage d'oxygène par le haut et par barbotage au gaz inerte par le fond du creuset.
- Les impératifs de la productivité amènent l'aciériste à rechercher d'un côté des moyens permettant d'incorporer un maximum de matières ferrifères dans le bain, telles les mitrailles et/ou les minerais riches. D'un autre côté on cherche à assurer une qualité élevée de l'acier fabriqué en éliminant le plus possible de phosphore et de soufre contenus dans le métal à affiner.
- Pour arriver à ce double but il est connu de suivre dans la mesure du possible, l'évolution de la scorie au cours de l'affinage et d'intervenir par des réglages soit du débit de l'oxygène soufflé par la lance, soit de la hauteur de la tête de lance au-dessus du niveau du bain.
- En effet une technique d'affinage de fonte par soufflage d'oxygène par le haut consiste à créer au cours du soufflage au-dessus du bain une scorie mousseuse et fortement oxydée. On peut dans une certaine mesure régler la répartition de l'oxygène de soufflage entre la scorie et le métal en variant la distance entre la tête de lance et le niveau du bain, pour un débit constant en oxygène et pour une tête de lance d'une configuration donnée.
- Une hauteur élevée de la tête de lance résulte en une oxydation préférentielle de la scorie qui prend une consistance mousseuse, ce qui favorise la déphosphoration et la désulfuration. Par contre une faible hauteur de la tête de lance conduit à une décarburation accélérée et à un dégagement accru de chaleur, surtout au point d'impact du jet d'oxygène, laquelle chaleur peut servir à la fusion de matières solides incorporées au bain.
- Or, malgré l'acquisition de lances spéciales onéreuses en vue d'augmenter le taux de post-combustion du CO près de la surface du bain, tous les efforts imaginables pour augmenter les températures près de la surface du bain dans le but de fondre un surplus de mitrailles, sont contre-carrés par la présence à la surface du bain d'une couche de scorie épaisse et mousseuse qui se forme au cours de l'affinage par soufflage d'oxygène par le haut et qui agit comme un isolant thermique grâce à sa consistance mousseuse.
- C'est dans cet ordre d'idées que le déposant a proposé un procédé d'affinage permettant d'augmenter les taux traditionnels d'ajoutes de mitrailles solides tout en évitant les désavantages décrits.
- Le procédé décrit dans la demande de brevet LU 81.207, prévoit d'affiner la fonte par soufflage d'oxygène par le haut-et il est caractérisé en ce que d'une part on provoque à proximité immédiate de la surface du bain une post-combustion du CO dégagé au cours de la décarburation en répartissant de l'oxygène sur ladite surface et que d'autre part on règle l'épaisseur et la consistance de la scorie en agissant sur le déséquilibre entre celle-ci et le bain, par injection de gaz essentiellement inerte par le fond du bain.
- Toutefois un procédé d'affinage au cours duquel l'interface entre le métal et la scorie est constamment. de gaz inerte si bien que la scorie est en permanence désoxydée et ne peut par conséquence prendre une consistance mousseuse, ne permet pas, à lui seul, de tenir compte de la multiplicité des réactions qui se déroulent dans le bain et surtout dans la scorie. En effet, la scorie doit nécessairement présenter un degré de réactivité réglable ainsi qu'une consistance essentiellement fluide, également réglable, pour permettre la conduite de l'affinage sous des conditions reconnues comme favorables. En même temps il est nécessaire de suivre le degré momentané de décarburation du bain en fonction de l'oxygène insufflé.
- Le but de la présente invention était donc d'élaborer un procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de fonte permettant le suivi de l'évolution des réactions thermo- chimiques se déroulant dans le bain et dans la scorie, ainsi que du comportement de la scorie au point de vue local.
- Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé en ce que l'on détermine en continu d'une part la consistance de la couche de scorie qui surnage au bain et/ou le niveau de ladite couche de scorie, ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière à assurer que d'une part le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée vis-à-vis de la tête de lan ce et que d'autre part la scorie accuse une consistance fluide.
- On peut déterminer la consistance de la couche de scorie p.ex. par l'intermédiaire de la mesure de l'intensité du son émis par la lance de soufflage et on peut obtenir une indication sur le niveau de la couche de scorie par la mesure des pressions hydrostatiques qui règnent à différents niveaux de la paroi du creuset. Pour suivre la vitesse de décarburation du bain on peut déterminer en continu la composition des fumées de convertisseur, de préférence à l'aide d'un spectromètre de masse.
- L'idée qui est à la base de la présente invention peut s'énoncer comme suit : Il existe un conditionnement optimum de la scorie au point de vue consistance et réactivité, qui résulte en une combinaison favorable des effets de post-combustion de CO et de déphosphoration-désulfuration. Il devrait donc être possible de conditionner la scorie, en réglant le débit de gaz de barbotage, sous condition de disposer de moyens de mesure qui permettent un suivi du comportement local de cette scorie, c.à.d. de son épaisseur ainsi que de son niveau dans le creuset.
- Tout en maintenant la distance entre la tête de lance et la scorie à une valeur déterminée, on partage suivant l'invention l'oxygène insufflé entre le métal et la scorie en augmentant, suivant les résultats de mesure, le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant ledit débit pour favoriser l'oxydation de la scorie. Le débit du gaz de barbotage varie entre 0 et 0,3 Nm3/t-minute.
- On se rend compte qu'en désoxydant la scorie par augmentation du débit du gaz de barbotage, on favorise la post-combustion du CO. dégagé au cours de l'affinage, au-dessus du niveau du bain. Il est donc possible d'agir sur les conditions thermiques régnant au-dessus du niveau de bain par conditionnement de la scorie, à l'aide du réglage du débit du gaz de barbotage.
- Dans le même ordre d'idées on peut, suivant l'invention, provoquer une réaction de déphosphoration et de désulfuration du bain en formant, par réglage du débit du gaz de barbotage, une scorie réactive,non mousseuse. En effet,une diminution du dit débit permet l'oxydation de la scorie,condition pour en augmenter la réactivité.
- Alors que suivant les procédés d'affinage conventionnels on essaie de contrôler tant bien que mal la vitesse de décarburation du bain par le débit d'oxygène insufflé, par l'ajustement de la hauteur de la lanee et encore en prévoyant des têtes de lance à l'aide desquelles on peut choisir l'angle d'insufflation de l'oxygène, le procédé suivant l'invention prévoit que l'on confine la lance pratiquement dans, un rôle de simple fournisseur d'oxygène et que l'on règle la vitesse de décarburation du métal par le débit du gaz de barbotage.
- En effet, on augmente la vitesse de décarburation en augmentant le débit du gaz de barbotage et on la freine en diminuant ledit débit, suivant les indications des dispositifs de mesure.
- Ainsi il s'est avéré que l'on peut agir sur la vitesse de décarburation par conditionnement de la scorie. En effet, la désoxydation de la scorie qui est effectuée par voie d'une augmentation du débit du gaz de barbotage, est effectuée en partie par la combustion accélérée du carbone que l'on transporte à l'aide du gaz de barbotage vers la scorie plus ou moins oxydée.
- En fin de l'élaboration on conditionne suivant l'invention la scorie dans ce sens que l'on arrête le barbotage au gaz inerte, si bien que la scorie monte, ce qui est favorable en vue du décrassage.
- Pour ce qui est.des mesures qui sont effectuées suivant l'inven- .tion et grâce auxquelles on détermine en continu la consistance de la couche de scorie et la hauteur de son niveau dans le creuset, on utilise de préférence les procédés et dispositifs de mesure que le déposant a décrits dans le brevet LU 71.261 resp. la demande de brevet LU 81.512.
- Ces procédés et dispositifs se prêtent particulièrement bien à être intégrés dans un système global de conduite par ordinateur, tel qu'il convient d'utiliser dans le cadre du procédé suivant l'invention. Il en est de même pour ce qui est du suivi de la vitesse de décarburation par analyse en continu des fumées du convertisseur à l'aide d'un spectromètre de masse.
Claims (7)
1) Procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte liquide, par soufflas. d'oxygène par le haut et par barbotage au gaz inerte par le fond du creuset, caractérisé en ce que l'on détermine en continu d'une part la consistance de la couche de scorie qui surnage au bain et/ou le niveau de ladite couche de scorie ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière à assurer que d'une part le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée vis-à-vis de la tête de lance et que d'autre part la scorie accuse une consistance fluide.
2) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'on partage l'oxygène insufflé entre le métal et la scorie, en augmentant suivant les résultats de mesure le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant ledit débit pour oxyder la scorie, le débit du gaz de barbotage pouvant varier de 0 à 0,3 Nm3/t-min.
3) Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on règle le degré de la post-combustion du CO dégagé au-dessus du bain au cours de l'affinage, en réglant le débit du ga: de barbotage.
4) Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on provoque une réaction de déphosphoration et de désulfuration du bain en formant par réglage du débit du gaz de barbotage une scorie réactive, non mousseuse.
5) Procédé suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que l'on règle la vitesse de décarburation du métal par le débit du gaz de barbotage dans le sens que l'on augmente ledit débit pour accélérer la combustion du carbone du bain et que l'on diminue ledit débit pour freiner ladite combustion.
6) Procédé suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que l'on conditionne la scorie en fin de soufflage en vue du décrassage, en réduisant le débit du gaz de barbotage à un minimum.
7) Procédé suivant les revendications 1-6, caractérisé en ce que l'on traite les signaux de mesure des capteurs respectifs du son émis par la lance, des pressions hydrostatiques et de la composition des fumées de convertisseur par ordinateur, lequel assume la conduite de l'affinage.
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