Brevet FR2489367A1 — publié le 19820305

i La présente invention est relative à un procédé pour affiner un métal, et elle concerne plus particulièrement un procédé d'affinage d'acier du type comprenant un cycle d'af- finage pendant lequel un gaz d'affinage, par exemple de l'oxy- gène, est soufflé sur la surface supérieure d'un bain contenu dans une cuve d'affinage, au moyen d'une lance suspendue, et dans lequel, en outre, un gaz d'agitation ou de traitement, parfois avec des réactifs solides entraînés sous forme de pou- dre ou sous forme granulaire, est injecté directement dans le bain au moyen d'une ou de plusieurs tuyères faisant saillie à travers la paroi de la cuve au-dessous du niveau du bain qu'el- le contient. L'invention a pour objet un procédé d'affinage d'acier, du type dans lequel on souffle un gaz d'affinage sur la sur- face supérieure d'un bain contenu dans un four d'affinage au moyen d'une lance suspendue, dans lequel on ajoute en outre un gaz d'agitation ou de traitement directement dans le bain au moyen d'au moins une tuyère faisant saillie dans le bain au-dessous de la surface de ce dernier, et dans lequel, au commencement du cycle d'affinage, la lance de gaz d'affinage est située à une hauteur prédéterminée au-dessus du bain et le débit du gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères situées au- dessous du niveau du bain est réglé à une valeur prédéterminée, procédé caractérisé en ce qu'on diminue la hauteur de la lance et le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères en au moins une étape pendant le cycle d'affinage, et on augmente la hauteur de la lance et le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères vers la fin du cycle d'affinage. La lance peut être abaissée à partir de sa position ini- tiale en un certain nombre d'étapes, et elle peut d'une façon analogue être remontée, vers la fin du cycle d'affinage, en un certain nombre d'étapes. La hauteur de la lance peut dans certains cas être ramenée à sa valeur initiale à la fin du cy- cle d'affinage. D'une façon analogue, le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères peut être réduit en un certain nombre d'étapes et ensuite augmenté en un certain nombre d'étapes. Le débit final du gaz peut également être identique au débit initial. On a constaté dans la pratique que la combinaison des phases du procédé défini ci-dessus a un. effet bénéfique sur- prenant sur la qualité de l'acier produit lors de l'affinage. Ainsi, un débit initial de gaz relativement élevé fourni à la ou aux tuyères assure une vitesse d'agitation initiale éle- vée dans le bain, ce qui empêche une oxydation excessive du laitier (pendant une période durant laquelle la lance est à une hauteur relativement grande pour désagréger le laitier) et favorise la décarburation. Avec l'abaissement de la lance et l'augmentation de la vitesse de décarburation jusqu'à un maximum pendant ce qu'on désigne habituellement comme étant la partie médiane du cycle d'affinage, il se produit une agi- tation notable du bain du fait de la réaction du gaz prove- nant de la lance, et les débits d'injection de gaz peuvent être diminués jusqu'à une valeur appropriée pour assurer une circulation profonde dans le bain. Pendant la suite du cycle d'affinage, lorsque la lance est remontée, pour effectuer un affinage final, et que la vitesse de décarburation commence à diminuer, l'augmentation du débit de gaz fourni aux tuyères pour assurer une agitation interne accrue permet une extrac- tion finale du carbone et assure un développement minimal des oxydes de fer du laitier. On remarquera que les hauteurs caractéristiques de la lance et les débits caractéristiques de gaz fourni aux tuyè- res varient en fonction de la composition du métal d'alimenta- tion et de la cuve d'affinage, ainsi que de la quantité et de la qualité des ferrailles et autres additifs tels que la chaux, et varient également en fonction de l'acier qu'on désire pro- duire, de la dimension du convertisseur, de la nature de la lance d'affinage et de la forme et du nombre des tuyères d'in- jection. Ainsi, par exemple, suivant l'invention, la hauteur de la bouche de sortie de la lance est initialement comprise entre 1,5 et 2,0 m audessus du bain, est ensuite réduite entre 1,0 et 1,5 m pendant le cycle d'affinage, et est en- suite augmentée entre 1,5 et 2,0 m vers la fin du cycle d'af- finage; et le débit de gaz fourni à la ou aux tuyères est initialement compris entre 700 et 1 000 m 3/h, est ensuite ré- duit entre 500 et 700 m 3/h pendant le cycle d'affinage, et est ensuite augmenté entre 700 et 1 000 m /h vers la fin du cycle d'affinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaXtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention; - la Fig. 2 montre sous forme de diagramme la relation entre la hauteur de la lance et le débit d'injection du gaz dans un procédé d'affinage suivant l'invention. Suivant le mode de réalisation particulier représenté, on a utilisé un cycle d'affinage de 16 minutes pour un conver- tisseur 1 ayant une capacité nominale de 140 tonnes, la ma- tière d'alimentation 2 étant constituée par de la fonte de haut-fourneau comprenant environ l % de silicium. On remarquera qu'on a utilisé une lance à oxygène 3 sus- pendue, à trois orifices, ayant un débit de soufflage d'envi- ron 453 m3 par minute. On a utilisé en même temps deux tuyères 4 à double tube concentrique pour injecter dans le four un gaz d'agitation constitué par de l'air entouré d'un gaz inerte. On remarquera à la Fig. 2 que la hauteur de la lance (indiquée par la courbe 5) au commencement du cycle d'affinage était juste supérieure à 1, 4 m au dessus de la surface du bain et que le débit total d'entrée de gaz (désigné par la courbe 6) était initialement de 12 000 m 3/h. Après quatre minutes, on a réduit la hauteur de lalance à 1 m et le débit global de gaz à 1 000 m /h. Des additions de chaux (représentées par la courbe 7) ont été faites au bain pour cette première période de 6 minutes du cycle d'affinage, à la fin de laquelle le dé- bit total de gaz a-été diminué jusqu'à 800 m /h. Après 13 mi- nutes, et en approchant à la fin du cycle d'affinage, le débit de gaz a été augmenté jusqu'à 1 000 m /h, et après 14 minutes on a augmenté la hauteur de la lance jusqu'à environ 1,2.m. On a constaté que la combinaison des mouvements de la lance et des variations de débit du gaz injecté était de fa- çon surprenante particulièrement efficace dans la production d'acier affine. On décrira maintenant deux autres exemples de la mise en oeuvre du mode de réalisation de l'invention illustré. Le premier exemple est la production d'un acier au bore calmé au silicium, ayant une composition initiale de bain com- prenant 4,6 % de carbone, 0,89 % de manganèse, 0,11 % de phos- phore, 0,16 % de soufre et 1,8 % de silicium. Le cycle d'affi- nage a nécessité 14,7 minutes. On a ajouté au cours des cinq premières minutes du cycle une quantité de 15,7 tonnes de chaux. La bouche de sortie de la lance était initialement à 1,8 m au- dessus du bain. On a diminué cette hauteur jusqu'à 1,4 m après 3 minutes et jusqu'à l,lm après 7,2 minutes. Après 14 minutes, on a remonté la lance jusqu'à 1,8,m. Le débit total initial de gaz à la tuyère était de 1 000 m3/h (pour obtenir une extrac- tion rapide du silicium), et il a été réduit à 650 m3/h après % 3 2 minutes, et a ensuite été augmenté jusqu'à 800 m3/h après 14 minutes. La composition finale de l'acier comprenait 0,14% de carbone, 0,42 % de manganèse, 0,017 % de phosphore et 0,12% de soufre. Le second exemple est la production d'un acier semi- calmé ayant une composition initiale de bain comprenant 4,5 % de carbone, 0,80 % de manganèse, 0,1 % de phosphore, 0,026 % de soufre et 0,97 % de silicium. Le cycle d'affinage a néces- site 15,5 minutes. On a ajouté pendant les 5,3 premières mi- nutes du cycle une quantité de 11,4 tonnes de chaux. La bou- che de sortie de la lance était initialement située à 1,9 m au-dessus du bain. On a diminué cette hauteur jusqu'à 1,5 m S après 4,5 minutes et jusqu'à 1,1 m après 5,2 minutes. Après 14,5 minutes, on a remonté la lance jusqu'à 1,5 m. Le débit total de gaz à la tuyère a commencé à 850 m /h, a été réduit a 650 m /h après 10 minutes, et a ensuite été augmenté jusqu'à 850 m /h après 14 minutes. La composition finale de l'acier comprenait 0,075 % de carbone, 0,30 % de manganèse, 0,005 % de phosphore et 0,015 % de soufre. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé d'affinage d'acier, du type dans lequel on souffle un gaz d'affinage sur la surface supérieure d'un bain contenu dans un four d'affinage au moyen d'une lance suspendue, dans lequel on ajoute en outre un gaz d'agitation ou de traitement directement dans le bain au moyen d'au moins une tuyère faisant saillie dans la bain au-dessous de la sur- face de ce dernier, et dans lequel, au commencement du cycle d'affinage, la lance de gaz d'affinage est située à une hau- teur prédéterminée au-dessus du bain et le débit du gaz four- ni à la tuyère ou aux tuyères situées au-dessous du niveau du bain est réglé à une valeur prédéterminée, procédé caractérisé en ce qu'on diminue la hauteur de la lance (3) et le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères (4) en au moins une éta- pe pendant le cycle d'affinage, et on augmente la hauteur de la lance et le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères vers la fin du cycle d'affinage. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lance (3) est abaissée, à partir de sa position ini- tiale, en plusieurs étapes. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur de la lance (3) est augmentée, vers la fin du cycle d'affinage, en une seule étape. 4 _ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ramène la lance (3) à sa hauteur initiale vers la fin du cycle d'affinage. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le débit de gaz fourni à la tuyère ou aux tuyères (4) est réduit en une seule étape. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le débit de gaz fourni à la ou aux tuyères (4) est aug- menté, vers la fin du cycle d'affinage, en une seule étape. 7 - Procédé suivant la revendication 1, pour affiner un bain ferreux compris entre 130 et 160 tonnes, caractérisé en ce que la hauteur de la bouche de sortie de la lance (3) est initialement comprise entre 1,5 et 2, 0 m au-dessus du bain, en ce qu'elle est ensuite r6duite entre 1,0 et 1,5 m pendant le cycle d'affinage, et en ce qu'elle est ensuite aug- mentée entre 1,5 et 2,0 m vers la fin du cycle d'affinage. 8 - Proc6dé suivant la revendication 7, caract6risé en ce que le d6bit de gaz fourni à la ou aux tuyères (4) est initialement compris entre 700 et 1 000 m 3/h, est ensuite ré- duit entre 500 et 700 m3/h pendant le cycle d'affinage, et est ensuite augmenté entre 700 et 1 000 m /h vers la fin du cycle d'affinage.