Brevet FR2475574A2 — publié le 19810814

FR 2475574 A2 19810814 FR 8003091 A 19800212 La présente invention concerne le soufflage des convertisseurs d'aciérie. Dans la demande de brevet principal, nO 79-31990, déposée le 28 Décembre 1979, on a décrit un procédé de soufflage de gaz oxydants, et notamment d'oxygène pur, pour l'affinage des métaux, et plus spécialement pour l'affinage de la fonte en acier, dans un convertisseur, au moyen d'une part d'une lance soufflant de haut en bas, et simultanément d'autre part au moyen de tuyères protégées soufflant, verticalement ou obliquement, de bas en haut, caractérisé à la fois : en ce que la quantité d'oxygène soufflée de bas en haut par les tuyères est comprise entre 3 % et 50 % de la quantité totale d'oxygène nécessaire à l'affinage du bain métallique; en ce que cet oxygène est soufflé de bas en haut à débit non croissant; en ce qu'on peut ajouter à cet oxygène soufflé de bas en haut un gaz de brassage, neutre ou oxydant; et en ce que les jets d'oxygène soufflé de bas en haut, mélangé ou non avec un gaz de brassage, ont un diamètre au plus égal à 18 millimètres, ce diamètre des jets étant considéré à la sortie des tuyères. Dans le cadre ainsi défini, le but de l'invention selon la présente addition est de valoriser au maximum le soufflage par le haut dans l'affinage de la fonte en acier au convertisseur, par une optimisation du soufflage par le fond à chaque instant de l'affinage. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de soufflage de gaz oxydants, pour l'affinage de la fonte en acier dans un convertisseur d'aciérie, selon le brevet principal, donc au moyen d'une part d'une lance soufflant de haut en bas, et simultanément d'autre part au moyen de tuyères protégées soufflant, verticalement ou obliquement, de bas en haut, caractérisé à la fois : en ce que la quantité d'oxygène soufflée de tas en haut par les tuyères est comprise entre 3 % et 10 % de la quantité totale d'oxygène nécessaire à l'affinage du bain métallique; Sen ce que cet oxygène est soufflé de bas en haut à débit non croissant; en ce qu'on peut ajouter à cet oxygène soufflé de bas en haut un gaz de brassage, neutre ou oxydant;- en ce que le débit d'oxygène soufflé de bas en haut et, éventuellement, le débit de ga--e brassage additionnel, sont règles à chaque instant en fonction de l'état d'oxydation du laitier, afin de maîtriser à chaque instant l'écart à l'équilibre entre laitier et bain métallique;; én ce que les jets d'oxygène soufflé de bas en haut, mélange ou non avec un gaz de brassage, ont un diamètre au plus égal à 18 millimètres, et de préférence au plus égal à 12 millimètres, ce diamètre des jets étant considéré à la sortie des tuyères Dans ce qui précède et dans ce qui suit, par "état d'oxydation du laitier" il faut entendre essentiellement sa teneur en oxydes de fer. L'état d'oxydation du laitier, à chaque instant, à partir duquel on règle, selon l'invention, le débit d'oxygène et le débit de gaz de brassage soufflés par les tuyères, est repéré au miaux par tout moyen connu : soit par une estinlation globale intégrant la quantité totale d'oxygène soufflé depuis le début de l'affinage, le débit instantané d'oxygène de la lance, la hauteur de la lance au-dessus du bain, le débit instantané d'oxygène des tuyères, les addi-tions oxydantes enfournées telles que minerai, battitures, castine, l'analyse et le débit des gaz du convertisseur, soit par dosage d'échantllons prélevés par une sublance, avec mesure de température du bain, soit au moyen d'un appareil de mesure de l'intensité du son produit par le convertisseur, soit en conjuguant certaines des précédentes méthodes, soit par toute autre méthode. A partir de cette estimation de l'état d'oxydation du laitier par rapport à la composition présumée du bain métallique à l'instant considéré, on agit sur le soufflage de bas en haut de la manière suivante (a) Si l'état d'oxydation du laitier est en retard sur la valeur optimale souhaitée à cet instant, on diminue le débit de gaz de brassage, et si ce débit est déjà nul, on diminue le débit d'oxygène soufflé par les tuyères, au besoin en augmentant de la même quantité ou d'une quantité voisine le débit d'oxygène soufflé par la lance. Ainsi, on diminue l'effet de brassage et l'on favorise la suroxydation en surface du bain. (b) Au contraire, si l'état d'oxydation du laitier est en avance sur la valeur optimale souhaitée 1 'ins- tant considéré, on conserve - sans l'augmenter - le débit d'oxygène soufflé par ies tuyères et l'on augmente convenablement le débit de gaz de brassage également soufflé par les tuyères. Ainsi, on augmente l'effet de brassage, et l'on favorise la réduction des oxydes de fer du laitier par le carbone du bain et par les autres éléments réducteurs de ce bain métallique. Même en pleine décarburation, l'état d'oxydation du laitier peut ainsi être parfaitement bien maîtrisé et règlé à chaque instant de façon à maintenir dans le convertisseur un laitier assez moussant pour retenir suffisamment les projections métalliques directes et pour jouer correctement son rôle métallurgique, mais néanmoins assez peu moussant pour éviter tout débordement de ce laitier par le bec du convertisseur. Afin de bien faire comprendre l'invention selon la présente addition, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé de soufflage selon l'invention. I1 s'agit dans ce cas de l'affinage d'une fonte hématite dans un convertisseur de 65 tonnes. (Mais l'application de l'invention à l'affinage d'une fonte Thomas, à haute teneur en phosphore, pourrait s'effectuer de la même maniere sans difficulté). Cette fonte hématite a pour analyse 4,5 % C - 0,92 % Mn - 0,170 % P - 0,96 % Si. Elle nécessite un apport d'oxygène de 57 Nm3 (mètres cubes normaux) à la tonne de fonte et une addition de 80 Kg de chaux à la tonne de fonte, répartis en 65 Kg de poudre de chaux et 27 Kg de poudre de castine (car 27 Kg de castine apportent autant de CaO que 15 Kg de chaux). Les tuyères protégées soufflent 35~t de l'oxygène total, soit 2 Nm3 par tonne de fonte. Elles ont un diamètre de passage pour l'oxygène de 8 millimètres et sont au nombre de 5. Sous une pression de 6 bars effectifs, elles sont capables d'un débit gazeux de 2 Nm3/min par tuyère, soit 10/Nm3/min pour les cinq tuyères. Elles sont alimentées soit en oxygène seul, soit en un mélange d'oxygène et d'argon. Le soufflage proprement dit, pour élaborer 65 tonnes d'acier doux par soufflage mixte selon l'invention, présente une durée de 11 minutes et quelques secondes, et se déroule ainsi On charge dans le convertisseur 53 tonnes de fonte hématite et 21 tonnes de ferrailles. La lance verticale comporte 5 orifices, légèrement inclinés sur la verticale. La lance va introduire dans le convertisseur 55 Nm3/t x 53 = 2.915 Nm3 d'oxygène, à raison de 265 Nm3/min. Cet oxygène est accompagné de 65 Kg/t x 53 = 3.445 Kg de poudre de chaux, et de 27 Xg/t x 53 = 1.431 Kg de poudre de castine, soit, en tout 4.876 Kg, à raison d'un débit moyen de 443 Kg/min, ce qui correspond à une concentration moyenne de poudre dans l'oxygène de la lance de : 1,67 Kg/Nm3, dont 0,48 Kg de poudre de castine très refroidissante par mètre cube normal d'oxygène. Les fumées rousses s'en trouvent diminuées en conséquence. Dans les cinq tuyères, pendant 5 minutes, c'est-àdire jusqu'à une teneur en carbone du bain de l'ordre de 2,5 %, on souffle un débit d'oxygène de 10 Nm3/min sous 6 bars effectifs, sans gaz de brassage. Au bout de 5 minutes, on sait d'après les précédentes coulées, ou bien encore on observe d'après l'état d'oxydation du laitier à cet instant, que le laitier est trop oxydé, et qu'on risque des débordements de laitier par le bec du convertisseur entre 5 et 8-minutes de soufflage si l'on n'intervient pas. Aussi, en augmentant la pression de soufflage en conséquence, on ajoute au débit d'oxygène de 10 Nm3/min un débit d'argon de 13 Nm3/min pendant 3 minutes, donc de 5 à 8 minutes de soufflage. Cela suffit pour diminuer l'état d'oxydation du laitier dans une mesure telle que les risques de débordement du laitier sont écartés. De 8 à 10 minutes de soufflage, on conserve 10 Nm3/min d'oxygène en ramenant le débit d'argon à 6 Nm3/min. Puis, pendant la dernière minute de soufflage, on réduit le débit d'oxygène des tuyères à un niveau constant de 6 Nm3/min et l'on ajoute à ce débit d'oxygène un débit d'argon de 14 Nm3/min, soit à débit constant, soit en le faisant croître de 10 à 18 Nm3/min pendant cette dernière minute, afin d'améliorer par un brassage accru les conditions de déphosphoration et de désulfuration du bain aux basses teneurs en carbone. La consommation d'argon est ainsi de 13 Nm3/min x 3 + 6 Nm3/min x 2 + 14 Nm3/min x 1 = 65 Nm3, soit 1 Nm3 à la tonne d'acier, ce qui intervient peu dans le prix de revient de l'acier, mais ce qui, d'une part, ameliore le rendement métallique de l'opération d'affinage, d'autre part améliore les conditions de déphosphoration et de désulfuration, et contribue notablement à la bonne tenue des tuyères et du fond en fin de soufflage. En 11 minutes et quelques secondes, le volume d'oxygène soufflé par les tuyères est donc un peu supérieur à : 10 x 10 + 6 x 1 = 106 Nm3, soit 2 Nm3 à la tonne de fonte. I1 représente 3,5 % de l'oxygène total soufflé dans le convertisseur. On procède alors au décrassage et aux contrôles d'analyse et de température de l'acier. Puis on effectue la coulée en poche de 65 tonnes d'acier. I1 est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATION Procédé de soufflage de gaz oxydants, pour l'affinage de la fonte en acier dans un convertisseur d'aciérie, selon l'une quelconque des revendications 1, 5, 7, 8,9 et 10 du brevet principal nO 79-31990, donc au moyen d'une part d'une lance soufflant de haut en bas, et simultanément d'autre part au moyen de tuyères protégées soufflant, verticalement ou obliquement, de bas en haut, caractérisé à la fois : en ce que la quantité d'oxygène soufflée de bas en haut par les tuyères est comprise entre 3 % et 10 % de la quantité totale d'oxygène nécessaire à l'affinage du bain métallique; en ce que cet oxygène est soufflé de bas en haut à débit non croissant; en ce qu'on peut ajouter à cet oxygène soufflé de bas en haut un gaz de brassage, neutre ou oxydant; en ce que le débit d'oxygène soufflé de bas en haut et, éventuellement, le débit de gaz de brassage additionnel, sont réglés à chaque instant en fonction de l'état d'oxydation du laitier, afin de maîtriser à chaque instant l'écart à l'équilibre entre laitier et bain métallique; et en ce que les jets d'oxygène soufflé de bas en haut, mélangé ou non avec un gaz de brassage, ont un diamètre au plus égal à 18 millimètres, et de préférence au plus égal à 12 millimètres, ce diamètre des jets étant considéré à la sortie des tuyères.