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La présente invention est relative à l'élaboration de l'acier par affinage pneumatique de la fonte et plus particulièrement aux procédés dans lesquels l'affinage du bain se fait en tout ou en partie par injection par.le haut d'oxygène techniquement pur tenant ou non en suspension des produits pul- vérulents.
Au cours des dernières années, l'emploi de l'oxygène techniquement pur a permis de réaliser des progrès importants dans les procédés d'affinage pneumatique de la fonte.
Le procédé d'injection d'oxygène par le haut mieux connu sous le nom de procédé LD a donné des résultats remarquables dans le traitement des fontes peu phosphoreuses. Plus récemment, un autre procédé utilisant l'injection par le haut d'oxygène pur tenant en suspension des matières déphosphorantes a permis d'obtenir facilement un acier de qualité excellente et régulière à partir de fontes phosphoreuses normalement traitées jusqu'ici par le procédé classique d'affinage par le fond.
Comparé à l'air atmosphérique ou même à l'air enrichi en oxygène, le fluide d'affinage que constitue l'oxygène techniquement pur a normalement une action beaucoup plus rapide et plus intense et cette caractéristique constitue certes un avantage important pour l'opération d'affinage proprement dite parce que c'est elle qui permet notamment d'obtenir un rendement intéressant. Cependant, principalement au sat de final de l'opération, cette caractéristique peut pré- senter certains inconvénients.
L'aciériste est en effet normalement tenu de terminer l'opération d'affinage dans des conditions bien déterminées notamment en ce qui concerne la teneur en carbone du bain et la température de celui-ci et il doit pouvoir disposer en fin d'opération d'un moyen lui permettant d'agir avec précision sur ces conditions. Mais l' emploi d'oxygène techniquement pur dont l'action est rapide et intense ne permet pas à l'aciériste d'agir avec suffisamment de précision sur ces conditions. Si on désire par exemple obtenir en fin de soufflage un acier ayant une teneur en carbone de 0,05%, on arrêtera normalement l'opération lorsque le bain contiendra encore un peu plus de 0,05% de carbone.
Si on tente alors d'ajuster la teneur du bain à la valeur désirée en continuant à utiliser le soufflage à l'oxygène pur, on court le risque de dépasser rapidement cette valeur. En d'autres termes, l'action de l'oxygène pur est trop brutale pour permettre son utilisation comme moyen de réglage de l'opération.
En outre, lorsqu'on arrête le soufflage d'oxygène en vue soit d'un décrassage intermédiaire, soit du décrassage final, on constate généralement que le bain et la scorie sont en déséquilibre physico-chimique et que les capaci- tés épurantes de cette scorie ne sont pas épuisées. Ce phénomène est spécialement sensible dans le procédé d'injection d'oxygène pur tenant en suspension des ma- tières déphosphorantes à l'état pulvérulent.
Si on laisse reposer le bain et la scorie dans l'appareil de conversion, on constate que la réaction de déphospho- ration se poursuit et que l'élimination complémentaire de phosphore qui en résul- te n'est souvent pas négligeableo Cependant, pour obtenir une déphosphoration complémentaire appréciable, il-faut laisser le bain dans l'appareil assez long- temps ce qui entraine une diminution du rendement des installations et un refroi- dissement du bain.
La présente invention a pour objet un procédé qui dans les opérations de conversion dans lesquelles l'affinage se fait par injection¯sur ou dans le bain d'oxygène techniquement pur tenant ou non en suspension des matières pulvé- rulentes constitue un moyen précis de réglage de la fin de l'opération de con- version et qui permet en outre, de profiter de la déphosphoration supplémentaire due à la mise en équilibre final du laitier et du bain sans devoir laisser ceux- ci en contact prolongé.
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Le procédé cl"r.yû ëdé,l;' iivënti'on 'çônsse {ssen,tïe..mrr:;e;ri.e7.qtrez.iïédiat"ment ,
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âplès va..-aêt3.:.sa td"}:mpwradit1tn:dêcr¯gelmteJ;médiaàJrSi#1.;a.wt-age final, on insuffle dans le bain un gaz à teneur en oxygène libre inférieure à 35% de manière à brasser le bain, à accélérer les réactions entre le métal et la scorie encore active et, si on se trouve à la fin de l'opération à permettre un réglage précis de celle-ci.
Si on a uniquement en vue le brassage et l'homogénéisation du bain avant un décrassage intermédiaire ou avant le décrassage final, le gaz d'insuf- flation sera avantageusement neutre ou réducteur. On peut par exemple utiliser à cet effet soit de l'azote, soit de l'argon, soit de l'oxyde de carbone.
Si on veut en plus disposer d'un moyen de réglage de la fin de l'opé- ration et principalement de la décarburation finale, on utilisera avantageuse- ment un gaz oxydant à teneur en oxygène libre inférieur à 35% tel que par exem- ple de l'air ou de l'air légèrement enrichi en oxygène et/ou additionné d'un peu de vapeur d'eau ou d'anhydride carbonique. Cependant, si la décarburation qu'on veut obtenir par le soufflage final suivant l'invention est peu importante, l'utilisation d'un gaz neutre ou réducteur permet également un réglage de la fin de l'opération.
La durée de l'insufflation de gaz suivant l'invention dépend évidem- ment des caractéristiques du bain et du gaz utilisé. On a obtenu des résultats intéressants en insufflant du gaz pendant 1 à 4 minutes.
L'insufflation du gaz de brassage peut se faire par tous les disposi- tifs connus, mais il a été-trouvé avantageux d'utiliser à cet effet la lance de soufflage qui sert à injecter l'oxygène.
Il est d'ailleurs prévu que dans le cas où on procède à l'insuffla- tion suivant l'invention lors d'une opération d'affinage au moyen d'oxygène tenant en suspension des matières déphosphorantes en poudre, on peut continuer à injecter du produit déphosphorant sur le bain en mettant celui-ci en suspension dans le gaz de brassage.
@ette injection de produits pulvérulents dans,-le - gaz de brassage a notamment pour effet d'augmenter cet effet de brassage.
Le procédé suivant l'invention peut s'appliquer non seulement au convertisseur à fond plein et au four rotatif, mais également au convertisseur à fond trou,65$,,au travers duquel une faible quantité de gaz oxydant est introdui- te dans le bain. Dans ce dernier cas, on peut rabattre le convertisseur et in- suffler le gaz de brassage par le haut, soit laisser le convertisseur en position relevée et injecter le gaz de brassage soit par le fond soit par le haut en conti- nuant à souffler par le fond.
On peut également combiner le procédé décrit avec une augmentation du débit de produits déphosphorants pendant 2 à 3 minutes immédiatement avant l'arrêt du soufflage oxydant.
Le/procédé suivant l'invention permet.de régler la température finale et la teneur finale en carbone du bain avec une très grande précision.
De plusil permet de diminuer la teneur en phosphore et en soufre du bain sans augmenter pratiquement la teneur en fer du laitier et, dans le cas d'emploi de l'air comme gaz de brassage, sans aucune augmentation de la teneur en azote.
Le cas d'application suivant du procédé objet de l'invention est donné à titre exemplatif et non limitatif.
Dans un convertisseur à fond plein, on a enfourné 20 tonnes de fonte phosphoreuse qu'on a affinée en injectant par le haut de l'oxygène technique- ment pur tenant en suspension de la chaux finement divisée. A la fin de l'opé- ration on désirait obtenir un acier contenant 0,05% de carbone. A cet effet on
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a arrêté l'injection d'oxygène au moment où le bain contenait encore 0,080% de carbone.
A ce moment la teneur en fer du laitier était de 20,7%, le bain de métal était à une température de 1620 et il contenait @@ - 0,028 % de phosphore - 0,018 % de soufre -0,0032'% d'azote
On a alors insufflé de l'air pendant 2 minutes au moyen de la lance d'affinage? 'Immédiatement après cette insufflation, le bain contenait - 0,050 % de carbone - 0,016 % de phosphore - 0,009 % de soufre - 0,0030 % d'azote.
La température du bain était descendue à 1605 C et la teneur en fer du laitier était passée à 21,7 %.
REVENDICATIONS.
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The present invention relates to the production of steel by pneumatic refining of cast iron and more particularly to the processes in which the refining of the bath is carried out in whole or in part by injection from the top of technically pure oxygen holding or not in suspension of the pulverulent products.
In recent years, the use of technically pure oxygen has made it possible to achieve significant progress in pneumatic refining processes for cast iron.
The oxygen injection process from above, better known as the LD process, has given remarkable results in the treatment of low phosphorous pig iron. More recently, another process using the top injection of pure oxygen holding in suspension dephosphoric materials has made it possible to easily obtain a steel of excellent and regular quality from phosphorous irons normally treated hitherto by the conventional process. ripening at the bottom.
Compared to atmospheric air or even to air enriched with oxygen, the refining fluid that constitutes technically pure oxygen normally has a much faster and more intense action and this characteristic is certainly an important advantage for the operation. refining proper because it is this which allows in particular to obtain an interesting yield. However, mainly at the end of the operation, this characteristic can present certain drawbacks.
The steelmaker is in fact normally required to complete the refining operation under well-defined conditions, in particular as regards the carbon content of the bath and the temperature of the latter, and he must be able to dispose at the end of the operation of 'a means allowing him to act with precision on these conditions. However, the use of technically pure oxygen, the action of which is rapid and intense, does not allow the steelmaker to act with sufficient precision on these conditions. If, for example, it is desired to obtain at the end of blowing a steel having a carbon content of 0.05%, the operation will normally be stopped when the bath still contains a little more than 0.05% of carbon.
If one then tries to adjust the content of the bath to the desired value by continuing to use the blowing with pure oxygen, one runs the risk of rapidly exceeding this value. In other words, the action of pure oxygen is too sudden to allow its use as a means of regulating the operation.
In addition, when the oxygen blowing is stopped with a view to either an intermediate scouring or the final scouring, it is generally observed that the bath and the slag are in physico-chemical imbalance and that the purifying capacities of this slag. slag are not exhausted. This phenomenon is particularly noticeable in the process of injecting pure oxygen holding dephosphorus materials in suspension in the pulverulent state.
If the bath and the slag are allowed to stand in the conversion apparatus, it is found that the dephosphorization reaction continues and that the additional removal of phosphorus which results is often not negligible. However, to obtain an appreciable additional dephosphorization, the bath must be left in the apparatus for a fairly long time, which results in a reduction in the efficiency of the installations and a cooling of the bath.
The present invention relates to a process which, in the conversion operations in which the refining is carried out by injection on or in the technically pure oxygen bath, whether or not holding the pulverulent materials in suspension, constitutes a precise means of adjustment. of the end of the conversion operation and which also makes it possible to take advantage of the additional dephosphorization due to the final equilibrium of the slag and the bath without having to leave them in prolonged contact.
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The process cl "r.yû ëdé, l; ' iivënti'on 'çônsse {ssen, tïe..mrr:; e; ri.e7.qtrez.iïdiat "ment,
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âplès va ..- aêt3.:. sa td "}: mpwradit1tn: dêcr¯gelmteJ; mediaàJrSi # 1.; a.wt-age final, a gas with a free oxygen content of less than 35% is blown into the bath so to stir the bath, to accelerate the reactions between the metal and the still active slag and, if it is at the end of the operation, to allow a precise adjustment thereof.
If we only have in view the mixing and homogenization of the bath before an intermediate scouring or before the final scouring, the blowing gas will advantageously be neutral or reducing. For example, it is possible to use either nitrogen, or argon, or carbon monoxide for this purpose.
If it is also desired to have a means of adjusting the end of the operation and mainly of the final decarburization, an oxidizing gas with a free oxygen content of less than 35%, such as for example, will advantageously be used. filled with air or air slightly enriched with oxygen and / or with the addition of a little water vapor or carbon dioxide. However, if the decarburization which is desired to be obtained by the final blowing according to the invention is not very important, the use of a neutral or reducing gas also makes it possible to adjust the end of the operation.
The duration of the gas blowing according to the invention obviously depends on the characteristics of the bath and the gas used. Interesting results have been obtained by blowing in gas for 1 to 4 minutes.
The blowing of the stirring gas can be done by any known device, but it has been found advantageous to use for this purpose the blowing lance which serves to inject the oxygen.
It is moreover provided that in the case where the insufflating according to the invention is carried out during a refining operation by means of oxygen holding powdered dephosphorus materials in suspension, it is possible to continue injecting. dephosphorising product on the bath by suspending it in the stirring gas.
@ette injection of pulverulent products into the stirring gas has the particular effect of increasing this stirring effect.
The process according to the invention can be applied not only to the full-bottom converter and to the rotary kiln, but also to the bottom-hole converter, $ 65 ,, through which a small quantity of oxidizing gas is introduced into the bath. . In the latter case, you can fold down the converter and blow in the stirring gas from the top, or leave the converter in the raised position and inject the stirring gas either from the bottom or from the top while continuing to blow through. the bottom.
It is also possible to combine the process described with an increase in the flow rate of dephosphorus products for 2 to 3 minutes immediately before stopping the oxidative blowing.
The process according to the invention makes it possible to adjust the final temperature and the final carbon content of the bath with very high precision.
In addition, it makes it possible to reduce the phosphorus and sulfur content of the bath without practically increasing the iron content of the slag and, in the case of using air as a stirring gas, without any increase in the nitrogen content.
The following application case of the process which is the subject of the invention is given by way of example and not by way of limitation.
In a full-bottom converter, 20 tonnes of phosphorous cast iron were charged, which were refined by injecting technically pure oxygen from above, holding finely divided lime in suspension. At the end of the operation it was desired to obtain a steel containing 0.05% carbon. For this purpose we
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stopped the oxygen injection when the bath still contained 0.080% carbon.
At this time the iron content of the slag was 20.7%, the metal bath was at a temperature of 1620 and it contained @@ - 0.028% phosphorus - 0.018% sulfur -0.0032 '% nitrogen
Was air then blown for 2 minutes using the refining lance? Immediately after this insufflation, the bath contained - 0.050% carbon - 0.016% phosphorus - 0.009% sulfur - 0.0030% nitrogen.
The bath temperature had dropped to 1605 ° C and the iron content of the slag had increased to 21.7%.
CLAIMS.