Brevet FR2579226A1 — publié le 19860926

Procédé d'affinage de fonte phospboreuse La présente invention concerne un procédé d'affinage de fonte phosphoreuse ayant une teneur en phosphore supérieure à 0,5% et de préférence comprise entre 0,8% et 2,0%, dans un réacteur d'affinage à revêtement réfractaire basique comprenant des moyens de soufflage exclusivement par le fond ou mixte par le fond et le haut, procédé d'affinage selon lequel on souffle d'abord la majeure partie de l'oxygène nécessaire à l'affinage en présence d'un laitier comprenant de la chaux nouvelle et au moins une partie de laitier recyclé, on décrasse le laitier après avoir soufflé la majeure partie d'oxygène, on forme un nouveau laitier avec addition de la partie de chaux nouvelle restante, on souffle le solde d'oxygène et après contr8le de la composition d'acier et d'éventuelles corrections de température on coule l'acier en poche et on retient au moins une partie du deuxième laitier pour la première phase de soufflage de la charge suivante. Selon un procédé connu de ce type, on souffle pendant la première phase d'affinage environ 90% de l'oxygène total nécessaire, en présence d'un laitier comportant initialement 60 à 70% de la chaux totale, puis, après décrassage, on souffle pendant la deuxième phase d'affinage, le solde de l'oxygène après avoir enfourné dans le réacteur ou convertisseur la quantité de chaux restante, c'est-à-dire 40 à 30% de la chaux totale. Apres ajustement thermique de l'acier par addition de ferro-silicium avec sursoufflage éventuel d'oxygène pour correction de la température de l'acier, on coule l'acier dans la poche de transfert et l'on décrasse aussi une partie du laitier tandis que l'on retient ou recycle la partie de laitier restante pour la première phase d'affinage de la charge suivante. Avec ce procédé connu l'élaboration de l'acier ayant en fin de la deuxième phase d'affinage dans le convertisseur une teneur en phosphore de l'ordre de 0,025 à 0,030% pour une fonte de départ ayant une teneur en phosphore de 1,6 à 1,8%, la quantité de chaux enfournée est de l'ordre de 90 à 130 kg/tonne d'acier (kg/tA). Il faut donc amener au réacteur d'affinage des quantités importantes de CaO sous forme de chaux ou autres matières minérales contenant du CaO. On sait que la quantité enfournée en chaux a une influence directe sur les proportions des quantités enfournées en fonte et en ferrailles, sur le rendement de - l'opération d'affinage, sur la productivité du réacteur et sur l'usure du revêtement réfractaire dudit réacteur. Le but poursuivi par la présente invention est de proposer un procédé d'affinage du type précité qui permet d'obtenir des gains importants sur les différents facteurs susmentionnés, donc sur le bilan économique de l'opération d'affinage, par une réduction de la quantité totale de chaux enfournée, à qualité d'acier produite constante, c'est-à-dire ayant une teneur en phosphore inférieure ou au plus égale à 0,025% et une teneur en soufre d'environ 0,025% pour une teneur de soufre en fonte de l'ordre de 0,035%. Ce but est atteint conformément à l'invention du fait que l'on utilise une quantité totale de chaux qui est voisine ou égale à la quantité sto&hiométrique nécessaire à la neutralisation des oxydes de silicium et de phosphore formés au cours de l'affinage ou contenus dans les additions minérales et u'tal/iques et à les transformer en silicate dicalcique (CaO) 2 SiG2 et en phosphate tri-calcique (CaO)3 P205, que l'on utilise pendant la première phase de soufflage au moins 80% de l'oxygène total nécessaire à l'affinage et tout le laitier de fin d'élaboration de la charge précédante avec une partie de chaux nouvelle d'une quantité au plus égale à 25% de la quantité de chaux totale, qu'après décrassage total du laitier en fin de la première phase d'affinage, on enfourne au moins 75% de la chaux totale et l'on souffle le.reste de l'oxygène, puis après la fin du soufflage de l'oxygène on procède sans interruption au brassage intense de l'ensemble bain métallique-laitier par injection d'un gaz de brassage et finalement on coule l'acier ainsi élaboré dans une poche et on retient et on recycle tout le laitier de fin d'élaboration pour la charge suivante. 257-9226 Gr&ce à ce nouveau procédé d'élaboration d'acier, fondé en outre sur une anticipation de l'instant du décrassage intermédiaire par rapport aux procédés classiques et sur le recyclage total du laitier de la fin d'élaboration, on dispose à la fin de la première phase d'affinage d'un laitier facilement décrassable, on réalise pendant cette première phase une prédéphosphoration en masse en éliminant du bain métallique la majeure partie du phosphore et on limite aussi le temps de présence d'un laitier relativement acide dans le convertisseur ce qui réduit sensiblement l'usure du revêtement réfractaire de ce dernier. De plus, le fait d'enfourner la majeure partie de la chaux au début de la deuxième phase d'affinage permet de disposer à la fin de cette phase d'un laitier très basique, ce qui évite la détérioration du revêtement réfractaire du convertisseur et permet de parachever la déphosphoration au delà de la deuxième phase d'affinage, pendant la phase de brassage intense. Ce brassage intense provoqué à l'aide d'un gaz neutre ou oxydant, qui intervient directement après la deuxième phase de soufflage d'oxygène, en présence du laitier de cette deuxième phase, permet d'assurer une déphosphoration supplémentaire par brassage de l'ensemble bain métallique-laitier. I1 est à noter que la mise en oeuvre du procédé d'affinage nécessite un convertisseur doté de moyens ayant une forte puissance de brassage. Le brassage intense peut être obtenu avec tout convertisseur ayant des moyens d'injection de fluide par le fond, et notamment avec une possibilité de débit de gaz de brassage au moins égal à O, 5Nm3/min/tA. Bien entendu ceci ne veut pas dire que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est limitée au soufflage par-le fond. Au contraire, pendant les deux phases d'affinage avant la phase de brassage intense, le soufflage d'oxygène peut également avoir lieu en partie par le haut. Le gaz de brassage est soit un gaz neutre comme l'azote ou l'argon, soit un gaz oxydant comme le dioxyde de carbone ou autres à effet similaire. La quantité de gaz de brassage est avantageusement de l'ordre de 1Nm3/tA et les débits sont de préférence compris entre 200 Nm3/min et 700Nm3/min selon le volume du convertisseur et le nombre et la section des tuyères. On a constaté qu'avec les fontes ayant une teneur en phosphore comprise entre 0,8 et 1,9%, la quantité totale de chaux pour l'obtention d'un acier ayant une teneur en phosphore inférieure ou égale à 0,020%, et réalisé selon le procédé de l'invention, est de 50 à 65 kg/tA; on constate un gain substantiel de mise au mille fer, sans compter les gains divers en dolomie réfractaire, ferro-silicium, et oxygène. L'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux modes de réalisation du procédé d'affinage: Exemple 1: Dans un convertisseur de 240t à soufflage par le fond on enfourne les matières suivantes: a) 189 tonnes de fonte liquide ayant l'analyse suivante: Si = 0,488 % en poids S - 0,011% " P = 0,967 % C = 4,2 % b) 66,7 tonnes de ferrailles c) 6,9 tonnes fonte solide d) 28 tonnes de laitier basique recyclé ayant l'analyse suivante (en % de poids): MnO = 2, 23 % P205 = 8,11% S = 0,14 % SiO2 = 5,45 % A1203 0,65 % CaO = 44,60 % MgO = 1,08 % Fe = 20 % e) 20% en poids de la quantité totale de chaux f) 1,5 tonnes de minerai riche en fer (FeI>65%) Le procédé d'affinage se déroule alors comme suit: Première phase de soufflage par le fond: - soufflage de 10510Nm3 d'oxygène avec un débit de 100lNm3/min/ pendant 10,5 min, ce qui correspond à 95% de la quantité totale d'oxygène insufflée. Arrêt pour décrassage intermédiaire: - analyse du bain métallique: P = 0, 077% en poids S = 0,031% en poids - décrassage de 30 tonnes de laitier Deuxième phase d'affinage: - addition de 80 % de la quantité totale de chaux, - enfournement de 1,6 tonne de minerai - soufflage des 5 % d'oxygène restants, soit 498 Nm3 avec un débit plus faible de 600Nm3/min. Aussit8t après l'arrêt du soufflage d'oxygène, le convertisseur demeurant en position verticale: - brassage intense du bain métallique et du laitier par injection de 30ONm3 d'azote par le fond du convertisseur avec un débit d'environ 500Nm3/min. Fin du procédé d'affinage: - analyse de l'acier, P = 0,011 % en poids S = 0,018 % en poids - gain de mise au mille chaux: 50kg/tA - gain de mise au mille fer: 10kg/tA, - le laitier représentant environ 28 tonnes est recyclé, c'est-à- dire réutilisé entièrement pour la charge suivante. Exemple 2: Dans un convertisseur de 100 tonnes à soufflage mixte par le haut et par le fond, on enfourne les matières suivantes: a) 81,8 tonnes de fonte liquide ayant l'analyse suivante: Si = 0,480 % en poids S = 0,32 % " C = 4,25 % " P = 1,75 % " b) 30 tonnes de ferrailles c) 11,80 tonnes de laitier basique recyclé ayant l'analyse suivante (en % de poids): MnO = 2,0 % P20 = 10,2 % S = 0,20 % SiO2 = 5,00 % la A123 = 0,5 % CaO = 44,0 % MgO = 2,3 % Fe = 25,0 % Reste: traces d'éléments non identifiés Le procédé d'affinage se déroule commne suit: Première phase de soufflage par le fond et par le haut: m3 soufflage de 4640Nm3 d'oxygène par le fond et par le haut avec un débit de 400Nm3/min. pendant 11,6 min, ce qui correspond à environ 85 % de la quantité totale d'oxygène insufflée. Arrêt pour décrassage intermédiaire - analyse du bain métallique P = 0, 075 % en poids S = 0,O30 % en poids - décrassage de 12,6 tonnes de laitier Deuxième phase d'affinage: -addition de 100 % de la quantité totale de chaux - soufflage des 15 % d'oxygène restants, soit 808Nm3 avec un debit de 400Nm3/min. Brassage intense immédiat identique à l'exemple 1 - fin du procédé d'affinage: analyse de l'acier: P = 0,018 % en poids S = 0,018 % en poids - gain de mise au mille chaux: 68kg/tA - gain de mise au mille fer: 35 kg/tA. Le laitier basique représentant environ 11,8 tonnes est recyclé, c'est-à-dire utilisé entièrement pour la charge suivante. REVNIDCATIHOS 1. Procédé d'affinage d'une fonte à teneur en phosphore supérieure à 0,5% et de préférence comprise entre 0,8% et 2,0%, dans un réacteur d'affinage à revêtement réfractaire basique comprenant des moyens de soufflage exclusivement par le fond ou mixte par le fond et le haut, procédé d'affinage selon lequel on souffle d'abord la majeure partie de l'oxygène nécessaire à l'affinage en présence d'un laitier comprenant de la chaux nouvelle et au moins une partie de laitier recyclé, on décrasse le Ilaitier après avoir soufflé la majeure partie d'oxygène, on forme un nouveau laitier avec addition de la partie de chaux nouvelle restante, on souffle le solde d'oxygène et après contrôle de la composition d'acier et d'éventuelles corrections de température on coule l'acier en poche et on retient au moins une partie du deuxième laitier pour la première phase de soufflage de la dharge suivante, caractérisé en ce que l'on utilise une quantité totale de dchaux qui est voisine ou identique à la quantité stochiomîtrique nécessaire à la neutralisation des oxydes de silicium et de phosphore formés au cours de l'affinage ou contenus dans les additions minérales et métalliques et à les transformer en silicate dicalcique (Cao)2 SiO2 et en phosphate tri- calcique(CaO)3 P205, que l'on utilise pendant la première phase de soufflage au moins 80% de l'oxygène total nécessaire à l'affinage et tout le laitier de fin d'élaboration de la charge précédante avec une partie de chaux nouvelle d'une quantité au plus égale à 25% de la quantité de chaux totale, qu'après décrassage total du laitier en fin de la première phase d'affinage, on enfourne au moins 75% de la chaux totale et l'on souffle le reste de l'oxygène, puis après la fin du soufflage d'oxygène on procède sans interruption au brassage intense de l'ensemble bain métallique-laitier par injection d'un gaz de brassage et finalement on coule l'acier ainsi élaboré dans une poche et on retient et on recycle tout le laitier de fin d'élaboration pour la charge suivante. 2. Procédé d'affinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise le brassage intense par soufflage d'un gaz par le fond du convertisseur. 3. Procédé d'affinage selon l'une des revendications 1 OS et 2, caractérisé en ce que l'on utilise un gaz neutre. 4. Procédé d'affinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise un gaz oxydant. 5. Procédé d'affinage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise le gaz de brassage avec un débit au moins égal à 0,5Nm3/min/tA. 6. Procédé d'affinage selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que l'on insuffle de l'oxygène pendant la première phase de soufflage en une quantité comprise entre 80% et % de l'oxygène total nécessaire à l'affinage.