CA1119412A - Procede d'affinage des ferro-manganeses - Google Patents
Procede d'affinage des ferro-manganesesInfo
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- CA1119412A CA1119412A CA000319753A CA319753A CA1119412A CA 1119412 A CA1119412 A CA 1119412A CA 000319753 A CA000319753 A CA 000319753A CA 319753 A CA319753 A CA 319753A CA 1119412 A CA1119412 A CA 1119412A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C35/00—Master alloys for iron or steel
- C22C35/005—Master alloys for iron or steel based on iron, e.g. ferro-alloys
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'affinage des ferromanganèses à l'état liquide, afin d'abaisser leur teneur en carbone, par soufflage au-dessous du niveau du bain métallique d'un gaz oxydant, de vapeur d'eau et/ou d'un gaz inerte, au moyen de tuyères immergées, protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphérique refroidissant débouchant dans le bain à affiner. Le procédé selon l'invention est caractérisé par les phases successives suivantes: (a) depuis la teneur initiale C1 en carbone du ferro-manganèse à affiner, qui peut être de l'ordre de 6% à 7,5% jusqu'à une teneur en carbone intermédiaire C2, qui peut être de l'ordre de 2% à 3,5%, on souffle par les tuyères de l'oxygène pur, jusqu'à obtenir une température du bain à affiner comprise entre 1650.degree.C et 1750.degree.C; (b) depuis la teneur en carbone intermédiaire C2 jusqu'à une teneur C3, au plus égale à 1,6%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de l'oxygène pur et de la vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte, les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxygène pur au plus égale à 50%, pour la vapeur d'eau au moins égale à 30% et pour le gaz inerte au plus égale à 70%, du volume gazeux total soufflé à chaque instant, le réglage de ces proportions étant effectué de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1670.degree.C et 1710.degree.C; ou bien soit les phases successives suivantes: (a) et (b) sont identiques à ci-dessus; et (c) à partir d'une teneur en carbone du bain C3 provenant de l'étape (b) et au plus égal à 1,2%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de la vapeur d'eau et un gaz inerte, avec ou sans oxygène pur, les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxygène pur au plus égale à 25%, pour la vapeur d'eau comprise entre 30% et 50%, et pour le gaz inerte comprise entre 30% et 70%, du volume gazeux total soufflé à chaque instant, et le réglage de ces 2 proportions étant effectué de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1660.degree.C et 1720.degree.C, et les tuyères immergées étant toujours protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphérique débouchant dans le bain à affiner.
Description
~L19~
La présente invention concerne un procédé de décarburation des ferro-manganèses à forte teneur en carbone, dits "carburés", afin d'obtenir des ferro-manganèses à plus faible teneur en carbone, dits "affinés", par soufflage de divers fluides à travers des tuyères immergées protégées.
Il est maintenant bien connu d'affiner des bains de fonte et d'acier dans des convertisseurs munis de tuyères de soufflage, immergées, protégées par un fluide périphérique.
De telles opérations métallurgiques sont rapides, elles prése.ntent donc une bonne productivité et un prix de revient très compétitif.
Jusqu'à présent, ces méthodes connues d'affinage des bains de fonte et d'acier par soufflage a travers des tuyères immergées protégées n'avaient jamais été appliquées à
l'affinage des ferro-manganèses. Or, en soufflage ox~dant, l'affinage des ferro-manganèses présente deux difficultés spécifiques:
(a) La perte d'une fraction importante de manganèse dans la scorie, par oxydation préférentielle du manganèse par rappor-t à celle du carbone.
(b) La perte d'une fraction importante de manganèse par volatilisation au cours du soufflage, le manganèse étant un élément relativement volatil.
Il se trouve que, pour favoriser la décarburation par rapport à l'oxydation du rmanganèse, il faut échauffer le bain le plus possible, tandis que, pour réduire la volatilisa-tion du manganèse, il faut échauffer le bain le moins possible.
Le but de la présente invention est de réaliser un affinage des ferro-manganèses, en soufflage oxydant, qui Limite suffisammerl-t les deux inconvénients mentionnés ci-dessus pour que le procédé devienne -très compétitif.
A cet effet, la présente invention a pour objet un - 1 - .
procéde d'affinage des ferro-manganeses a llétat liquide, afin d'abaisser leur teneur en carbone, par soufflage au-dessous du niveau du bain metallique d'un gaz oxydant, de vapeur d'eau et/
ou d'un gaz inerte, au moyen de tuyeres immergées, protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphéri-- que refroidissant debouchant dans le bain a af-finer, ce procédé :~
étant caractérise par les phases successives suivantes:
(a) Depuis la teneur initiale Cl en carbone du ferro-manga-nèse a affiner, qui peut etre de l'ordre de 6~ à 7,5%, jusqu'a une teneur en carbone intermediaire Cz, ~ui peut être de l'ordre de 2% a 3,5%, on souffle par les tuyeres de l'oxygene pur, jusqu'a obtenir une température du bain comprise entre 1650C
et 1750C, et de préférence entre 1670C et 1710C;
(b) Depuis la teneur en carbone intermédiaire C2 jusqu'a une teneur C3, au plus égale a l,6%, on souffle par les tuyeres, soit separément, soit en mélange, ~ la fois de l'oxygene pur et de la vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte, les proportions en volume étant respectivement, pour l'oxygene pur au plus égale a 50%, pour la vapeur d'eau, au moins égale a 30P6 et pour le gaz inerte au plus égale a 70.%, du volume gazeux total soufflé
à chaque instant, et le réglage de ces proportions etant effec~tué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferxo-manganese entre 1670C et 1710C.
Dans les cas part.iculiers, pour obtenir finalement des teneurs en carbone du bain inférieures à 1,2%, on commence par appliquer le mode operatoire en deux phases ~a) et (b), susmentionnees, apres quoi, à partir d'une teneuren carbone du bain de 1,2%, on applique une troisieme phase dans laquelle, une variante avanta-geuse de l'invention consiste a souffler par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, a la fois de la vapeur et un gaz inerte, avec ou sans oxygene pur, les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxy~ène pur au plus egale a 25~,
La présente invention concerne un procédé de décarburation des ferro-manganèses à forte teneur en carbone, dits "carburés", afin d'obtenir des ferro-manganèses à plus faible teneur en carbone, dits "affinés", par soufflage de divers fluides à travers des tuyères immergées protégées.
Il est maintenant bien connu d'affiner des bains de fonte et d'acier dans des convertisseurs munis de tuyères de soufflage, immergées, protégées par un fluide périphérique.
De telles opérations métallurgiques sont rapides, elles prése.ntent donc une bonne productivité et un prix de revient très compétitif.
Jusqu'à présent, ces méthodes connues d'affinage des bains de fonte et d'acier par soufflage a travers des tuyères immergées protégées n'avaient jamais été appliquées à
l'affinage des ferro-manganèses. Or, en soufflage ox~dant, l'affinage des ferro-manganèses présente deux difficultés spécifiques:
(a) La perte d'une fraction importante de manganèse dans la scorie, par oxydation préférentielle du manganèse par rappor-t à celle du carbone.
(b) La perte d'une fraction importante de manganèse par volatilisation au cours du soufflage, le manganèse étant un élément relativement volatil.
Il se trouve que, pour favoriser la décarburation par rapport à l'oxydation du rmanganèse, il faut échauffer le bain le plus possible, tandis que, pour réduire la volatilisa-tion du manganèse, il faut échauffer le bain le moins possible.
Le but de la présente invention est de réaliser un affinage des ferro-manganèses, en soufflage oxydant, qui Limite suffisammerl-t les deux inconvénients mentionnés ci-dessus pour que le procédé devienne -très compétitif.
A cet effet, la présente invention a pour objet un - 1 - .
procéde d'affinage des ferro-manganeses a llétat liquide, afin d'abaisser leur teneur en carbone, par soufflage au-dessous du niveau du bain metallique d'un gaz oxydant, de vapeur d'eau et/
ou d'un gaz inerte, au moyen de tuyeres immergées, protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphéri-- que refroidissant debouchant dans le bain a af-finer, ce procédé :~
étant caractérise par les phases successives suivantes:
(a) Depuis la teneur initiale Cl en carbone du ferro-manga-nèse a affiner, qui peut etre de l'ordre de 6~ à 7,5%, jusqu'a une teneur en carbone intermediaire Cz, ~ui peut être de l'ordre de 2% a 3,5%, on souffle par les tuyeres de l'oxygene pur, jusqu'a obtenir une température du bain comprise entre 1650C
et 1750C, et de préférence entre 1670C et 1710C;
(b) Depuis la teneur en carbone intermédiaire C2 jusqu'a une teneur C3, au plus égale a l,6%, on souffle par les tuyeres, soit separément, soit en mélange, ~ la fois de l'oxygene pur et de la vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte, les proportions en volume étant respectivement, pour l'oxygene pur au plus égale a 50%, pour la vapeur d'eau, au moins égale a 30P6 et pour le gaz inerte au plus égale a 70.%, du volume gazeux total soufflé
à chaque instant, et le réglage de ces proportions etant effec~tué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferxo-manganese entre 1670C et 1710C.
Dans les cas part.iculiers, pour obtenir finalement des teneurs en carbone du bain inférieures à 1,2%, on commence par appliquer le mode operatoire en deux phases ~a) et (b), susmentionnees, apres quoi, à partir d'une teneuren carbone du bain de 1,2%, on applique une troisieme phase dans laquelle, une variante avanta-geuse de l'invention consiste a souffler par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, a la fois de la vapeur et un gaz inerte, avec ou sans oxygene pur, les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxy~ène pur au plus egale a 25~,
- 2 -~19~2 pour la vapeur d'eau comp~ise entre 30~ et 50%, et pour le gaz inerte comprise entre 30% et 70%, du.volume gazeux total souf-fle à chaque instant, et le reglage de ces proportions etant effectue de maniere à ma.intenir constamment la temperature du bain de erro-manganese entre 1660C et 1720C, et les tuyeres immergees etan~ toujours protegees chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphérique débouchant dans le bain a affiner.
Suivant un.e caractér.istique particuliere de la présente invention, le fluide peripherique protecteur des tuyeres contre l'usure peut ou non apporter au bain du carbone pendant les deux phases (a) et (b) décrites ci.-dessus alors que le fluide protecteur utilisé dans la ~ariante avantageuse mentionnee c.i-dessus pour les basses teneurs en carbone doit être choisi de preférence de fa~on a ce qu'il n'apporte pas de carbone au bain métallique.
Suivant une autre caracteristique particuliere de la presente in~ention, dans certains cas, le souffage oxydant et decarburant peut avantageusement être sui~i d'une phase breve ae deshydrogénation du bain par soufflage d'un gaz inerte, tel que l'ar~on ou l'azote.
Suivant une autre caracteristique particuliere de la presente invention, apres les phases oxydantes et decarburantes, ~es oxydes de manganese du laitier se trouvent reduits au cours d'une phase finale de soufflage d'un gaz inerte, tel que l'argon ou l'azote, apres addition d'elements reducteurs, tels que du ferro-silicium, ou du silico-manganese, le laitier devenant fluide au cours de cette phase de reduction.
Suivant une variante de rem~lacement de la precedente caracteristique, a la fin des phases oxydantes et decarburantes, le laitier est rendu fluide par une addition finale de silice, ou d'alumine, ou de fluorure de calcium, puis il est decrasse et recycle dans un fo~lr electrique de reduction, afin de récupérer la
Suivant un.e caractér.istique particuliere de la présente invention, le fluide peripherique protecteur des tuyeres contre l'usure peut ou non apporter au bain du carbone pendant les deux phases (a) et (b) décrites ci.-dessus alors que le fluide protecteur utilisé dans la ~ariante avantageuse mentionnee c.i-dessus pour les basses teneurs en carbone doit être choisi de preférence de fa~on a ce qu'il n'apporte pas de carbone au bain métallique.
Suivant une autre caracteristique particuliere de la presente in~ention, dans certains cas, le souffage oxydant et decarburant peut avantageusement être sui~i d'une phase breve ae deshydrogénation du bain par soufflage d'un gaz inerte, tel que l'ar~on ou l'azote.
Suivant une autre caracteristique particuliere de la presente invention, apres les phases oxydantes et decarburantes, ~es oxydes de manganese du laitier se trouvent reduits au cours d'une phase finale de soufflage d'un gaz inerte, tel que l'argon ou l'azote, apres addition d'elements reducteurs, tels que du ferro-silicium, ou du silico-manganese, le laitier devenant fluide au cours de cette phase de reduction.
Suivant une variante de rem~lacement de la precedente caracteristique, a la fin des phases oxydantes et decarburantes, le laitier est rendu fluide par une addition finale de silice, ou d'alumine, ou de fluorure de calcium, puis il est decrasse et recycle dans un fo~lr electrique de reduction, afin de récupérer la
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ma~eure partie du man~anese ~u'il contient par réduction des oxydes.
Sui~ant'une autre caractéristi~ue de 1~ présente.
., ~ . , ... , . . . .. . . . ,, .. . _ _ _ . .. _ ...
i.nvention, dans les cas particuliers où l'on cherche à obtenir des ferxo-manganèses affinés nltrurés, le gaz inert~ utilisé
dans la phase (b), ainsi qu'en déshydrogenation, est de l'aæote, en quantité bien ajustée pour obtenir dans le ferro-manganèse produit la teneur en azote recherchée~
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, on procède de temps à autre, pendant la phase (a), à des additions contrôlées, ajoutées par le bec du convertisseur d'affinage, de minerals de manganèse, tels que de la pyrolusite, ou encore des boulettes confectionnées avec les poussières riches en oxydes de manganèse, recueillies par dépoussièrage des fumées, afin d'apporter au laitier des oxydes de manganèse peu onéreux, et d'assurer leur réduction partielle pendant la première phase de soufflage, grâce au potent.iel réducteur du bain riche en carbone à ce moment.
Enfin, suivant une autre caractéristique du procédé
selon l'invention, on ne décrasse pas le laitier final et on charge sur ce laitier non réduit le ferro-manganèse liquide de la charge suivante, qui en assure la réduction pendant la première phase de soufflage.
Cornme on le comprend, les avantages essentiels de l'invention consistent à pouvoir utiliser simultanément et dans les proportions métallurgiquement optimales à chaque instant:
- l'oxygène pur, comme gaz oxydant et réchauffant, - la vapeur d'eau, comme gaz oxydant, refroidissant, et ayant en outre, par l'hydrogène issu de sa dissociation, un effet de dilu-tion de l'oxyde de carbone, favorisant donc la décarburation du bain par rapport à l'oxydation du manganèse, - un gaz inerte, tel que de l'azote ou de l'argon par exemple, pour diluer l'oxyde de carbone, mais sans refroidir le bain autan-t que la vapeur d'eau, 9~
- un fluide pérlphéri~ue refroidissant protecteur de chacune des tuyères de soufflage contre l usure.
Ainsi, dans le procédé selon l'invention, se trouvent bien dissociés les différents effets suivants : oxydation échaufement - refroidissement - dilution de l'oxyde de carbone -protection des tuyères. Il devient possible d'agir sur l'un d'eux sans perturber les autres résultats. C'est ainsi par exemple que, au-dessus d'une température du bain de 1700C, un emploi accru de vapeur d'eau permet de freiner ou d'empêcher ~;
une éventuelle élévation de température, et de freiner efficace-ment la volatilisation du manganèse. La vapeur d'eau joue ainsi un rôle fondamental dans la phase (b) en tant que régula-teur thermique, et de ce fait, comme modérateur de la volatilisa-tion du manganèse.
En sens contraire, si, pendant la phase (b), la température du bain est trop basse, et que l'on soit contraint, ; pour cette raison, de diminuer le débit de vapeur d'eau, on peut néanmoins conserver l'effet de dilution de l'oxyde de carbone recherché à cet instant pour éviter une trop forte scorification du manganèse en accroissant le débit de gaz inerte en fonction de la diminution du débit de vapeur d'eau.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
Dans cet exemple, le procédé est mis en oeuvre dans un convertisseur d'une capacité de 6 tonnes, dont le ~ond est muni de 2 tuyères verticales constituées chacune de trois tubes concen-triques.
On charge dans ce convertisseur 5 4 340 Kg de ferro-manganèse à 78,3 % de manganèse, 6,5L % de carbone, 0,17 %
de silicium et 14,7 % de er, et 100 K~ de dolomie cuite.
La température du ferro-manganèse liquide enfourné
est de 1~305C.
La première phase (a) consiste à souffler de l'oxygène pur dans les deux tubes non extérieurs de chacune des deux tuyères, à raison de 20 Nm3/min(*) pour les deux tuyères, jusqu'à 281 Nm3 en tout, marquant la fin de la premlère phase.
Les deux tuyères sont protégées contre l'usure par du fuel-oil introduit dans leur tube extéri~ur~
A la fin de cette première phase, l'analyse du bain est la suivante:
C = 2,01 %, Mn = 81,65 %, Si = moins de 0,1 %, Fe = 14,2 %
et sa température est de 1.700C.
L'analyse du laitier est la suivante :
SiO2 = 0,57 %, CaO = 8!35 %, A12O3 = 0,15 %, MgO = 5,7 %, Fer total = 9,35 %, Mn total = 68,3 % (y compris des billes de métal dispersées dans le laitier)~
La deuxième phase (b) consiste ici à souffler de l'oxygene pur par le tube intermédiaire de chaque tuyère, à
raison de 6 Nm3/min pour les deux tuyères, et de la vapeur d'eau par le tube central, ~ raison de 6 Kg/min, soit 7,5 Nm3/
mln pour les deux tuyères, jusqu'à atteindre 35 Nm3 d'oxygène soufflé en deuxième phase et 3S Ky de vapeur d'eau (soit :
43,5 Nm3).
A la fin de cette 2e phase, l'analyse du bain est la suivante :
C = 1,37 %, Mn = 80,85 %, Fe = 16,7 %, et sa température est de 1680C.
L'analyse du laitier est alors la suivante :
SiO2 = 1,32 %, CaO = 7,6 %, A12O3 = 0,21 %, MgO = 10,5 %, Fer total = 9,45 %, Mn total = 64,4 % (y compris les billes de métal dispersées dans le laitier) (*) Nm3 = mè-tres ~ubes normaux (à OC et sous 1 bar).
- 6 - h `" ~L13L9~
Dans cet exemple selon l'invention, il n'a pas été
nécessaire de faire appel au soufflage d'un gaz inerte, car la température du bain s'est maintenue entre 1685 et 1680C
pendant toute la durée de cette 2e phase, et ce niveau de température est très satisfaisant.
Par contre, on a procédé à une phase finale de réduction, en ajoutant 130 Kg de ferro-silicium à 75 % et 130 Kg de chaux, et en soufflant 6 Nm3 d'argon par minute jusqu'à
une quantité de 30 Nm3 d'argon soufflé.
L'analyse finale du métal est alors:
C = 1,33 %, Mn = 81,05 %, Si = 0,77 %, Fe = 16,6 %, tandis que l'analyse du laitier est devenue :
SiO2 = 24,4 %, CaO = 29,0 %, A12O3 = 0,77 %, MgO = 9,5 %
Fer total = 1,8%, Mn total = 29,85 %.
On a recueilli finalement 4.770 Kg de ferro-manganèse affiné, selon l'analyse mentlonnée ci-dessus, et le dépot métallique autour du bec du convertisseur, encore appelé
"l~oup de bec", a été estimé à 100 Kg environ.
Tout compris, le rendement métallique de l'opération s'est élevé ~ 88,2 %, et le rendement en manganese s'est élevé
à 91,47 %.
Bien entendu, ces rendements se trouvent un peu améliorés si l'on utilise des convertisseurs de plus grande capacité.
La consommation du fuel-oil de protection pour les deux tuyères s'est élévée ~ 29 litres, soit 6,1 litres par tonne de ferro-manganèse affiné. Ici encore, cette consommation de fuel-oil à la tonne produite baisse notablement avec des convertisseurs de plus grande capacité.
Il est bien en-tendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionne-ments de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
ma~eure partie du man~anese ~u'il contient par réduction des oxydes.
Sui~ant'une autre caractéristi~ue de 1~ présente.
., ~ . , ... , . . . .. . . . ,, .. . _ _ _ . .. _ ...
i.nvention, dans les cas particuliers où l'on cherche à obtenir des ferxo-manganèses affinés nltrurés, le gaz inert~ utilisé
dans la phase (b), ainsi qu'en déshydrogenation, est de l'aæote, en quantité bien ajustée pour obtenir dans le ferro-manganèse produit la teneur en azote recherchée~
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, on procède de temps à autre, pendant la phase (a), à des additions contrôlées, ajoutées par le bec du convertisseur d'affinage, de minerals de manganèse, tels que de la pyrolusite, ou encore des boulettes confectionnées avec les poussières riches en oxydes de manganèse, recueillies par dépoussièrage des fumées, afin d'apporter au laitier des oxydes de manganèse peu onéreux, et d'assurer leur réduction partielle pendant la première phase de soufflage, grâce au potent.iel réducteur du bain riche en carbone à ce moment.
Enfin, suivant une autre caractéristique du procédé
selon l'invention, on ne décrasse pas le laitier final et on charge sur ce laitier non réduit le ferro-manganèse liquide de la charge suivante, qui en assure la réduction pendant la première phase de soufflage.
Cornme on le comprend, les avantages essentiels de l'invention consistent à pouvoir utiliser simultanément et dans les proportions métallurgiquement optimales à chaque instant:
- l'oxygène pur, comme gaz oxydant et réchauffant, - la vapeur d'eau, comme gaz oxydant, refroidissant, et ayant en outre, par l'hydrogène issu de sa dissociation, un effet de dilu-tion de l'oxyde de carbone, favorisant donc la décarburation du bain par rapport à l'oxydation du manganèse, - un gaz inerte, tel que de l'azote ou de l'argon par exemple, pour diluer l'oxyde de carbone, mais sans refroidir le bain autan-t que la vapeur d'eau, 9~
- un fluide pérlphéri~ue refroidissant protecteur de chacune des tuyères de soufflage contre l usure.
Ainsi, dans le procédé selon l'invention, se trouvent bien dissociés les différents effets suivants : oxydation échaufement - refroidissement - dilution de l'oxyde de carbone -protection des tuyères. Il devient possible d'agir sur l'un d'eux sans perturber les autres résultats. C'est ainsi par exemple que, au-dessus d'une température du bain de 1700C, un emploi accru de vapeur d'eau permet de freiner ou d'empêcher ~;
une éventuelle élévation de température, et de freiner efficace-ment la volatilisation du manganèse. La vapeur d'eau joue ainsi un rôle fondamental dans la phase (b) en tant que régula-teur thermique, et de ce fait, comme modérateur de la volatilisa-tion du manganèse.
En sens contraire, si, pendant la phase (b), la température du bain est trop basse, et que l'on soit contraint, ; pour cette raison, de diminuer le débit de vapeur d'eau, on peut néanmoins conserver l'effet de dilution de l'oxyde de carbone recherché à cet instant pour éviter une trop forte scorification du manganèse en accroissant le débit de gaz inerte en fonction de la diminution du débit de vapeur d'eau.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
Dans cet exemple, le procédé est mis en oeuvre dans un convertisseur d'une capacité de 6 tonnes, dont le ~ond est muni de 2 tuyères verticales constituées chacune de trois tubes concen-triques.
On charge dans ce convertisseur 5 4 340 Kg de ferro-manganèse à 78,3 % de manganèse, 6,5L % de carbone, 0,17 %
de silicium et 14,7 % de er, et 100 K~ de dolomie cuite.
La température du ferro-manganèse liquide enfourné
est de 1~305C.
La première phase (a) consiste à souffler de l'oxygène pur dans les deux tubes non extérieurs de chacune des deux tuyères, à raison de 20 Nm3/min(*) pour les deux tuyères, jusqu'à 281 Nm3 en tout, marquant la fin de la premlère phase.
Les deux tuyères sont protégées contre l'usure par du fuel-oil introduit dans leur tube extéri~ur~
A la fin de cette première phase, l'analyse du bain est la suivante:
C = 2,01 %, Mn = 81,65 %, Si = moins de 0,1 %, Fe = 14,2 %
et sa température est de 1.700C.
L'analyse du laitier est la suivante :
SiO2 = 0,57 %, CaO = 8!35 %, A12O3 = 0,15 %, MgO = 5,7 %, Fer total = 9,35 %, Mn total = 68,3 % (y compris des billes de métal dispersées dans le laitier)~
La deuxième phase (b) consiste ici à souffler de l'oxygene pur par le tube intermédiaire de chaque tuyère, à
raison de 6 Nm3/min pour les deux tuyères, et de la vapeur d'eau par le tube central, ~ raison de 6 Kg/min, soit 7,5 Nm3/
mln pour les deux tuyères, jusqu'à atteindre 35 Nm3 d'oxygène soufflé en deuxième phase et 3S Ky de vapeur d'eau (soit :
43,5 Nm3).
A la fin de cette 2e phase, l'analyse du bain est la suivante :
C = 1,37 %, Mn = 80,85 %, Fe = 16,7 %, et sa température est de 1680C.
L'analyse du laitier est alors la suivante :
SiO2 = 1,32 %, CaO = 7,6 %, A12O3 = 0,21 %, MgO = 10,5 %, Fer total = 9,45 %, Mn total = 64,4 % (y compris les billes de métal dispersées dans le laitier) (*) Nm3 = mè-tres ~ubes normaux (à OC et sous 1 bar).
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Dans cet exemple selon l'invention, il n'a pas été
nécessaire de faire appel au soufflage d'un gaz inerte, car la température du bain s'est maintenue entre 1685 et 1680C
pendant toute la durée de cette 2e phase, et ce niveau de température est très satisfaisant.
Par contre, on a procédé à une phase finale de réduction, en ajoutant 130 Kg de ferro-silicium à 75 % et 130 Kg de chaux, et en soufflant 6 Nm3 d'argon par minute jusqu'à
une quantité de 30 Nm3 d'argon soufflé.
L'analyse finale du métal est alors:
C = 1,33 %, Mn = 81,05 %, Si = 0,77 %, Fe = 16,6 %, tandis que l'analyse du laitier est devenue :
SiO2 = 24,4 %, CaO = 29,0 %, A12O3 = 0,77 %, MgO = 9,5 %
Fer total = 1,8%, Mn total = 29,85 %.
On a recueilli finalement 4.770 Kg de ferro-manganèse affiné, selon l'analyse mentlonnée ci-dessus, et le dépot métallique autour du bec du convertisseur, encore appelé
"l~oup de bec", a été estimé à 100 Kg environ.
Tout compris, le rendement métallique de l'opération s'est élevé ~ 88,2 %, et le rendement en manganese s'est élevé
à 91,47 %.
Bien entendu, ces rendements se trouvent un peu améliorés si l'on utilise des convertisseurs de plus grande capacité.
La consommation du fuel-oil de protection pour les deux tuyères s'est élévée ~ 29 litres, soit 6,1 litres par tonne de ferro-manganèse affiné. Ici encore, cette consommation de fuel-oil à la tonne produite baisse notablement avec des convertisseurs de plus grande capacité.
Il est bien en-tendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionne-ments de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
Claims (12)
1. Procédé d'affinage des ferro-manganèses à l'état liquide, afin d'abaisser leur teneur en carbone, par soufflage au-dessous du niveau du bain métallique d'un gaz oxydant, de va-peur d'eau et/ou d'un gaz inerte, au moyen de tuyères immergées, protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide péri-phérique refroidissant débouchant dans le bain à affiner, ce pro-cédé étant caractérisé par soit les phases successives suivantes:
(a) depuis la teneur initiale C1 en carbone du ferro-man-ganèse à affiner, qui peut être de l'ordre de 6% à 7,5%, jusqu'à
une teneur en carbone intermédiaire C2, qui peut être de l'ordre de 2% à 3,5%, on souffle par les tuyères de l'oxygène pur, jusqu'à obtenir une température du bain à affiner comprise entre 1650°C et 1750°C; et (b) depuis la teneur en carbone intermédiaire C2 jusqu'à
une teneur C3, au plus égale à 1,6%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de l'oxygène pur et de la vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxygène pur au plus égale à 50%, pour la vapeur d'eau au moins égale à 30% et pour le gaz inerte au plus égale à 70%, du volume gazeux total soufflé à
chaque instant, et le réglage de ces proportions étant effectué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1670°C et 1710°C; ou bien soit les phases successives suivantes :
(a) et (b) sont identiques à ci-dessus; et (c) à partir d'une teneur en carbone du bain C3 prove-nant de l'étape (b) et au plus égale à 1,2%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de la vapeur d'eau et un gaz inerte, avec ou sans oxygène pur, les proportions en volume étant respectivement; pour l'oxygène pur au plus égale à 25%, pour la vapeur d'eau comprise entre 30% et 50%, et pour le gaz inerte comprise entre 30% et 70%, du volume gazeux total soufflé
à chaque instant, et le réglage de ces proportions étant effectué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1660°C et 1720°C, et les tuyères immergées étant toujours protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphérique débouchant dans le bain à affiner.
(a) depuis la teneur initiale C1 en carbone du ferro-man-ganèse à affiner, qui peut être de l'ordre de 6% à 7,5%, jusqu'à
une teneur en carbone intermédiaire C2, qui peut être de l'ordre de 2% à 3,5%, on souffle par les tuyères de l'oxygène pur, jusqu'à obtenir une température du bain à affiner comprise entre 1650°C et 1750°C; et (b) depuis la teneur en carbone intermédiaire C2 jusqu'à
une teneur C3, au plus égale à 1,6%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de l'oxygène pur et de la vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte les proportions en volume étant respectivement: pour l'oxygène pur au plus égale à 50%, pour la vapeur d'eau au moins égale à 30% et pour le gaz inerte au plus égale à 70%, du volume gazeux total soufflé à
chaque instant, et le réglage de ces proportions étant effectué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1670°C et 1710°C; ou bien soit les phases successives suivantes :
(a) et (b) sont identiques à ci-dessus; et (c) à partir d'une teneur en carbone du bain C3 prove-nant de l'étape (b) et au plus égale à 1,2%, on souffle par les tuyères, soit séparément, soit en mélange, à la fois de la vapeur d'eau et un gaz inerte, avec ou sans oxygène pur, les proportions en volume étant respectivement; pour l'oxygène pur au plus égale à 25%, pour la vapeur d'eau comprise entre 30% et 50%, et pour le gaz inerte comprise entre 30% et 70%, du volume gazeux total soufflé
à chaque instant, et le réglage de ces proportions étant effectué
de manière à maintenir constamment la température du bain de ferro-manganèse entre 1660°C et 1720°C, et les tuyères immergées étant toujours protégées chacune contre l'usure par introduction d'un fluide périphérique débouchant dans le bain à affiner.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du bain à affiner dans l'étape (a) est comprise entre 1670°C et 1710°C.
3. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide périphérique protecteur des tuyères contre l'usure est choisi de façon à ce qu'il n'apporte pas de carbone au bain métallique.
4. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflage oxydant et décarburant peut avantageusement être suivi d'une phase brève de déshydrogénation du bain par soufflage d'un gaz inerte.
5. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est choisi dans le groupe comprenant l'argon et l'azote.
6. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après les phases oxydantes et décarburantes, les oxydes de manganèse du laitier se trouvent réduits au cours d'une phase finale de soufflage d'un gaz inerte, après addition d'éléments réducteurs, le laitier devenant fluide au cours de cette phase de réduction.
7. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est choisi dans le groupe comprenant l'argon et l'azote.
8. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits éléments réduc-teurs sont choisi dans le groupe comprenant les ferro-silicium et les silico-manganèses.
9. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à la fin des phases oxy-dantes et décarburantes, le laitier, sans être réduit, est rendu fluide par une addition finale de silice ou d'alumine, ou de fluorure de calcium, puis il est décrassé et recycle dans un four électrique de réduction, afin de récupérer la majeure partie du manganèse qu'11 contient par réduction des oxydes.
10. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1,2 ou 3 caractérisé en ce que l'on ne décrassé pas le laitier final et en ce que l'on charge sur ce laitier non réduit le ferro-manganèse carbure liquide de la charge suivante, qui en assure la réduction pendant la première phase (a) de souf-flage.
11. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, si l'on cherche à
obtenir des ferro-manganèses affinés nitrurés, le gaz inerte utilisée dans la phase (b) mentionnée ci-dessus en revendication 1, ainsi qu'en déshydrogénation selon la revendication 4, est de l'azote, en quantité bien ajustée pour obtenir dans le ferro-manganèse produit la teneur en azote recherchée.
obtenir des ferro-manganèses affinés nitrurés, le gaz inerte utilisée dans la phase (b) mentionnée ci-dessus en revendication 1, ainsi qu'en déshydrogénation selon la revendication 4, est de l'azote, en quantité bien ajustée pour obtenir dans le ferro-manganèse produit la teneur en azote recherchée.
12. Procédé d'affinage des ferro-manganèses selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on procède de temps à autre, pendant la phase (a), à des additions contrôlées, ajoutées par le bec du convertisseur d'affinage, de minerais de manganèse ou de boulettes contenant des oxydes de manganèse.
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