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EMI1.1
Bortbau- und Httiteo.b1nat.
EMI1.2
Châtrée pour aec4lèrer la déphotphûï'ttio tt pour ab$8er les teneurs finale* on phosphore et en azote des coul4on de fonte et d'acier.
Inventeurs 1 9rofe*meur Karel - J'riedrich tUdemian-9 Will1 Noyer, Hans - Verner J'enske.
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La. présente invention a pour objet une charge sous forme de boulets ou de briquettes pour accélérer la déphos- phoration et pour abaisser les teneurs finales en phosphore et en azote de coulées de fonte et d'acier, fabriquées selon les prooessus de convertisseurs basiques, les méthodes basi- ques Siemens-Martin et le procédé au four éleotrique.
On sait qu'au cours de recherches relatives à l'allure de la décarburation, de la déphosphoration ainsi que de l'absorption d'azote dans des convertisseurs à soufflage par en bas de bains d'acier préparés essentiellement à partir de fonte brute, on a prouvé que, pour que la déphosphoration ait lieu avant la déoarburation, il faut disposer le plus tôt possible d'un laitier basique bien liquide et réactif. On sait également que le degré d'absorption d'azote par le bain métallique, absorption qui se produit toujours pendant la période ;
e déphosphoration, dépend de la concentration en phosphore présente au cours de cette opération dans le bain, et dès lors de la durée de la période de déphosphoration, c'est-à-dire de la quantité d'azote admise pendant cette pé- riode dans le bain par l'intermédiaire du vent de soufflage.
Plus la déphosphoration peut être avancée dans là période de décarburation, moins longue est la période de resoufflage, et moins élevé est par conséquent l'absorption d'azote par le bain.
En oommençant plus tôt la déphosphoration, on diminue également la durée totale de soufflage, et on améliore dès lors le rendement de l'installation sidérurgique.
On sait également que par suite de leur caractère exo- thermique, les phénomènes de déphosphoration se déroulent de la meilleure manière à des températures de réaotion relative-
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ment basses. Grâce à des essaie dans des convertisseurs de très petites dimensions,.
on a prouvé que par l'addition de ferrites de chaux.de composition déterminée, ajoutés soit à l'état visqueux, soit à l'état solide après le refroidis- sement pour servir de formateurs de laitier, à un bain liqui- de de fonte brute à teneur élevée de phosphore (par exemple de fonte Thomas), on peut provoquer un décalage de la déphos- phoration qui se produit avant la décarburation ou tout au moins en même temps que la décarburations dans ce cas, la charge métallique peut être soufflée tant avec de l'oxygène pur qu'avec du vent enrichi en oxygène. On peut en déduire que l'emploi de ferrites de chaux dans des convertisseurs normaux de grandes dimensions coudât à un raccourcissement de la durée de soafflage totale et à une diminution de la teneur finale en phosphore et en azote de l'aoier produit.
On sait enfin que le ferrite de chaux, en tant que moyen de déphosphoration de bains de fer et d'acier, peut être fabriqué par agglomération par frittage de mélanges de chaux, de combinaisons de fer et d'oxygène et de combus- tible, sur des installations d'agglomération à tirage.
.L'utilisation d'un ferrite de chaux fabriqué selon cette méthode d'agglomération, dans les procédés basiques Siemens- Martin, a conduit, comme on sait, a une amélioration de la déphosphoration.
D'une rentabilité moindre et dès lors moins avantageuse est, dans les procédés connus, la préparation des ferrites de chaux, étant donné que leur formation exige des opérations de fusion,, d'agglomération ou de combustion. Des ferrites de chaux fabriqués par fusion et utilisés à nouveau à l'état refroidi exigent des capacités de broyage supplémentaires
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pour l'obtention de morceaux de grosseur appropriée pour l'utilisation pratique.
En.raison de la naissance de phénomènes de réaction explosifs, l'emploi de ferrites de chaux à l'état fondu ne peut avoir lieu dans l'exploitation pratique.
Pour obtenir un intervalle de fusion à une température relativement basse, la composition de ces ferrites de chaux doit être aussi proche que possible de celle de l'eutectique.
Cela n'offre que de faibles possibilités de variation de la composition pouroentuelle de l'oxyde de calcium et des oxydes de fer. Dans le cas de ferrites de chaux fabriqués par agglo- mération ou grillage, à la suite du mélange incomplet des composants, même dans le cas d'une composition euteotique des oxydes de chaux et de fer, on obtient, par suite des tempéra- tures élevées d'agglomération ou de grillage, des ferrites de ohaux à comportement de fusion variable et à divers degrés de viscosité.
On peut déduire du fait oonnu que la fluidité d'un laitier et dès lors sa capacité de réaction dépendent très fortement de sa méthode de préparation - les ferrites de chaux techniques sont, quant à leur composition, des lai- tiers synthétiques - que les ferrites de chaux agglomérés ou grillés n'entrent en réaction qu'à une température de bain plus élevée. Cela est vrai en particulier lorsque la propor- tion de chaux est considérablement augmentée par rapport à la composition euteotique; les ferrites de chaux de cette nature n'entrent que relativement tard en réaction métallur- gique.
La présente enventioon a pour objectif de produire une chargé à laquelle est déjà communiquée, au cours de sa fabri- cation, une grosseur de morceaux favorable correspondant aux
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nécessites du procédé employé, dont la fabrication n'exige que des installations techniques simples, dont la résistance à l'abrasion et à la rupture lors du transport vers l'endroit d'utilisation est suffisante et qui déjà aux faibles tempé- ratures initiales des procédés de fabrication d'acier forme un laitier bien liquide et très réactif, sans que ses oompo- santa de mélange CaO et Fe2O3 doivent correspondre à la proportion eutectique.
La capacité de fusion doit être aoorue grâce à une déphosphoration commençant très tôt, et dès lors la durée de fusion nécessaire doit être raccourcie.' Les te- neurs finales en azote doivent être abaissées et les teneurs finales en phosphore dans l'acier doivent être suffisament basses, pour un faible degré de soorification du fer.
Suivant l'invention, de la chaux fine, très fine ou de la poussière de chaux, et avant tout de la chaux largement hydratée (par exemple de la chaux Buna) est, avec des minerais de fer de très bonne qualité et de granulosité adéquate (par exemple des concentrés de minerais de fer), transformée en boulets ou briquettes de la composition appropriée pour les méthodes prévues, et il y a lieu de donner la préférence aux boulets à oause du mélange plus intime qui peut être obtenu de grains très fins de chaux et de minerai de fer et aussi en raison de la simplicité des unités de fabrication ainsi qu'en raison des dépenses d'exploitation moindres. En modifiant le plateau de fabrication de boulets, on peut faire varier la grosseur des boulets pour l'adapter au procédé choisi.
Les boulets et les briquettes sont durcis après 24 heures et peuvent alors être 'utilisée. Lorsque pour leur transport jus- qu'au lieu d'utilisation, de nombreuses manutentions sont iné- vitables il y a lieu de respecter des durées de séohage de
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48 heures.
Pour l'utilisation dans des convertisseurs à souf. flage par le fond ou dans des creusets à soufflage par le haut, les durées de stockage susmentionnées sont suffisantes, étant donné que l'eau ajoutée loradde la formation des bou- lets et qui se libère lors de la prise de l'hydrate de calcium ne porte pas préjudice à la qualité des aciers fondus suivant ces procédés; pour l'utilisation dans des fours Siemens- Martin et dans des fours à aro électrique, il est possible, lorsque cela s'avère nécessaire, d'éliminer cette eau par un stockage du produit dans des gaz d'évacuation chauds oonte- nant de l'anhydride oarbonique,, ce qui accélère en outre la prise.
La proportion de mélange d'hydrate de calcium et de mine- rai de fer peut, dans le système CaO - Fe2O3, être déplacé vers le coté le plus riche en chaux,, jusqu'à une proportion en poids de 40 % de CaO, donc dans le domaine à deux phases (bain + 2CaO.Fe2o3). Etant donné que ces boulets ou briquettes n'ont pas subi de traitement métallurgique préalable, aucune entrave n'est apportée à leur fusion très rapide et à la bonne fluidité du bain; dès que la température de fusion est atteinte, il se forme, au-dessus du bain, à partir des bou- lets ou des briquettes, un bon laitier liquide et très réactif.
Des teneurs élevées en acide:. silioique (8,86 % de SiO2 28,18 % de CaO, 29,61% de Fe aggloméré) ont provoqué une déphosphoration aussi rapide que les charges à faible propor- tion en acide silicique (4,26 % de Sio2, 18,37 % de CaO,
39,03 % de Fe aggloméré).
Lorsque les boulets ou briquettes préparés suivant la présente invention sont utilisés pour la fabrication d'aoier selon les méthodes susmentionnées, ils forment déjà très
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tôt un laitier liquide et réactif. Lors de l'utilisation de fonte 'brute liquide, les boulets ou les briquettes peuvent fondre immédiatement et déphosphorer de telle sorte que la réaction de déphosphoration est avanoée et que la durée de fusion diminue. Dans les fours Siemens-Martin et à l'aro électrique à charge essentiellement solide, la déphosphoration se produit déjà au cours du commencement de la fusion.
Dans les convertisseurs à soufflage par le fond, l'em- ploi de boulets ou de briquettes permet, selon la technologie appliquée, 0,5 minutes déjà après le redressement, d'enrichir le vent de soufflage à 38 % d'oxygène. De ce fait, la durée totale de soufflage, en comparation aveo le soufflage aveo un vent normal sans boulets ni briquettes, est diminuée de 30 %.
La déphosphoration commence immédiatement après l'addi- tion de la première charge de boulets ou de briquettes. Elle est avanoée notablement pour coïncider aveo la période de décarburation. L'image de la flamme du convertisseur et la sonorité de ce dernier sont fortement modifiés par rapport aux caractéristiques qui se présentent avec des charges à forte addition d'oxygène, de telle sorte qu'il faut une cer- taine durée d'accoutumance aux ouvriers. Lorsque la flamme du convertisseur s'évanouit, le point final est déjà,presque atteint, la durée de resoufflage est extrêmement courte.
L'addition des boulets ou des briquettes a lieu de préférence en continu en petites quantités partielles d'environ 6 kg par tonne de fonte brute conformément à l'absorption thermique du bain, par l'intermédiaire de la goulotte de minerais. En harmonie avec le taux de ferraille de la charge, la quantité totale des boulets ajoutée en continu jusqu'à la transition
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a été .accrue jusqu'à 70 kg par tonne de fonte brute. Avec de faibles teneurs en fer total dans le laitier (12,15 à 13,56 %),.les teneurs finales en phosphore sont maintenues entre 0,030 et 0,047 %, et des teneurs fi nales en azote de
0,006 à 0,009 % sont atteintes..
L'invention est maintenant décrite plus en détail avec référence aux exemples de réalisation ci-dessous. '
A partir de fines de minerai et de chaux de Buna. avec une proportion de mélange de minorai ! ohaux= 7.;; on fabri- que des charges sur un grand plateau de fabrication de boulets.
Analyse chimique en % :
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<tb> Fe <SEP> Mnb <SEP> P <SEP> sio2 <SEP> A12O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fines <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> minerai <SEP> 62,56 <SEP> 0,15 <SEP> 0,14 <SEP> 6,32 <SEP> 1,32
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Buna <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,58 <SEP> 1,38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Boulets <SEP> 43,77 <SEP> 0,12 <SEP> 0,07 <SEP> 3,15 <SEP> 1.95
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> Cao <SEP> MgO <SEP> S <SEP> H20 <SEP> Perte <SEP> au <SEP> feu
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fines <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> minerai <SEP> 0,53 <SEP> 0,78 <SEP> 0,10 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> Buna <SEP> 6384 <SEP> 2,01 <SEP> 0,43 <SEP> 15,0 <SEP> 28,
1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Boulets <SEP> 17,22 <SEP> 0,44 <SEP> 0,33 <SEP> 6,4 <SEP> 9.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Analyse <SEP> au <SEP> tamis <SEP> s
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> 0,000 <SEP> 0,.045 <SEP> 0,100 <SEP> 0.200 <SEP> 0,315 <SEP> 0,40 <SEP> 0,50 <SEP> 0,.75
<tb>
EMI8.2
à 0,045 0,100 0,200 0, 3.5 r. 0, 400 0, 50 0,75
EMI8.3
<tb> Fines <SEP> de
<tb>
EMI8.4
minerai .6, s 22,5 9, 5 12,5 ?, 5 10,5 1,5, 6 5,1 Chaux de Buna 46',4 2 1,5 9,0 2,8 3t5 5,0 5x5 0,.3
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Le stockage des boulets fabriqués à la fin du mois de novembre eut lieu en une hauteur de couche d'au moins 30 cm à des températures journalières de maximum 6 C dans.un local couvert.
Leur teneur initiale en eau était de 11,8 %; après une durée de stockage de 6 jours, elle est descendue à 8,8 % et après 8 jours de stockage à 5,1 %
Dans le présent exemple, le chargement des boulets eut lieu en deux quantités partielles de 18 et 23 kg chacune par tonne de fonte brute. La première quantité partielle a passé avec la chaux, avant le redressement, dans le convertisseur et la deuxième'quantité partielle a été ajoutée entre la troisième et la quatrième minute de soufflage. Un peu avant l'addition de 'la deuxième quantité partielle de boulets, la concentration en oxygène dans le vent de soufflage a été accrue jusqu'à 37 à 38 %.
Sur la base d'échantillons de métal prélevés à oouxts intervalles dans le convertisseur en marche, il est'prouvé indubitablement que la déphosphoration a été avancée dans la période de décarburation.
Grâce à l'utilisation de la charge fabriquée suivant l'invention, on a par exemple fabriqué un aoier à teneur fi- nale en azote de 0,008 % et à teneur finale en phosphore de 0,037 %, pour une teneur en fer totale du laitier de 12,15 %.
La puissance de soufflage était de 1,77 tonnes de fonte brute par minute. La durée totale de soufflage était de 9,9 minutes et n'était que de 68,5 % de la durée correspondante sans addi- tion de charge suivant l'invention. Pour une teneur en phos- phore de 1,80 % dans la fonte brute, le passage, qu'il n'est plus possible de déceler exactement, de la période de déoar- buration à la période de déphosphoration, est atteint après
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9,2 minutes avec une teneur en phosphore de 0,82 %. La durée de resoufflage n'état plus que de 0,7 minute..
Ces résultats obtenus dans des oonditions d'exploitation , ont également put être atteints avec des boulets fabriques à partir de concentres de fines de minerai et de chaux de Buna qui, pour une proportion de mélange de chaux-fer de 1;1, avaient la composition suivante (en %).
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.Fe <SEP> Mn <SEP> SiO2 <SEP> A1203 <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> S <SEP> Perte <SEP> au <SEP> feu
<tb>
<tb> Analyse
<tb> à <SEP> sec <SEP> 29,61.0,25 <SEP> 8,86 <SEP> 0,92 <SEP> 28,18 <SEP> 2,17 <SEP> 0,80 <SEP> 12,80
<tb>
Environ 1,5 minutes après le commencement du soufflage, et avec un enrichissement en oxygène maximal du vent de soufflage compatible avec la température en hausse '; du bain, on a ajouté successivement dans le convertisseur des quantités de 6 khg de boulets par tonne de fonte brute à concurrence d'environ 70 kg par tonne.
On a pu constater que la teneur élevée en SiO2 des 'bou- 'lets ne porte pas préjudice au commencement prématuré de la réaction de déphosphoration; leur teneur plus élevée en soufre n'a pas conduit non plus à des concentrations de soufre plus élevées dans l'acier.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.