Brevet FR2583773A1 — publié le 19861226

Procédé de désulfuration et de déphosphoration de la fonte La présente invention concerne un procédé de désulfuration et de déphosphoration de la fonte et, plus précisément, un procédé continu de traitement de la fonte au cours de la coulée à partir du haut fourneau, traitement effectué après la séparation du laitier et avant l'introduction de la fonte dans le chariot torpille wagon poche du type torpédo ou l'acheminement direct à l'affinage. Le coût croissant des matières premières, de l'énergie et de la main-d'oeuvre impose à toute l'indus- trie lourde une rationalisation importante des opérations. La sidérurgie intégrée, en particulier, a choisi de décomposer les procédés considérés en une série d'opé- rations simples mais liées entre elles et faciles à contrôler et à régler. Plus particulièrement, le convertisseur vient à être utilisé spécifiquement comme réacteur de décarburation hautement automatisé, tous les autres traitements étant réalisés dans la poche en dehors du four. Le convertisseur avait été conçu comme réacteur pour transformer la fonte en acier et avait donc pour fonction d'éliminer de la fonte non seulement le carbone mais également tous les autres éléments, tels que le silicium, le soufre et le phosphore, susceptibles de nuire à la qualité finale de l'acier. On a constaté ultérieurement que certaines réactions, comme par exemple la désulfuration et la déphosphoration, sont difficiles à réaliser en même temps dans le convertisseur. On a constaté aussi, assez récemment, que la désilification peut être avantageusement évitée en produisant des fontes à faible teneur en silicium (en général Si 4 0,20 %) directement dans le haut fourneau. Comme les traitements dans la poche après le convertisseur peuvent être consacrés plus avantageuse- ment à des opérations métallurgiques visant à procurer les caractéristiques finales des aciers, on a proposé d'effectuer la désulfuration et la déphosphoration sur la fonte liquide avant son arrivée en aciérie. On a donc proposé, par exemple, toute une série de matériaux et de procédés de traitement de la fonte dans le chariot torpille. Toutefois, malgré quelques applications intéres- santes, le traitement en chariot torpille présente certains inconvénients tels que, par exemple, la nécessité d'utiliser des installations spécifiques coûteuses, les travaux d'entretien très fréquents à effectuer sur le chariot torpille même, la lenteur relative des opérations à effectuer, due au grand volume de fonte à soumettre aux réactions, et la difficulté bien connue de séparer les scories - qui entraîne le risque de compromettre le traitement du fait que la scorie résiduelle peut rétrocéder à la fonte une partie de sa teneur en soufre et en phosphore. Enfin, comme le traitement est discontinu, on éprouve des difficultés pour maintenir l'uniformité de qualité de la fonte traitée. La présente invention vise à pallier ces incon- vénients en procurant un procédé simple et continu de traitement de la fonte capable d'exercer rapidement une action sur la composition et sur la température de la fonte. Le procédé suivant la présente invention est caractérisé par le fait que la fonte en fusion, s'écoulant du haut fourneau et séparée du laitier, est traitée en continu au moyen de réactifs tandis qu'elle coule vers le chariot torpille ou, en tout cas, vers son point d'utilisation. De préférence, au lieu de la rigole utilisée actuellement pour transférer la fonte du bassin de sépa- ration du laitier au chariot torpille, la présente invention prévoit l'utilisation d'une rigole spéciale, mobile et remplaçable, pourvue sur le fond d'une plura- lité de trous ou de tuyères groupés de préférence dans la première moitié de la rigole. La fonte qui coule dans cette rigole mobile est soumise à l'action de nombreux jets gazeux qui sont injectés par lesdits trous ou lesdites tuyères et qui peuvent aussi entraîner des réactifs solides pulvérulents; ces jets gazeux peuvent aussi être constitués en partie par des réactifs à l'état gazeux. En variante, ces réactifs peuvent être insufflés du haut, en tout ou en partie, à l'aide de distributeurs ou de lances appropriés. Les réactifs solides sont choisis de préférence dans le groupe comprenant la chaux, la fluorine, les oxydes de fer et leurs mélanges, le carbonate de sodium et d'autres matières convenant pour favoriser les réac- tions de désulfuration et de déphosphoration au point de vue chimique et cnétique. De toute manière, la matière connue, quelle qu'elle soit, employée pour les opérations désirées, peut être avantageusement mise en oeuvre - suivant la présente invention - en des quantités évaluées à titre indicatif à 50-80 kg par tonne de fonte dans le cas de mélanges consistant essentiellement en chaux et en oxydes de fer. Le gaz injecté peut être simplement le véhicule de transport desdits réactifs solides et consister par conséquent, de préférence, en un gaz inerte tel que l'azote et/ou l'argon; il peut aussi être réactif, auquel cas il peut contenir au moins un gaz choisi dans le groupe comprenant l'oxygène, l'air et des produits de combustion, afin de régler la température de la fonte et, plus généralement, de favoriser les conditions des réactions de désulfuration et de déphos- phoration. En contrôlant et par conséquent en réglant la température de la fonte, la quantité de réactifs ajoutée ainsi que la vitesse d'écoulement de la fonte dans la rigole, par exemple en modifiant l'inclinaison de ladite rigole, il est possible d'accorder les temps de séjour de la fonte dans la rigole avec les temps de réaction nécessaires. Toutes les variables du procédé peuvent être réglées de telle manière que le temps de séjour de la fonte dans la rigole, compris de façon prévisible entre 5 et 15 minutes en fonction des dimensions et de la vitesse de coulée depuis le haut fournea intéressé, soit suffisant pour permettre un traitement satisfaisant dans la grande majorité des cas. Des évaluations effectuées sur un modèle de simulation et des données expérimentales ont permis d'établir qu'en partant de fontes à basses teneur en Si (.C 0,20 %) contenant 0,03 % de S et 0,13 % de P, avec un traitement d'environ 10 minutes et en utilisant environ 50 kg de réactifs par tonne de fonte, il devrait être possible d'arriver à des teneurs en soufre et en phosphore de l'ordre, respectivement, de 0,005 % et de 0,015 %. La scorie produite, par le traitement suivant l'invention, est séparée de la fonte au moyen d'un simple bassin de séparation placé au bout de la rigole de traitement, bassin analogue à ceux qui sont déjà utilisés pour la séparation du laitier. Bien que l'invention ait été décrite spécifique- ment pour des opérations de désulfuration et de déphos- phoration, il va de soi que d'autres opérations, aussi bien chimiques que physiques, par exemple le réglage de la température déjà cité, peuvent être effectuées en restant dans le cadre de la protection de la présente invention. Revendications 1. Procédé de traitement de la fonte en continu au stade de la coulée caractérisé en ce que la fonte en fusion, s'écoulant du haut fourneau et séparée du laitier, est traitée en continu au moyen de réactifs insufflés pendant qu'elle coule dans une rigole appropriée. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ladite rigole est mobile et remplaçable et est pourvue sur le fond d'une pluralité de trous, de préférence groupés dans la première moitié de la rigole, la fonte coulant dans la rigole étant soumise à l'action de nombreux jets gazeux qui sont injectés par lesdits trous. 3. Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits jets gazeux transportent aussi au moins un réactif solide pulvérulent choisi dans le groupe comprenant la chaux, la fluorine, un oxyde de fer et le carbonate de sodium. 4. Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits jets gazeux consistent en des gaz inertes. 5. Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'on ajoute auxdits gaz inertes au moins un gaz réactif choisi dans le groupe comprenant l'air, l'oxygène et les produits de combustion. 6. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'une partie au moins desdits réactifs est insufflée du haut dans la fonte qui coule dans la rigole. 7. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les scories formées par lesdits réactifs sont séparées de la fonte au moyen de dispositifs basés sur le principe de la différence de densité, analogues aux bassins de séparation du laitier. 8. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le temps de réaction entre la fonte et les réactifs est modifié en changeant l'inclinaison de ladite rigole sur l'horizontale.