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"Procédé pour l'affinage à l'oxygène de fonte Thomas."
On a déjà proposé à différentes reprises'd'affiner la fonte Thomas en acier par un soufflage d'oxygène par le dessus. Une caractéristique essentielle de ces procédés réside dans la modification de la puissance du jet d'oxygène ' sur le bain au cours de l'affinage. On a conseillé de tra- vailler avec un jet de soufflage relativement faible pendant la déphosphoration, alors que le jet de soufflage doit être puissant pendant la décarburation.
Afin d'obtenir que la déphosphoration se déroule avant ou au cours de la décarbura- (ion de manière à pouvoir traiter les fusions même*lorsque les teneurs en carbone sont encore relativement élevées, il
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faut affiner avec un jet de soufflage plus faible pendant la pre- mière phase partielle et avec un jet de soufflage puissant à la fin de la décarburation.
En outre, on a déjà proposé de travail- ler avec plusieurs jets de soufflage. plus particulièrement dans le but d'affiner une fonte riche en phosphore, il a été pro- posé, soit de travailler avec plusieurs jets de soufflage dont le contact avec le bain est partiellement faible et partiellement puissant, soit de travailler avec un ou plusieurs jets dont la puissance est alternée, de manière que pendant le déroulement de la fusion, on affine en alternant continuellement la puissance-dû jet de soufflage.
Une partie de ces propositions vise à permettre l'affi- nage de la fonte en acier avec un seul laitier et un processus d'affinage ininterrompu, ce qui est usuel pour le processus Thomas.
Toutefois ces procédés n'ont pas pu s'introduire jusqu'ici dans la pratique.
En pratique on travaille actuellement toujours avec @ deux laitiers et un remplacement du laitier. Partout on affine jusqu'à une teneur en carbone d'environ 1 %, ensuite le premier laitier fluide est éliminé et, après une addition de chaux frai- che, l'affinage est poursuivi jusqu' à sa fin, Le dernier lai- tier, très riche en fer, est généralement laissé dans le conver- tisseur au bénéfice de la fusion suivante. La chaux est ajoutée dans le bain partiellement en morceaux ou en grains et partielle- ment sous forme pulvérulente avec le jet d'oxygène.
Cependant, avec cette méthode la conduite de la fusion est assez difficile. , étant donné que le premier laitier fluide déborde aisément, donne lieu à des projections et à une perte élevée en fer. En outre, il n'est jamais possible de déterminer avec précision combien sub- siste du premier laitier dans le convertisseur et quel est le vo- lume du laitier pour la fin du traitement de la charge et retenu ensuite dans le convertisseur. De ce fait il est excessivement difficile de régler les additions de laitier de la fusion suivante.
L'élimination du premier laitier exige du temps et réduit le ren- dement, en outre il en découle une chute sensible de la température.
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Eifin il s'est avéré que la méthode utilisée actuellement réduit considérablement la résistance du convertisseur, étant donné que le premier laitier doit être rapidement liquéfié et que la fusion doit donc être très chaude à ce moment, de plus, 'le dernier lai- tier s'enrichit sensiblement en fer et attaque fortement la ma- çonnerie, malgré son faible volume. i iaintenant on a pu constater qu'il était malgré tout possible que la fonte Thomas soit affinée en acier au cours d'un seul processus d'affinage et sans remplacement du laitier et qu'à cette fin il n'était plus nécessaire d'utiliser la méthode difficile, consistant à travailler avec plusieurs jets à puissan- ces différentes ou avec un seul jet dont la puissance alterne continuellement à court intervalle.
Le laitier, obtenu à la fin de 1'affinage, correspond, en ce qui concerne sa composition, au laitier Thomas normal.
Conformément à l'invention on travaille avec une chaux calcinée tendre et cette chaux calcinée tendre, chargée sur le bain de fusion, ou bien le laitier qui en découle, est amenée à réagir avec les éléments d'accompagnement du fer, plus particuliè- rement le phosphore, sur une ligne de contact bain de fusion/ chaux (laitier)/jet de soufflage dont la longueur est au moins deux fois aussi grande, de préférence trois fois ou m@@e plus, que la périphérie du foyer de l'affinage à l'oxygène usuel de la fonte Thomas au moyen d'un seul jet de soufflage.
Après achèvement de l'affinage de la fusion, l'acier est avantageusement coulé par le trou de coulée, tandis que le laitier est déversé ensuite par le bec du convertisseur. De ce fait, les durées pour la fusion de coulée à coulée sont réduites à celles connues lors de l'affinage à l'oxygène de fonte d'acier. Ce n'est que vers la fin du soufflage que la fusion atteint la température nécessaire. De ce fait, l'usure du convertisseur n'est pas plus élevée que lorsqu'il s'agit de l'affinage de fonte d'acier.
De même, les teneurs en azotede l'acier sont plus faibles, étant donné que pendant la décarburation la température est inférieure à celle qui est nécessaire actuellement lors de l'affinage à l'oxy-
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gène de fonte riche en phosphore et elle peut même être inférieu- re à celle de l'affinage de fonte d'acier. De plus, les fusions peuvent être conduites très facilement. Un débordement du lai- tier et des projections ne se manifestent plus, Grâce à la fai- ble durée pour la fusion et qui n'est pas interrompue et du fait que les températures pour la fusion sont faibles au/début, les pertes de chaleur sont plus faibles et la quantité de ferraille qu'il est possible d'ajouter à la charge peut être accrue.
Les avantages de la méthode de travail conforme à l'invention sont les suivants :
1.- Capacité élevée avec de courtes durées pour le soufflage et bonne résistance du convertisseur ;
2. - Faible usure du revêtement;
3.- Faible consommation de chaux avec un seul laitier ;
4. - Rendement élevé et bonnes propriétés de soufflage ;
5.- Faible teneur en azote dans l'acier ;
6. - Quantité maximum de ferraille chargée et, de ce ¯fait, une charge moins coûteuse et un rendement accru.
Si, suivant les expériences actuelles, il s'était avéré nécessaire de travailler avec deux laitiers lors de l'affinage de la fonte Thomas par un soufflage vertical de l'oxygène sur le bain de fer, la raison, suivant la conception actuelle, en était que la circulation du bain de fer est plus défavorable lorsque l'oxygène est soufflé sur le bain que lorsque l'air est soufflé à travers le bain. Il est certain que l'impulsion du jet d'oxy- gène soufflé sur le bain est moins apte à agiter le bain de fer que celle de l'air soufflé depuis le bas à travers le bain, comme dans le procédé Thomas.
Toutefois, contrairement à cette concep- tion on a pu constater avec surprise que la raison d'une plus mau- vaise déphosphoration par rapport au procédé Thomas ne découle pas du brassage plus défavorable des éléments du bain de fer, par exem- ple le phosphore, par rapport au laitier, mais que la responsabi- lité en incombe au mouvement du laitier. Ainsi que démontré par les essais, pour le soufflage de l'oxygène par le dessus, le point pour les réactions entre métal et laitier doit se situer le long
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de la périphérie du foyer du point d'impact sur le bain de métal du jet de soufflage.
Ce n'est qu'aux endroits où le jet, le fer et la chaux ou le laitier se rencontrent que le mouvement relatif entre métal et laitier et le mélange par turbulence de ces deux phases atteignent une valeur telle que les réactions entre métal et laitier, par exemple la déphosphoration, se déroulent avec une rapidité suffisante.
Le procédé conforme à l'invention ne peut être mis en oeuvre que si cette ligne de réaction qui correspond à la périphé- rie du foyer, est au moins deux fois aussi longue que celle pour l'affinage usuel de la fonte Thomas par le soufflage par le dessus d'un seul jet de soufflage. Cette définition, à savoir qu'il s'agit de la périphérie du foyer, signifie que le jet de soufflage sur le bain doit être d'une puissance telle qu'il perce le laitier et touche le bain de fer. Cette ligne de réaction au moins deux fois aussi longue et qui correspond à la périphérie du foyer, peut être obtenue, par exemple, en travaillant avec au moins deux jets de soufflage à la place d'un seul. Il est cependant à conseiller d'utiliser trois ou plus de jets. Ces jets doivent heurter le bain de fusion à écartement les uns des autres.
A cette fin il s'est avéré avantageux que les trois ouvertures de la tête du tube de soufflage soient disposées de manière que les axes longitudinaux de deux ouvertures voisines forment un angle compris entre 8 et 18 ,de préférence de 13 . Les ouvertures mê- mes peuvent avoir une section transversale cylindrique, ou bien une section transversale correspondant à celle d'une tuyère de Laval et qui diverge vers le bas. Cependant, on obtient le même résultat en utilisant une tuyère de dispersion qui élargit. le jet de soufflage de manière que le point d'impact du jet sur le bain soit agrandi de façon que son diamètre soit au moins deux fois aussi grand que ce,4- d'un jet normal.
Par contre, en accroissant du double l'écartement entre un tube de soufflage normal et la surface du bain, il n'est pas possible d'obtenir le résultat voulu,
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étant donné que dans ce cas la puissance du jet est affaiblie lorsqu'il heurte le bain, ce qui ne permet pas d'agrandir au double le diamètre de la surface réelle de l'impact. En soule- vant davantage la lance de soufflage, il en découle que le jet de soufflage ne peut plus percer la couche de laitier. Cependant, une condition essentielle et nécessaire pour la mise en oeuvre @ du procédé est que le jet peroe le laitier et atteigne le bain de métal.
La deuxième condition nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé, à savoir que la chaux utilisée soit une "chaux cal- cinée tendre", est avantageusement définie par la calcination de la chaux suivant le titrage de grains grossiers cité par J. WUHRER en complément à la conférence de K. ALBERTI au cours de la scéan- ce technique à Bad MÜnster des 17 et 18 Novembre 1955 et publié dans le journal de l'Association Fédérale de l'Industrie Alleman- de de la Chaux, cahier 2, 1956, pages 75/90. Suivant cet expo- sé, la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention exige que la consommation d'acide chlorhydrique soit d'au moins 300 ml après cinq minutes et d'au moins 400 ml H014N- après dix minutes.
Il est particulièrement avantageux d'ajouter la chaux sous forme classée à savoir en morceaux dont la grosseur est d'environ 10 à 60 mm.
En outre, il est avantageux que cette addition se fasse dans un flux régulier ininterrompu pendant l'affinage à l'oxygène de manière que toute la quantité de la chaux soit ajoutée au con- vertisseur au cours des deux tiers du déroulement de la fusion.
Une addition de chaux à l'état finement broyé et au moyen du jet d'oxygène n'est pas indiquée, étant donné que plus particulièrement lorsqu'il s'agit de lanoes de soufflage à plu- sieurs jets, l'usure provoquée par la déviation des jets d'oxygène devient trop importante dans la lance de soufflage. De même, l'utilisation de chaux finement broyée ne procure aucune améliora- tion par rapport à 1' utilisation de chaux classée en morceaux.
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En outre, on a pu constater avec surprise que la quan- tité de chaux ajoutée ne peut pas-être trop élevée. Lorsqu'il s'agit de quantités élevées de chaux, le laitier ne se liquéfie que trop tard, ce qui' influence défavorablement la déphosphora- tion. La quantité de chaux, exprimée en % par rapport à la fon-, te, ne doit pas être supérieure à 6 . % P de la fonte + .9. % Si de la fonte.
Une autre mesure avantageuse réside dans le fait que le moyen de refroidissement est ajouté au début, et ce; plus parti- culièrement sous la forme de mitraille ou bien également sous la forme de fonte froide, ce qui fait que-la température de la fu- sion est conduite de manière qu'âpres les deux tiers du déroule- ment de l'affinage, le bain de fer pr@ente -une température tou- jours inférieure à 1550 C et n'atteint une température de 1580 -
1630 C qu'à la fin du traitement de 'la charge. L'utilisation de minerai ou de spath calcaire en tant que moyen de refroidissement n'est pas 'à conseiller.
Une déphosphoration fine ou une désulfuration fine, éventuellement nécessaire, peut être effectuée suivant les mé- thodes connues, à la fin du traitement de la charge.
EXEMPLE
Un oonvertisseur a été rempli de : 151 t de fonte,
78 t de mitraille et 18 t de chaux. La consommation de HCl de. la chaux était de 350 ml après cinq minutes et 460 ml après dix minutes. La chaux a été ajoutée en continu en grains d'une gros- seur de 10 à 60 mm pendant les premières quatorze minutes du soufflage, La fonte avait la composition suivante : 1,16 % Mn - 1 , 66 % P - 0,28% Si - 0,043 % S.
La durée totale du soufflage était de 23 minutes. La consommation en oxygène était de 71,4 m3/tonne de fonte, à savoir de 49,7 m3/tonne d'acier.
La lance de soufflage présentait trois ouvertures par lesquelles les jets étaient soufflés symétriquement les uns par
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rapport aux autres de manière qu'un angle de 13 était formé entre les axes de deux jets voisins.
Après 23 minutes l'acier contenait : 0,06 % c- 0,18 % Mn- 0,027 % P - 0,018 % S.
Le laitier contenait : 14,4 % Fe et 16,8 % P2O5.
REVENDICATIONS
1.- Procède pour l'affinage de fonte riche en phospho- re, plus particulièrement de fonte Thomas par le soufflage par le dessus d'oxygène en n'utilisant qu'un seul processus d'affina- ge et sans remplacer le laitier afin d'affiner la fonte riche en phosphore jusqu'à la fin, caractérisé en ce que la chaux cal- cinée tendre (avec une consommation de HC14N d'au moins 300 ml après 5 minutes et d'au moins 400 ml après 10 minutes) ajoutée au bain de fusion, ou bien le laitier formé ainsi, est amené à réagir avec les éléments d'accompagnement du fer, plus particu- lièrement le phosphore, le long d'une ligne de contact bain de fusion/chaux (laitier)/jet de soufflage qui est au moins deux fois aussi longue, de préférence trois fois ou même plus,
que la périphérie d'un foyer d'affinage à l'oxygène usuel de la fonte Thonas au moyen d'un seul jet de soufflage.