Brevet FR2283228A1 — publié le 19760326

La pratique courante de la fabrication de l'acier utilise différents dispositifs mais en premier lieu les fours à sole, les fours électriques ou les fours basiques à oxygène. L'appareillage pour ces systèmes comprend généralement une enveloppe d'acier revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire0 Bien que 1 on puisse avec Ces dispositifs utiliser des réfractaires du type acide, comme par exemple la brique à base de silicate, on utilise normalement des réfractaires basiques, comme par exemple des briques en MgO ou en dolomie calcinée0 En général, le procédé de fabrication de l'acier comprend le soufflage à I oxygène du fer de haut fourneau ou de la ferraille à des températures élevées dans l'un des dispositifs mentionnés ci-dessus, Le procédé fournit de l'acier fondu relativement exempt d'impuretés comme par exemple le carbone, le manganèse, le phosphore, le soufre et le silicium. On utilise un fondant pour retenir ou recueillir quelques unes de ces impuretés. Quand on utilise un rev8tement réfractaire basique, le fondant et le laitier qui se forment doivent également être basiques pour éviter l'attaque des réfractaires par le fondant et le laitier. On utilise habituellement un laitier à base d'oxyde de calcium (brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.2881.592).Par exemple, on ajoute au mélange du carbonate de de l'oxyde de calcium calcium ou de la dolomie pour donner un recouvrement de laitier fondu sur l'acier fondu. te Ca réagit avec l'impureté acide SiO2 qui est extraite de l'acier fondu à la chauffe pour former des silicates de calcium.Un composé habituel pour de tels fon dants est le fluorure de calcium, On a suggéré d'ajouter NaOE au cours de ltopération de fabrication de l'acier, afin par exemple de baisser le point de fusion du fondant pu pour donner un laitier vitrifié susceptible d'8tre utilisé (brevet des Etats-Unis d'Anérique N0 3.131.053.) La présente invention comprend l'addition d'hydroxyde de sodium (NaOH) au cours de l'opération de fabrication de l'acier sous forme d'un produit de réaction de NaOH avec un matériau donnant de oxyde de calcium.Par conséquent NaOH est retenu chGmi- quement dans le produit de réaction et par conséquent sa tendance à se volatiliser au cours de la fabrication de l'acier est réduite puisqu'il n'apparaît pas à l'état libre, non combiné. Ie terme matériau donnant de l'oxyde de calciums uti lisé dans la présente description se rapporte à tout matériau contenant CaO, tel que le calcaire, la chaux, la chaux éteinte,la"chaux dolomitée ", la dolomie ou la "chaux dolomitée" éteinte. Les termes "produit de réactions (P.R.) ou "produit de réaction d'hydroxyde de sodium avec un matériau de l'oxyde de calcium", utilisés dans la présente description de rapportent à l'un des différents produits préparés par réaction d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium avec un matériau donnant de l'oxyde de calcium à une température comprise entre dOOC et jusqu'au point de fusion de l'hydroxyde de sodium. la solution d'hydroxyde de sodium est normalement supérieure en concentration à 50 pour cent en poids de NaOH. Le rapport des réactifs est habituellement compris dans l'intervalle allant de 2 à 6 moles de NaOH par mole de matériau donnant de oxyde de calcium.Il se produit une réaction qui durcit le mélange et on observe une exothermicité. Au fur et à mesure que - la température de réaction augmente, le temps nécessaire à la réaction diminue. Par exemple, à 1400CI le temps de réaction est de l'ordre de quelques minutes. Des exemples d'un tel produit de réaction sont décrits dans le brevet des Etats-Uhis d'Amérique Nô 3.630.673. Le produit de réaction ainsi préparé peut etre granulé ou présenté sous forme de particules et mélangé au cours de la fabrication de l'acier sous forme d'un composé distinct. Dans la pratique de la présente invention où l'on utilise le produit de réaction sous forme d'un additif du fondant, on peut l'utiliser à différents taux par rapport au fondant normal (CaO ou matériau donnant de l'oxyde de calcium). De préférence, on ajoute le produit de réaction en quantité comprise entre 2 et 15 pour cent en poids par rapport au poids total de fondant. L'homme de l'art en fonderie est compétent pour déterminer la quantité op timale et le rapport optimal du produit de réaction à aJouter à lto yde de calcium du fondant pour une installation donnée, et dans des conditions données. Selon la présente invention, on introduit NaOH dans le fondant CaO d'une installation basique de fabrication d'acier d'une façon efficace, relativement simple. Le produit de réaction enferme NaOH à l'état combiné chimiquement, et permet à NaOH de se comporter comme un composé efficace du fondant par rapport au laitier calcique. Une installation particulière utilisée pour la fabrication de l'acier est le four basique à oxygène (FBO), Lors de l'opé- ration, le four revu d'un briquetage basique est chargé avec de la ferraille et du métal chaud de haut-fourneau. On descend une lance à oxygène jusqu'au voisinage de la surface du métal chaud (environ 1571 C). On souffle ensuite l'oxygène sur le métal afin de démarrer la combustion du carbone et du silicium dans le métal en fusion. Habituellement on introduit CaO dans le four, pour former le laitier basique. On peut également ajouter de la fluorine (CaF2) pour régler la viscosité du laitier. On poursuit le soufflage de l'oxygène pendant quelques minutes.Puis on coule le mé- tal fondu dans une poche de fonderie puis de là dans des lingotières à une température d' environ 1621 C, Selon la présente invention, on aJoute le produit de réaction solide au CaO et on l'introduit avec lui dans le FBO. Ceci aura pour effet, entre autres, d'abaisser le point de fusion du fondant et de permettre au laitier d'intervenir plus tSt.Par exemple, on a trouvé que le début de fusion pour un CaO de qualité métallurgique comparé à un mélange (CaO de qualité métallurgique 90% - produit de réaction 10%) est le suivant 2 CaO 12000C (90 CaO-10 P.R.) 1170 C Le produit de réaction (NaOH-axyde de calcium) peut ttre de manière semblable ajouté à tout fondant à base de CaO dans une installation pour fabriquer de l'acier utilisant un four revetu d'un réfractaire basique. Exemples On prépare des échantillons de produit de réaction NaOH-CaO en mélangeant ensemble de l'oxyde de calcium en granulés et une solution aqueuse à 73 pour cent en poids dthydroxyde de sodiume préchauffée à 1600C dans un mélangeur à dégrossir. "e rapport molaire de NaOH à CaO est d'environ 5/1. Comme on le voit par ltexothermicité, il se produit une réaction au bout de quelques minutes. On sèche le produit de réaction pendant une nuit dans une étuve à 2O00C puis on granule. L'analyse du produit confirme un rapport molaire NaOH/CaO d'environ 511. On mélange un échantillon du produit de réaction avec un fondant à l'oxyde de calcium pour donner un mélange (gO% de fondant, 10% de produit de réaction). Le mélange est placé dans un four et maintenu à une température de l4750C pendant 25 minutes. L'analyse du mélange fondant résultant montre qu'il n'y a pas de perte importante de produit de réaction, ce qui indique une bonne stabilité de l'additif de la présente invention. Par ailleurs, quand on utilise CaF2 en tant qu'additif à 10% en remplacement du produit de réaction, l'analyse du fondant résultant montre que 15% du CaF2 ônt été perdus. Afin de déterminer l'influence du produit de réaction sur les briques réfractaires basiques de MgO, on place des échantillons de briques à haute teneur en carbonate de magnésie utilisées commercialement, impregnées de bitume (le bitume ayant été calcine pour donner la face interne d'un FBO) dans un fondant liquéfié par fusion à 1.500 C. On place un échantillon de brique dans un fondant de CaO pur, dans un fondant (905 CaO - 10 PR) et dans un fondant (90 CaO-10% CaF2). On retire les échantillons du four après 25 minutes, les refroidit et les sectionnes. Xn observe l'attaque sur le réfractaire par examen visuel. Les résultats sont : Fondant Résultat (90 CaO-lO% produit de réaction) peu ou pas goX CaO-lO%Cai?2 attaque importante (brique (brique désagrégée) Ceci montre que l'additif à base du produit de réaction produit sensiblement moins d'attaque sur les revêtements réfractaires que le fondant habituel à base de chaux contenant de la fluorine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'acier utilisant un four basique recouvert d'un réfractaire et un fondant à base d'oxyde de calcium, caractérisé par le fait que l'on utilise, comme additif dudit fondant, un produit de réaction de lthydroxyde de sodium et d 1un matériau donnant l'oxyde de calcium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau donnant de l'oxyde de calcium est CaO. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que I 'acier est préparé dans un four basique à oxygène et que le réfractaire est MgO. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le produit de réaction est ajouté en une quantité comprise entre 2 et 15% en poids du fondant total. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le fondant à base d'oxyde de calcium dans le procédé de fabrication de l'acier contient du fluorure de calcium et que le produit de réaction est utilisé en remplacement au moins partiel dudit fluorure de calcium.