WO2003100102A2 - Procédé de traitements métallurgiques sur bain métallique - Google Patents

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WO2003100102A2
WO2003100102A2 PCT/EP2003/050183 EP0350183W WO03100102A2 WO 2003100102 A2 WO2003100102 A2 WO 2003100102A2 EP 0350183 W EP0350183 W EP 0350183W WO 03100102 A2 WO03100102 A2 WO 03100102A2
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treatment
metal bath
slag
bell
carried out
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PCT/EP2003/050183
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WO2003100102A3 (fr
Inventor
Jean-Luc Roth
Emile Lonardi
Paul Berg
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Paul Wurth S.A.
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    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases

Definitions

  • the present invention relates generally to a method of metallurgical treatments on a metal bath. It relates more particularly to such a method which comprises a first treatment involving the presence or the formation of an acid slag on the surface of a metal bath and a second treatment involving the presence or the formation of a basic slag on the surface of this bath metallic.
  • a process of this kind is for example a process for treating crude steel in a ladle in which a heating of the steel bath is carried out by aluminothermy before carrying out a desulfurization treatment (that is to say a treatment to lower the sulfur content) and / or dephosphorization (that is to say a treatment for lowering the phosphorus content).
  • a desulfurization treatment that is to say a treatment to lower the sulfur content
  • dephosphorization that is to say a treatment for lowering the phosphorus content.
  • aluminum is reacted with oxygen, which forms an acid slag of Al 2 O 3 on the surface of the steel bath.
  • the desulfurization treatment, respectively dephosphorization which requires a basic slag on the surface of the steel bath, is inhibited by the presence of an acid slag of Al 2 O 3 on the surface of the steel bath. Therefore, the acid slag from AI203 must first be cleaned before the desulphurization and / or dephosphorization treatment can be started.
  • Another process of the kind defined in the preamble is a process in which a pig-iron bath or a ferro-alloy bath must undergo both desiliconization by oxygen injection (i.e. treatment to lower silicon content) and desulfurization and / or dephosphorization.
  • the desiliconization by oxygen injection produces an acid slag of SiO2 on the surface of the metal bath.
  • the subsequent desulfurization treatment requires the presence of a basic slag on the surface of the steel bath and it is inhibited by an SiO 2 content greater than 10%. It follows that the acid slag formed during the silting-up must be descaled before starting the desulfurization treatment. As already explained, such an intermediate scouring significantly increases the duration of the process and is not possible in any metallurgical treatment stand.
  • the object of the present invention is to optimize the progress of a metallurgical process in which a first treatment involves the presence or the formation of an acid slag on the surface of a metal bath and a second treatment involves the presence or the formation of a basic slag on the surface of this metal bath.
  • this objective is achieved by carrying out the two treatments without intermediate scouring simultaneously or successively in two separate zones and by ensuring on the surface of the metal bath a physical separation between an acid slag zone and a basic slag zone.
  • the two treatments will preferably take place simultaneously.
  • one of the two treatments is carried out under a deep bell whose lower edge is immersed in the metal bath and the other treatment is carried out around this deep bell.
  • This deep bell ensures physical separation between the two zones of slag on the surface of the bath, while making it possible to carry out one of the two treatments under a protected atmosphere, with a minimum of losses to the environment.
  • a simple partition wall to ensure on the surface of the metal bath a physical separation between a zone of acid slag and a zone of basic slag.
  • This partition wall can either cooperate with the edges of a metallurgical container to divide the surface of the metal bath into two juxtaposed zones, or form a sort of ring to delimit an "island" inside the surface of the metal bath. .
  • the first treatment is for example a chemical reheating which is carried out under a deep bell under a protected atmosphere and which produces an acid slag under this bell.
  • chemical heating is meant here a strongly exothermic oxidation of a generally metallic element, such as for example aluminum (aluminothermy) or silicon (silicothermic).
  • the first treatment can also be a desiliconization treatment by oxygen injection, in particular within the framework of a treatment of cast irons or ferro-alloys (such as for example ferro-nickel) with high silicon contents.
  • This desiliconization treatment by oxygen injection is also advantageously carried out under a deep bell whose lower edge is immersed in the metal bath.
  • the second treatment is for example a desulphurization and / or dephosphorization treatment involving a basic slag, formed for example by adding lime, sodium carbonate, magnesium etc. This treatment can be carried out around the deep bell under which the first treatment is carried out.
  • the desulfurization and / or dephosphorization treatment advantageously comprises the addition of limestone, in particular of castine, to the metal bath. It is a cheap and very effective desulfurizing agent, but its decomposition in the metal bath gives rise to a strongly endothermic reaction which tends to cool the metal bath. However, in combination with a desiliconization by injection of oxygen, this cooling effect hardly causes any problem, since the desiliconization reaction, which is strongly exothermic, produces an excess of heat anyway.
  • the procedure is advantageously as follows: first, by injection of an inert gas, a "window" in an initial layer of slag covering the surface of the metal bath; this "window” is covered with a deep bell whose lower edge is immersed in the metal bath; one of the two treatments is carried out under the deep bell and the other around the deep bell, by simultaneously carrying out stirring of the metal bath by injection of an inert gas; and at the end of the two treatments, we stop brewing, remove the deep bell and clean immediately after the two slags. Stopping the brewing before removing the deep bell prevents the two slags from mixing too much, which could be detrimental to the result of the process.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of the implementation of a method according to the invention.
  • Fig. 1 is used to describe in more detail, by way of illustration of the present invention, the progress of a metallurgical process which comprises a desulfurization treatment in a ladle of a crude steel bath, preceded by chemical heating in pocket of this steel bath.
  • FIG. 1 shows a metallurgical pocket 10 in a metallurgical treatment stand during the implementation of the above process.
  • this pocket 10 contained a crude steel bath 12 from the converter or the electric furnace, as well as a layer of basic residual slag covering the steel bath.
  • a window 14 was first formed in the residual slag layer by injection of an inert gas, that is to say that an area of the surface of the bath was freed. steel 12 at least partially from the residual slag which covered it.
  • a deep bell 16 was then positioned, so that its lower edge 18 is immersed in the metal bath 12 by at least 20 cm (the greater the bubbling of the metal bath 12, the greater the immersion depth of the lower edge of the bell 16).
  • a possible execution of such a deep bell 16 is for example described in the patent application WO 98/31841, by specifying however that the bell used in the present process does not necessarily have to be a rotating bell.
  • the steel bath is reheated by aluminothermy.
  • aluminum is added and oxygen is blown under the bell 16, as indicated diagrammatically by the arrows 18 and 20.
  • the metal bath 12 is stirred using a gas inert, which is injected, preferably using a side lance 22, into the metal bath 12.
  • the aluminum reacts in a strongly exothermic reaction with oxygen. This reaction results in the formation of an acidic slag of Al 2 O 3 below the bell 16.
  • this acid slag from AI203 is identified by reference 24.
  • the bell 16 was raised at the end of the chemical heating to carry out a scrub of the residual slag highly contaminated with the slag AI203 formed under the bell 16. Then the desulfurization treatment was carried out on the steel released from slag.
  • the Al 2 O 3 content of this slag must be less than 40%.
  • the desulphurization and / or dephosphorization treatment is carried out around the bell 16 without performing an intermediate slag cleaning.
  • a basic slag-forming agent 28 is injected with a lance 26 into the metal bath 12 around the bell 16.
  • This basic slag-forming agent 28 can for example be of lime, limestone, limestone, soda ash, magnesium etc.
  • Bell 16 prevents the acid slag of AI203 formed under bell 16 from mixing with the basic slag surrounding the pocket 16, which allows to carry out the two treatments simultaneously or successively without intermediate cleaning.
  • heating by aluminothermic heating is started first and the desulphurization and / or dephosphorization treatment is started as soon as the steel bath has reached a sufficient temperature.
  • the treatment carried out under the bell could, for example, also be a treatment for desiliconization of cast iron or ferro-alloys, in particular ferro-nickel, by injection of oxygen.
  • the silicon reacts with the oxygen blown below the bell to form an acid slag of SiO2 below the bell.
  • a desulphurization and / or dephosphorization treatment can then be carried out as described above.
  • the bell prevents the acid slag of SiO 2 formed under the bell 16 from mixing with the basic slag surrounding the pocket 16, which makes it possible to carry out the two treatments simultaneously or successively without intermediate cleaning.
  • the SiO 2 content of the basic slag must not be greater than 10%.
  • This example relates to a ladle treatment of the raw steel of the converter with the objective of desulfurization to 80% of this steel.
  • a metallurgical ladle contains 160 tonnes of raw converter steel and 600 kg of residual refining slag.
  • the analysis results are as follows: 0.04% C, 600 ppm O, 0.010% S.
  • the temperature of the steel bath is 1600 ° C.
  • 200 kg of deoxidizing Al and 600 kg of CaO were added.
  • Reheating by aluminothermy The first treatment is reheating by aluminothermy which takes place, as described in relation to FIG. 1, under a deep bell positioned above an area of the steel bath previously released from its layer of residual slag. An increase in the temperature of the steel bath is obtained of approximately 90 ° C. by injection of 530 kg of aluminum and 350 m3 of oxygen in 7 min (flow rate of 50 m3 / min of 02). The brewing below the bell is carried out by injection of argon using a lateral lance with a flow rate of 0.2 m3 / min.
  • Desulfurization The second treatment is advanced desulfurization to
  • slag agent a powder composed of 60% CaO and 35% Al 2 O 3 is used, the remainder being impurities.
  • AI203 aims to regulate the fluidity of the slag obtained.
  • Other slag agents can also be added.
  • the desulphurizing agent is injected using a lance with a submerged head, using argon as the carrier gas.
  • the injection lance is used to effect a prior mixing of the steel bath.
  • the injection lance is supplied for 5 min with a flow rate of approximately 0.5 m3 / min of argon, the supply of the desulphurizing agent being cut off. This preliminary stirring makes it possible in particular to homogenize the temperature of the steel bath before its desulphurization.
  • the residual slag which is found around the bell, may already contain a sufficient amount of desulphurizing agents to obtain moderate desulphurization of the steel. It then suffices to stir the steel bath around the bell to make it react with the residual slag floating on its surface and to add, if necessary, still slag agents to regulate in particular the consistency of the slag.
  • This example concerns a ladle treatment of pig iron with the objective of desiliconization and desulfurization of the pig iron.
  • a metallurgical ladle contains 100 t of pig iron, the analysis results of which are as follows: 4.5% C, 0.8% Si, 0.10% S.
  • the temperature of the pig iron bath is 1350 ° C. .
  • the cast iron is covered with a layer of residual slag with a basic character.
  • Silicon treatment A silicon injection treatment is carried out, as described above, under a deep bell positioned above an area of the bath previously freed from its layer of residual slag. 450 m3 of oxygen are injected under the bell in 10 min (flow rate 45 m3 / min of 02). The brewing below the bell is carried out by injection of argon using a lateral lance with a flow rate of 0.2 m3 / min.
  • Desulfurization takes place around the bell.
  • desulphurizing agent a powder composed of 70% CaCO3 and 30% Na2CO3 is used.
  • Other slag agents can also be added.
  • the desulfurizing agent is injected using a submerged lance, using argon as the carrier gas. About 1000 kg of the abovementioned desulphurizing agent are injected over a period of approximately 20 minutes (solid flow rate approximately 50 kg / min) with approximately 1 m3 / min of argon as carrier gas. After stopping all brewing we can put the bell back up and unclog the two slags together.
  • Pre-treated cast iron 4.3% C, 0.4% Si, 0.02% S, temperature approximately:
  • an Mg-CaC2 or Mg-CaO mixture is most often used as desulphurizer. They are very effective desulfurizers, but also very expensive. They are mainly used because they produce limited cooling of the metal bath.
  • a desulphurizing agent which is more cooling but cheaper, such as for example limestone (CaCO 3) or limestone.
  • the decomposition of CaCO3 or Na2CO3 in the steel bath also generates oxygen, which contributes to the desiliconization of the cast iron (1 kg CaCO3 or Na2CO3 reduces the need for oxygen deiliconization by approximately 0.1 m3).
  • a bath of ferro-alloys in particular a bath of ferro-nickel, can also be the subject of a combined treatment of desiliconization and desulfurization, as presented in Example 2 for pig iron.

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Abstract

Un procédé de traitement métallurgique sur bain métallique comprend un premier traitement impliquant la présence ou la formation d’un laitier acide en surface dudit bain métallique et un deuxième traitement impliquant la présence ou la formation d’un laitier basique en surface dudit bain métallique. L’on effectue les deux traitements sans décrassage intermédiare, en assurant en surface dudit bain métallique une séparation physique entre une zone de laitier acide et une zone de laitier basique.

Description

Procédé de traitements métallurgiques sur bain métallique
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de façon générale un procédé de traitements métallurgiques sur bain métallique. Elle concerne plus particulièrement un tel procédé qui comprend un premier traitement impliquant la présence ou la formation d'un laitier acide en surface d'un bain métallique et un deuxième traitement impliquant la présence ou la formation d'un laitier basique en surface de ce bain métallique.
Etat de la technique
Un procédé de ce genre est par exemple un procédé de traitement de l'acier brut en poche dans lequel on effectue un réchauffage du bain d'acier par aluminothermie avant d'effectuer un traitement de désulfuration (c'est-à-dire un traitement pour abaisser de la teneur en soufre) et/ou de déphosphoration (c'est-à-dire un traitement pour abaisser de la teneur en phosphore). Lors du chauffage par aluminothermie on fait réagir de l'aluminium avec de l'oxygène, ce qui forme un laitier acide de AI203 en surface du bain d'acier. Or, le traitement de désulfuration, respectivement de déphosphoration, qui nécessite un laitier basique en surface du bain d'acier, est inhibé par la présence d'un laitier acide de AI203 en surface du bain d'acier. Par conséquent, il faut d'abord décrasser le laitier acide de AI203 avant de pouvoir commencer le traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration. Or, un tel décrassage intermédiaire augmente sensiblement la durée totale du traitement et n'est pas possible dans tout stand de traitement métallurgique.
Pour augmenter le rendement d'un réchauffage par aluminothermie d'un bain métallique dans une poche, il est connu est connu de réaliser ce réchauffage sous une cloche (cf. par exemple US-A-4518422). Par injection d'un gaz inerte, on forme d'abord une « fenêtre » dans une couche de laitier initial recouvrant le bain métallique. On descend alors la cloche au-dessus de cette « fenêtre » jusqu'à ce que son bord inférieur soit immergé dans le bain métallique. Les réactifs de l'aluminothermie, à savoir l'aluminium et l'oxygène, sont ajoutés en dessous de cette cloche. En même temps on effectue un brassage du bain métallique par injection d'un gaz inerte. Il sera apprécié que la cloche permet d'effectuer le réchauffage par aluminothermie sous une atmosphère protégée et avec un minimum de pertes à l'environnement. Lorsque le réchauffage par aluminothermie est terminé, on enlève la cloche. Le laitier autour de la cloche se mélange avec le laitier AI203 formé en dessous de la cloche, ce qui donne un laitier dont la teneur qui inhibe un traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration subséquent par sa teneur élevée en AI203 (>40%).
Un autre procédé du genre défini dans le préambule est un procédé dans lequel un bain de fonte brute ou un bain de ferro-alliages doit subir à la fois une désiliciation par injection d'oxygène (c'est-à-dire un traitement pour abaisser de la teneur en silicium) et une désulfuration et/ou déphosphoration. La désiliciation par injection d'oxygène produit un laitier acide de Si02 en surface du bain métallique. Or, le traitement de désulfuration subséquent requiert la présence d'un laitier basique en surface du bain d'acier et il est inhibé par une teneur en Si02 supérieure à 10%. Il s'ensuit que le laitier acide formé lors de la désilicia- tion doit être décrassé avant de commencer le traitement de désulfuration. Comme déjà expliqué, un tel décrassage intermédiaire augmente sensiblement la durée du procédé et n'est pas possible dans tout stand de traitement métallurgique.
Objet de l'inve tion
L'objet de la présente invention est d'optimiser le déroulement d'un procé- dé métallurgique dans lequel un premier traitement implique la présence ou la formation d'un laitier acide en surface d'un bain métallique et un deuxième traitement implique la présence ou la formation d'un laitier basique en surface de ce bain métallique. Exposé de l'invention
Conformément à l'invention, cet objectif est atteint en effectuant les deux traitements sans décrassage intermédiaire simultanément ou successivement dans deux zones séparées et en assurant en surface du bain métallique une séparation physique entre une zone de laitier acide et une zone de laitier basique. Afin d'épargner un maximum de temps, les deux traitements auront de préférence lieu simultanément. Dans certains cas il peut cependant être intéressant de clôturer ou de démarrer d'abord le premier traitement avant de commencer le deuxième traitement ou vice versa. Il sera apprécié que dans tous ces cas on épargne le temps nécessaire au décrassage intermédiaire et on peut effectuer les deux traitements dans un seul stand de traitement métallurgique qui n'est pas nécessairement équipé pour y effectuer un décrassage de laitier (le décrassage final peut se faire ailleurs).
Dans une exécution préférentielle, un des deux traitements est effectué sous une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans le bain métallique et l'autre traitement est effectué autour de cette cloche profonde. Cette cloche profonde assure la séparation physique entre les deux zones de laitier en surface du bain, tout en permettant d'effectuer un des deux traitements sous une atmosphère protégée, avec un minimum de pertes à l'environnement. Si on ne veut pas profiter de ces avantages additionnels d'une cloche profonde, on peut cependant aussi utiliser une simple paroi de séparation pour assurer en surface du bain métallique une séparation physique entre une zone de laitier acide et une zone de laitier basique. Cette paroi de séparation peut soit coopérer avec les bords d'un récipient métallurgique pour diviser la surface du bain métallique en deux zones juxtaposées, soit former une sorte d'anneau pour délimiter un « îlot » à l'intérieur de la surface du bain métallique.
Le premier traitement est par exemple un réchauffage chimique qui est effectué sous une cloche profonde sous une atmosphère protégée et qui produit un laitier acide sous cette cloche. Par chauffage chimique on entend ici une oxydation fortement exothermique d'un élément généralement métallique, tel que par exemple l'aluminium (aluminothermie) ou le silicium (silicothermie).
Le premier traitement peut aussi être un traitement de désiliciation par injection d'oxygène, notamment dans le cadre d'un traitement de fontes ou de ferro-alliages (comme par exemple le ferro-nickel) à teneurs élevées de silicium. Ce traitement de désiliciation par injection d'oxygène est lui aussi avantageusement effectué sous une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans le bain métallique.
Le deuxième traitement est par exemple un traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration faisant intervenir un laitier basique, formé par exemple par ajout de chaux, de carbonate de soude, de magnésium etc.. Ce traitement peut être effectué autour de la cloche profonde sous laquelle le premier traitement est effectué.
Dans le cadre d'un traitement de désiliciation par injection d'oxygène, le traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration comprend avantageuse- ment l'ajout de calcaire, notamment de castine, au bain métallique. Il s'agit d'un agent désulfurant bon marché et très efficace, mais sa décomposition dans le bain métallique donne lieu à une réaction fortement endothermique qui a tendance à refroidir le bain métallique. Or, en combinaison avec une désiliciation par injection d'oxygène, cet effet refroidissant ne cause guère de problème, car la réaction de désiliciation, qui est fortement exothermique, produit de toute façon un excès de chaleur.
Lorsqu'on utilise une cloche profonde pour assurer en surface du bain métallique une séparation physique entre une zone de laitier acide et une zone de laitier basique, on procède avantageusement comme suit : on forme d'abord, par injection d'un gaz inerte, une « fenêtre » dans une couche de laitier initiale recouvrant la surface du bain métallique; on recouvre cette « fenêtre » à l'aide d'une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans le bain métallique; on effectue un des deux traitements sous la cloche profonde et l'autre autour de la cloche profonde, en effectuant simultanément un brassage du bain métallique par injection d'un gaz inerte; et à la fin des deux traitements, on arrête le brassage, on enlève la cloche profonde et on décrasse immédiatement après les deux laitiers. L'arrêt du brassage avant l'enlèvement de la cloche profonde permet d'éviter que les deux laitiers ne se mélangent trop, ce qui pourrait être nuisible au résultat du procédé.
D'autres particularités et caractéristiques du procédé selon l'invention res- sortiront de quelques exemples présentés ci-dessous à titre d'illustration, en se référant aussi à la Fig. 1 ci-annexée, qui montre une illustration schématique de la mise de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
Description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux de l'invention
La Fig. 1 est utilisée pour décrire plus en détail, à titre d'illustration de la présente invention, le déroulement d'un procédé métallurgique qui comprend un traitement de désulfuration en poche d'un bain d'acier brut, précédé d'un réchauffement chimique en poche de ce bain d'acier.
Sur la Fig. 1 on voit une poche métallurgique 10 dans un stand de traitement métallurgique lors de la mise en oeuvre du procédé susmentionné. A l'état initial, cette poche 10 renfermait un bain d'acier 12 brut provenant du convertisseur ou du four électrique, ainsi qu'une couche de laitier résiduel basique recouvrant le bain d'acier. Dans le stand de traitement métallurgique on a d'abord formé, par injection d'un gaz inerte, une fenêtre 14 dans la couche de laitier résiduel, c'est-à-dire qu'on a libéré une zone de la surface du bain d'acier 12 au moins partiellement du laitier résiduel qui la recouvrait. Au-dessus de cette fenêtre 14, on a alors positionné une cloche profonde 16, de façon à ce que son bord inférieur 18 soit immergé dans le bain métallique 12 d'au moins 20 cm (plus le barbotage du bain métallique 12 est important, plus la profondeur d'immersion du bord inférieur de la cloche 16 devra être importante). Reste à noter qu'une exécution possible d'une telle cloche profonde 16 est par exemple décrite dans la demande de brevet WO 98/31841 , en précisant toutefois que la cloche utilisée dans le présent procédé ne doit pas nécessairement être une cloche tournante.
En dessous de la cloche 16 on effectue un réchauffage du bain d'acier par aluminothermie. A cette fin on ajoute de l'aluminium et on souffle de l'oxygène sous la cloche 16, tel qu'indiqué schématiquement par les flèches 18 et 20. Simultanément on effectue un brassage du bain métallique 12 à l'aide d'un gaz inerte, qui est injecté, de préférence à l'aide d'une lance latérale 22, dans le bain métallique 12. L'aluminium réagit dans une réaction fortement exothermique avec l'oxygène. Cette réaction résulte dans la formation d'un laitier acide de AI203 en dessous de la cloche 16. Sur la Fig. 1 ce laitier acide de AI203 est repéré par la référence 24.
Selon l'état de la technique, on remontait la cloche 16 à la fin du réchauffage chimique pour effectuer un décrassage du laitier résiduel fortement contaminé avec le laitier AI203 formé sous la cloche 16. Ensuite on effectuait le traitement de désulfuration sur le bain d'acier libéré de laitier. En effet, il est connu que pour pouvoir effectuer un traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration à l'aide d'un laitier basique, il faut que la teneur en AI203 de ce laitier soit inférieure à 40%.
Selon la présente invention, on effectue le traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration autour de la cloche 16 sans effectuer un décrassage intermédiaire de laitier. A cette fin on injecte à l'aide d'une lance 26 un agent de formation d'un laitier basique 28 dans le bain métallique 12 autour de la cloche 16. Cet agent de formation d'un laitier basique 28 peut par exemple être de la chaux, du calcaire, de la castine, du carbonate de soude, du magnésium etc.. La cloche 16 évite que le laitier acide de AI203 formé sous la cloche 16 ne se mélange avec le laitier basique entourant la poche 16, ce qui permet d'effectuer les deux traitements simultanément ou successivement sans décrassage intermédiaire. De préférence on démarre d'abord le réchauffage par aluminothermie et on commence le traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration dès que le bain d'acier a atteint une température suffisante.
A la fin du traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration, on arrête tout brassage du bain métallique 12 avant de remonter la cloche 16. Ensuite on décrasse les deux laitiers ensemble.
Il faut noter que le traitement effectué sous la cloche pourrait par exemple aussi être un traitement de désiliciation de fonte ou de ferro-alliages, notam- ment de ferro-nickel, par injection d'oxygène. Dans ce cas le silicium réagit avec l'oxygène soufflé en dessous de la cloche pour former un laitier acide de Si02 en dessous de la cloche. Autour de la cloche on peut alors effectuer un traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration tel que décrit plus haut. La cloche évite que le laitier acide de Si02 formé sous la cloche 16 ne se mélange avec le laitier basique entourant la poche 16, ce qui permet d'effectuer les deux traitements simultanément ou successivement sans décrassage intermédiaire. En effet, pour un traitement de désulfuration et/ou de déphosphoration efficace, il faut que la teneur en Si02 du laitier basique ne soit pas supérieure à 10%.
Exemple 1
Cet exemple concerne un traitement en poche de l'acier brut de convertisseur avec comme objectif une désulfuration à 80% de cet acier.
Etat initial : Une poche métallurgique contient 160 t d'acier brut de convertisseur et 600 kg de laitier résiduel d'affinage. Les résultats d'analyse sont comme suit : 0,04% C, 600 ppm O, 0,010% S. La température du bain d'acier est de 1600°C. A la coulée on a ajouté 200 kg de Al de désoxydation et 600 kg de CaO.
Réchauffage par aluminothermie : Le premier traitement est un réchauffage par aluminothermie qui s'effectue, tel que décrit en rapport avec la Fig. 1 , sous une cloche profonde positionnée au-dessus d'une zone du bain d'acier préalablement libéré de sa couche de laitier résiduel. On obtient un accroissement de température du bain d'acier d'environ 90°C par injection de 530 kg d'aluminium et de 350 m3 d'oxygène en 7 mn (débit de 50 m3/mn de 02). Le brassage en dessous de la cloche s'effectue par injection d'argon à l'aide d'une lance latérale avec un débit de 0,2 m3/mn. Désulfuration : Le deuxième traitement est une désulfuration poussée à
80% qui a lieu autour de la cloche. Comme agent désulfurant on utilise une poudre composé de 60% de CaO et de 35% de AI203, le restant étant des impuretés. L'ajout de AI203 a comme but de régler la fluidité du laitier obtenu. D'autres agents de laitier peuvent également être ajoutés.
L'agent désulfurant est injecté à l'aide d'une lance à tête immergée, en utilisant de l'argon comme gaz porteur. Avant de commencer l'injection de l'agent désulfurant, on utilise la lance d'injection pour effectuer un brassage préalable du bain d'acier. A cette fin la lance d'injection est alimentée pendant 5 mn avec un débit d'environ 0,5 m3/mn d'argon, l'alimentation de l'agent désulfurant étant coupée. Ce brassage préliminaire permet notamment d'homogénéiser la température du bain d'acier avant sa désulfuration. Ensuite on injecte dans un intervalle de temps d'environ 12 mn, 960 kg de l'agent désulfurant susmentionné (débit solide environ 80 kg/mn) avec un débit d'environ 1 m3/mn d'argon comme gaz porteur. On termine le traitement en effectuant avec la même lance pendant 5 mn un brassage intense avec un débit d'environ 1 m3/mn d'argon, l'alimentation en agent désulfurant étant de nouveau coupée. Ensuite on arrête tout brassage et on remonte la cloche.
Etat final :
Acier : 0,04% C, 0,002% S, température environ : 1600°C.
Laitier : environ 1000 kg de AI203 formé sous la cloche, plus environ 2500 kg de laitier de désulfuration autour de la cloche.
Remarque :
Si on veut obtenir seulement une désulfuration modérée de l'acier, on n'a éventuellement pas besoin d'injecter un agent désulfurant dans le bain à l'aide d'une lance. En effet, le laitier résiduel, qui se retrouve autour de la cloche, peut déjà contenir une quantité suffisante d'agents désulfurants pour obtenir une désulfuration modérée de l'acier. Il suffit alors de brasser le bain d'acier autour de la cloche pour le faire réagir avec le laitier résiduel flottant sur sa surface et d'ajouter, le cas échéant, encore des agents de laitier pour régler notamment la consistance du laitier.
Exemple 2
Cet exemple concerne un traitement en poche de fonte brute avec comme objectif une désiliciation et une désulfuration de la fonte.
Etat initial : Une poche métallurgique contient 100 t de fonte brute dont les résultats d'analyse sont comme suit : 4,5% C, 0,8% Si, 0,10% S. La température du bain fonte est de 1350°C. La fonte est recouverte d'une couche de laitier résiduel à caractère basique.
Traitement de désiliciation : Un traitement de désiliciation par injection d'oxygène est effectué, tel que décrit plus haut, sous une cloche profonde positionnée au-dessus d'une zone du bain préalablement libéré de sa couche de laitier résiduel. On injecte sous la cloche 450 m3 d'oxygène en 10 mn (débit 45 m3/mn de 02). Le brassage en dessous de la cloche s'effectue par injection d'argon à l'aide d'une lance latérale avec un débit de 0,2 m3/mn.
Désulfuration : La désulfuration a lieu autour de la cloche. Comme agent désulfurant on utilise une poudre composée de 70% de CaC03 et de 30% de Na2C03. D'autres agents de laitier peuvent également être ajoutés.
L'agent désulfurant est injecté à l'aide d'une lance immergée, en utilisant de l'argon comme gaz porteur. On injecte dans un intervalle de temps d'environ 20 mn environ 1000 kg de l'agent désulfurant susmentionné (débit solide environ 50 kg/mn) avec environ 1 m3/mn d'argon comme gaz porteur. Après avoir arrêté tout brassage on peut remonter la cloche et décrasser les deux laitiers ensemble.
Etat final :
Fonte prétraitée : 4,3% C, 0,4% Si, 0,02% S, température environ :
1400°C.
Laitier : environ 860 kg de Si02 formé sous la cloche, plus environ 700 kg de laitier de désulfuration autour de la cloche. Remarque au sujet du traitement de la fonte :
Dans la désulfuration classique de la fonte en une seule étape, on utilise le plus souvent comme désulfurant un mélange Mg-CaC2 ou Mg-CaO. Il s'agit de désulfurants très efficaces, mais également très chers. Ils sont surtout utilisés parce qu'ils produisent un refroidissement limité du bain métallique. Or, la combinaison de la désulfuration avec une désiliciation fortement exothermique permet d'utiliser un agent désulfurant plus refroidissant mais meilleur marché, tel que par exemple le calcaire (CaC03) ou la castine. La décomposition du CaC03 ou du Na2C03 dans le bain d'acier génère par ailleurs aussi de l'oxygène, qui contribue à la désiliciation de la fonte (1 kg CaC03 ou Na2C03 réduit le besoin d'oxygène de désiliciation d'environ 0,1 m3). Par ailleurs il est préférable d'utiliser un mélange CaC03 + Na2C03 afin d'obtenir un laitier plus fluide et de limiter ainsi les pertes par entraînement de fer lors du décrassage. Néanmoins, l'utilisation de Na2C03 exige aussi de limiter la température à 1400°C afin d'éviter une perte de Na2C03 par vaporisation.
Remarques au sujet d'un traitement de ferro-alliaqes :
Il sera apprécié qu'un bain de ferro-alliages, notamment un bain de ferro- nickel, peut également faire l'objet d'un traitement combiné de désiliciation et de désulfuration, tel que présenté dans l'exemple 2 pour la fonte.
Cependant, dans le cas du ferro-nickel, pris à titre d'exemple, on cherche généralement à réaliser une désiliciation beaucoup plus importante (baisse de la teneur Si de plus de 1%). En désiliciant par un jet d'oxygène gazeux, on obtiendrait en l'absence d'un refroidissant efficace, un échauffement de l'ordre de 300°C, voire davantage.
Comme on le fait dans certains procédés de désiliciation de fontes, on peut utiliser comme refroidissant du minerai ou un oxyde de fer obtenu comme co-produit dans la fabrication de l'acier. Cependant, avec le procédé proposé qui combine la désiliciation et la désulfuration, il est particulièrement indiqué d'utiliser la castine (CaC03) et/ou le carbonate de soude (Na2C03) comme agent désulfurant, puisque ces derniers sont à la fois très refroidissants et désulfurent efficacement à condition de ne pas être dilués par un apport de silice (Si02).
Mis à part l'aspect quantitatif (baisse de Si de 1 à 2% au lieu de 0,2 à 0,4% pour les fontes de haut fourneau), le procédé proposé pour la fonte s'applique de manière similaire aux ferro-alliages, en ajustant comme il se doit les proportions d'oxygène et de refroidissant/désulfurant.

Claims

Revendications
1. Procédé de traitement métallurgique sur bain métallique comprenant :
un premier traitement impliquant la présence ou la formation d'un laitier acide en surface dudit bain métallique ; et
un deuxième traitement impliquant la présence ou la formation d'un laitier basique en surface dudit bain métallique ;
caractérisé en ce que l'on effectue les deux traitements sans décrassage intermédiaire, en assurant en surface dudit bain métallique une séparation physique entre une zone de laitier acide et une zone de laitier basique.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel un des deux traitements est effectué sous une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans ledit bain métallique et l'autre traitement est effectué autour de ladite cloche profonde.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit premier traitement est un traitement de chauffage chimique qui est effectué sous ladite cloche pro- fonde.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit traitement de chauffage chimique est un traitement d'aluminothermie ou de silicothermie.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit deuxième traitement est un traitement de désulfuration et/ou de déphospho- ration à base d'un laitier basique.
6. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ledit premier traitement est un traitement de désiliciation de fonte ou de ferro-alliages, notamment de ferro- nickel, par injection d'oxygène.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit traitement de désiliciation par injection d'oxygène est effectué sous une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans ledit bain métallique et ledit deuxième traitement est un traitement de désulfuration et/ou déphosphoration effectué autour de ladite cloche profonde.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel ledit deuxième traitement est un traitement de désulfuration et/ou déphosphoration à base de chaux.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ledit deuxième traitement comprend l'ajout de calcaire, notamment de castine, audit bain métallique.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel :
au début dudit procédé, la surface dudit bain métallique est recouverte d'une couche de laitier résiduel ;
on forme une fenêtre dans ladite couche de laitier résiduel par injection d'un gaz inerte ;
on recouvre ladite fenêtre à l'aide d'une cloche profonde dont le bord inférieur est immergé dans ledit bain métallique ;
on effectue un des deux traitements sous ladite cloche profonde et l'autre autour de ladite cloche profonde, en effectuant simultanément un brassage du bain métallique par injection d'un gaz inerte ; et
à la fin des deux traitements, on arrête ledit brassage, on enlève ladite cloche profonde et on décrasse immédiatement après les deux laitiers.
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