Brevet FR2558482A1 — publié le 19850726

PROCEDE D'ELABORATION DE L'ACIER PAR PREAFFINAGE DE LA FONTE La présente invention concerne ltélaboration de l'acier par préaffinage de la fonte. Le préaffinage de la fonte permet comme on le sait de réaliser par étapes successives les opérations d'oxydation auparavant effectuées en totalité au convertisseur. Un tel mode de mise en oeuvre permet en effet d'élaborer au moindre coût des aciers de très haute qualité, d'améliorer la marche des convertisseurs et de diminuer la quantité de laitier mise au crassier. Actuellement, à la connaissance des inventeurs, toutes les techniques de préaffinage connues nécessitent des installations spéciales impliquant des investissements lourds, soit pour construire un équipement de préaffinage en parallèle avec l'installation existante d'affinage classique, soit pour transformer celle-ci, souvent d'ailleurs de façon irréversible. La présente invention a pour but de proposer une solution qui n1 impose aucune modification sensible ou irréversible des installations d'affinage habituelles. Elle permet ainsi au sidérurgiste dtopter à son gré, en fonction par exemple de ses programmes de fabrication, pour une élaboration du métal par la filière d'affinage classique où quasi toutes les opérations de conversion de la fonte en acier sont faites au convertisseur, ou par la filière de préaffinage. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'élaboration de l'acier caractérisé en ce qu'il consiste successivement - à désilicier la fonte à la sortie du haut fourneau utilisé pour sa production, en lui ajoutant un agent oxygéné solide pendant qu'elle s'écoule dans le chenal de ce haut fourneau - à éliminer le laitier de désiliciation, puis - à déphosphorer la fonte désiliciée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, équipé d'un dispositif de brassage par le fond, en lui ajoutant un agent déphosphorant et en soufflant de l'oxygène audessus du bain ainsi formé, tout en brassant celui-ci à l'aide d'un fluide amené par le fond du convertisseur pour améliorer les échanges métal-laitier, - à éliminer le laitier de déphosphoration ; et - à décarburer la fonte déphosphorée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, par le bas ou d'affinage mixte (haut + bas). L'agent de désiliciation est utilisé sous forme solide, de façon à ce qu'il n'apporte pas d'oxygène libre susceptible de réagir avec le carbone de la fonte en fusion. Son introduction peut être réalisée par gravité ou par injection à la surface de la fonte, dans le chenal à la sortie du haut fourneau. Le laitier de désiliciation peut quant à lui être éliminé de façon simple, par exemple au niveau d'un second siphon prévu à la sortie du chenal. Des essais effectués expérimentalement lors de la mise au point du procédé conforme à l'invention ont montré que 70 % de l'oxygène fourni par l'agent oxygéné solide se combinent avec le silicium de la fonte, du fait qu'un faible pourcentage de cet oxygène réagit avec le manganèse et le titane et que seulement des traces d'oxygène se fixent sur le carbone. Ainsi lorsque la fonte en fusion a une teneur initiale en silicium de l'ordre de 0,4 %, l'agent oxygéné solide permet d'abaisser cette teneur entre 0,1 et 0,2 %. L'oxygène utilisé pendant la déphosphoration de la fonte est insufflé au-dessus du bain en fusion à l'aide de la lance sous la forme d'un jet "mou" à faible débit, c'est-à-dire qui ne pénètre pas en profondeur dans le bain en fusion, ceci pour les raisons suivantes - il permet la création, au-dessus du bain, d'une atmosphère oxydante empêchant l'agent déphosphorant de se décomposer lorsqu'il s'agit d'un agent sodique - il ne réagit pratiquement pas avec le carbone de la fonte, car la couche de laitier forme écran - il compense les pertes thermiques en facilitant la combustion de l'oxyde de carbone qu'il peut quand même former en quantité réduite avec le carbone de la fonte ou qui se forme par décomposition des carbonates utilisés comme agents déphosphorants, comme on le verra par la suite - il n'entrain pas une élévation notable de la température du bain et remplit ainsi des conditions thermodynamiques souhaitables au bon déroulement de la déphosphoration. Le laitier de déphosphoration peut de son côté être éliminé de façon classique à partir du convertisseur de déphosphoration ou, après transvasement, à partir d'une poche droite pourvue d'un orifice à son fond, ou d'une poche à siphon. On notera par ailleurs que la décarburation qui nécessite un débit élevé d'oxygène, par exemple de l'ordre de 2,9 à 3,2 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'un jet bien pénétrant, peut être réalisée dans le convertisseur ayant servi à la déphosphoration ou dans un autre convertisseur, soit à soufflage d'oxygène par le haut, soit à soufflage d'oxygène par le bas, soit d'affinage mixte (à la fois par le haut et par le bas). L'utilisation d'un second convertisseur peut toutefois être souhaitable pour éviter de trop fortes reprises en phosphore et en soufre. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, l'agent oxygéné solide utilisé pour la désiliciation est constitué par des oxydes métalliques, notamment sous forme de matière naturelle, telle que du minerai de fer ou de manganèse, des battitures ou des fines d'agglomérés, et est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. Comme le mélange fonte-agent oxygéné solide séjourne peu de temps dans le chenal, il peut être avantageux de le brasser par insufflation de gaz afin d'augmenter la vitesse de réaction de l'agent oxygéné sur le silicium. Quant à l'agent déphosphorant, il est de préférence constitué par des composés basiques tels que du Na2 C03, ou d'un mélange à base de Na2 C03, et est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. On pourrait même utiliser des carbonates de calcium ou de l'oxyde de calcium quoique ces composés à base de Ca, même à l'état pulvérulent, sont plus difficilement fusibles que les composés de sodium et nécessitent en conséquence l'emploi de fondants. On précisera enfin que l'oxygène utilisé pendant la déphosphoration est de préférence soufflé à un débit compris entre environ 0,3 et 0,6 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'une lance émergée débouchant à distance audessus de la surface du bain. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration de l'acier par préaffinage de la fonte, caractérisé en ce qu'il consiste successivement - à désilicier la fonte à la sortie du haut fourneau utilisé pour sa production, en lui ajoutant un agent oxygéné solide pendant qu'elle s'écoule dans le chenal de ce haut fourneau - à éliminer le laitier de désiliciation, puis - à déphosphorer la fonte désiliciée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut, en lui ajoutant un agent déphosphorant et en soufflant de l'oxygène au-dessus du bain ainsi formé, tout en brassant celui-ci à l'aide d'un fluide amené par le fond du convertisseur - à éliminer le laitier de déphosphoration ; et - à décarburer la fonte déphosphorée dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par le haut ou par le bas. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent oxygéné solide est constitué par des oxydes métalliques, tel que du minerai de fer, de manganèse ou des battitures ou des fines d'agglomérés. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent oxygéné solide est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. h. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on brasse le mélange se trouvant dans le chenal par insufflation de gaz. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent déphosphorant est constitué par du Na2C03, ou un mélange à base de Na2 CO 3 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent déphosphorant est ajouté à raison d'au moins 10 kg par tonne de fonte. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxygène utilisé pendant la déphosphoration est soufflé à un débit compris entre environ 0,3 et 0,6 m3/mn par tonne de fonte, à l'aide d'une lance émergée débouchant à distance au-dessus de la surface du bain.