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La présente invention concerne un procédé d'affinage de fonte au silicium au moyen d'oxygène dans un four tournant et a notamment pour but de réduire les pertes en fer.
Dans l'affinage de la fonte au silicium au moyen d'oxygène ga- zeux insufflé au-dessus ou dans le bain, il s'est montré difficile d'éviter la formation d'une scorie visqueuse moussant abondamment qui emplit la chambre du four et parfois s'écoule par son ouverture. Ceci peut rendre le procédé extrêmement difficile à mettre en oeuvre. Cette scorie contient, indépendamment de la silice formée dans le procédé par oxydation, un certain pourcentage de chaux provenant des matières ajoutées avant ou pendant l'insufflationo L'addition de chaux doit être assez grande pour empêcher de manière suffisante l'attaque, par la silice, du revêtement gé- néralement basique du four. Ainsi, la quantité de scorie devient considéra- ble, surtout dans le cas des fontes à haute teneur en silicium.
La teneur en fer des scories étant généralement élevée, il se produit des pertes en fer considérables par cette voie au cours du soufflage,
La présente invention a pour objet un procédé permettant d'éviter ces inconvénients., Il a été découvert qu'en opérant l'affinage dans un four tournant à axe horizontal ou incliné, par exemple selon le brevet belge n
4920089 et le brevet belge N 543.047, le procédé pouvait être mis en oeu- vre sans perturbations et avec un rendement très élevé en fer en évacuant une pré-scorie à un stade approprié du procédé, même si la fonte est riche en silicium et possiblement en même temps riche en phosphore.
Cette évacuation de pré-scorie est effectuée quand la majeure partie du silicium contenu dans la fonte a été oxydée. En donnant à la scorie une composition convenable et en réglant la température à un niveau approprié, comme on le verra dans la suite, il est possible de ramener le pourcentage en fer dans la pré-scorie à une valeur inférieure à 2, même si on a ajouté de grandes quantités deminerai defer cc.mme agert de refroidissement, en même temps que la chaux, au cours du premier stade de soufflage. La com- position de cette scorie peut au principal être similaire de celle d'un laitier de haut-fourneauo Elle doit être assez basique pour empêcher l'at- taque du revêtement du four mais la teneur en silice doit d'autre part être assez forte pour que le laitier soit suffisamment fluide.
A cet égard, il a été découvert qu'il convenait de maintenir le rapport CaO + MgO- dans siO2 la scorie entre 1 et 2, de préférence entre 1,2 et 1,6% La scorie devient alors si rapidement fluide qu'elle peut être évacuée d'une manière prati- quement complète à une température relativement basse, laquelle est dési- rable pour empêcher une forte oxydation du carbone avant que le silicium contenu dans le bain soit oxydé d'une manière pratiquement complète. S'il se produit une oxydation plus sérieuse du carbone au cours de l'évacuation de la scorie, celle-ci commence à mousser et la teneur en fer de cette sco- rie s'élève alors en même temps avec rapidité. Quand on évacue la scorie, la température doit être d'environ 1500 C et ne doit pas dépasser 1550 C environ.
Pour obtenir la basse teneur en fer désirée dans la scorie, on doit agiter énergiquement le bain, de sorte qu'il faut communiquer au four une vitesse de rotation relativement élevée. Cette vitesse doit convenable- ment dépasser environ cinq tours/minute et être, de préférence, d'au moins
10 et parfois d'au moins 15 tours/minute. La vitesse périphérique du four doit dépasser 0,5 et, de préférence 1 mètre par seconde.
Une telle évacuation de scorie comporte des avantages considé- rables dès que la teneur en silicium de la fonte dépasse environ 0,5%
Quand on évacue la pré-scorie, la teneur en silicium doit de préférence être ramenée à 0,1% ou moins, mais le soufflage initial peut être interrom-
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pu à une teneur en silicium plus élevée pouvant atteindre 0,3% avec un ré- sultat pratiquement satisfaisanto
Dans l'affinage d'une fonte pauvre en phosphore, il ne reste, après évacuation de la pré-scorie, que le carbone, indépendamment d'une partie du manganèse éventuellement présent dans la fonteo Il s'ensuit que la quantité de scorie nécessaire pour le soufflage subséquen4 de? entrelativement faible,
surtout si le refroidissement nécessaire est effectué au moyen de déchets de fer ou de minerai de fer à faible teneur en impuretés. Au moins au début, on peut éliminer le carbone sans formation de soorie fondue. La fusion éventuelle de la scorie dépend de la quantité de chaux ajoutée au cours de cette période de soufflage et également de la vitesse de rotation du four. Si la teneur en chaux est assez grande et si la vitesse de rota- tion est suffisante (de préférence plus de 10 tours/minute) de manière à abaisser la teneur en fer, la scorie peut rester sèche jusqu'à ce qu'on ait obtenu dans l'acier le pourcentage de carbone désiré.
Ceci peut consti- tuer un avantage considérable en raison de ce que l'attaque du revêtement du four par une scorie sèche est négligeableo Si la scorie contient plus d'environ 15 à 20% de silice, il n'est généralement plus possible de la maintenir sèche ou assez visqueuse, ce qui démontre encore l'importance de l'évacuation de la scorie silicieuse au début.
La quantité relativement faible de scorie obtenue au cours du soufflage final contient cependant une assez forte quantité de fer. Pour récupérer ce fer et également utiliser la chaux contenue dans la scorie, cette dernière peut avantageusement être au moins en partie utilisée comme agent de refroidissement au cours du premier stade d'un soufflage suivant.
La perte en fer par la scorie au cours du soufflage peut être limitée au fer évacué avec la pré-scorieo Si cette scorie constitue, par exemple, 10% du poids de la fonte et contient 2% de fer, la perte totale en fer n'est que de 0,2% du poids de la fonte, ce qui n'est qu'une faible fraction de la perte produite dans les procédés normaux de cette sorte qui ne comporte pas d'évacuation de pré-scorieo
Si la fonte, indépendamment du silicium, contient également un pourcentage élevé de phosphore, par exemple plus de 0,5%, il peut être avantageux d'opérer une seconde évacuation de scorie après oxydation égale- ment de la majeure partie du phosphore d'une manière connue, par exemple comme il est décrit plus en détail dans le brevet belge N 56000650
Le procédé conforme à l'invention est décrit en détail ci-après.
en relation avec un exemple d'affinage d'une fonte à basse teneur en phos- phore et en silicium dans un four tournant représenté dans le dessin annexé dans lequell la figure 1 est une vue en coupe d'un four tournant inclinable et la figure 2 un diagramme des données calorifiques principales de l'affi nage.
Le four tournant 1 comporte une enveloppe métallique avec revê- tement intérieur 3 et est disposé dans un anneau de support 5 comportant deux bandes latérales 7., Quand le four tourne, chacune des bandes se dépla- ce sur une série de rouleaux 9 montés dans des paliers 11 assujettis au berceau 15, lequel est monté dans les paliers 16 à l'aide des tourillons 17 de sorte que tout le four peut être incliné dans des positions différen- tes propres à la charge et à la coulée ainsi qu'au traitement par la cha- leur* Un des rouleaux 9 est actionné par un moteur 19 à l'aide de roues dentées 20, 21. Des rouleaux de butée 23, pivotant sur de broches 24 et sur lesquels s'appuient les bandes latérales 7 de l'anneau 5 empêchent le four de se déplacer latéralement quand on l'incline.
Le four possède une seule ouverture 25 disposée au ceitre d'une des parois. La cheminée d'éva-
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cuation des gaz 27 présente un jeu d'environ 10 cm devant cette ouverture quand le four est en position de traitement thermique à une inclinaison de 15 à 20 par exempleo La cheminée est munie d'une chemise de refroidisse- ment 29 avec arrivée d'eau 30 et sortie d'eau 31. Dans la cheminée est mon- tée une tuyère 33 refroidie par de l'eau arrivant en 34 et sortant par 350 On envoie dans la conduite 32 d'alimentation de la tuyère 33, par-le flexi- ble 39, un gaz riche en oxygène.
Le four peut, comme il est indiqué dans le dessin, être incliné dans une certaine position pour oharger la matière formant la scorie, habituellement de la chaux, ainsi que le minerai de fer, par la trémie 45 et dans une autre position pour charger la fonte en fusion à partir de la poche 46, puis dans une troisième position pour évacuer la scorie dans la poche mobile 550
On a chargé un four tournant du modèle représenté dans la figure 1 et ayant une capacité de 30 tonnes au moyen de 750 kg de chaux vive et 660 kg de minerai avec 27,8 tonnes de fonte en fusion de la oomposition suivante
C = 3,82 %
Si = 0,75 %
Mn- 0,76 %
P = 0,09 %
S = 0,059%
Le chargement terminé, on a soufflé de l'oxygène gazeux à 97% en oxygène avec un débit de 50 mètres cubes par minute.
L'oxygène a été envoyé dans l'espace situé au-dessus du bain au moyen de la tuyère 33 for- mant un angle de 23 avec la surface du bain et le four a été entraîné en rotation à 30 tours/minute de manière à assurer un mélange intime de la fonte et de la scorie. Au bout d'une période de soufflage de sept minutés et demie, on a interrompu l'envoi d'oxygène mais on a continué à faire tourner le four pendant encore une demi-minute de manière à obtenir une' faible teneur en fer dans la scorie.
Après cette première période d'affinage, comme on le voit dans la figure 2, la majeure partie du silicium contenu dans la fonte s'est trouvée oxydée de sorte que son pourcentage était tombé à 0,02 et la tem- pérature a passé de 1290 à 1500 Go La scorie de silicate obtenue était très fluide et on a pu en évacuer la majeur partie du four. Sa composition était la suivante-.
SiO2 - 36,8%
CaO = 42,4 %
MgO = 7,5%
Fe = 2,1 % s = 0,165 %
La composition de la fonte au moment de l'évacuation de la pré- scorie est donnée dans la figure 20
Après évacuation de la pré-scorie, on a ajouté à nouveau 1000 kg de chaux et 2530 kg de minerai, puis on a oxydé le carbone jusqu'à une te- neur de 0,66 % en dix sept minuteso On a alors interrompu l'opération pour évaluer la teneur en carbone et la température de l'acier (1580 C) A ce moment, la scorie n'était pas fondue en raison de sa faible teneur en oxy- des de fer et en silice. Après addition d'une quantité supplémentaire de
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165 kg de minerai, la charge a été soufflée pendant quatre minutes pour amener la teneur en carbone à 0,09% et la température de l'acier à 1625 C.
La scorie était alors fondue et avait la composition suivante:
SiO2 = 15,7 %
CaO = 44,3 %
Mgo- = 11,8 %
Fe = 14,9 %
S = 0,222% Après évacuation de cette scorie et obtention de l'acier, on a renvoyé la scorie dans le four pour remplacer une partie du minerai et de la chaux à charger avec la fonte, lors de la répétition du procédé tel qu'il vient d'être décrit.
Le pré-soufflage décrit dans l'exemple ci-dessus ou tout autre pré-soufflage selon l'invention peut, bien entendu, être également appliqué dans le cas où on désire soumettre la fonte obtenue au stade d'évacuation de la pré-scorie à un traitement autre que la fabrication de l'acier dans le même four. Par exemple, la fonte, envcore richt en carbone, mais possédant un pourcentage de silicium faible, peut être évacuée et granulée et, si on le veut, affinée à sec, ou peut être transférée dans un four en vue de l'af- finage selon un procédé quelconque usuel approprié de fabrication de l'acier.
REVENDICATIONS
1. Procédé de pré-affinage de fonte au silicium par soufflage, dans un four tournant à l'aide d'un gaz contenant de l'oxygène, caractéri- sé en ce que l'on charge le four au moyen de la fonte et d'une matière for- mant une scorie basique, on fait tourner le four contenant un bain de fonte en fusion et de scorie, en insufflant de l'oxygène gazeux dans le bain jus- qu'à ce que la majeure partie du silicium contenu dans la fonte soit cyldée et abor- bée parla corie pour former une pré-scorie,puis on évacue cette pré-scorie.