Types et processus de raffinement secondaire

Types et procédés de raffinage secondaire

Le raffinage secondaire englobe les processus critiques effectués après la fabrication de l'acier primaire (dans un BOF ou EAF) pour obtenir un contrôle précis de la chimie, de la température et de la propreté.Parmi les principaux objectifs figurent la désulfuration profonde et la déphosphorisation.

I. Déphosphorisation de l'acier fondu

Bien que les convertisseurs modernes puissent atteindre des niveaux de phosphore de 40 à 100 ppm, cela dépend fortement de la teneur initiale en silicium et phosphore du métal chaud.Une déphosphorisation efficace nécessite la formation de P2O5 et sa fixation dans une slag de baseLes pratiques avancées actuelles visent à réduire au minimum le volume des scories au stade final du convertisseur.

Pré-traitement des métaux chauds (déphosphorisation): une stratégie populaire, notamment au Japon,implique la désilliconisation et la déphosphorisation du métal chaud dans un récipient séparé ou une opération initiale de convertisseur avant la charge principale du convertisseurCela permet au convertisseur principal de fonctionner avec des entrées de silicium ultra-faibles, ce qui permet un soufflage efficace "moins de boues" ou "slag-free".

Processus de conversion en deux étapes (duplex): cette méthode utilise deux étapes de conversion:

1Le premier convertisseur effectue la désilliconisation et la déphosphorisation.

2Les scories du premier stade sont complètement éliminées ("slag-off").

3Le métal semi-raffiné est ensuite décarbonisé et fini dans le deuxième convertisseur.

En empêchant la réversion du phosphore de la slag, ce procédé permet d'atteindre des niveaux de phosphore de 30 ppm à la fin du soufflage.

Le rôle du raffinage secondaire: la teneur finale en phosphore est influencée par les pratiques d'exploitation et les étapes en aval.Tout transfert de scories lors de l'exploitation peut entraîner une réversion du phosphore en raison de la réduction de la P2O5 dans les scories.En outre, l'ajout d'alliages contenant du phosphore (par exemple, certains types de ferromanganèse) peut augmenter le phosphore.le phosphore du produit final est environ 10 ppm supérieur à celui du convertisseur.

Le raffinage avancé à la cuillère pour le phosphore ultra-faible: utilisation d'unChauffage à la cuillèreL'approche stratégique consiste à utiliser le convertisseur à une température inférieure à 50°C, ce qui favorise la rétention de phosphore dans la slag.L'énergie thermique nécessaire est ensuite fournie par réchauffement par arc dans la LF sous contrôleLa modélisation montre qu'avec des scories optimisées (par exemple, ~18% FeO, 0,4% P2O5) et un tapage contrôlé, l'acier avec ~20 ppm de phosphore est réalisable.

II. Désulfuration

La désulfuration dans la sidérurgie intégrée se produit en trois étapes: désulfuration à chaud du métal, désulfuration limitée dans le convertisseur et désulfuration à la cuiller pendant le raffinage secondaire.

Désulfuration des métaux à chaud: réalisée par injection de réactifs tels que du carbure de calcium, du magnésium ou des mélanges de chaux et de magnésium dans la cuillère de fer.en fonction de la consommation de réactif.

Désulfuration par cuillère (étape clé): pour une désulfuration profonde efficace dans la cuillère, trois conditions sont primordiales:

1Conditions de réduction fortes: il faut ajouter suffisamment d'aluminium pour désoxyder l'acier à fond, créant un faible potentiel d'oxygène.

2Les déchets d'égout doivent être saturés de chaux (CaO-saturation).

=1: La limace est saturée en CaO (optimale pour une activité élevée en CaO).

< 1: l'escargot est insaturé, liquide, mais avec une activité CaO inférieure, ce qui réduit l'efficacité.

> 1: le fumier est sursaturé, hétérogène et moins réactif.

3- Remuage intensif: l'acier fondu doit être violemment remué (via des bulles d'argon) pour assurer un fort contact des scories et des conditions cinétiques de réaction.

Dans des conditions optimales (slag saturé de CaO + agitation intense), les taux de désulfuration peuvent atteindre 95%.

Complicités lors du remuement: le remuement intensif de la cuillère déclenche d'autres réactions simultanées:

Réduction du SiO2 dans la slag par [Al] dissous, augmentation de la teneur en silicium de l'acier.

Réoxydation de l'aluminium par air.

Réduction du MnO à partir des scories, légère augmentation de la teneur en manganèse.

L'augmentation de la teneur en silicium est particulièrement préjudiciable à la production d'aciers à faible teneur en silicium (par exemple pour les bandes minces) et peut elle-même entraver la désulfuration.

Stratégie intégrée de désulfuration: la réalisation d'une teneur en soufre très faible (par exemple, < 20 ppm) nécessite une approche intégrée:

La désulfuration des métaux à chaud devrait atteindre un rendement d'environ 75%, réduisant le soufre à < 30 ppm.

La désulfuration de la cuiller doit alors fonctionner à un rendement élevé (> 90%).La désulfuration des métaux chauds doit être encore plus agressive pour atteindre un point de départ de ~ 30 ppm S pour atteindre un objectif final de ~ 50 ppm.

Pour une cible finale de ~ 100 ppm S, le prétraitement des métaux chauds nécessite généralement de réduire le soufre à ~ 150 ppm.

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