Brevet FR2491089A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne un procédé de préparation d'un laitier basique pour le procédé de refonte électrique au laitier (en abrégé ciaprès procédé "ESU" -Electro-Schlacke-Umschmelzverfahren)-, qui présente à l'analyse la composition suivante 0,2 à 15 % en poids de SiO2, 12 à 40 % en poids d'A1203, à 40 % en poids d'oxyde de métaux alcalino- terreux, 12 à 75 % en poids de CaF2, jusqu'à 0,5 % en poids de FeO, jusqu'à 1 % en poids de MnC, jusqu'à 10 % en poids de TiO2, et impuretés provenant des matières premières. On trouve des laitiers à cette composition dans le commerce; on les utilisait jusqu'à maintenant dans l'affinage de l'acier par le procédé de refonte électrique au laitier. Dans ce procédé, on monte un lingot d'acier en électrode dans un laitier basique porté par le courant électrique à une température de 1.700 à 1.900OC; le lingot goutte et réagit avec le laitier, et il est ainsi débarrassé des impuretés des types oxydes et sulfures. Il se produitégalement une réaction secon- daire: l'humidité résiduelle du laitier réagit avec l'acier liquide avec formation d'hydrogène. Les problèmes posés par cette réaction secon- daire sont bien connus: l'hydrogène est très soluble dans l'acier liquide. A la solidification, la solubilité de l'hydrogène dans l'acier diminue brutalement, et s'abaisse encore lorsque la température continue de s'abaisser. Si on ne débarrasse pas le lingot d'acier de l'hydrogène par un recuit qui peut durer des jours ou même des semaines, il se produit des fissures dues à l'hydrogène, et le lingot d'acier devient inutilisable. Par suite, lorsqu'on veut refondre par le procédé ESU des qualités d'acier sensibles à l'hydrogène, et en particulier des gros lingots d'acier à un diamètre d'un mètre et plus, il faut utiliser des laitiers parti- culièrement secs. Dans ce cas, les laitiers existant dans le commerce, fondus au préalable et concassés à la dimension de grain voulue, ne satisfont plus aux exigences extrêmes posées en matière de teneur en humi- dité. Pour parvenir à des laitiers particulièrement secs, il faut encore chauffer à des températures d'environ 1.0000C les laitiers basiques du commerce, fondus au préalable et concassés. Or un tel procédé est pénible et extrêmement coûteux. La Demanderesse a alors cherché à mettre au point un procédé économique pour préparer des laitiers basiques pour le procédé ESU qui satisferaient aux exigences posées relativement à la teneur particulière- ment faible en humidité, spécialement pour la refonte de gros lingots d'acier sensibles à l'hydrogène par le procédé ESU. La Demanderesse a constaté avec surprise que l'on pouvait obtenir des laitiers ESU à faible teneur en humidité lorsqu'on fondait séparément les composants du type oxydes et les composants du type fluorures nécessaires pour parvenir à la composition voulue. L'invention a donc pour objet un procédé de préparation de laitiers basiques pour le procédé de refonte électrique au laitier, procédé caractérisé en ce que les laitiers ont été obtenus par mélange de composants principalement du type oxydes, dont la teneur en composants du type fluorures est au maximum de 5 % en poids, avec des composants principalement du type fluorures, dont la teneur en composants du type oxydes est au maximum de 5 % en poids, ces composants princi- palement du type oxydes et principalement du type fluo- rures ayant été fondus séparément avant le mélange. Les laitiers qui se sont avérés convenir industriellement pour le procédé ESU sont des laitiers basiques présentant à l'analyse la composition suivante 0,2 à 15 % en poids de SiO2, 12 à 40 % en poids d'Al203, à 40 % en poids d'oxydes, de métaux alcalino- terreux, 12 à 75 % en poids de CaF2, jusqu'à 0,5 % en poids de FeO, jusqu'à 1 % en poids de MnO, jusqu'à 10 % en poids de TiO2, et des impuretés provenant des matières premières. Pour la préparation des laitiers selon l'invention, on utilise les matières premières mises en oeuvre antérieurement pour la préparation des laitiers basiques pour le procédé ESU. Les composants principalement du type oxydes peuvent contenir au maximum 5 % en poids de composants du type fluorures. Ils sont fondus par exemple dans des fours revêtus de carbone, la limite inférieure de température à observer étant naturellement le point de fusion du mélange. En général, les températures se situent entre 1.500 et 1.8000C. Le produit liquéfié est coulé dans des cuvettes en fer; après refroidissement, il est concassé à la granulométrie voulue, en général en grains allant jusqu'à 30 mm. Le traitement des composants principalement du type fluorures, qui doivent conduire au maximum 5 % en poids de composants du type oxydes, est un traitement analogue. Les laitiers sont finalement obtenus par simple mélange des composants fondus au préalable et concassés. Les proportions relatives entre les compo- sants sont déterminées en fonction de la composition globale voulue pour les laitiers. La détermination de la teneur en humidité libérée par les laitiers chauffés à 6500C constitue une bonne mesure de la qualité relativement à la teneur en humidité. A cet effet, on chauffe un échantillon à 6500C dans un tube et on envoie sur l'échantillon un courant de gaz anhydre. L'humidité libérée est évacuée par le courant gazeux, recueillie sur un agent déshy- dratant et déterminée par exemple par gravimétrie. Les laitiers préparés conformément à l'in- vention, soumis à cette analyse, ont des teneurs en humidité qui s'expriment en ppm par un nombre de deux chiffres, alors que les laitiers fondus au préalable du commerce, à la même composition et à la même granu- lométrie, présentent des teneurs en humidité qui en sont des multiples. Même les laitiers basiques à teneur particulièrement faible en humidité obtenus par recuit à 1.0000C environ des laitiers basiques du commerce, fondus au préalable et concassés, ont une teneur en humidité nettement supérieure à celle des laitiers selon l'invention à la même composition analytique et à la même granulométrie. En outre, les laitiers basiques selon l'in- vention ont une meilleure stabilité à la conservation que les laitiers connus antérieurement. Les exemples suivants illustrent l'inven- tion sans toutefois la limiter; dans ces exemples, les indications de parties et de % s'entendent en poids sauf mention contraire. EXEMPLE 1: - On fond à 1.700'C dans un four de carbone un composant du type oxyde à la composition ci-après 0,57 % de SiO2 ,85 % de A1203 47,24 % de CaO 4,70 % de MgO et impuretés provenant des matières premières. 349@089 Après une opération de fusion de 2 à 4 heures et après fusion complète, on coule le mélange encore li- quide dans une cuvette en fer et après refroidissement, on broie à une dimension de grains de 0,3 à 10 mm. On fond à 1.600C dans un four revêtu de carbone un composant du type fluoruresà la composition ci-après: 0,72 % de SiO2 99,09 % de CaF2 et impuretés provenant des matières premières. Après une opérationde fusion de 3 à 4 heures et après fusion complète, on coule le mélange fondu et après refroidissement, on le broie à une dimension de grains de 0,3 à 10 mm. Le laitier basique recherché est obtenu par mélange de 40 % du composant du type oxydeset 60 % du composant du type fluorure% La composition globale du laitier est alors la suivante: 0,66 % de SiO2 18,34 % d'A1203 18,34 % de CaO 1,88 % de MgO 59,45 % de CaF2 et impuretés provenant des matières premières. La teneur en humidité du laitier a été déterminée de la manière suivante: on introduit 100 g de laitier concassé dans un tube, on chauffe à 6500C en balayant en permanence par du C02 gazeux sec. Le courant de gaz est ensuite envoyé dans un tube garni de perchlorate de magnésium qui absorbe l'eau libérée par le laitier et entraînée par le courant gazeux. La teneur en humidité de l'échantillon est déduite de la différence de poids du tube absorbant. La teneur en humidité est de 30 ppm. EXEMPLE comparatif 1.1: On prépare un laitier à la même composition que dans l'exemple 1 par fusion homogène et non pas par fusion séparée des composants; on broie à la dimension de grains de 0,3 à 10 mm. La teneur en humidité est déterminée comme décrit dans l'exemple 1 et est de 250 ppm. EXEMPLE comparatif 1.2: On recuit le laitier de l'exemple comparatif 1.1 pendant 10 mn à 1.0000C environ. Après refroidisse- ment à l'air, la teneur en humidité, déterminée comme décrit dans l'exemple 1, est de 120 ppm. Aptitude à la conservation: Après 6 mois de conservation des laitiers dans des sacs en papier à doublure de polyéthylène soudée de 0,5 mm d'épaisseur dans un magasin dans lequel les teneurs absolues en humidité varient de 4 à 17 g/m3 normal d'air, on trouve les teneurs en humidité ci- après laitier de l'exemple 1: 40 ppm laitier de l'exemple comparatif 1.1: 350 ppm laitier de l'exemple comparatif 1.2: 200 ppm. EXEMPLE 2: On prépare comme décrit dans l'exemple l un laitier à la composition ciaprès: 2 % de SiO2 32 % d'Al203 % de CaO 3 % de MgO 32 % de CaF2 et impuretés provenant des matières premières. La teneur en humidité déterminée comme décrit dans l'exemple 1, est de 20 ppm. EXEMPLE comparatif 2.1: On prépare un laitier à la même composition que dans l'exemple 2 par fusion homogène (comme dans l'exemple comparatif 1.1) et on broie à la dimension de grains de 0,3 à 10 mm. La teneur en humidité déterminée comme décrit dans l'exemple 1, est de 300 ppm. EXEMPLE comparatif 2.2: On prépare un laitier à la même composition que dans l'exemple 2 et dans l'exemple comparatif 2.1 par fusion homogène; après concassage à la dimension de grains de 0,3 à 10 mm, on recuit 10 mn à 1.0000C. Après refroidissement, on détermine la te- neur en humidité du laitier. Celle-ci, déterminée comme décrit dans l'exemple 1, est de 200 ppm. Aptitude à la conservation: Après 6 mois de stockage des laitiers dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, on trouve les teneurs en humidité ci-après laitier de l'exemple 2 30 ppm laitier de l'exemple comparatif 2.1 500 ppm laitier de l'exemple comparatif 2.2 300 ppm. REVENDICATION Procédé de préparation de laitiers basiques pour le procédé de refonte électrique au laitier, à la composition analytique ci-après: 0,2 à 15 % en poids de SiO2, 12 à 40 % en poids d'A1203, à 40 % en poids d'oxydes de métaux alcalino-terreux, 12 à 75 % en poids de CaF2, jusqu'à 0,5 % en poids de FeO, jusqu'à 1 % en poids de MnO, jusqu'à 10 % en poids de TiO2, et impuretés provenant des matières premières, procédé caractérisé en ce que les laitiers ont été obtenus par mélange de composants principalement du type oxydes, dont la proportion en composants du type fluorures est au maximum de 5 % en poids, avec des composants principalement du type fluorures, dont la teneur en composants du type oxydes est au maximum de % en poids, les composants principalement du type oxydes et principalement du type fluorures ayant été fondus séparément avant le mélange.