<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé d'affinage de la fonte
On connaît déjà des moyens pour conférer par Une action extérieure ,à un bain liquide contenu dans un récipient présentant de préférence une section arrondie , un Gouvernent de balancement sensiblement cir- culaire, Il a également été proposé d'affiner à l'état d'acier un bain de fonte animé d'un tol mouvement de balan- cement en soufflant un véhicule d'oxygène gazeux sur ou à travers le bain , les renseignements receuillis au cours de la aise en oeuvre des méthodes d'affinage usuelles correspondantes ayant également été appliqués.* à ce cas.
<Desc/Clms Page number 2>
Selon un procédé déjà décrit le mouvement de balancement du bain par exemple un bain de fonte contenu dans un récipient de traitement Métallurgique ,en parti- culier d'affinage est obtenu en appliquant au récipient qui est tourillonné autour d'un axe horizontal passant par ou à proximité de son centre de gravité , des impul- sions alternatives dans une direction unique, à une fré- quence constante du début à la fin du processus mais avec autant que possible une amplitude variable On choisit à cet effet une fréquence qui est en raisonnance avec le mouvement d'oscillation rotative du bain en vue d'obtenir un mouvement analogue de la surface de ce dernier.
A cet il est souhaitable à effet /losqu'il s'agit d'un récipient ( convertisseur) de section non circulaire et de préférence elliptique d'appliquer le mouvement d'entraînement à axe unique sur la partie du récipient qui est comprise entre le plus grand et le plus petit axe de la section du récipient*
Afin d'obtenir un mouvement de vague irrégulière de la surface du bain , on peut régler la fréquence du mouvement d'entraînement mono-axial de telle sorte qu'elle soit de l'ordre de 2 à 4 fois celle pour laquelle le mouvement de basculement entre en raisonnance, On a également proposé de déterminer le mouvement du convertis- seur au moyen d'un disque rotatif dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction de mouvement du con- vertisseur,
ce disque portant une tige rotative disposée parallèlement au plan du disque de telle sorte que non axe coupe l'axe de rotation du disque à angle droit ,cette tige, qui est filetée sur une partie de sa longueur
<Desc/Clms Page number 3>
portant elle-même un écrou qui peut être déplacé axialement par rotation de la tige $ un levier articulé par l'une de ses extrémités sur ledit écrou étant relié à son autre extrémité au convertisseur de façon à transformer le mouvement de rotation de l'écrou porté par la tige en un mouvement d'os- cillation du convertisseur ,
En outre ,il a été proposé d'insérer sur l'organe d'application du mouvement d'oscillation un élément él atique ,
par exemple un ressort à boudin ou un enroulement- magnétique à action élastique ou encore plusieurs de ses moyens élastiques simultanément ce qui permet de détermina la dimension naturelle du bain , favorisant l'inter-mélange du métal et du laitier ,avec une amplitude plus faible que dans le cas où la liaison entre les moyens de propulsif et le convertisseur n'est pas élastique .
D'autre part on a également proposé un procédé pour réaliser l'inter-mélange de bains de réaction liquides, en particulier pour la réaction d'affinage en vue de la transformation de la fonte en acier , procédé dans lequel on communique à la surface du bain un mouvement de rotation à un nombre de tours par unité de temps tel que l'on détermina la vibration naturelle du bain ,causant ainsi l'inter-mélange des constituants se trouvant à la surface du bain en parti- culier du laitier et du bain lui-même , ledit mouvement de rotation étant créé en soufflant un gaz sur la surface de que telle sorte/la section d'impact du gaz décrive un mouvement circulaire sur ladite surface.
Ce procédé est particulières!* avantageuxpour les réactions de ce type dans lesquelles
<Desc/Clms Page number 4>
le réglage des concentrations relatives entre les phases en réaction doit être aussi proche que possible de l'équili- bre.
Des essais effectuée pour . 1''affinage de fonte par soufflage de véhicules d'oxygène gazeux sur un bain fondu auquel est conféré un mouvement d'oscillation dans rotatif/ un récipient de fusion de section circulaire au moyen d'un mouvement excentrique du dit récipient, ont donnés des résultats surprenants qui ont conduient à mettre au point un processus opératoire entièrement différent de ceux de toutes les méthodes antérieurement connues
Lorsque l'on procède à l'affinage par soufflage d'oxygène par en-dessus ,
il est nécessaire de maintenir le laitier à l'état liquide pendant la fusion pour obtenir un réglage à peu près satisfaisant de@ concentrations entre le métal et les laitiers .Ceci est plus particulière- ment le cas pour les réactions de déphosphoration dans , l'affinage des fontes riches en phosphore Dans un con- vertisseur à soufflage par le fond, il est nécessaire , pour réaliser la déphosphoration, de former un laitier liqui- de à la fin de la décarburation.Dais le procédé au convertis- seur à l'oxygène,
la déphosphoration doit être effectuée pendant la période de décarburation. Ceci entraîne la nécessi- té de maintenir le laitier à l'état liquide déjà pendant la décarburation En outre , dans cas procédés , il est ndces- saire de changer le laitier une ou deux fois pour pouvoir atteindre la basse teneur en phosphore requise lorsque la décarburation a été amenée au point voulu .
<Desc/Clms Page number 5>
On est maintenait parvenu à cette notion tout à fait nouvelle que , dans le raffinage de la fonte par soufflage de véhicules d'oxygène gazeux par en dessus et lorsque le bain est animé d'un mouvement tel qu'ils produisent des vibrations naturelles déterminant un inter- mélange des couches superficielles du bain, la réaction d'affinage au cours de laquelle se forme le laitier et en particulier la déphosphoration se produit non seulement aussi bien mais encore mieux qu'on ne l'avait constaté lors de l'utilisation de laitiersliquides, si l'on opère à l'aide de, et sous des laitiers solides.
En conséquence ,le processus de fusion doit être réglé de telle sorte qu'au début le laitier se trouve au dessous de sa température de fusion ou point de liquidus , c'est-à-dire qu'il soit entièrement ou presque entièrement solide ,et qu'il ne soit amené à l'état liquide que jusqe à la fin de l'opération , lorsque l'on atteint la teneur en carbone à laquelle on désire arrêter 1'affinage*
Pour obtenir le maintien des laitiers à l'état solide ou sensiblement solide ainsi désiré ,il est particuliè- rement avantageux de maintenir la température du bain lui-même au début de l'opération, à une valeur aussi basse que possible et de ne lui permettre de s'élever jusqu'à la valeur voulue pour la coulée que vers la fin .
Ceci est réalisé en ajoutant des agents de refroidissement convenables au début et /ou pendant l'affinage . En plus du fait que des additions importantes d'agents de refroidissement procurent un gain économique , * le maintion du bain à basse température st en particulier d'un laitier solide ou sensiblement solide a pour avantage supplémentaire de ne donner lieu qu' à une faible attaque du garnissage.
<Desc/Clms Page number 6>
Par ces additions d'agents dé refroidissement on permet à la température du bain de métal d'arriver 4 sa ligne de liquidus et même de passer périodiquement un peu en dessous de cette ligne, Vers la fin de l'affinage, il est nécessaire que la température se trouve très au-dessus de cotte ligne. Toutefois la température du laitier est ainsi maintenue vers le bas .
Le réglage de la composition du laitier permet un contrôle supplémentaire
En particulier lors de l'affinage d'une fonte avec garnissage friche en phosphore dans un convertisseur basique ,il est avantageux d'ajouter dès le début et /ou pendant l'affinage, au laitier formé pondant ce dernier , de la chaux en quantité telle que le laitier total est sursaturé en CaO.
Du fait que les températures de fusion des systèmes polynaires que constituent les laitiers (FeO + MnO-CaO-P2O5 ou
FeO + MnO-CaO-SiO2) sont connue en pratique , il est facile pour le spécialiste de choisir l'addition correspondante de produits apportant de la chaux
Au lieu de CaO ou en mime temps que ce dernier on peut également ajouter d'autres agents, tel que MgO , capable d'augmenter le point de fusion.
Lors de l'affinage de fonte à faible teneur en é en phosphore mais à teneur élevée /silicium dans un converti$- seur basique, les laitiers solides conformes à l'invention peuvent également être obtenus lorsque le laitier est sursaturé en 2 CaO,SiO2, composé présentant un point de fusion très élevé . L'addition de produit apportant du OaO doit alors être ajustée de telle sorte que ce soit ce composé qui se force de préférence .,Une addition trop faible mais également
<Desc/Clms Page number 7>
une addition trop forte de chaux abaisse le point de fusion et pourrait conduire à des laitiers liquides Dans ce cas également on peut choisir des substances apportant une matiè - re basique autre que le CaO et capable de former avec le
SiO2 des composés à point de fusion élevée.
Il cet avantageux d'opérer conformément à l'inven- tion même lorsqu'on affine des fontes particulièrement pauvres en phosphore etilh soufre dans des convertisseurs à garnissage acide . La teneur en SiO2 du laitier doit alors être suffisamment élevée pour que ce dernier soit ' sursaturé en SiO2. Ceci dépend en premier lieu de la teneur relative en silicium de la fonte par rapport aux teneurs ou autre élément accessoire formateur de laitier dans lesdites fontes.
Enfin, vers la fin de l'opération d'affinage, ces laitiers doivent cependant être liquéfiés ,Dans le cas ou la température de fusion , qui s'élève jusqu'à la fin de l'opération et/ou ,en particulier pour les teneurs inférieures en carbone ,la teneur croissante en oxyde ferreux ne suffirait ' pas pour obtenir une telle liquéfaction, on peut alors ajouter des fluidifiants du laitier * four les laitiers basiques , on peut ajouter du spath-fluor SiO2, TiO2 ou Al2O3 et , pour des laitiers acides * des base* telles que CaO et MgO.
Le processus est réalisé en une seule étape, c'est-à-dire sans ooulée intermédiaire de laitier Naturelle- ment il est possible d'interrompre l'opération pour des prisée d'échantillons ou des mesures de températures , ou vers la fin en vue de réaliser des corrections, par affinage complémen- taire.
<Desc/Clms Page number 8>
EXEMPLE 1-
On a affiné de la fonte Thomas dans une poche' oscillante de 0,8 m de volume intérieurPour l'affinage, on a utilisé un gaz à 96% d'oxygène , un concentré de minerai de fer à 67% de Fe comme agent de refroidissement et, comme formateur de laitier , de la ohaut vive d'une granulométrie de 4 à 7 mm , Le gaz oxygéné a été soufflé à travers une tuyère de 15mm de diamètre intérieur, refroidie par eau Charge : fonte Thomas 1300 kg .
Additions concentré de minerai 60 kg chaux vive 200 kg gaz oxygéné 87 m3 (conditionsnormales Rendement : acier 1122 kg laitier 350 kg
Le déroulement de l'affinage ressort clairement du tableau ci-après qui donne entre autre les analyses des échantillons de métal et de laitier prélevées.
EMI8.1
<tb>
Période <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Concentré <SEP> de <SEP> minerai <SEP> kg <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> tilt
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> 150 <SEP> 40 <SEP> 10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxygène <SEP> m3(N) <SEP> 40 <SEP> 37 <SEP> 10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temps <SEP> de <SEP> soufflage <SEP> min, <SEP> 8,0 <SEP> 7,5 <SEP> 2,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Echantillon!/' <SEP> . <SEP> Ne! <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> du <SEP> bain <SEP> C <SEP> 1130 <SEP> 1360 <SEP> 1610 <SEP> .1565
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Métal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3,38 <SEP> 2,44 <SEP> 0,29 <SEP> 0,04
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Si <SEP> 0,22 <SEP> 0,00 <SEP> 0,01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mn <SEP> 0,64 <SEP> 0,14 <SEP> 0,10 <SEP> 0,05
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> 1,85 <SEP> 0,975 <SEP> 0,0377 <SEP> 0,014
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 0,050 <SEP> 0,0595 <SEP> 0,024 <SEP> 0,020
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> 0,003 <SEP> 0,003
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Laitier
EMI9.1
<tb> CaO <SEP> 52,7 <SEP> 51,4 <SEP> 4693
<tb>
EMI9.2
MEO 3#?5 2,80 2,65 8102 6,65 615? 5t85 Pu 10,6 17,6 13,8 Fe (total ) 13,8 12,3 20,6
Dans la première période on a ajouté la chaux avant le début du soufflage et après environ 6 minutes, on a ajouté de façon continue le concentré du minerai ,
Une quantité supplémentaire de chaux a été ajoutée avant le commencement de ladite seconde période de soufflage tandis que l'on a ajouté continuellement de l'agent de refroidissement pendant los deux premières minutes de cette seconde période.
Le laitier a commencé à fondre vers la fin de la seconde pério- de .
EXEMPLE 2-
Dans cet exemple une fonte chaude à basse teneur en phosphore a été soufflée dans un convertisseur & agitation de 5 tonnes en utilisant des scraps comme refroidissant et de la chaux vive comme formateur de laitier . L'oxygène pur (99%) a été soufflé à travers une lance refroidie A l'eau et ayant uno ouverture de 30mm.
Charge! fonte chaude 4900 kg scraps 100 kg chaux 300 kg
EMI9.3
ferro-manganèse 30 kg oxygène 314 m3 (N) Rendement! acier 4300 kg laitier 700 kg Temps de soufflage: 17,9 min.
<Desc/Clms Page number 10>
Le déroulement de l'opération est rapporté dans le tableau ci-après
EMI10.1
<tb> Période <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb> Scraps <SEP> kg <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> kg <SEP> 300
<tb>
<tb> Oxygène <SEP> m'eN) <SEP> 261 <SEP> 53
<tb>
EMI10.2
Temps de soufflage min* 14,9 îj Echantillon NO 0 1 2 Wompèlu,44=e du métal 00 1140 1575 1642
EMI10.3
<tb> Analyses: <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<tb> Métal <SEP> :
<SEP>
<tb>
EMI10.4
a 4148 0,29 0,04
EMI10.5
<tb> Si <SEP> 0,28 <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI10.6
to 1,45 0$36 0118
EMI10.7
<tb> P <SEP> 0,210 <SEP> 0,025 <SEP> 0,025
<tb>
<tb> S <SEP> 0,028 <SEP> 0,018 <SEP> 0,012
<tb>
<tb> N <SEP> 0,005 <SEP> 0,002 <SEP> 0,003
<tb> Laitier!
<tb>
<tb> CaO <SEP> 5.- <SEP> 54,4 <SEP> 39,6
<tb>
<tb> Lg <SEP> 2,25 <SEP> 2,80
<tb>
EMI10.8
uno lot8 gt24 6Ï02 8109 5tua P205 4,56 3,62
EMI10.9
<tb> Fe(total) <SEP> 12,6 <SEP> 27,6
<tb>
Les scraps et la chaux ont été ajouté% avant le début du soufflée . Un laitier fluide épais s'est formé ' à la fin de la première période de soufflages
<Desc/Clms Page number 11>
Les avantagée du procédé conforme à l'invention sont nombreux,
Certains d'entre eux sont énumérés ci-après.
Les charges sont soufflées sans projection et très rapidement*
Le travail à basse température exige des additions importantes d'agent de refroidissement, de préférence sous forme de soraps , ce qui diminue le prix de la charge et augmente le rendement.
Avec les laitiers froids et solides la durée des garnissages est très bonne .
Les teneurs en tous les éléments accessoires de la toute y oonpris le soufre sont très rapidement abais- sées à de faibles valeurs par suite de l'excellente réactivité dos laitiers solides, de telle sorte que l'on peut terminer l'affinage à toute teneur finale en carbone désir...
Du fait qu'il suffit d'atteindre la teneur fina- le en carbone , le traiteront de la charge est très simple*
Aux basses températures les pertes en poussières sont faibles*