Brevet FR2132161A1 — publié le 19721117

La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés d'affinage de fonte Thomas par insufflation d'oxygène par le fond du convertisseur. Il est bien connu que le procédé de soufflage d'oxygène pur par le fond d'un convertisseur Thomas permet d'accroltre la capacité spécifique de ce convertisseur. En effet, s'il est admis que le poids spécifique d'acier produit par le soufflage avec air enrichi se situe entre 1,2 t/m3 et 1,4 t/m3, le procédé de soufflage d'oxygène pur par le fond permet d'atteindre des productions spécifiques à la coulée de 1,7 à 1,9 tonnes par m3 de volume intérieur de la cornue. Cela signifie qu'une cornue Thomas d'une capacité de 21 tonnes peut produire 30 tonnes à la coulée en soufflage d'oxygene pur par le fond. Cet accroissement de capacité de 408 constitue un des gros avantages du nouveau procédé. Toutefois, il serait souhaitable que, pour, ce dernier, le temps d'élaboration de l'opération d'affinage soit identique à celui de l'opération Thomas pour pouvoir bénéficier en totalité de l'influence de cet accroissement de capacité spécifique sur la productivite de la cornue. Or, on a constate que la teneur en Si et en Mn de la fonte Thomas peut dans de nombreux cas freiner l'opération proprement dite d'affinage- par le fond à l'oxygène pur, au point de prolonger sa durée au-delà de 30 min. Cet allonqement du temps de soufflage, dû à la moindre soufflabilité de la fonte, ralentit très fortement la productivité de l'aciérie et empeche ainsi d'obtenir la totalité du bénéfice dû à l'accroissement de la capacité unitaire du convertisseur. Par soufflabilité, il faut entendre l'aptitude de la fonte à supporter les actions physique et chimique du jet d'oxygène, sans provoquer de projections. En fait, il est malaisé de définir tres exactement le seuil à partir duquel la moindre soufflabilité de la fonte provoque une reduction du débit du soufflage d'oxygène dans le convertisseur sans danger de projection, ce qui peut conduire à une diminution de ce débit, pouvant atteindre 50%. En ce qui concerne la teneur en Si, ce seuil apparait comme étant voisin de sa valeur correspondante dans une opération de soufflage d'une fonte Thomas. Au-del de ce seuil, le maintien d'un débit d'oxygène élevé entraine immédiatement l'apparition de débordements de scorie, nettement préjudiciables à la sécurité des opérateurs et au rendement en fer de l'opération d'affinage. linge modification appropriée de l'évolution de la scorie, par exemple une modification adéquate de sa viscosité, Dourrait à ce moment, réduire cette tendance au débordement. Dans les procédés de soufflage par le haut, une telle modification peut se faire facilement en agissant de façon connue sur la repartition de l'oxygène entre la scorie et le bain de fonte; dans le procédé de soufflage par le fond par contre, cette action est impossible, l'opérateur ne pouvant qu'accroitre ou diminuer le debit d'oxygè- ne soufflé, sans possibilité d'agir sur la répartition de l'oxygène entre scorie et bain de métal.Pour obvier à ces inconvénients, on a alors pensé à modifier les paramètres des additions utilisées, à savoir leur qualité et leur granulométrie. On a pensé notamment à mettre de la chaux finement divisée en suspension dans le oaz d'affinage insufflé dans le bain par le bas du convertisseur; cette méthode, outre la difficulté du transport de la poudre et de sa distribution entre les différentes tuyères, conduit à des usures importantes dans les tuyères. On a également pensé à ajouter, pendant l'affinage, de la chaux en poudre par le haut du convertisseur. Cette méthode s'est révélée inefficace à cause d'un contre-courant gazeux résultant du soufflage par le fond, qui emporte la poudre de chaux dans la cheminée. La présente invention a précisément pour objet un procédé Dermettant de remédier à ces inconvénients. Le demandeur a constaté que de façon particulièrement remarquable et inattendue, on pouvait obtenir rapidement une scorie bien fluide et réactiverne causant aucune projection ni débordement, en introduisant par le bec dans le convertisseur,avant le début de l'opération d'affinage ou tout au début de celle-ci, une quantité appropriée de chaux d'une granulométrie déterminée. Grâce à ce fait, il a réussi à mettre au point un procédé efficace d'affinage de fonte Thomas à teneur élevée en Si, permettant d'obtenir avec un très haut rendement, des temps d'opérations similaires à ceux de l'opération Thomas. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que avant le commencement de l'affinage ou tout au début de celui-ci, mais de préférence avant son commencement, on introduit dans la cornue par le bec une quantité de chaux inférieure à 25 kg par k de Si contenu initialement dans la fonte, en ce que la sranuTomtrie de cette chaux est telle que son indice de surface soit supérieur à 80 m2 par tonne de fonte, et en ce qu'une quantité de 2 à 12 kq de la chaux ainsi introduite (calculée toutefois Dar kq du silicium initial dépassant le seuil de 3 kg) présente un indice de surface supérieur à 2,5 m2/ka de chaux, cette quantité étant Dréféremment introduite dans le convertisseur avant le début du soufflage. Les meilleurs résultats sont obtenus quand cette chaux est introduite avant le debut du soufflaqe, mais les résultats restent excellents, si l'addition se fait tout au début du soufflage, bien avant que l'influence du Si ne se soit manifestée. Par indice de surface,il faut entendre la somme des surfaces extérieures de tous les trains ou morceaux de chaux, tous les morceaux-etant sun- posés ssheriques En Pratique, les chaux utilisées sont considérées comme constituées de snhérules d'un diamètre sensiblement égal à leur calibre moyen. Pour une chaux de granulométrie moyenne connue, cet indice de surface peut être déterminé par exemple par la courbe représentée sur la fig.1. En ordonnée, se trouve l'indice de surface (en m2 nar ka de chaux) et en abscisse, la granulométrie moyenne de la chaux introduite (diamètre en mm). La courbe tracée est une hyperbole dont l'équation est approximativement xv = 6. Si on opère suivant le procédé de l'invention, on observe que la chaux à haut indice de surface n'est pas emportée hors du convertisseur par les aaz de conversion. Bien au contraire, et dans les conditions que nous venons de définir, on constate que l'assimilation de la chaux Dar le métal se fait avant qu'elle n'ait pi être emportée par les fumées hors du convertisseur. Suivant une variante intéressante du procédé de l'invention, la quantité de chaux nécessaire a l'opération d'affinage est apPortée en majeure partie ou toute entière au convertisseur avant le début de l'affinage ou Pendant ses deux nremiéres minutes, la oranulometrie de la chaux étant sensiblement constante et sa moyenne restant inférieure à 7,5mm. Cette variante présente l'avantage de pouvoir ne faire aDDel qu'à un seul calibre de chaux. Suivant une autre variante avantageuse, on petit introduire dans le convertisseur, avant le début de l'affinane, de la chaux d'une aranulom- trie moyenne ne dénassant pas 1 mm, en une quantité non inférieure au tiers de la quantité totale de chaux nécessaire à l'affinaoe, le reste étant ajouté ultérieurement, c'està-dire au moins deux minutes après le commencement du soufflas, et constitué de morceaux d'un calibre supérieur à celui de la chaux injectée au début et de préférence d'un calibre d'au moins 15 mm, nouvant dans certains cas, aller jusqu'à 40 nm. Cette variante présente l'avantaqe d'utiliser une partie importante de chaux sous une forme neu coûteuse. Suivant une autre variante nlus avantaqeuse encore, avant de commen cer l'affinage, le convertisseur pouvant être en position couchée, on introduit au moins le quart de la quantité de chaux nécessaire à l'affinage, cette quantité se trouvant sous forme de "chaux qrasse", c'est-a-dire nrésentant une granulométrie dont la majeure partie ne dépasse pas 0,02mm, le reste étant apporté au bassin sous forme de gros morceau (20/40) au cours du soufflaqe. Dans le cas où on effectue un aDport de chaux particulièrement fine, avant le début du soufflaae, il est spécialement avantaneux de réaliser cette opération au moyen de chaux en sacs. Une autre variante avantageuse consiste à réaliser le dépôt de chaux en poudre sur la fonte, par un moyen pneumatique. Cette variante convient également très bien pour l'apport de chaux au début du soufflant. Il n'est pas inutile de rappeler ici qu'aucune des variantes de la présente invention ne comnorte d'injection de chaux dans le métal. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description et des exemples suivants donnés dans un but non limitatif. EXEMPLE 1 On introduit dans une cornue appropriée pour le soufflage par le fond, 7 tonnes de mitrailles et ensuite 20 tonnes de fonte Thomas dont la compo- sition est la suivante C = 3,7 t. Mn = 0,2 % Si = 0,6 X P = 1,7 % S = 0,04%,lue reste étant constitué de fer. On dépose ensuite sur la fonte enfournée,400 kq de chaux de aranulométrie moyenne de 1 mm,en sacs de 50 kq. Ultérieurement, en cours de soufflage (par exemole pendant les Sème et 6eme minutes), on ajoute le complément de chaux nécessaire à l'affinage, soit 1500 ka de chaux 20/40mm pour obtenir une scorie de basicité voulue. Conformément à l'invention, on Deut introduire la chaux fine au début ou avant le début du soufflage. La quantité introduite à ce moment représente 400 = 3,3ka de chaux par ko de Si initialement dans la fonte; 20 x 6 la première condition est donc vérifiée ( 20 seconde condition ( > 80m2). La quantité de chaux (e Imm) introduite initialement par ko de Si au-del du seuil de 3 kq est de 400 = 6,6 kn et possède (cf.fig.l) 20 x (6-3) un indice de surface de 6 m/kg de chaux, ce nui vérifie la troisième condition ( 1 > 2,5m/kg de chaux). EXEMPLE 2 Dans les mêmes conditions, toute la chaux (400 kn de diamètre 1mm et 1500 kq de 20/40 mm) est introduite des avant le soufflane. On neut vérifier immédiatement oue les trois conditions imposées sont effectivement respec- tées. Il ne sort pas du domaine de l'invention de mélanger a la chaux introduite avant le soufflaqe, ou des le début de celui-ci, différents composants tels que fluidisants (snath-fluor, alumine), refroidissants (minerais, soude, paille), etc..., ces comnosants étant de nréfèremce de granulométrie analonue à la chaux. On peut éqalement ajouter des composés plus fusibles que la chaux, spé- cialement des ferrites de chaux, pour remplacer tout ou nartie de la chaux. La granulometrie de celle-ci correspondra aux critPres renris à la descrip- tion ci-dessus. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux exemnles donnés ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procéde d'affinage de fonte DhosDhoreuse au convertisseur par soufflage d'oxygène techniquement pur > par le fond du convertisseur, carac térisé en ce que avant le commencement de l'affinage ou tout au début de celui-ci, mais de préférence avant son commencement, on introduit dans la cnrnue par le bec une quantité de chaux inférieure à 25ka par kg de silicium contenu initialement dans la fonte, en ce que la granulométrie de cette chaux est telle ne son indice de surface soit supérieur a 80 m2 nar tonne de fonte, et en ce qu'une quantité de 2 à 12 ka de la chaux ainsi introduite (calculée toutefois oar kg du silicium initial dépassant le seuil de 3 kg) présente un indice supérieur à 2,5 m2/kg de chaux, cette quantité étant de préférence introduite dans le convertisseur avant le debut du soufflage. 2.- Procéde suivant la revendication I, caractérisé en ce que la quantité de chaux nécessaire à l'opération d'affinaoe est apportée en majeure Dartie,ou toute entiere au convertisseur,avant le début de l'affinage ou oendant les deux premières minutes de l'affinaoe, la granulométrie de la chaux étant sensiblement constante et sa moyenne restant inférieure à 7,5 mm. 3.- Procéde suivant la revendication 1, caractérise en ce que l'on introduit dans le convertisseur, avant le début de l'affinage, de la chaux d'une granulométrie moyenne ne deassant pas 1 mm, en une quantité non inférieure au tiers de la quantité totale de chaux nécessaire à l'affina ge, le reste étant ajouté ultérieurement, c'est-à-dire au moins deux minutes après le commencement du soufflage et constitué de morceaux d'un calibre sunerieur à celui de la chaux injectée au début et de préférence d'un calibre d'au moins 15 mm. 4.- Procède suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que avant de commencer l'affinaoe, le convertisseur pouvant être en Position couchée, on introduit au moins le quart de la quantité de chaux nécessaire à l'affinaae, cette quantité se trouvant sous forme de"chaux qrasse", c'est-à-dire présentant une qranulométrie dont la majeure Dartie ne dépasse Das 0,02mm, le reste etant apporté au bassin sous forme de qros morceaux au cours du soufflage. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce nue,au début du soufflaoe,la chaux fine est aonortée en sacs. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dépôt de chaux en noudre sur la fonte est effectué oar un moyen pneumatique. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on melanqe à la chaux introduite avant le soufflage ou dès le début de celui-ci,différents comDosants tels que notamment fluidifiants (sDath-fluor, alumine), refroidissants (minerais, soude, pailles), ces comnosants étant de préférence de aranulometrie analogue à celle de la chaux. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce nu on utilise des composés blus fusibles que la chaux, spécialement des ferrites de chaux, pour remplacer tout ou partie de la chaux, la granulométrie de ces ferrites étant l'une ou l'autre des granulométries telles que définies Pour la chaux.