Brevet FR2154795A1 — publié le 19730511

L'invention concerne un procédé pour l'affinage de fonte riche en phosphore en vue de sa transformation en acier par soufflage en plusieurs temps d'une suspension de poudre de chaux. dans l'oxygène sur une fusion de fonte brute qui se trouve dans un convertisseur. Selon le procédé classique du soufflage d'oxygène, de l'oxygène techniquement pur est insufflé au moyen d'une lance sur une fusion de fonte brute qui se trouve dans un convertisseur. Dans ces conditions, l'affinage de la fonte Martin ne soulève aucune difficulté, alors qu'en cas d'affinage de fonte Thomas ou de fonte phosphoreuse, il se pose des problèmes particuliers résultant de la nécessité d'un laitier qui présente, eu égard à la teneur en phosphore, une forte réactivité, c'est-à-dire une teneur élevée en fer.Pour maintenir dans certaines limites les pertes de fer liées à la teneur élevée du laitier en fer ou en oxyde ferreux tout en pouvant néanmoins produire un acier à teneur finale en phosphore suffisamment basse, il a été mis au point toute une série de procédés pour l'affinage de la fonte Thomas, d'après lesquels la déphosphoration pourrait être avancée au procédé Thomas classique.Toutefois, d'après ces procédés, l'affinage s'effectue en deux temps de soufflage et il est procédé à un décrassage à la fin du premier temps de soufflage, par exemple lorsque la teneur en carbone est de l %. Ordinairement, le décrassage intermédiaire est effectué à une température de 158000, le laitier étant bien liquide et ayant une teneur en acide phosphorique de 17 à 22 % et une teneur acceptable en oxyde ferreux.Par contre, la teneur en acide phosphorique du laitier final est relativement faible avec une teneur élevée en oxyde ferreuxs A la suite du décrassage, c'est-àdire dans le second temps de soufflage, il se forme un nouveau laitier fortement réactif, avec lequel il est possible de parvenir à une faible teneur en phosphore avec une teneur élevée du laitier en oxyde ferreux; En raison de la forte teneur en oxyde ferreux, le laitier reste dans le convertisseur lors de la coulée de l'acier et j il sert; de laitier d'affinage pour le premier temps de soufflage.Du fait de sa forte réactivité, ce laitier est en mesure de fixer de manière stable l'acide phosphorique qui est formé lors de la déphosphortjmonmeme même en cas de teneurv élevées en carbone, quoique la teneur en chaux du laitier ou sa basicité dans la phase initiale du soufflage soit encore relativement basse. Bien que le procédé à deux laitiers donne des résultats satisfaisants en ce qui concerne la qualité de l'acier, toute une série de difficultés et d'inconvénients est liée au décrassage intermédiaire et à la conservation du second laitier dans le convertisseur. C'est ainsi que le maintien du second laitier ou laitier final dans le convertisseur exige une introduction d'abord lente de la fonte brute, ce qui se traduit I par la perte d'un temps de production précieux En outre, le laitier final qui reste dans le convertisseur doit être mis en fusion, au moins partiellement, ramené à la température de l'affinage et réduit. Bes pertes additionnelles de temps et de chaleur sont liées au décrassage intermédiaire.En outre, le traitement ne peut être maitrisé que difficilement, car il n'est pas possible de déterminer exactement, mais seulement par estimation, la quantité du laitier final qui reste dans le convertisseur. Pour cette raison, le processus d'affinage du premier temps de soufflage ne peut pas être prévu avec exactitude. Enfin, la présence du laitier final, chaud et réactif, au début du soufflage entrain le risque d'un moussage ou de projections violentes; c'est pourquoi on n'introduit gonéra lement pas de chaux dans le convertisseur pendant les premières minutes de soufflage à la suite du chargement. Il a déjà été exécuté toute une série d'essais et des propositions ont été faites pour éviter le décrassage intermédiaire. C'est ainsi qu'il est décrit, dans la demande de brevet allemand publiée avant examen 1 458? 830, un procédé dans lequel un laitier écumeux est produit de façon tout à fait délibérée et est extrait, au moins en partie, de manière continue du convertisseur. Toutefois, ce procédé n'a pas pas pu s'imposer jusqu'ici dans la pratique, ce qui peut être attribué vraisemblablement aux risques qui sont liés à un laitier fortement écumeux et à l'extraction continue de ce laitier, ainsi qu' aux frais notables d'appareillage.Un procédé à laitier unique, décrit dans la demande de brevet allemand publiée après examen 1 433 654, a donné des résultats prometteurs ce procédé est basé sur l'utilisation d'une chaux en granulés ramollie par calcination et dune lance à plusieurs trous qui garantit un foyer aussi grand que possible. Ce procédé toutefois pour inconvénient inhérent que la durabilité du garnissage est réduite en cas de grand foyer linéaire et qu'une chaux spéciale 'est nécessaire. En outre, il se forme, pas toujours en temps opportun, un laitier très liquide et réactif, d'autant plus que la dissolution de la chaux en granulés de mande un certain temps et que pendant ce temps l'affinage doit s teffectuer alors que la lance de soufflage est à une grande distance de la surface du bain.Cela aboutit à un nouvel amoindrissement de la durabilité du garnissage. De plus, la vitesse relativement réduite de dissolution de la chaux né ces site une limitation de la quantité de chaux et, par suite, de la faculté d'absorption du laitier à l'égard de l'acide phos phorique, ce qui entraîne des difficultés lorsque l'acier affiné doit présenter de faibles teneursçen phosphore. Un procédé en plusieurs temps, décrit dans la demande de brevet allemand publiée après examen 1 292 682, ne présente pas les inconvénients de l'utilisation de chaux en granulés; il consiste en ce qu'une partie de la chaux est chargée avant le début de l'affinage et en ce qu'il est tout d'abord soufflé l'oxygène pur avec une lance à un seul trou qui se trouve à une distance relativement grande de la surface du bain, pour éviter un moussage trop intense du laitier; puis, au bout de trois à six minutes environ, une suspens ion de poudre de chaux dans l'oxygène est soufflée tandis que la distance de la lance est réduite de façon continue.A la fin de cette seconde phase, qui correspond à 30-60 % environ de la durée totale de l'affi nage, la teneur en carbone se situe aux environs de 0,5 à 1,5 % et la teneur en phosphore est au moins de 0,4 %. A la suite du décrassage, on procède de nouveau à un soufflage pendant 10 i 40 ffi environ du temps d'affinage, avec une suspension de poudre de chaux dans l'oxygène. Ce procédé exige lui aussi un décras sage particulier, suivi d'un nouveau soufflage et, de ce fait, il n'évite qu'une partie des inconvénients du procédé connu à deux laitiers. fixé en concevant l'invention est de le but qu'on s'est fournir un procédé à un seul laitier qui puisse etre appliqué' avec de la chaux d'aciérie traditionnelle et qui ne nécessite aucune disposition particulière d'appareillage, mais permette néanmoins de produire un acier ayant une teneur finale en - phosphore de 0,03 A environ. Pour atteindre ce but, il est proposé selon l'invention, dans le cadre d'un procéda du type défini dans le préambule du présent mémoire, d'insuffler, en utilisant une lance à plusieurs trous munie de préférence d'au moins cinq buses, 80 fio de la chaux nécessaire pendant les cinq premières minutes de soufflage et, après un soufflage intermé diaire avec de l'oxygène pur jusqu'à l'expiration de 70 fo environ du temps de soufflage, d'injecter les 20 % de chaux restants. Le procédé selon l'invention garantit la formation rapide d'un laitier réactif et écumeux dans le premier temps et, par suite, l'avance souhaitée de la déphosphoration, sans qu'apparaisse le risque d'un moussage excessif ou de projec tions.De préférence, la suspension de poudre de chaux dans l'oxygène est insufflée à une distance de la lance de 2,5 m environ, distance qui est réduite rapidement à moins de 1 m à la suite de la fluidification de la chaux, c' est-à-dire approximativement au début du deuxième temps, pour contrôler la vitesse de décarburation. Dans ces conditions, on a consta té avec surprise que le laitier écumeur; vivement désirable en soi pour des raisons de cinétique de la réaction, peut être contré sans difficulté pendant le soufflage à l'oxygène pur dans le deuxième temps, en raison des conditions de pression constante entre la pointe de la lance et le bain.La quantité restante de la chaux est insufflée à l'expiration de 70 % environ du temps de soufflage dans le troisième temps, par exemple lorsque la teneur en carbone est de 0,5 %, sans modi fication de la distance de la lance et, en conséquence, le risque de projections est évité. La chaux en poudre a de préférence une grosseur de grains jusqu'à 1 mm environ. le procédé de l'invention demande en général un temps d;'affinage de 15 mn environ, temps qui est habituel pour l'af- finage de fonte Martin. Dans ces conditions, il se forme un laitier ayant une teneur en fer relativement faible de 15 % environ et une proportion suffisante d'acide phosphorique soluble dans l'acide citrique, ce laitier étant utilisable en tant qu'engrais artificiel, de même que les scories Thomas traditionnelles. Dans le cadre d'une fusion d'essai, la charge était com posée de 170 t;de fonte brute à 3,6 ffi de carbone, 0,58 % de ,manganèse, 0,55 % de silicium, 1,52 ffi de phosphore, 0,024 % Re soufre, avec 54 t de ferrailles et 21 t de chaux. Après avoir redressé le convertisseur et avoir introduit la lance, 14 t de chaux pulvérulente ayant une grosseur de grains infé rieure à 1 mm étaient injectées, pendant les cinq premières minutes de soufflage, avec une distance de la lance de 2,5 m en même temps que l'oxygène.Puis de l'oxygène pur était insufflé pendant 5 mn encore à une distance de la lance de l m et, pendant les cinq dernières minutes du soufflage, 4 t de chaux pulvérulente ayant la même grosseur de grains étaient de nouveau insufflées en même temps que l'oxygène, sans modi fier la distance de la lance. Au bout de 15 mn de soufflage au total, on soutirait un acier à 0,04 ffi de carbone, 0,15 % de manganèse, 0,032 ffi de phosphore, 0,016 % de soufre, à une température de 16000C. Le laitier d'affinage contenait 15,4 % de fer et 16,6 % d'acide phosphorique soluble dans l'acide citrique. Pour un poids total du laitier de 33 t, on obtient donc une extraction de 89,7 %. L'essai mentionné ci-dessus montre qu'il est possible, avec le procédé selon l'invention, d'affiner une fonte brute riche en phosphore avec un seul laitier et, dans ces conditions, de parvenir à une teneur finale en phosphore de 0,03 % environ sans perte excessive de fer. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'affinage de fonte riche en phosphore en vue de la production d'acier, par soufflage en plusieurs temps d'une suspension de poudre de chaux dans l'oxygène sur une fusion de fonte brute qui se trouve dans un convertisseur, caractérisé par le fait quten utilisant une lance à plusieurs trous, on insuffle 80 ffi de la chaux nécessaire pendant les cinq premières minutes du soufflage et, après un soufflage intermédiaire avec de l'oxygène pur jusqu'à l'expiration de 70 % du temps de soufflage, on injecte les 20 % restants de chaux 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le soufflage dans la phase initiale est effectué avec une distance de la lance de 2,5 m, distance qui est réduite jusqu'à 1 m environ au début du soufflage intermédiaire. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisb par le fait que la chaux restante est insufflée lorsque la teneur en carbone s'élève à 0,5 ffi environ. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on insuffle une poussière de chaux ayant une grosseur de grains jusqu'à 1 mm.