Brevet FR2495186A1 — publié le 19820604

PROCEDE DE DESULFURATION DE BAINS DE FER FONDU. La présente invention se rapporte à un procédé pour la désulfuration des bains de fer fondu, notamment par introduction d'un agent de désulfuration, à l'aide d'une lance immergée et au moyen d'un gaz porteur. Il est connu que les processus de désulfuration se déroulent d'autant plus favorablement que le bain fondu contient moins d'oxygène. C'est pour cette raison que l'on désoxyde les bains de fer fondu avant la désulfuration et qu'on fait en sorte que le laitier qui surmonte le bain possède une composition chimique qui réduise le risque d'une réoxydation au cours de la désulfuration consécutive. Ceci a conduit à développer des procédés qui tiennent compte de ces faits. Un tel procédé est décrit dans le DE-AS 22 09 902, suivant lequel, pour désulfurer un bain fondu, on le désoxyde tout d'abord dans une poche munie d'un revêtement de chamotte, magnésie, dolomite ou autre matière à forte teneur en argile, puis, on le recouvre d'un laitier possédant une composition chimique déterminée, pour en suite insuffler un mélange de calcium à grain fin ou de composés de calcium à l'a de d'un gaz porteur neutre. Comme agents de désulfuration, on peut utiliser prin- cipalement le calcium ou des composés de calcium tels que CaOr CaF28 CaSis CaC2; le gaz porteur est un gaz neutre comme, par exemple l'argon. Le laitier doit comporter moins de 2%-de FeO, l'orifice de la lance de souf- flage doit se trouver à plus de 2000 mm en-dessous de la surface libre du bain et on doit avoir effectué précédemment la désoxydation de manière que la phase métallique contienne plus de 0,015' Al. Il est à remarquer que la profondeur d'immersion de la lance de soufflage doi atteindre au minimum 2 m; dans un exemple particulier on indique 2,6 m pour une poche d'une hauteur de 4 m. En fait, on prend pour base le fait que le calcium, qui possède une pression de vapeur de 2,13 atm à 1600C se trouve à l'état liquide dans le bain fondu, pourvu qu'il se trouve au moins à 1,7 m au-dessous de la surfac libre du bain. 249518E On indique que les gouttes de calcium liquide s'élèvent beauccup plus lentement que ne le font les bulles de vapeur, de sorte qu'on obtient un temps de réaction plus long et, de ce fait, une utilisation plus avantageuse des quantités de calcium mises en oeuvre. Le but de l'invention consiste à proposer un procédé qui soit en mesure de désulfurer les bains de fer fondu d'une façon plus complète et qui permette en même temps de se dispenser d'utiliser des laitiers synthétiques ou d'avoir à surveiller la composition du laitier du four, ce procédé devant également per- mettre d'éviter les grandes profondeurs d'immersion des lances de soufflage qui sont génératrices d'usure. Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui prévoit que l'on verse un bain de fer fondu dans une poche appropriée, on le décrasse soigneusement et on le recouvre de 1 à 2 kg de chaux par tonne de fer, on désoxyde le bain fondu jusqu'à obtenir au maximum 35 ppm d'oxygène et, ensuite, on y introduit un mélange composé de chaux, de spath fluor et d'aluminium métallique, par souf- flage au moyen d'un gaz porteur à l'aide d'une lance immergée, en faisant en sorte que l'orifice de sortie de la lance se trouve à une profondeur moyenne d'environ 1500 mm au-dessous de la surface libre du bain. Suivant l'invention, l'opération de décrassage du métal fondu s'effectue le plus avantageusement aussitôtaprèslacoulée,en retenant lelaitierdu four au début et à la fin de la coulée et de préférence par mise en place d'un bouchon de bois et d'une boule dans le four. Ensuite, on enlève les restes de laitier entraTnés dans la poche et on les élimine,après quoi, on recouvre le métal fondu de 1 à 2 kg de Cao par tonne de fer. La retenue du laitier de four au début et à la fin de la coulée s'effectue donc de préférence conformément au procédé décrit par la demanderesse dans le brevet LU 61 204 et avec les moyens auxiliaires qui y sont décrits. Il est important de ne laisser qu'une quantité de laitier aussi faible que possible à la surface du métal fondu. En fait, il a pu être démontré que, en l'absence de laitier de four, la tendance à l'absorption d'azote et d'hydro- gène par le métal fondu est remarquablement réduite. Dans ces conditions, le fait de recouvrir le bain d'une couche de chaux pure qui est une caractéristique de l'invention doit être considéré en premier lieu comme une mesure de protection contre l'absorption d'azote ou d'oxygène et, seulement en deuxième lieu, comme une mesure destinée à influencer les processus métallurgiques aux interfaces entre phases. En fait, on a pu constater qu'en présence de quantitéssuffisantes de laitier de four d'une composition déterminée aussi bien l'azote que l'hydro- gène pénètrent dans la matrice métallique lors de la désulfuration consécutive. 24 95 18 6 Suivant l'invention, après avoir recouvert le métal fondu de chaux, on prend une autre mesure de protection contre l'absorption de N2 ou H2, en fermant la poche à l'aide d'un couvercle qui ne présente que des ouvertures pour l'in- troduction de la lance de soufflage, ainsi que des sondes de mesures destinées à capter la température et éventuellement l'activité de l'oxygène. Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, le procédé suivant l'invention prévoit l'utilisation d'un mélange désulfurant composé de CaO, CaF2 ainsi que d'aluminium métallique, ce dernier pouvant être présent dans une proportion de 0 à 30% en poids tandis que la proportion de spath fluor peut être de 0 à 20% en poids et la proportion de chaux de 50 à 100% en poids. Il est évident que la proportion en poids d'aluminium métallique est calculée en fonction de l'activité mesurée de l'oxygène dans le métal fondu. Par ailleurs, en dépit de toute les précautions telles que le recouvrement par une couche de chaux, la fermeture de la poche par un couvercle, il n'est jamais possible d'éviter totalement la pénétration d'air dans le métal fondu, en raison de- l'agitation de la surface du bain par le gaz porteur, de sorte qu'il est recommandé d'avoir toujours un certain excédent d'alu- minium, même dans le cas de très faibles concentrations d'oxygène mesurées. Onaconstaté avec surprise nu'il n'est pas nécessaire de broyer les différents constituants du mélange à une très faible granulométrie, le plus gros diamètre de grain de matière pouvant atteindre 2 mm. Un autre fait surprenant consiste en ce qu'il est non seulement suffisant mais formellement recommandable de fixer la profondeur d'immersion de l'orifice de débouché de la lance de soufflage à environ 1500 mm. Quant au processus de soufflage lui-même, on doit indiquer que, suivant l'invention, on règle le débit de gaz porteur passant dans la lance de soufflage sur une valeur constante et on fait varier suivant le besoin la quantité de mélange à introduire par unité de temps. C'est ainsi que, suivant la température du métal fondu, on peut, soit maintenir le débit de mélange à une valeur cons- tante sur toute la durée du traitement, soit introduire la majeure partie de ce mélange pendant la période initiale. En variante, on propose suivant l'in- vention de maintenir la quantité'de mélange introduite par unité de temps à une valeur constante et de faire varier le débit de gaz porteur, selon que, à des instants donnés, on veut obtenir une agitation plus forte ou plus faible du bain. Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre suivant l'invention, qui comprend essentiellement un sas de soufflage à roue à cellules permet de choisir librement les conditions de soufflane-ou d'insufflation. Ce sas permet de régler par variation connue la quantité de mélange à intro- duire par unité de temps par simple modification de la vitesse de rotation de la roue & cellules, le débit de gaz porteur passant dans la lance de soufflage pouvant être modifié indépendamment de cette quantité. 24 9518 6 On peut par ailleurs obtenir un mode opératoire particulièrement avantageux en mesurant en continu la quantité d'agents désulfurants réellement introduite et il suffit pour cela de mesurer continuellement le poids du réservoir de mé- lange au fur et à mesure qu'il se vide, ce que le mode de construction de la plupart des installations classiques ne permet pas. Non seulement le métal fondu désulfuré conformément au procédé suivant l'invention présente la faible teneur en soufre désirée mais le métal luimême se distingue par une teneur extrêmement faible en inclusions, ces dernières possédant en outre un caractère sphérique accentué. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes acces- sibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 2 4 95 1 8 6 REVENDI CATIONS 1.- Procédé de désulfuration de bains de fer fondu, caractérisé en ce qu'on verse le métal fondu dans une poche appropriée, qu'on le décrasse soigneusement et qu'on le recouvre de 1 à 2 kg de chaux par tonne de fer, on désoxyde le bain fondu de manière à ne laisser que 35 ppm d'oxygène au maximum et, ensuite, on y ajoute un mélange composé de chaux, spath fluor et aluminium métallique, par souf- flage au moyen d'un gaz porteur et à l'aide d'une lance immergée, l'orifice de sortie de la lance se trouvant à une profondeur moyenne d'environ 1500 mm au- dessous de la- surface libre du bain. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au début et à la fin de la coulée, on retient le laitier de four par disposition d'un bouchon de boisetd'unesphèredans le four et on débarrasse le métal fondu versé dans la poche des résidus de laitier entraînés. 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que après décrassage du bain fondu et son recouvrement par de la chaux, on pose un couvercle à joint étanche sur la poche. -15 4.- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange comprend une proportion de 0 à 30% en poids d'aluminium métallique, une proportion de 0 à 20% en poids de spath fluor et une proportion de 50 à 100% en poids de chaux. 5.- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les substances constituant le mélange possèdent une grosseur de grain de 0 à 2 mm. 6.- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on dose le mélange au moyen d'un sas de barbotage à roue à cellules, le débit de gaz porteur introduit par la lance étant réglé sur une valeur constante tandis qu'on règle le débit de mélange à introduire par variation pas à pas. 7.- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fait varier le débit de gaz porteur. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on mesure en continu la quantité du mélange effectivement insufflé en mesurant en continu la perte de poids du réservoir de mélange.