(57) Un procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal,
en particulier de fonte liquide, par soufflage d'oxygène par le haut et par barbotage
au gaz inerte par le fond du creuset, prévoit que l'on détermine en continu d'une
part la consistance de la couche de scorie qui surnage au bain et/ou le niveau de
ladite couche de scorie ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain
et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière à assurer que d'une part
le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée vis-à-vis de la tête de
lance et que d'autre part la scorie accuse une consistance fluide.
On partage l'oxygène insufflé entre le métal et la scorie, en augmentant suivant les
résultats de mesure le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant
ledit débit pour oxyder la scorie, le débit du gaz de barbotage pouvant varier de
0 à 0,3 Nm'/t-min.
Ainsi on arrive à gouverner la vitesse de décarburation et les réactions de déphosphoration
et de désulfuration.
[0001] La présente invention concerne un procédé pour le conditionnement de la scorie au
cours de l'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte liquide, par soufflage
d'oxygène par le haut et par barbotage au gaz inerte par le fond du creuset.
[0002] Les impératifs de la productivité amènent l'aciériste à rechercher d'un côté des
moyens permettant d'incorporer un maximum de matières ferrifères dans le bain, telles
les mitrailles et/ou les minerais riches. D'un autre côté on cherche à assurer une
qualité élevée de l'acier fabriqué en éliminant le plus possible de phosphore et de
soufre contenus dans le métal à affiner.
[0003] Pour arriver à ce double but il est connu de suivre dans la mesure du possible, l'évolution
de la scorie au cours de l'affinage et d'intervenir par des réglages soit du débit
de l'oxygène soufflé par la lance, soit de la hauteur de la tête de lance au-dessus
du niveau du bain.
[0004] En effet une technique d'affinage de fonte par soufflage d'oxygène par le haut consiste
à créer au cours du soufflage au-dessus du bain une scorie mousseuse et fortement
oxydée. On peut dans une certaine mesure régler la répartition de l'oxygène de soufflage
entre la scorie et le métal en variant la distance entre la tête de lance et le niveau
du bain, pour un débit constant en oxygène et pour une tête de lance d'une configuration
donnée.
[0005] Une hauteur élevée de la tête de lance résulte en une oxydation préférentielle de
la scorie qui prend une consistance mousseuse, ce qui favorise la déphosphoration
et la désulfuration. Par contre une faible hauteur de la tête de lance conduit à une
décarburation accélérée et à un dégagement accru de chaleur, surtout au point d'impact
du jet d'oxygène, laquelle chaleur peut servir à la fusion de matières solides incorporées
au bain.
[0006] Or, malgré l'acquisition de lances spéciales onéreuses en vue d'augmenter le taux
de post-combustion du CO près de la surface du bain, tous les efforts imaginables
pour augmenter les températures près de la surface du bain dans le but de fondre un
surplus de mitrailles, sont contre-carrés par la présence à la surface du bain d'une
couche de scorie épaisse et mousseuse qui se forme au cours de l'affinage par soufflage
d'oxygène par le haut et qui agit comme un isolant thermique grâce à sa consistance
mousseuse.
[0007] C'est dans cet ordre d'idées que le déposant a proposé un procédé d'affinage permettant
d'augmenter les taux traditionnels d'ajoutes de mitrailles solides tout en évitant
les désavantages décrits.
[0008] Le procédé décrit dans la demande de brevet LU 81.207, prévoit d'affiner la fonte
par soufflage d'oxygène par le haut-et il est caractérisé en ce que d'une part on
provoque à proximité immédiate de la surface du bain une post
-combustion du CO dégagé au cours de la décarburation en répartissant de l'oxygène
sur ladite surface et que d'autre part on règle l'épaisseur et la consistance de la
scorie en agissant sur le déséquilibre entre celle-ci et le bain, par injection de
gaz essentiellement inerte par le fond du bain.
[0009] Toutefois un procédé d'affinage au cours duquel l'interface entre le métal et la
scorie est constamment. de gaz inerte si bien que la scorie est en permanence désoxydée
et ne peut par conséquence prendre une consistance mousseuse, ne permet pas, à lui
seul, de tenir compte de la multiplicité des réactions qui se déroulent dans le bain
et surtout dans la scorie. En effet, la scorie doit nécessairement présenter un degré
de réactivité réglable ainsi qu'une consistance essentiellement fluide, également
réglable, pour permettre la conduite de l'affinage sous des conditions reconnues comme
favorables. En même temps il est nécessaire de suivre le degré momentané de décarburation
du bain en fonction de l'oxygène insufflé.
[0010] Le but de la présente invention était donc d'élaborer un procédé de conditionnement
de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de fonte permettant le suivi de l'évolution
des réactions thermo- chimiques se déroulant dans le bain et dans la scorie, ainsi
que du comportement de la scorie au point de vue local.
[0011] Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé en ce que
l'on détermine en continu d'une part la consistance de la couche de scorie qui surnage
au bain et/ou le niveau de ladite couche de scorie, ainsi que d'autre part la vitesse
de décarburation du bain et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière
à assurer que d'une part le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée
vis-à-vis de la tête de lan ce et que d'autre part la scorie accuse une consistance
fluide.
[0012] On peut déterminer la consistance de la couche de scorie p.ex. par l'intermédiaire
de la mesure de l'intensité du son émis par la lance de soufflage et on peut obtenir
une indication sur le niveau de la couche de scorie par la mesure des pressions hydrostatiques
qui règnent à différents niveaux de la paroi du creuset. Pour suivre la vitesse de
décarburation du bain on peut déterminer en continu la composition des fumées de convertisseur,
de préférence à l'aide d'un spectromètre de masse.
[0013] L'idée qui est à la base de la présente invention peut s'énoncer comme suit : Il
existe un conditionnement optimum de la scorie au point de vue consistance et réactivité,
qui résulte en une combinaison favorable des effets de post-combustion de CO et de
déphosphoration-désulfuration. Il devrait donc être possible de conditionner la scorie,
en réglant le débit de gaz de barbotage, sous condition de disposer de moyens de mesure
qui permettent un suivi du comportement local de cette scorie, c.à.d. de son épaisseur
ainsi que de son niveau dans le creuset.
[0014] Tout en maintenant la distance entre la tête de lance et la scorie à une valeur déterminée,
on partage suivant l'invention l'oxygène insufflé entre le métal et la scorie en augmentant,
suivant les résultats de mesure, le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie
et en diminuant ledit débit pour favoriser l'oxydation de la scorie. Le débit du gaz
de barbotage varie entre 0 et 0,3 Nm
3/t-minute.
[0015] On se rend compte qu'en désoxydant la scorie par augmentation du débit du gaz de
barbotage, on favorise la post-combustion du CO. dégagé au cours de l'affinage, au-dessus
du niveau du bain. Il est donc possible d'agir sur les conditions thermiques régnant
au-dessus du niveau de bain par conditionnement de la scorie, à l'aide du réglage
du débit du gaz de barbotage.
[0016] Dans le même ordre d'idées on peut, suivant l'invention, provoquer une réaction de
déphosphoration et de désulfuration du bain en formant, par réglage du débit du gaz
de barbotage, une scorie réactive,non mousseuse. En effet,une diminution du dit débit
permet l'oxydation de la scorie,condition pour en augmenter la réactivité.
[0017] Alors que suivant les procédés d'affinage conventionnels on essaie de contrôler tant
bien que mal la vitesse de décarburation du bain par le débit d'oxygène insufflé,
par l'ajustement de la hauteur de la lanee et encore en prévoyant des têtes de lance
à l'aide desquelles on peut choisir l'angle d'insufflation de l'oxygène, le procédé
suivant l'invention prévoit que l'on confine la lance pratiquement dans, un rôle de
simple fournisseur d'oxygène et que l'on règle la vitesse de décarburation du métal
par le débit du gaz de barbotage.
[0018] En effet, on augmente la vitesse de décarburation en augmentant le débit du gaz de
barbotage et on la freine en diminuant ledit débit, suivant les indications des dispositifs
de mesure.
[0019] Ainsi il s'est avéré que l'on peut agir sur la vitesse de décarburation par conditionnement
de la scorie. En effet, la désoxydation de la scorie qui est effectuée par voie d'une
augmentation du débit du gaz de barbotage, est effectuée en partie par la combustion
accélérée du carbone que l'on transporte à l'aide du gaz de barbotage vers la scorie
plus ou moins oxydée.
[0020] En fin de l'élaboration on conditionne suivant l'invention la scorie dans ce sens
que l'on arrête le barbotage au gaz inerte, si bien que la scorie monte, ce qui est
favorable en vue du décrassage.
[0021] Pour ce qui est.des mesures qui sont effectuées suivant l'inven- .tion et grâce auxquelles
on détermine en continu la consistance de la couche de scorie et la hauteur de son
niveau dans le creuset, on utilise de préférence les procédés et dispositifs de mesure
que le déposant a décrits dans le brevet LU 71.261 resp. la demande de brevet LU 81.512.
[0022] Ces procédés et dispositifs se prêtent particulièrement bien à être intégrés dans
un système global de conduite par ordinateur, tel qu'il convient d'utiliser dans le
cadre du procédé suivant l'invention. Il en est de même pour ce qui est du suivi de
la vitesse de décarburation par analyse en continu des fumées du convertisseur à l'aide
d'un spectromètre de masse.
1) Procédé de conditionnement de la scorie au cours de l'affinage d'un bain de métal,
en particulier de fonte liquide, par soufflas. d'oxygène par le haut et par barbotage
au gaz inerte par le fond du creuset, caractérisé en ce que l'on détermine en continu
d'une part la consistance de la couche de scorie qui surnage au bain et/ou le niveau
de ladite couche de scorie ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain
et que l'on ajuste le débit du gaz de barbotage de manière à assurer que d'une part
le niveau de la scorie se trouve à une distance déterminée vis-à-vis de la tête de
lance et que d'autre part la scorie accuse une consistance fluide.
2) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'on partage l'oxygène
insufflé entre le métal et la scorie, en augmentant suivant les résultats de mesure
le débit du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant ledit débit
pour oxyder la scorie, le débit du gaz de barbotage pouvant varier de 0 à 0,3 Nm3/t-min.
3) Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on règle le
degré de la post-combustion du CO dégagé au-dessus du bain au cours de l'affinage,
en réglant le débit du ga: de barbotage.
4) Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on provoque
une réaction de déphosphoration et de désulfuration du bain en formant par réglage
du débit du gaz de barbotage une scorie réactive, non mousseuse.
5) Procédé suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que l'on règle la vitesse
de décarburation du métal par le débit du gaz de barbotage dans le sens que l'on augmente
ledit débit pour accélérer la combustion du carbone du bain et que l'on diminue ledit
débit pour freiner ladite combustion.
6) Procédé suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que l'on conditionne
la scorie en fin de soufflage en vue du décrassage, en réduisant le débit du gaz de
barbotage à un minimum.
7) Procédé suivant les revendications 1-6, caractérisé en ce que l'on traite les signaux
de mesure des capteurs respectifs du son émis par la lance, des pressions hydrostatiques
et de la composition des fumées de convertisseur par ordinateur, lequel assume la
conduite de l'affinage.