Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne un procédé pour
le conditionnement de la scorie au cours de l'affinage dlun
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.
Les impératifs de la productivité amènent l'acié-
riste à rechercher d'un côté des moyens permettant d'incorpo-
rer 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 souffre
contenus dans le métal à affiner.
Pour arriver à ce double but il est connu de sui-
vre 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.
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 répar-
tition de l'oxygène de soufflage entre la scorie et le métal
en variant la distance entre la tete de lance et le niveau du
bain, pour un débit constant en oxygène et pour une tête de
lance d'une configuration donnée.
Une hauteur élevée de la tête de lance résulte en
une oxydation préférentielle de la scorie qui prend une con- -
sistance mousseuse, ce qui favorise la déphosphoration et la
d~sulfuration. Par contre une faible hauteur de la tête de
lance conduit à une décarburation accélérée et à un dégage-
ment accru de chaleur, surtout au point d'impact du jet d'oxy_
gène, laquelle chaleur peut servir à la fusion de matières
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solides incorporées au bain.
Or, malgré l'acquisition de lances spéciales oné-
reu~ses 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 con~istance mousseuse.
C'est dans cet ordre d'idées que le deposant a
proposé un procédé d'affinage permettant d'augmenter les
taux traditionnels d'ajoutes de mitrailles solides tout en
évitant les désavantages décrits.
Le procédé décrit dans la demande canadienne
No 350.865, prévoit d'affiner la fonte par soufflage d'oxy-
gène 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.
Toutefois un procédé d'affin~ge au cours duquel
l'interface entre le métal et la scorie est constamment de
gaz inerte si bien que la scorie est en permanence désoxy-
dée et ne peut par conséquence prendre une consistance mous-
seuse, ne permet pas, à lui seul, de tenir compte de la
multiplicit~ des réactions qui se déroulent dans le bain et
surtout dans la scorie.
En effet, la scorie doit nécessairement pré~enter
un degré de réactivité réglagle ainsi qu'une consistance
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essentiellement fluide, également réglable, pour permettre
la conduite de l'affinage sous des conditions reconnues comme
favorables. En meme temps il est nécessaire de suivre le
degré momentané de décarburation du bain en fonction de
l'oxygène insufflé.
Le but de la présente invention était donc d'é-
laborer 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 thermochimiques se déroulant dans
le bain et dans la scorie, ainsi que du comportement de la
scorie au point de vue local.
Ce but est atteint par le procédé suivant l'in-
vention 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 le niveau de ladite couche de scorie,
ainsi que d'autre part la vitesse de décarburation du bain
et que l~n ajuste lo d~bit du gaz de ~arbotago de mani~re
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 peut déterminer la consistance de la couche
de scorie p;ex. par l'intermédiaire de la mesure de l'inten-
sité du son émis par la lance de soufflage et on peut obte-
nir une indication sur le niveau de la couche de scorie par
la mesure des pressions hydrostatiques qui règnent à diffé-
rents niveaux de la paroi du creuset. Pour suivre la
vitesse de décarburation du bain on peut déterminer en con-
tinu la composition des fumées de convertisseur, de préfé-
rence à l'aide d'un spectromètre de masse.
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 réacti-
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vité, 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 dis-
poser de moyens de mesure qui permettent un suivi du compor-
tement local de cette scorie, c.à.d. de son épaisseur ainsi
que de son niveau dans le creuset.
Tout en maintenant la distance entre la tête de
lance et la scorie à une valeur déterminée, on partage sui-
vant l'inven*ion l'oxygène insufflé entre le métal et la sco-
rie en augmentant, suivant les résultats de mesure, le débit
du gaz de barbotage pour désoxyder la scorie et en diminuant
ledit débit pour favoriser lloxydation de la scorie. Le débit
du gaz de barbotage varie entre O et 0,3 ~m3/t-minute.
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, a l'aide du réglage du débit du
gaz de barbotage.
Dans le même ordre d'idées on peut, suivant l'in~
vention, 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.
Alors que suivant les procédés d'affinage conven-
tionnels 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 lance et encore en prévoyant
des têtes de lance à l'aide desquelles on peut choisir l'an- -
gle d'insufflation de l'oxygène, le procédé suivant l'inven-
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tion 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 ~e
barbotage.
En effet, on aug~ente la vitesse de décarburation
en augmentant le débit du gaz de barbotage et on la freine en
diminuant ledit débit, suivant les indications des disposi-
tifs de mesure.
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 bar~otage vers la
scorie plus ou moins oxydée.
En fin de l'élaboration on conditionne suivant
l'invention la scorie dans ce sens que l'on arrête le barbo-
tage au gaz inerte, si bien que la scorie monte, ce qui est
favorable en vue du décrassage. ~- -
Pour ce qui est des mesures qui sont effectuées
suivantl'invention et grâce auxquelleson détermineen continu
laconsistance dela couche~e s~orieet la hauteur d2son niveau
dansle creuset,on utilisede préférenceles procédéset disposi-
tifs de mesure que le déposant a décrits dans le brevet cana-
dien No 1~070.008 et la demande canadienne No 356.149.
Ces procédés et dispositifs se prêtent particu-
lièrement bien à être intégrés dans un système global de con-
duite 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 5~iVi de la vitesse de décarburation par analy-
se en continu des fumées du convertisseur à l'aide d'un
spectromètre de masse.
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