FR2558482A1 - Process for the production of steel by prerefining pig iron - Google Patents

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Abstract

The process for the production of steel in accordance with the invention consists in succession: - in removing silica from the pig iron leaving the blast furnace employed for its production by adding to it a solid oxygen-containing agent while it flows into the channel of this blast furnace; - in removing the silica-removal slag at the exit of the channel; - in removing phosphorus from the pig iron from which silica has been removed in a steel converter with oxygen injection via the top while adding a dephosphorising agent thereto and while blowing a soft oxygen jet above the bath thus formed, while stirring the latter with the aid of a fluid delivered by the bottom of the converter; - in removing the dephosphorisation slag; and - in decarbonising the dephosphorised pig iron in a steel converter with oxygen injection via the top or via the bottom. The solid oxygen-containing agent may consist of iron ore, iron scale or agglomerate dust, while the dephosphorising agent may consist of Na2CO3, an Na2CO3-based mixture or pulverulent CaO.

Description

PROCEDE D'ELABORATION DE L'ACIER PAR PREAFFINAGE DE LA FONTE
La présente invention concerne ltélaboration de l'acier par préaffinage de la fonte.PROCESS FOR THE PREPARATION OF STEEL BY CAST IRON
The present invention relates to the production of steel by pre-refining cast iron.

Le préaffinage de la fonte permet comme on le sait de réaliser par étapes successives les opérations d'oxydation auparavant effectuées en totalité au convertisseur. Un tel mode de mise en oeuvre permet en effet d'élaborer au moindre coût des aciers de très haute qualité, d'améliorer la marche des convertisseurs et de diminuer la quantité de laitier mise au crassier. The pre-refining of the cast iron allows, as we know, to carry out in successive stages the oxidation operations previously carried out entirely in the converter. Such a mode of implementation in fact makes it possible to develop very high quality steels at the lowest cost, to improve the performance of the converters and to reduce the quantity of slag put in the crassier.

Actuellement, à la connaissance des inventeurs, toutes les techniques de préaffinage connues nécessitent des installations spéciales impliquant des investissements lourds, soit pour construire un équipement de préaffinage en parallèle avec l'installation existante d'affinage classique, soit pour transformer celle-ci, souvent d'ailleurs de façon irréversible. Currently, to the knowledge of the inventors, all known pre-refining techniques require special installations involving heavy investments, either to build pre-refining equipment in parallel with the existing conventional refining installation, or to transform the latter, often besides irreversibly.

La présente invention a pour but de proposer une solution qui n1 impose aucune modification sensible ou irréversible des installations d'affinage habituelles. Elle permet ainsi au sidérurgiste dtopter à son gré, en fonction par exemple de ses programmes de fabrication, pour une élaboration du métal par la filière d'affinage classique où quasi toutes les opérations de conversion de la fonte en acier sont faites au convertisseur, ou par la filière de préaffinage. The object of the present invention is to propose a solution which does not require any substantial or irreversible modification of the usual refining installations. It thus allows the steelmaker to choose at will, depending, for example, on its manufacturing programs, for metal processing by the conventional refining process where almost all the operations for converting cast iron into steel are carried out with a converter, or by the pre-refining process.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'élaboration de l'acier caractérisé en ce qu'il consiste successivement
- à désilicier la fonte à la sortie du haut fourneau utilisé pour sa production, en lui ajoutant un agent oxygéné solide pendant qu'elle s'écoule dans le chenal de ce haut fourneau
- à éliminer le laitier de désiliciation, puis
- à déphosphorer la fonte désiliciée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, équipé d'un dispositif de brassage par le fond, en lui ajoutant un agent déphosphorant et en soufflant de l'oxygène audessus du bain ainsi formé, tout en brassant celui-ci à l'aide d'un fluide amené par le fond du convertisseur pour améliorer les échanges métal-laitier,
- à éliminer le laitier de déphosphoration ; et
- à décarburer la fonte déphosphorée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, par le bas ou d'affinage mixte (haut + bas).To this end, the subject of the invention is a method for producing steel, characterized in that it consists successively
- to desilicate the cast iron at the outlet of the blast furnace used for its production, by adding a solid oxygenated agent to it while it flows in the channel of this blast furnace
- to eliminate the slag of desiliconization, then
- to dephosphorize the desilicated pig iron in a steel blast converter from above, equipped with a bottom stirring device, by adding a dephosphorous agent and by blowing oxygen above the bath thus formed , while stirring it using a fluid supplied by the bottom of the converter to improve metal-slag exchanges,
- to eliminate the dephosphorization slag; and
- decarburizing the dephosphorized cast iron in a steelworks converter with oxygen blowing from the top, from the bottom or mixed refining (top + bottom).

L'agent de désiliciation est utilisé sous forme solide, de façon à ce qu'il n'apporte pas d'oxygène libre susceptible de réagir avec le carbone de la fonte en fusion. Son introduction peut être réalisée par gravité ou par injection à la surface de la fonte, dans le chenal à la sortie du haut fourneau. The desiliconization agent is used in solid form, so that it does not provide free oxygen capable of reacting with the carbon of the molten iron. Its introduction can be carried out by gravity or by injection on the surface of the pig iron, in the channel at the outlet of the blast furnace.

Le laitier de désiliciation peut quant à lui être éliminé de façon simple, par exemple au niveau d'un second siphon prévu à la sortie du chenal. The desiliconization slag can be eliminated in a simple manner, for example at a second siphon provided at the outlet of the channel.

Des essais effectués expérimentalement lors de la mise au point du procédé conforme à l'invention ont montré que 70 % de l'oxygène fourni par l'agent oxygéné solide se combinent avec le silicium de la fonte, du fait qu'un faible pourcentage de cet oxygène réagit avec le manganèse et le titane et que seulement des traces d'oxygène se fixent sur le carbone. Ainsi lorsque la fonte en fusion a une teneur initiale en silicium de l'ordre de 0,4 %, l'agent oxygéné solide permet d'abaisser cette teneur entre 0,1 et 0,2 %. Tests carried out experimentally during the development of the process in accordance with the invention have shown that 70% of the oxygen supplied by the solid oxygenated agent combines with the silicon of the cast iron, because a small percentage of this oxygen reacts with manganese and titanium and that only traces of oxygen are fixed on the carbon. Thus, when the molten iron has an initial silicon content of the order of 0.4%, the solid oxygenated agent makes it possible to lower this content between 0.1 and 0.2%.

L'oxygène utilisé pendant la déphosphoration de la fonte est insufflé au-dessus du bain en fusion à l'aide de la lance sous la forme d'un jet "mou" à faible débit, c'est-à-dire qui ne pénètre pas en profondeur dans le bain en fusion, ceci pour les raisons suivantes
- il permet la création, au-dessus du bain, d'une atmosphère oxydante empêchant l'agent déphosphorant de se décomposer lorsqu'il s'agit d'un agent sodique
- il ne réagit pratiquement pas avec le carbone de la fonte, car la couche de laitier forme écran
- il compense les pertes thermiques en facilitant la combustion de l'oxyde de carbone qu'il peut quand même former en quantité réduite avec le carbone de la fonte ou qui se forme par décomposition des carbonates utilisés comme agents déphosphorants, comme on le verra par la suite
- il n'entrain pas une élévation notable de la température du bain et remplit ainsi des conditions thermodynamiques souhaitables au bon déroulement de la déphosphoration.The oxygen used during the dephosphorization of the cast iron is blown over the molten bath using the lance in the form of a "soft" jet at low flow, that is to say which does not penetrate not deep in the molten bath, for the following reasons
- it allows the creation, above the bath, of an oxidizing atmosphere preventing the dephosphorous agent from decomposing when it is a sodium agent
- it practically does not react with the carbon of the cast iron, because the slag layer forms a screen
- it compensates for heat losses by facilitating the combustion of carbon monoxide which it can nevertheless form in reduced quantity with the carbon of the cast iron or which is formed by decomposition of the carbonates used as dephosphorous agents, as will be seen by the following
- It does not cause a significant rise in the temperature of the bath and thus fulfills thermodynamic conditions desirable for the proper conduct of the dephosphorization.

Le laitier de déphosphoration peut de son côté être éliminé de façon classique à partir du convertisseur de déphosphoration ou, après transvasement, à partir d'une poche droite pourvue d'un orifice à son fond, ou d'une poche à siphon. The dephosphorization slag can for its part be eliminated in a conventional manner from the dephosphorization converter or, after decanting, from a straight pocket provided with an orifice at its bottom, or a siphon pocket.

On notera par ailleurs que la décarburation qui nécessite un débit élevé d'oxygène, par exemple de l'ordre de 2,9 à 3,2 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'un jet bien pénétrant, peut être réalisée dans le convertisseur ayant servi à la déphosphoration ou dans un autre convertisseur, soit à soufflage d'oxygène par le haut, soit à soufflage d'oxygène par le bas, soit d'affinage mixte (à la fois par le haut et par le bas). It should also be noted that decarburization, which requires a high oxygen flow rate, for example of the order of 2.9 to 3.2 m3 / min per ton of pig iron, using a well penetrating jet, can be carried out in the converter used for dephosphorization or in another converter, either with oxygen blowing from the top, or with oxygen blowing from the bottom, or mixed refining (both from the top and by the bottom).

L'utilisation d'un second convertisseur peut toutefois être souhaitable pour éviter de trop fortes reprises en phosphore et en soufre. The use of a second converter may however be desirable in order to avoid excessively high uptake of phosphorus and sulfur.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, l'agent oxygéné solide utilisé pour la désiliciation est constitué par des oxydes métalliques, notamment sous forme de matière naturelle, telle que du minerai de fer ou de manganèse, des battitures ou des fines d'agglomérés, et est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. According to a preferred embodiment of the process according to the invention, the solid oxygenated agent used for the desiliconization consists of metal oxides, in particular in the form of natural material, such as iron ore or manganese, scale or agglomerate fines, and is added at a rate of at least 10 kg per ton of pig iron.

Comme le mélange fonte-agent oxygéné solide séjourne peu de temps dans le chenal, il peut être avantageux de le brasser par insufflation de gaz afin d'augmenter la vitesse de réaction de l'agent oxygéné sur le silicium. As the mixture of cast iron and solid oxygenated agent stays for a short time in the channel, it may be advantageous to stir it by blowing gas in order to increase the reaction rate of the oxygenated agent on the silicon.

Quant à l'agent déphosphorant, il est de préférence constitué par des composés basiques tels que du Na2 C03, ou d'un mélange à base de Na2 C03, et est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. As for the dephosphorizing agent, it is preferably constituted by basic compounds such as Na2 C03, or a mixture based on Na2 C03, and is added at a rate of at least 10 kg per ton of pig iron.

On pourrait même utiliser des carbonates de calcium ou de l'oxyde de calcium quoique ces composés à base de Ca, même à l'état pulvérulent, sont plus difficilement fusibles que les composés de sodium et nécessitent en conséquence l'emploi de fondants. One could even use calcium carbonates or calcium oxide although these Ca-based compounds, even in the pulverulent state, are more difficult to melt than the sodium compounds and consequently require the use of fluxes.

On précisera enfin que l'oxygène utilisé pendant la déphosphoration est de préférence soufflé à un débit compris entre environ 0,3 et 0,6 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'une lance émergée débouchant à distance audessus de la surface du bain.  Finally, it will be specified that the oxygen used during the dephosphorization is preferably blown at a flow rate of between approximately 0.3 and 0.6 m3 / min per ton of pig iron, using an emergent lance opening at a distance above the surface of the bath.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration de l'acier par préaffinage de la fonte, caractérisé en ce qu'il consiste successivement 1. Method for producing steel by pre-refining cast iron, characterized in that it consists successively - à désilicier la fonte à la sortie du haut fourneau utilisé pour sa production, en lui ajoutant un agent oxygéné solide pendant qu'elle s'écoule dans le chenal de ce haut fourneau - to desilicate the cast iron at the outlet of the blast furnace used for its production, by adding a solid oxygenated agent to it while it flows in the channel of this blast furnace - à éliminer le laitier de désiliciation, puis - to eliminate the slag of desiliconization, then - à déphosphorer la fonte désiliciée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, en lui ajoutant un agent déphosphorant et en soufflant de l'oxygène au-dessus du bain ainsi formé, tout en brassant celui-ci à l'aide d'un fluide amené par le fond du convertisseur - to dephosphorize the desiliciated pig iron in a steel blast converter from above, by adding a dephosphorous agent to it and by blowing oxygen over the bath thus formed, while stirring it at using a fluid supplied from the bottom of the converter - à éliminer le laitier de déphosphoration ; et - to eliminate the dephosphorization slag; and - à décarburer la fonte déphosphorée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut ou par le bas. - decarburizing the dephosphorized cast iron in a steelworks converter with oxygen blowing from above or from below. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent oxygéné solide est constitué par des oxydes métalliques, tel que du minerai de fer, de manganèse ou des battitures ou des fines d'agglomérés. 2. Method according to claim 1, characterized in that the solid oxygenated agent consists of metal oxides, such as iron ore, manganese or scale or agglomerate fines. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent oxygéné solide est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the solid oxygenated agent is added at the rate of at least 10 kg per ton of pig iron. h. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on brasse le mélange se trouvant dans le chenal par insufflation de gaz. h. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture in the channel is stirred by blowing gas. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent déphosphorant est constitué par du Na2C03, ou un mélange à base de Na2 CO  5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dephosphorizing agent consists of Na2CO3, or a mixture based on Na2 CO 3 3 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent déphosphorant est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. 6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dephosphorizing agent is added at the rate of at least 10 kg per tonne of pig iron. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxygène utilisé pendant la déphosphoration est soufflé à un débit compris entre environ 0,3 et 0,6 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'une lance émergée débouchant à distance au-dessus de la surface du bain.  7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the oxygen used during the dephosphorization is blown at a flow rate of between approximately 0.3 and 0.6 m3 / min per ton of pig iron, using of an emerging lance opening at a distance above the surface of the bath.
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