Brevet FR2146969A1 — publié le 19730309

La présente invention concerne un nouveau procédé d'affi- nage des fontes hématites, dans un convertisseur soufflant de I'oxy- gène pur, ou un gaz oxydant, de bas en haut ou, plus généralement, au-dessous de la surface du bain métallique. Appliquée au traitement des fontes phosphoreuses, l'invention présente également certains avantage s. Une fonte hématite est une fonte qui contient peu de phosphore. La conversion d'une fonte hématite en acier a longtemps été effectuée en élaboration acide, dans des convertisseurs Bessemer à revAtement réfractaire siliceux ou silico-alumineux et soufflant de l'air ordinaire de bas en haut. Dans une telle conversion acide, la déphosphoration était nulle. Il fallait donc que la fonte, au départ, ne contienne pas plus de phosphore qu'on ne devait en retrouver dans l'acier. C'était là une condition très sévère pour la qualité de la fonte utilisée. Puis sont apparus les procédés d'affinage à l'oxygène pur, au moyen d'une lance soufflant de haut en bas, dans des convertisseurs à revatement réfractaire basique. Il devint alors possible d'ajouter dans le convertisseur une certaine quantité de chaux, for halant un laitier déphosphorant qui n'use qu'assez peu le revêtement basique, et qui rend possible la déphosphoration de la fonte. Le plus souvent, les fontes hématites usuelles contiennent maintenant entre 0,100 % et 0,200 % de phosphore, et l'acier obtenu après conversion peut néanmoins ne contenir qu'une faible teneur en phosphore, par exemple aux environs de 0,020 cSO ou même moins, pour une teneur en fer de la scorie de tordre de 25 %, ou un peu plus élevée. Mais les procédés de soufflage par lance, de haut en bas, présentent certains inconvénients, tels que - un très haut bâtiment à construire à la verticale du convertisseur pour dégager la lance du convertisseur, - les changements de lances de temps à autre, - les mous sages éventuels de laitier en cas de déréglage du proces sus métallurgique, - des fumées rousses très abondantes, qu'il faut épurer, et qui cons tituent des pertes en fer. le but de la présente invention est de réaliser également un affinage de fonte hématite en acier dans un convertisseur à re vêtement basique, donc avec une déphosphoration convenable, mais en évitant, au moins partiellement, les inconvénients précités, inhérents au soufflage d'oxygène de haut en bas. Ltinvention sXap- plique aussi aux fontes phosphoreuses : elle permet d'éviter)Ies projections et de rendre la déphosphoration plus précoce malgré un mode de soufflage sous la surface du bain. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de conversion des fontes en acier réalisé dans un convertisseur à revêtement basique et à soufflage, sous la surface du bain et en particulier de bas en haut, de jets à double alimentation séparée, l'alimentation centrale de chaque jet étant constituée par un gaz oxydant, qui peut être de ltoxygène pur, tenant en suspension, dans au moins un jet, des produits solides à l'état pulvérulent, tandis que l'alimentation périphérique de chaque jet est constituée par un liquide contenant du carbone, qui peut être du fuel-oil, par exemple, Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, les produits pulvérulents injectés sont constitués partiellement ou en totalité de chaux ou de castine en poudre pouvant ne représenter qu'une partie de la totalité de l'apport de chaux nécessaire à la conversion, le complément de chaux étant alors ajouté en morceaux, et introduit par le bec du convertisseur. Suivant une autre caractéristique particulière de ltinven- tion, le débit instantané de chaux ou de castine en poudre est variable au cours de la conversion, et peut s1 annuler pendant certaines périodes. C'est ainsi qu'un bon débit de chaux ou de castine en poudre est utile au début de la conversion, afin dtéviter le moussage de la scorie et les projections qui en résultent ; d'autre part, la poudre de chaux ou de castine est utile également, dans le dernier tiers de la conversion, afin de faciliter la formation d'une scorie fluide sans atteindre pour cela des teneurs en carbone du bain très basses et une suroxydation du métal. Suivant une autre caractéristique particulière de l3inven- tion, du spath fluor pulvérulent est mélangé à la chaux ou à la castine en poudre pour être véhiculé par le gaz oxydant, à certains moments de la conversion. Suivant une autre caractéristique particulière de l'inven- tion, les produits pulvérulents mis en suspension dans le gaz oxydant, contiennent des oxydes, en particulier des oxydes de fer. Comme on le comprend, l'invention apporte des remèdes à trois difficultés majeures de la conversion de la fonte par soufflage de jets oxydants de bas en haut a) la tenue des tuyères en service reste excellente gracie à la protection de chaque tuyère de soufflage par le fuel-oil péri sphérique. b) le moussage de la scorie, pendant la première moitié de la conversion, est évité et entièrement mattrisé par llapport de fines particules de chaux véhiculées par le gaz oxydant. c) la formation d'une scorie liquide n'est pas trop tar dive, grace à l'apport de ces fines particules de chaux, dont l1ef- fet scorifiant est éventuellement renforcé par un apport de fines particules de spath fluor, également véhiculées par le gaz oxydant. Ces moyens spécifiques de scorification sont nécessaires, car le soufflage par le fond, de bas en haut, contrairement au soufflage par lance, de haut en bas, s'il est pratiqué sans poudre de chaux, favorise la décarburation par rapport à la déphosphoration, et re tarde la formation de la scorie liquider Mais en appliquant les caractéristiques de l'invention, toutes ces difficultés sont évitées, et l'on profite alors pleinement des avantages du soufflage de bas en haut ou, plus généralement, du soufflage sous la surface du bain. Quant à la castine en poudre, elle permet d'ajouter, dans la zone de réaction, un effet refroidissant à l'effet déphosphorant de la chaux qu'elle contient. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une opération de conver sion de fonte hématite en acier selon l'invention, par soufflage d'oxygène pur. Il s'agit d'affiner une fonte hématite à 13000C et conte nant 4 % de carbone, 0,8 % de silicium, 0,5 ffi de manganèse, 0,150 ffi de phosphore, et 0,035 % de soufre. Pour cela, on charge dans le convertisseur, pour obtenir 27 tonnes d'acier liquide a) 4 tonnes de ferrailles b) 600 kg de minerai riche non siliceux c) 26 tonnes de fonte. Pendant les 3 premières minutes, on souffle, à travers 6 tuyères à double alimentation séparée, disposées dans le fond du convertisseur Par l'alimentation centrale des 6 tuyères : 130 Na3lmin d' oxygène 300 kg/min de poudre de chaux 100 kg/min de poudre de castine. Par l'alimentation périphérique des 6 tuyères 8 litres/minutes de fuel-oil Pendant les 5 minutes suivantes, on coupe l'admission de poudre de chaux et de poudre de castine, et l'on souffle seulement: . Par l'alimentation centrale des 6 tuyères : 130 Nm /min d'oxygène Par l'alimentation périphérique des 6 tuyères : 8 litres/min de fuel-oil. Enfin, pendant les 4 dernières minutes, on souffle à nouveau de la poudre de chaux et de la poudre de castine, accompagnées cette fois de spath fluor, à raison de Par l'alimentation centrale des 6 tuyères 130 Nm3/min d'oxygène 200 kg/min de chaux 100 kg/min de castine 100 kg/min de spath . Par l'alimentation périphérique des 6 tuyères 8 litres/minute de fuel-oil. Au total, on a ainsi consommé . 1 560 Nm3/d'oxygène, soit 60 Nm3/tonne de fonte , 1 700 kg de chaux en poudre, soit : 65 kg/tonne de fonte 700 kg de castine en poudre, soit : 27 kg/tonne de fonte 4 4 000 kg de ferrailles, soit : 154 kg/tonne de fonte # 600 kg de minerai riche, soit : 23 kg/tonne de fonte 96 litres de fuel-oil, soit : 3,7 litresltonne de fonte. Pendant le soufflage, on évite les projections, et à la fin du soufflage, on obtient au bassin de coulée, après désoxydation par du ferro-manganèse, un acier doux présentant l'analyse suivante C = 0,060 %. Mn = 0,600 %. P = 0,025 . S = 0,019 f > . N2 = 0,0023 f > . Quant aux fumées rousses elles subsistent dans le procédé selon l'invention, mais elles sont beaucoup moins abondantes que dans les procédés de soufflage par lance par le haut. On peut d'ailleurs les reduire encore beaucoup plus en soufflant dans le jet prIncipal de chaque tuyère un gaz oxydant qui ne soit pas de 11 oxygène pur, par exemple un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, ou encore un mélange d'oxygène et d'un gaz neutre en quantité suffisante. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention,-imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de mdme qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICAEIONS 1) Procédé de conversion de fontes en aciers, réalisé dans un convertisseur à revêtement basique, caractérisé par un soufflage sous la surface du bain, en particulier de bas en haut, dè jets à double alimentation séparée, l'alimentation centrale de chaque jet étant constituée par un gaz oxydant, qui peut être de l'oxygène pur, tenant en suspension dans au moins un jet, des produits solides à 11 état pulvérulent, tandis que l'alimentation périphérique de chaque jet est constituée par un liquide contenant du carbone, qui peut être du fuel-oil. 2) Procédé de conversion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les produits pulvérulents injectés en suspension dans le gaz oxydant sont constitués partiellement ou totalement de chaux ou de castine en poudre, cette addition pulvérulente pouvant ne représenter qu'une partie de la totalité de la chaux nécessaire à la conversion de la fonte enfournée, le complément de chaux étant alors ajouté en morceaux, et introduit par le bec du convertisseur. 3) Procédé de conversion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le débit instantané de chaux ou de castine pulvérulente est variable au cours de la conversion, et peut s1 annuler pendant certaines périodes de celle-ci. 4) Procédé de conversion selon la revendication 3, caractérisé en ce que de la chaux ou de la castine pulvérulente est introduite au début du soufflage, afin d'éviter le moussage de la scorie et les projections qui en résultent, et en ce qu'une quantité supplémentaire de chaux ou de castine pulvérulente est introduite uffisamment tbt avant la fin de l'affinage pour que la formation d'une scorie fluide ne soit pas trop tardive. 5) Procédé de conversion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que du spath fluor pulvérulent est mélangé à la chaux ou à la castine en poudre pour être insufflé avec elle dans le gaz oxydant, à certains moments de la conversion. 6) Procédé de conversion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les produits pulvérulents mis en suspension dans le gaz oxydant, contiennent des oxydes, plus particulièrement des oxydes de fer.