FR2564863A1 - Procede d'elaboration d'un alliage ferreux a haute teneur en manganese par fusion reductrice. - Google Patents

Abstract

DANS UN CONVERTISSEUR A SOUFFLAGE PAR EN HAUT ET PAR LE FOND, UN ALLIAGE FERREUX A HAUTE TENEUR EN MANGANESE EST ELABORE PAR UN PROCEDE QUI CONSISTE A INTRODUIRE, COMME MATIERES PREMIERES, DU MINERAI DE MANGANESE, UNE SUBSTANCE SOLIDE CONTENANT DU CARBONE ET UN AGENT SCORIFIANT ET A INJECTER DE L'OXYGENE PAR UNE LANCE DE SOUFFLAGE PAR LE HAUT DANS LE CONVERTISSEUR QUI CONTIENT DEJA UN BAIN D'ALLIAGE FERREUX CONTENANT DU MANGANESE ET DE LA SCORIE LIQUIDE ET DANS LEQUEL ON SOUFFLE UN GAZ PAR LA BUSE DE SOUFFLAGE PAR LE FOND POUR QUE LES MATIERES PREMIERES SOIENT CHAUFFEES, FONDUES ET REDUITES PAR LA COMBUSTION DE LA SUBSTANCE CONTENANT DU CARBONE ET A REDUIRE COMPLETEMENT L'OXYDE DE MANGANESE ET L'OXYDE DE FER DES MATIERES PREMIERES AVEC L'EXCES DE SUBSTANCE CONTENANT DU CARBONE POUR OBTENIR UN ALLIAGE FERREUX A HAUTE TENEUR EN MANGANESE ET DE LA SCORIE FONDUE ET A ARRETER LE SOUFFLAGE PAR LE HAUT ET A EVACUER L'ALLIAGE FERREUX A HAUTE TENEUR EN MANGANESE ET LA SCORIE FONDUE. LE PROCEDE PERMET EGALEMENT D'OBTENIR UN ALLIAGE FERREUX A HAUTE TENEUR EN MANGANESE NON SATURE EN CARBONE OU UN ALLIAGE FERREUX AU MANGANESE A BAS PHOSPHORE.

Description

La présente invention est relative à un procédé d'éla-

boration d'un alliage ferreux à hauteur en manganèse comme

le ferro-manganèse. En particulier, l'invention est rela-

tive à un procédé permettant d'élaborer un alliage ferreux à forte teneur en manganèse, obtenu jusqu'à présent en utilisant de l'énergie électrique comme source de chaleur,

dans des conditions très économiques avec un taux de récu-

pération du manganèse très élevé, par fusion réductrice d'un oxyde de manganèse, comme un minerai de manganèse, avec une substance solide contenant du carbone, comme le

coke, utilisé comme source de chaleur et agent réducteur.

Le terme d'"alliage ferreux à haute teneur en manganèse"

est employé dans la description de la présente invention

pour désigner un alliage composé en majeure partie de Mn-Fe et utilisé comme désoxydant dans l'élaboration de l'acier ou comme source de manganèse dans l'élaboration d'aciers à haute teneur en manganèse. Cet alliage ne doit

pas contenir moins de 20 % en poids de manganèse. Par ail-

leurs, les produits en alliages ferreux A haute teneur en manganèse que l'on trouve sur le marché se classent d'après leur teneur en carbone; les produits saturés en carbone ayant une teneur en carbone de 7 % environ sont appelés ferro-manganèse à haut carbone, les produits non saturés en carbone ayant des teneurs en carbone de l'ordre de 1 à 2 % sont appelés ferro-manganèse à moyen carbone et les produits ayant des teneurs en carbone qui ne dépassent pas 1 % sont appelés ferro-manganèse à bas carbone. Ces trois catégories, définies par la teneur en carbone, se distinguent par leurs

conditions d'utilisation pour l'élaboration de l'acier.

Comme le phosphore est un élément gênant pour l'élaboration de l'acier, il est souhaitable qu'il soit en quantité aussi

faible que possible.

Jusqu'à présent, les alliages ferreux à haute teneur en manganèse, comme, par exemple, les ferro-manganèses contenant moins de 60 % de manganèse étaient obtenus par chauffage, fusion et réduction du minerai de manganèse

et/ou d'un produit de sa réduction préalable avec interven-

tion d'un agent réducteur contenant du carbone comme le coke et d'un agent de formation de scorie dans un four électrique. Cependant, dans ce procédé, la consommation d'énergie

électrique atteint environ 2200 Kwh par tonne de ferro-

manganèse A haut carbone obtenu, par exemple, et c'est la raison essentielle pour laquelle les frais de production

sont élevés dans un pays comme le n8tre o l'énergie élec-

trique est chère. Il en résulte évidemment que le rendement en énergie de ce procédé est très faible du point de vue de l'énergie primaire. En conséquence, tout moyen permettant de produire des alliages ferreux à haute teneur en manganèse

en utilisant de l'énergie primaire (plus précisément, lténer-

gie de la combustion d'une substance solide contenant du

carbone du type charbon ou coke) au lieu d'énergie électri-

que doit assurer des conditions de production très avanta-

geuses du point de vue économique.

Par ailleurs, la production de ferro-manganèse à haut

carbone au moyen d'un four électrique présente l'inconvé-

nient que la teneur en manganèse de la scorie sortant du four électrique est généralement tellement importante qu'elle est de l'ordre de 20 à 30 %, de sorte que dans ce mode de production le taux de récupération du manganèse

est faible.

Pour élaborer du ferro-manganèse à haut carbone sans

utiliser d'énergie électrique, le procédé consistant à uti-

liser un haut fourneau a retrouvé récemment une certaine faveur. Dans ce procédé, du fait que la vitesse de descente de la masse fondue et le taux de réduction de l'oxyde de manganèse ne peuvent pas être facilement coordonnés et du fait que la chaleur dégagée lorsque le CO formé lors de la réduction se transforme en C02 par combustion n'est pas utilisée dans des conditions avantageuses, la substance contenant du carbone doit être largement utilisée comme source de chaleur et, par conséquent, la quantité de CO formé est considérable. Ce procédé est donc grevé d'une

forte perte d'énergie.

Les alliages ferreux à haute teneur en manganèse non

saturés en carbone sont généralement élaborés au four élec-

trique en deux stades (a), (b): a) Le minerai de manganèse et la silice, qui sont les matières premières principales sont soumises à une fusion réductrice dans le four électrique avec une substance

contenant du carbone utilisée comme agent réducteur de ma-

nière à obtenir un silico-manganèse qui contient de 60 à % de Mn, de 14 à 23 % de Si, de 0,5 à 2 % de C, le reste,

jusqu'à 100 %, étant constitué par du fer et les inévita-

bles impuretés.

b) Dans un four électrique séparé, le silico-manganèse ainsi obtenu, du minerai de manganèse riche en manganèse et

de la chaux sont soumis à une fusion pour que le Si conte-

nu dans le silico-manganèse mentionné ci-dessus soit oxydé

en SiO2 de que, par suite de cette désiliciation, on ob-

tienne un ferro-manganèse à moyen et à bas carbone conte-

nant de 75 à 85 % de Mn, de 0,2 à 2 % de Si, de 0,5 à 2 % de C, le reste, Jusqu'à 100 %, étant constitué en principe

essentiellement par du Fe.

Suivant le procédé classique de production de ferro-

manganèse à moyen et à bas carbone par désiliciation du silico-manganèse, du fait que la consommation d'énergie électrique pour la production de silico-manganèse au stade a) est de 3500 à 5000 KwH par tonne produite et que la consommation d'énergie électrique au cours du stade de désiliciation b) est de 800 à 1200 KwH par tonne de produit, les frais dus à l'énergie électrique sont élevés et, par

conséquent, le prix de revient du produit final est lui-

même élevé, et notamment au Japon, o le prix de l'électri-

cité est élevé, constitue un handicap pour lutter contre la concurrence internationale. Par ailleurs, ce procédé est coûteux en ce qui concerne l'équipement et les dépenses d'énergie car le stade b) exige l'utilisation exclusive

d'un four électrique.

Pour remplacer le procédé au silico-manganèse qui

vient d'être décrit, des procédés d'élaboration de ferro-

manganèse à moyen et à bas carbone ont été décrits par les

brevets Japonais SHO 55 (1980) - 42 38 et SHO 57 (1982) -

27 166. Le procédé décrit par le premier de ces brevets consiste à injecter de l'oxygène par une buse entourée

d'un manchon et situé dans la paroi latérale d'un conver-

tisseur et le procédé décrit par le deuxième brevet consiste à injecter de l'oxygène et du gaz naturel par une buse à

double tube située dans le fond d'un convertisseur. Le bre-

vet US n 3 305 352 et le Journal of Steel and Iron (Volume 16, n 5, mai 1981) publié en République Populaire de Chine décrivent un procédé consistant à souffler de l'oxygène à l'intérieur du convertisseur par une lance d'injection

par en haut et la demande de brevet Japonais SHO 54 (1979) -

97 521 décrit un procédé consistant à utiliser un conver-

tisseur à soufflage par le fond.

Par ailleurs, le manganèse s'oxyde plus facilement que le fer ou le chrome et la vapeur de manganèse a une

pression élevée. Donc, pendant la fusion, lors de l'intro-

duction forcée de l'oxygène, le manganèse passe dans la scorie et la quantité de manganèse qui est vaporisé et

s'échappe du système est considérable. Les procédés clas-

siques, bien que permettant la décarburation, n'assurent donc pas des conditions de fusion avantageuses en ce qui

concerne la récupération du manganèse. C'est ce qui expli-

que que les procédés de production de ferro-manganèse à bas carbone par soufflage d'oxygène dans un convertisseur par en haut, par le c8té ou par le fond, n'ont Jamais donné

lieu à des applications industrielles.

Lors de l'élaboration de l'acier, les alliages ferreux

à haute teneur en manganèse sont utilisés comme désoxy-

dants du bain d'acier pour améliorer la qualité de l'acier

et augmente l'apport de manganèse. Le phosphore, qui cons-

titue une impureté de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse, est connu pour son influence nocive sur la qualité de l'acier final obtenu. La nécessité d'abaisser le plus possible la teneur en phosphore de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse est de plus en plus reconnues Pour l'élaboration d'alliage ferrelux à haute teneur en manganèse et à bas phosphore, les deux procédes suivants

sont utilisés Jusqu'à présent à l'échelle industrielle.

Le premier procédé consiste à produire un alliage ferreux à haute teneur en manganèse et à bas phosphore en préparant un alliage ferreux à haute teneur en manganèse ayant une teneur en silicium élevée (silice-manganèse ayant une teneur en Si de 35 %) dans un four électrique, à dégager l'alliage de la scorie, à introduire l'alliage dans un réacteur muni d'un dispositif de brassage (comme un agitateur ou un appareil à secousses) A effectuer le brassage avec un agent de déphosphoration (comme CaO, CaC2, CaSi ou CAF2) aJouté par en haut pour déphosphorer

l'alliage et à soumettre l'alliage déphosphoré à une désili-

ciation avec du minerai de manganèse dans un four électrique.

Le deuxième procédé consiste à préparer un alliage ferreux à haute teneur en manganèse et à haut carbone dans un four électrique, à séparer l'alliage de la scorie, à introduire l'alliage dans un convertisseur à soufflage par le haut,

à souffler de l'oxygène dans l'alliage de manière à pro-

duire un alliage ferreux à haute teneur en manganèse non saturé en carbone, à séparer le nouvel alliage de la scorie,

à introduire cet alliage dans un réacteur muni d'un appa-

reil de brassage (comne un agitateur ou un appareil à secousses) et à effectuer le brassage de l'alliage avec un agent de déphosphoration (comme CaO, CaC2, CaSi ou CaP2)

ajouté par en haut de manière à déphosphorer l'alliage.

Ces procédés, cependant, sont compliqués en ce sens qu'ils n'impliquent pas moins de trois stades exigeant l'utilisation alternée d'un four électrique et d'autres

réacteurs dans les conditions qui viennent d'être indiquées.

De plus, du fait qu'ils impliquent inévitablement l'utili- sation d'un four électrique, ces procédés reviennent très cher. La consommation d'énergie électrique est de 4500 KwH par tonne de produit dans le premier procédé et de 2200 KwH par tonne de produit dans le deuxième procédé. Ces chiffres de consommation élevés expliquent les prix élevés des

produits obtenus.

Si l'on peut'-mettre au point un procédé de fusion

réductrice qui permette de disposer d'une énergie de réduc-

tion indépendante de la coûteuse énergie électrique et

d'utiliser une énergie primaire moins coûteuse (en parti-

culier la chaleur de combustion d'une substance solide contenant du carbone comme le charbon ou le coke) dans des conditions permettant d'abaisser largement la teneur en manganèse de la scorie formée au cours de l'élaboration, ce procédé peut présenter des avantages considérables. La mise au point d'un tel procédé implique que les problèmes

suivants soient préalablement résolus.

1) Pour la réduction du manganèse, la limite infé-

rieure admissible de la teneur en oxyde de manganèse dans

le bain métallique est réglée par la relation d'équilibre.

Par conséquent, lorsque la teneur en manganèse s'abaisse jusqu'à un certain niveau, la réduction s'arr te. Pour que la teneur en manganèse de la scorie puisse encore être réduite et pour que le taux de récupération du manganèse puisse être amélioré, il est donc nécessaire de réaliser des conditions (de température et de composition de la scorie) qui permettent une diminution du rapport (Mn] úMn]'

Dans le cas du chrome et du fer, à la différence du man-

ganèse, le rapport (Cr) ou (Fe) est nettement faible du point de vue de l'équilibre. [Fe

point de vue de lquilibre.

2) Le manganèse lui-même a une pression de vapeur élevée aux températures élevées. Les pertes en manganèse dues à la vaporisation au cours de la production sont donc considérables. Le Procédé au four électrique permet de réduire fortement la vaporisation du manganèse car l'opération se poursuit dans des conditions telles que la

surface libre du bain métallique est couverte par une cou-

che très mince de matières premières qui ne sont pas encore

fondues. Dans le cas de la fusion réductrice, à la diffé-

rence du cas du fer et du chrome, la diminution de la vapo-

risation du manganèse constitue un problème important.

3) Le four électrique classique à cuve basse a le mé-

rite de ne présenter en principe aucune consommation de revêtement réfractaire des parois du four du fait que la zone intérieure chauffée à haute température par l'arc et la paroi du four sont généralement isolées l'une de l'autre par les matières premières qui se trouvent entre elles et

également du fait que la masse fondue s'écoule moins faci-

lement à proximité de la paroi du four. Au contraire, dans le procédé de la fusion réductrice, la charge exercée sur les réfractaires augmente lorsque les matières premières sont fortement brassées et que la température d'ensemble

de la zone de réaction est augmentée pour activer la ré-

action. Le problème qui se pose alors est celui de savoir comment protéger les réfractaires de toute avarie due à

une forte charge.

Du fait que ces problèmes ne sont pas encore résolus, aucun procédé pratique n'a encore été mis au point en dehors du procédé d'élaboration de ferro-manganèse au moyen

d'un four électrique et du procédé d'élaboration de ferro-

manganèse à haut carbone au moyen d'un haut fourneau. Aucun des rapports de recherches publiés jusqu'à présent ne

suggère un moyen de résoudre l'ensemble de ces problèmes.

Le but de l'invention est de résoudre les problèmes en question et de mettre au point un procédé applicable industriellement qui permette la fusion réductrice de l'oxyde de manganèse sous la forme d'oxyde de manganèse

sans avoir à utiliser de l'énergie électrique.

Plus particulièrement, le but de l'invention est la mise au point d'un procédé qui permette d'élaborer un allia- ge ferreux à haute teneur en manganèse dans des conditions moins onéreuses que par le procédé classique, dans lequel on utilise, pour la réduction, de l'énergie électrique coûteuse, en effectuant la fusion réductrice de l'oxyde de

manganèse, sous forme d'oxyde de manganèse, avec une subs-

tance contenant du carbone qui revienne moins cher et de l'oxygène comme sources de chaleur, de manière à obtenir un taux de récupération du manganèse supérieur à celui

que permet le procédé classique au four électrique.

Ce but est atteint, suivant l'invention, par l'appli-

cation d'un procédé consistant à effectuer la fusion réduc-

trice de l'oxyde de manganèse, sous forme de minerai de manganèse, en utilisant un convertisseur à soufflage par en haut et par en bas contenant un bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et une scorie fondue, dans des

proportions déterminées, la limite supérieure de la quan-

tité d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse étant fixée à 50 % du volume intérieur du convertisseur et la quantité de scorie étant fixée à un niveau tel que le Jet de gaz introduit par le haut soit dirigé de manière à ne

pas frapper la scorie et à arriver au contact du bain mé-

tallique, à introduire dans le convertisseur au moins le minerai de manganèse ou un produit de la réduction préalable de ce minerai, une substance solide contenant du carbone

et un agent de formation de la scorie, à injecter de l'oxy-

gène ou un gaz contenant de l'oxygène à l'intérieur du convertisseur, puis à chauffer, à faire fondre et à réduire les matières premières introduites dans ces conditions par combustion de la substance solide contenant du carbone de manière à produire un bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et une scorie fondue. L'augmentation

de rendement de cette fusion réductrice et du taux de ré-

cupération du manganèse s'obtient en subdivisant le pro-

cédé en deux périodes dont la première est celle de la fusion réductrice normale et- la deuxième celle de la ré-

duction finale, en maintenant la température du bain métal-

lique à une valeur de 1500 + coC (a étant < 1OO C) pendant la période de fusion réductrice, pendant iaquelle on continue à introduire des matières premières, y compris l'oxyde de manganèse (minerai), puis en déclenchant le soufflage par le fond d'oxygène ou d'un gaz contenant de

l'oxygène et en maintenant la température du bain métal-

lique à une valeur de 1500 + PO C (P étant < 2000C et a) au cours de la période de réduction finale, pendant laquelle l'alimentation en matières premières, y compris

l'oxyde de manganèse, est interrompue.

De plus, dans ce procédé de fusion réductrice, après la formation d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse saturé en carbone, on peut obtenir un alliage ferreux à haute teneur en manganèse non saturé en carbone en enlevant une partie de la scorie formée en même temps que l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse se forme et ensuite en soufflant de nouveau de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène dans le bain métallique pour en provoquer la décarburation. De même, après la formation de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse non saturé en carbone,

on peut obtenir un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse à bas phosphore en enlevant la scorie dans sa tota-

lité, en ajoutant au bain métallique un mélange d'au moins une substance choisie dans le groupe englobant la chaux vive, le carbure de calcium et le carbure de silicium avec un halogénure d'un métal alcalino-terreux, en soufflant par le fond un gaz inerte dans le bain métallique pour assurer le brassage du bain métallique et la déphosphoration du bain métallique. En variante, on peut obtenir un alliage ferreux à haute teneur en manganèse à bas phosphore en réalisant le brassage de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse saturé ou non en carbone, produit par le procédé ci-dessus, avec un mélange d'oxyde ou de carbonate de baryum et de chlorure de baryum qu'on y ajoute. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus

détaillée en se référant au dessin.

La figure 1 est une coupe longitudinale d'un appareil

normalement utilisé pour l'application du procédé.

La figure 2 est un diagramme présentant les courbes de réduction relatives à l'oxyde de manganèse et à l'oxyde

de manganèse après la fusion du minerai de manganèse.

La figure 3 est un diagramme mettant en évidence la relation existant entre la teneur en manganèse du métal et

la constante de taux de réduction K de l'oxyde de manga-

nèse dans la scorie.

La figure 4 est un diagramme mettant en évidence la relation d'équilibre entre la teneur en manganèse du métal et la teneur en oxyde de manganèse de la scorie en liaison

avec la basicité (CaO/SiO2) de la scorie.

La figure 5 est un diagramme mettant en évidence la relation entre la basicité de la scorie et la concentration

à l'équilibre de l'oxyde de manganèse dans la scorie.

La figure 6 est un diagramme mettant en évidence ltin-

fluence de la température sur la concentration & l'équili-

bre de l'oxyde de manganèse dans la scorie.

La figure 7 est un diagramme mettant en évidence l'in-

fluence de la température sur la constante de taux de ré-

duction de l'oxyde de manganèse dans l'acier.

La figure 8 est un diagramme mettant en évidence la relation entre le taux de vaporisation du manganèse et

l'épaisseur de la couche de scorie fondue.

La figure 9 est un diagramme mettant en évidence l'influence de la température sur le taux de vaporisation

du manganèse.

il La figure 10 est un diagramme mettant en évidence l'influence de la teneur en manganèse du métal et de la

nature du gaz soufflé par le fond sur le taux de vapori-

sation du manganèse.

La figure 11 est un diagramme mettant en évidence la relation entre le taux d'usure des réfractaires due à

la fusion et la température.

La figure 12 est un diagramme mettant en évidence l'influence de la nature du gaz soufflé par le fond sur le

taux de réduction de l'oxyde de manganèse et sur la concen-

tration à l'équilibre de l'oxyde de manganèse dans la scorie.

La figure 13 est un diagramme mettant en évidence l'influence de la teneur en carbone du bain métallique sur

le taux de déphosphoration au cours de la déphosphoration.

La figure 14 est un diagramme mettant en évidence l'influence de la composition de la scorie et de la relation

([Mn - [Cl) du bain d'alliage sur le taux de déphospho-

ration au cours de la déphosphoration au moyen d'un fondant

à base de baryum.

L'invention est relative à un procédé de fusion réduc-

trice d'un oxyde de manganèse, comme un minerai de manga-

nèse, pour l'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur

en manganèse sans utilisation d'un four électrique.

D'une manière générale, lors de l'élaboration d'un alliage ferreux par fusion réductrice, les problèmes qui

se posent sont, comme on l'a vu, les suivants.

Tout d'abord, du fait que la limite inférieure de la teneur en oxyde d'aluminium dans le bain métallique est réglée par la relation d'équilibre, il est nécessaire de diminuer le rapport d'équilibre (n pour abaisser la teneur en manganèse de la scorie et améliorer le taux de

récupération du manganèse.

Ensuite, du fait que le manganese lui-même a une tension de vapeur élevée, il est nécessaire de freiner la vaporisation du manganèse au cours de l'opération, de

manière à diminuer les pertes en manganèse dues à la vapo-

risation. Du fait que les scories contenant de l'oxyde de manganèse ont sur les réfractaires du convertisseur une action plus corrosive que les scories contenant du chrome ou du fer, il faut que l'opération s'effectue dans des conditions telles que la corrosion des réfractaires soit atténuée. Pour atteindre le but de l'invention, on a commencé par étudier le mécanisme de la réduction de l'oxyde de manganèse et on a ensuite étudié les différents problèmes

déjà énumérés.

L'oxyde de manganèse et l'oxyde de fer contenus dans la scorie fondue produite par suite de la fusion du minerai de manganèse sont réduits par le carbone en excès qui est

ajouté dans le four pendant le chargement des autres matiè-

res premières. Les réactions normales qui se produisent alors sont indiquées par les formules suivantes: Mn 0 + C = Mn + C0 (1) Fe 0 + C = Fe + C0 (2)

La figure 2 représente le mécanisme normal de la ré-

duction. L'oxyde de fer contenu dans la scorie est réduit par priorité. La teneur en fer de la scorie diminue donc rapidement et atteint un niveau de 0,5 % environ, après quoi elle reste inchangée. Les recherches faites ont montré que cette valeur de 0,5 % correspond en grande partie au fer contenu dans les particules métalliques en suspension dans la scorie. C'est donc que le fer est rapidement réduit dans sa totalité. En mime temps, l'oxyde de manganèse est

soumis à une réduction suivant la formule de taux de réac-

tion primaire indiquée sous la référence (3) ci-dessous et atteint l'équilibre (Mn o) t - (Mn o)e Log (Mn = K (t- to) (3) (Mn O)t - (Mn O)e o

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expression dans laquelle (Mn O)t désigne la concentration À o initiale de l'oxyde de manganèse dans la scorie, (Mn O)t la concentration de l'oxyde de manganèse dans la scorie

au bout de t minutes de réduction, (Mn 0)e, la concentra-

tion à l'équilibre de l'oxyde de manganèse dans la scorie

et K, la constante de taux de réduction.

Dans la formule (3), K est la constante indiquant le taux de réduction de l'oxyde de manganèse et la valeur de K augmente lorsque le taux de réduction augmente. Cette

constante représente un facteur important pour la diminu-

tion du temps nécessaire à l'opération, l'amélioration du rendement de l'opération et la protection contre l'usure

des réfractaires par fusion.

Par ailleurs, dans la formule (3), (Mn O)e désigne la concentration à l'équilibre de l'oxyde de manganèse dans la scorie. Dans des conditions fixées, le terme (Mn 0)e a

touJours une valeur constante. La teneur en oxyde de man-

ganèse peut donc 8tre abaissée au-dessous de ce niveau.

La formule (1) représente donc une réaction d'équilibre.

En d'autres termes, tout ce qui tend à réaliser l'opéra-

tion dans des conditions qui permettent de déplacer le plus

possible cet équilibre vers la droite (système de forma-

tion) de la formule (1) contribue à assurer l'abaissement de la teneur en oxyde de manganèse dans la scorie et à augmenter le taux de récupération du manganèse. On sait que, dans une réaction d'équilibre de cette nature, la température et la concentration du système qui réagit influent sur la réaction. De plus, la réduction de l'oxyde de manganèse est influencée par la basicité (Ca O/SiO2)

de la scorie.

On a donc étudié l'influence exercée par différents facteurs sur la constante K de taux ou vitesse de réaction

et sur la réaction d'équilibre. Les résultats sont indi-

qués ci-dessous.

La figure 3 met en évidence la relation entre la teneur en manganèse du métal et la constante K de vitesse

de réduction de l'oxyde de manganèse dans la scorie déter-

minée pour la température de 16000C du bain métallique

et pour une basicité de la scorie variant de 0,7 à 1,4.

I1 y a lieu de remarquer que la constante K est pratique- ment constante tant que la teneur en manganèse du métal dépasse 30 %. Il est donc évident que, pour l'élaboration

d'un alliage ferreux au manganèse.

Il est donc évident que, pour l'élaboration d'un alliage ferreux au manganèse ayant une teneur en manganèse qui n'est pas inférieure à 30 %, la teneur en manganèse

n'a pratiquement aucune influence sur la vitesse de réduc-

tion de l'oxyde de manganèse de la scorie.

Les résultats relatifs à la relation d'équilibre entre l'oxyde de manganèse contenu dans la scorie et le manganèse contenu dans le métal sont représentés graphiquement par la figure 4 et la figure 5. La figure 5 montre que, tant que la teneur en manganèse du métal augmente Jusqu'à 20 %, l'oxyde de manganèse contenu dans la scorie augmente à pou près proportionnellement à la teneur en manganèse du métal, mais que, lorsque la teneur en manganèse du métal augmente au-dessus du niveau de 30 % environ, l'influence de la teneur en manganèse du métal sur la teneur en manganèse de

la scorie est très faible. La figure 5 montre que la basi-

cité de la scorie a une forte influence sur la teneur enoxyde de manganèse de la scorie.

La figure 6 est un diagramme mettant en évidence l'in-

fluence de la température du bain métallique sur la concen-

tration à l'équilibre de ltoxyde de manganèse dans la scorie.

Les résultats obtenus montrent que la concentration à l'équilibre de l'oxyde de manganèse diminue à mesure que

la température du bain métallique augmente.

La figure 7 met en évidence l'influence de la tempéra-

ture du bain métallique sur la constante K de vitesse ou de taux de réduction. Les résultats indiqués montrent que

* la constante K augmente avec la température du bain métal-

lique. La vitesse de réaction augmente lorsque le bain métallique est agité par brassage et que lorsque la scorie

fondue est agitée par le gaz soufflé par le fond. Le bras-

sage assuré par le soufflage du gaz par le fond doit être aussi intense que possible. Cependant, si l'intensité du brassage dépasse un certain niveau, le jet de gaz soufflé

par le fond traverse la couche de scorie fondue qui recou-

vre le bain métallique dans des conditions qui peuvent avoir une action nocive sur les conditions de brassage. Il est donc important que le débit de soufflage du gaz utilisé

pour le brassage ne dépasse-pas un niveau déterminé.

Les recherches effectuées dans les conditions ci-dessus ont montré que, pour l'élaboration d'un alliage ferreux haute teneur en manganèse par fusion réductrice, il est avantageux d'augmenter la basicité de la scorie et d'élever la température du bain métallique sans tenir compte de la teneur en manganèse du métal, de manière à augmenter la vitesse de réduction et a abaisser la teneur en oxyde de manganèse de la scorie. Si la basicité de la scorie est trop élevée, le point de fusion de la scorie elle-même augmente au point de rendre l'opération difficile. La valeur optimale du rapport CaO/SiO2 est donc comprise entre 1,4 et 1,6. Si la température du bain métallique est trop élevée, les pertes en manganèse par vaporisation et les

pertes en réfractaires par fusion augmentent.

La relation entre le taux de vaporisation du manganèse et l'épaisseur de la scorie fondue qui recouvre le bain

métallique est mise en évidence par la figure 8. Les résul-

tats obtenus montrent que lorsque le débit du 02 injecté par soufflage par en haut est de 2000 litres/min., par exemple, le taux de vaporisation du manganèse augmente

lorsque l'épaisseur de la couche de scorie fondue ne dé-

passe pas 90 mm environ. Cette augmentation du taux de vaporisation du manganèse s'explique logiquement en admettant que, lorsque la couche de scorie fondue est mince, le jet de gaz soufflé par en haut se fraie un passage dans la couche de scorie fondue qui recouvre la surface du bain métallique, que l'oxygène contenu dans le gaz soufflé par en haut arrive au contact du bain métal- lique et au point de contact, oxyde de manganèse et le carbone contenus dans le bain métallique et que la partie du bain métallique qui est surchauffée par la chaleur

provenant de l'oxydation provoque la vaporisation du manga-

nèse. Pour pouvoir continuer l'opération en limitant la vaporisation du manganèse, il est nécessaire de rendre la couche de scorie fondue assez épaisse pour empêcher le Jet de gaz soufflé par le haut de traverser la couche de scorie

fondue et de venir en contact avec le bain métallique.

L'épaisseur de scorie fondue Dop (mm) qui est nécessaire op pour que cette condition soit remplie s'exprime par une fonction du débit du gaz (02) soufflé par le haut, Ft0 (Nm3/h) suivant la formule (3)':

2 1

Dop = 18 Ft02 (3)' Dans les conditions de fonctionnement effectives, la

quantité de scorie augmente au fur et à mesure de l'intro-

duction des matières premières. Le problème relatif à l'épaisseur de la scorie dont il a déjà été question ne doit donc pas être perdu de vue notamment pendant le stade initial de la fusion réductrice et pendant le stade qui suit immédiatement l'évacuation de la scorie hors du four

à chaque chargement.

Les relations entre la température du bain métallique et la teneur en manganèse du bain métallique, d'une part, et les pertes en manganèse dues à la vaporisation, d'autre part, sont mises en évidence par la figure 9 et la figure

10. La figure 9 montre nettement que la quantité de manga-

nèse vaporisé augmente à mesure que la température du bain métallique s'élève. Cette relation est en contradiction

avec la constatation antérieure de l'influence de la tem-

pérature sur la vitesse de réaction et l'équilibre. Les conditions optimales doivent donc être déterminées compte

tenu de toutes ces influences contradictoires.

Les résultats mis en évidence par la figure 10 mon- trent que la quantité de manganèse vaporisé augmente à mesure que la teneur en manganèse du bain métallique augmente.

La limitation des pertes en manganèse dues à la vapo-

risation peut être obtenue d'une manière efficace par

l'utilisation d'une buse de soufflage par le fond compre-

nant un tube triple et par le soufflage par le fond de poussier de charbon ou de coke pulvérisé véhiculé par un

gaz porteur passant par le tube intérieur de la buse.

L'influence de la limitation ainsi obtenue est mise en évi-

dence par la figure 10. Les résultats obtenus s'expliquent logiquement en admettant que, lorsque l'alliage ferreux & haute teneur en manganèse se forme dans le convertisseur, le manganèse et le carbone qui se trouvent dans le bain

métallique à proximité de la buse de soufflage sont par-

tiellement oxydés par l'oxygène soufflé par le fond et que, bien que le dégagement de chaleur puisse parfois provoquer

la vaporisation du manganèse à partir de la zone surchauf-

fée par cette chaleur, le charbon ou le coke pulvérisés qui sont soufflée par la buse de fond à triple tube tendent

à abaisser la température de la zone surchauffée et, par-

conséquent, à empêcher toute autre vaporisation du manganèse

à partir de la zone surchauffée.

Lorsque le soufflage par le fond est effectué exclu-

sivement au moyen d'un gaz ne contenant pas d'oxygène, la vaporisation du manganèse s'obtient plus facilement. C'est ce que montrent à l'évidence les résultats indiqués par la figure 10. L'utilisation de ce gaz exclut la formation de la zone surchauffée en raison du mécanisme de l!action de l'oxygène dans le gaz de soufflage par le fond et, de ce

fait, empêche toute perte en manganèse due à l'évapora-

tion pouvant être provoquée par le soufflage de gaz par

le fond.

Le revêtement du convertisseur est réalisé au moyen de briques de dolomie et magnésie. L'influence de la température sur le taux d'usure des réfractaires par la

fusion est mise en évidence par la figure 11. Les résul-

tats indiqués montrent que le taux d'usure des réfrac-

taires par fusion augmente avec l'augmentation de la tempé-

rature au-delà d'un niveau de 1 550 C environ. Le taux d'usure des réfractaires par fusion influe sur le nombre de coulées effectuées dans le convertisseur et constitue un facteur important de la productivité du procédé pour son application effective. De ce point de vue, il peut être souvent avantageux de fixer la température du convertisseur

à un niveau inférieur à 1 550 C.-

Le soufflage par le fond du gaz ne contenant pas d'oxygène peut permettre d'abaisser la teneur en oxyde de

manganèse (concentration à l'équilibre) de l'acier. La fi-

gure 12 permet de comparer les résultats du soufflage par le fond d'un gaz ordinaire contenant de l'oxygène avec ceux du soufflage par le fond d'argon, exclusivement. Les

résultats indiqués par la figure 12 montrent que la réduc-

tion de l'oxyde de manganèse dans la scorie est plus rapide et que la concentration finale de l'oxyde de manganèse est

plus faible lorsque l'argon seul est soufflé par le bas.

Cette nette différence s'explique logiquement en admettant

que, lorsque de l'oxygène est soufflé par le bas, le man-

ganèse contenu dans le lit métallique est oxydé, que cette oxydation est compensée par une partie de la réduction de l'oxyde de manganèse contenu dans la scorie, que, par conséquent, la réduction dans son ensemble en est retardée d'autant, que, lorsque le gaz soufflé par le fond ne contient pas d'oxygène, le manganèse contenu dans le bain métallique n'est pas oxydé et que, par conséquent, la réduction de

l'oxyde de manganèse seul ne peut pas se produire.

D'après les résultats des recherches mentionnées ci-

dessus, les conditions de fonctionnement optimales pour

l'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse impliquent l'utilisation d'un convertisseur à souf- flage par en haut et par le fond. Les connaissances ainsi

acquises ont permis le perfectionnement de l'invention.

L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée. Un appareil permettant l'application de l'invention

est représenté schématiquement par la figure 1. Un conver-

tisseur 2 à soufflage par le haut et par le fond est conçu de manière à permettre le soufflage de gaz par le haut et par le fond. Le fond de ce convertisseur comporte une ou

plusieurs buses 3. Le nombre des buses dépend de la capa-

cité du convertisseur et du débit du gaz qui doit être

soufflé dans le convertisseur. La buse 3 peut 0tre cons-

tituée par un tube double ou triple. La buse à double tube est conçue pour permettre d'utiliser le tube intérieur pour le passage de l'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, un hydrocarbure gazeux comme le propane, un gaz inerte comme N2 ou Ar, du C02 ou de la vapeur et le tube

extérieur pour le passage d'un gaz de réfrigération consti-

tué par un hydrocarbure gazeux comme le propane, un gaz inerte comme N2 ou Ar, du C02 ou de la vapeur. La buse à trois tubes est conçue pour permettre d'utiliser le tube intérieur pour le passage d'un gaz contenant du charbon pulvérisé ou du poussier de coke, le tube médian pour le passage d'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, un hydrocarbure gazeux comme le propane, un gaz inerte comme N2 ou Ar, du CO2 ou de la vapeur et le tube extérieur pour passage du gaz de réfrigération déjà mentionné. Sur la figure 1, la référence 4 désigne une lance utilisée pour le soufflage de gaz par le haut. L'appareil permettant l'application de la présente invention est essentiellement

constitué par le convertisseur 2, par la base 3 de souffla-

ge par le fond et par la lance 4 de soufflage par le haut.

Comme matière première, on peut utiliser le minerai de manganèse sous la forme de minerai brut sec. Sinon, le minerai de manganèse peut être soumis à une réduction préalable et à un frittage dans un four rotatif, un four de réduction avec fluidisation ou une installation de frittage. Les trois catégories de minerais de manganèse déjà mentionnées peuvent être utilisées séparément ou sous

la forme d'un mélange de deux minerais au moins.

La substance solide contenant du carbone peut être une substance solide contenant du carbone comme le charbon ou le coke. La chaux ou la castine sont surtout utilisées comme agents de formation de la scorie. Toutes les matières

premières utilisées doivent être desséchées.

Lorsque les matières premières sont introduites dans le convertisseur A soufflage par le haut et par le fond, si l'une de ces matières premières a été soumise à un traitement préalable, les matières premières qui viennent d'arriver de l'installation de traitement préalable sont introduites directement dans le -convertisseur avant qu'elles aient le temps de se refroidir. Ce procédé s'avère efficace en ce qu'il assure une économie d'énergie puisque la chaleur latente de cette matière première peut être complètement utilisée. Lorsque le minerai de manganèse est soumis à une réduction préalable dans un four tournant, par exemple, le minerai de manganèse et une substance contenant du carbone sont introduits dans ce four et soumis A une réduction thermique, à une température de 1 000C environ. Lorsque ce four est relié directement à la partie supérieure du convertisseur à soufflage par le haut et par le fond, la

matière première chauffée à 1 000 C environ peut être intro-

duite directement dans le convertisseur. Un dispositif permettant de réaliser ce transport direct est représenté par la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un four rotatif et la référence 6 désigne un dispositif d'introduction de matières premières complémentaires

utilisées comme agents de fonrmation de la scorie.

Le mode d'application de l'invention est décrit ci-

dessous d'une manière détaillée. Dans un convertisseur permettant le soufflage par le haut et par le fond, on charge du minerai de manganèse et/ou un produit de la réduction préalable de ce mineraig une substance solide contenant du carbone et un agent de

formation de la scorie et on y souffle également de l'ory-

gène ou un gaz contenant de l'oxygène pour réaliser la ré duction de l'oxyde de manganèse. Ce procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en manganèse par fusion

réductrice comporte une succession d'opérations qui cons-

tituent un cycle. Facultativement, la période de réduction finale peut être suivie d'un traitement de décarburation

et d'un traitement de déphosphoration.

Période de fusion Période de Evacuation de la réductrice PériodedeI scorie et coulée (Introduction de -> rduction (coulée initiale matières premières exceptée) La période de fusion réductrice constitue un stade dans lequel l'oxyde de manganèse, qui constitue la matière première principale, est introduit dans le convertisseur qui contient déjà des quantités déterminées d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et de scorie fondue et, en même temps, de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène est injecté de manière à assurer thermiquement la fusion

réductrice de l'oxyde de manganèse.

Le bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse

est utilisé comme coulée initiale pour maintenir l'inté-

rieur du convertisseur stable à proximité de la tuyère de soufflage par le fond. La quantité de bain d'alliage doit donc être aussi faible que possible à condition qu'elle suffise à obtenir ce résultat. Bien que cette quantité varie suivant le volume intérieur du convertiseur, il suffit

généralement qutelle corresponde à 30% environ de la capaci-

té du convertiseur. Elle ne doit pas dépasser 50%.

La scorie fondue contenue au début dans le convertiseur est nécessaire pour éviter les pertes en manganèse dues à la vaporisation. La quantité de scorie fondue doit donc être

telle que la couche de scorie fondue couvrant le bain mé-

tallique empêche le Jet de gaz soufflé par le haut de tra-

verser la couche de scorie fondue et de venir en contact avec le bain métallique sous-jacent. l'épaisseur de cette couche bien que variant suivant les quantités traitées dans l'opération, ne doit pas être inférieur à 170 mm dans le cas

correspondant à la figure 8. Cette épaisseur doit être éga-

lement suffisantepour que les éclaboussures de métal liquide résultant du brassage du bain liquide en cas de soufflage

de gaz par le fond ne traversent pas la couche de scorie fon-

due. Cette épaisseur est d'environ 100 mm. Elle peut être inférieure à l'épaisseur nécessaire dans le cas du soufflage du gaz par le haut. L'épaisseur de la scorie fondue dépend donc exclusivement des conditions de soufflage de gaz par le haut.

Lorsque le convertiseur est utilisé pour plusieurs cou-

lée successives, le bain métallique et la scorie fondue qui

doivent y être contenues au début d'une coulée donnée peu-

vent être une partie réservée du bain métallique et de la scorie fondue formés au cours de la coulée immédiatement précédente. Pour la première coulée, le bain métallique ne doit pas forcément être un alliage ferreux à haute teneur en maganèse et peut, par exemple, être remplacé par de la

fonte liquide.

Dans un convertiseur contenant déjà les quantités in-

diquées de bain métallique et de scorie fondue, le gaz de soufflage par le fond doit être injecté d'abord. Lorsque la buse de soufflage par le fond comporte un tube double, l'un

au moins des fluides appartenant au groupe formé par l'oxy-

gène, des gaz contenant de l'oxygène, les hydrocarbures ga-

zeux comme le propane, les gaz inertes comme N2 ou Ar, 002 ou la vapeur est soufflé par le tube extérieur. Lorsque la buse de soufflage par le fond comporte un tube triple, le charbon pulvérisé ou le poussier de coke et/ ou la chaux pul- vérisée sont injectés par le tube intérieur en même temps

qu'un gaz servant de véhicule, l'un au moins des fluides ap-

partenant au groupe formé par l'oxygène, les gaz contenant de l'oxygène, les hydrocarbures gazeux comme le propane, les

gaz inertes comme N2 ou Ar, 002 ou la vapeur d'eau est souf-

flé par le tube du milieu et l'un au moins des fluides ap-

partenant au groupe formé par des hydrocarbures gazeux com-

me le propane, les gaz inertes comme N2 ou Ar, 002 ou la vapeur d'eau est soufflé par le tube extérieur. Comme gaz servant de véhicule, on peut utiliser n'importe lequel des

gaz soufflés par le tube extérieur ou une partie du gaz pro-

duit au cours du procédé.

Lorsque le convertisseur est préparé dans les conditions

indiquées ci-dessus, la substance solide contenant du carbo-

ne est introduite dans le convertisseur et l'injection d'o-

xygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène par la lance de soufflage par le haut est mise en route pour provoquer la

combustion de la substance solide contenant du carbone. lors-

que le gaz de soufflage par le fond est de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène, le rapport du débit de l'oxygène soufflé par le haut au débit de l'oxygène soufflé par le

fond doit être compris entre 97: 3 et 80: 20.

Ensuite, le minerai de manganèse et/ ou le produit de la réduction préalable de ce minerai, la substance solide contenant du carbone et l'agent de formation de la scorie

sont introduits dans le convertisseur. Ces matières premiè-

res peuvent 4tre introduites séparément sous forme d'un mé-

lange ou être introduites séparément. La quantité d'agent de

formation de la scorie utilisée doit être telle que la sco-

rie formée ait une composition convenable. Plus précisément,

la quantité optimale d'agent de formation de la scorie intro-

duit doit être telle que la basicité de la scorie fondue soit

de l'ordre de 1,4 à 1,6.

Pendant la période de fusion réductrice, les matières premières ci-dessus sont introduites d'une manière continue ou intermittente dans le convertisseur de manière que ces matières premières soient chauffées et fondues par suite de

la combustion de la substance contenant du carbone avec l'o-

xygène. Dans ce cas, les quantités de matières premières qui doivent être introduites et le débit du gaz de soufflage par le haut sont réglés de telle manière que la température du bain métallique à l'intérieur du convertisseur soit de 1500 + o0C (oétant100 0C). Si la température du bain métallique ne dépasse pas 150000, la viscosité du bain métallique est supérieure à la valeur souhaitée et la vitesse de réduction

est inférieure à la valeur souhaitée ( Figure 7). Si la tem-

pérature dépasse 1600 OC, les réfractaires subissent une for-

te corrosion, comme le montre la figure 11, et les pertes en

manganèse du bain métallique dues à la vaporisation augmen-

tent, comme le montre la figure 9. Pendant la période de fu-

sion réductrice, il est donc avantMgeux de maintenir la tem-

pérature du bain métallique à 1500 + 0 (o étant - 100 0C).

Il est préférable que la température soit maintenue voisine

de 1500 0 pendant la période de fusion réductrice.

Comme on l'a vu, pendant la période de fusion réductri-

ce, l'introduction de charbon pulvérisé ou de poussier de coke par la buse de soufflage par le fond constituée par un tube triple permet de réduire d'une manière considérable les

pertes en manganèse dues à la vaporisation ( Figure 10).

Après que les quantités voulues de matièrespremières aient été chargées dans le convertisseur et complètement fondues dans les conditions déjà indiquées, on passe dans le

convertisseur au stade de la réduction finale.

La période de la réduction finale est un stade dans le-

quel l'oxyde de manganèse qui subsiste dans les matières premières fondues est réduit le plus possible par le carbone

en excès.

Au début de la période de réduction finale, on arrête le chargement des matières premières et, lorsque le gaz de soufflage par le fond est de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène, ce gaz est remplacé par un gaz ne contenant pas d'oxygène, par exemple par l'un des gaz appartenant au groupe formé par les hydrocarbures gazeux comme le propane 1

les gaz inertes comme N2 ou Ar, C02 ou la vapeur. Le manga-

nèse étant plus oxydable que le fer et le chrome et la cha-

leur d'oxydation pouvant donner lieu à une zone de suvchauf-

fe dans le bain métallique, le changement de gaz de souffla-

ge par le fond est nécessaire pour éviter toute perte en man-

ganèse due à la vaporisation qui se produisait dans la zone de surchauffe. Cette précaution pour éviter des pertes en

manganèse dues à la vaporisation est efficace, comme le mon-

tre la figure 10.

L'arrêt du chargement des matières premières a pour ef-

fet de provoquer une élévation de la température du bain mé-

tallique dans le convertisseur. Comme le montrent les figu-

res 6 et 7, la concentration à l'équilibre de l'oxyde de man-

ganèse dans la scorie diminue et la vitesse de réduction aug-

mente à mesure que la température du bain métallique s'élève.

Il est donc souhaitable de maintenir la température du bain

métallique à un niveau plus élevé pendant la période de ré-

duction finale que pendant la période de fusion réductrice et de réaliser la réduction complète aussi rapidement que

possible. Il est cependant évident que les pertes en manga-

nèse dues à la vaporisation et à l'usure des réfractaires par fusion augmentent à mesure que la température du bain

métallique s'élève. Compte tenu de ce fait, on peut en dédui-

re que la température du bain métallique pendant la période de réduction finale doit être maintenue à 1500 + OC ( Pétant

e 200 OC), de préférence entre 1600 0C et 1650 O. Le régla-

ge de la température dans ces limites s'obtient en réglant

le débit de soufflage de l'oxygène.

Lorsque la réaction se continue pendant le durée voulue,

l'oxyde de manganèse contenu dans les matières premières fon-

dues est réduit par le carbone en excès pour donner naissan-

ce à un alliage ferreux à haute teneur en manganèse et à de

la scorie fondue.

L'alliage ferreux à haute teneur en manganèse formé pen-

dant cette période est pratiquement complètement saturé de

carbone et, par conséquent, contient du carbone dans une pro-

portion de 7% environ. La teneur en oxyde de manganèse de la

scorie est de l'ordre de 5 à 10%. Lorsque le but de l'opéra-

tion est d'obtenir un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse et à haut carbone, le bain métallique et la scorie fondue sont retirés du convertisseur à ce stade et le métal fondu est coulé suivant le procédé habituel. Une partie du

bain métallique et de la scorie fondue ainsi obtenus est lais-

sée dans le convertisseur pour être utilisée comme produit

de départ pour le coulée suivante.

la description suivante est relative à l'élaboration,

suivant l'invention, d'un alliage ferreux à haute teneur en

manganèse et à haut carbone.

Après que l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse

saturé en carbone ait été obtenu au cours de l'opération dé-

crite ci-dessus, une partie de la scorie fondue est enlevée

du convertisseur. Dans la scorie fondue et dans le bain d'al-

liage ferreux à haute teneur en manganèse saturé en carbone contenus dans le convertisseur, on injecte de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène essentiellement par soufflage par le fond, de manière à réaliser la décarburation du bain

métallique.

Pendant le stade initial du soufflage d'oxygène dans cette opération, le manganèse du bain métallique subit une

oxydation, la température du bain métallique s'élève forte-

ment et l'oxydation du carbone commence. De ce fait, la tem-

pérature du bain métallique continue à s'élever. A ce stade, la température du bain métallique est réglée entre 1650 et

18500C0, de manière à abaisser la teneur en carbone du pro-

duit final. Pour que la teneur en carbone du produit final

s'abaisse au-dessous de 2%, la température du bain métalli-

que doit être réglée pour rester comprise entre 1750 et 17800C. Pour que la teneur en carbone s'abaisse au-dessous de 1%, la température finale doit être comprise entre 18200

et 185000.

Si la température du bain métallique est inférieure à

16500C0, le manganèse s'oxyde plus que le carbone. Si la tem-

pérature dépasse 185000, la vaporisation du manganèse s'in-

tensifie et les pertes en manganèse qu'elles provoquent aug-

mentent. La température du bain métallique pendant la réduc-

tion doit donc rester comprise entre 16500 et 185000C. Le ré-

glage de la température du bain métallique peut s'effectuer

en réglant le débit d'oxygène inJecté dans le bain métalli-

que et en ajoutant au bain métallique un produit de refroi-

dissement comme un ferro-manganèse à haut, moyen ou bas car-

bone ou un flux ou fondant.

Lorsque le teneur en carbone du bain métallique est a-

baissée jusqu'à un niveau déterminé, le manganèse oxydé à

l'état d'oxyde de manganèse dans la scorie est dans une con-

centration de 30 à 50% de manganèse. Cette scorie contenant

de l'oxyde de manganèse peut 4tre utilisée comme matière pre-

mière pour l'élaboration de ferro-manganèse à haute teneur

en manganèse.

Le métal obtenu dans le convertisseur est évacué hors

du convertisseur comme produit final.

La description ci-dessous est relative au traitement

nécessaire à l'élaboration d'un allige ferreux à haute te-

* neur en manganèse et à bas phosphore.

La teneur en phosphore de l'alliage à haute teneur en manganèse dépend en grande partie de la teneur en phosphore du minerai de manganèse qui constitue la matière première

principale. Pour abaisser la teneur en phosphore de l'allia-

ge ferreux à haute teneur en manganèse produit, on soumet l'alliage produit dans les conditions indiquées ci-dessus à une déphosphoration effectuée par l'un des procédés suivants: 1- Déphosphoration avecréduction: On sait que la déphosphoration d'un bain d'alliage fer- reux à haute teneur en manganèse avec un composé du calcium

comme, par exemple, le carbure de calcium, s'effectue confor-

mément au schéma suivant: 3 Ca C2+ 14 Mn 3 [Ca] + 2 Mn7 3 ( 4 3 Ca] + 2 P ---> Ca3 P2 ( 5)

Dans la formule (4), Mn7 C correspond au cas de satu-

ration en carbone. Dans le cas d'un alliage ferreux à haute

teneur en manganèse saturé en carbone, la réaction corres-

pondant à l'équation (4) ne se produit pas et, de ce fait, la réaction correspondant à l'équation (5) ne se produit pas non plus. Le procédé qui consiste à abaisser la teneur en

phosphore d'un bain d'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse en réalisant dans le bain d'alliage un état de non

saturation en carbone et en provoquant dans le bain d'allia-

ge la réaction correspondant à l'équation (4) de manière à

faire passer le phosphore dans le flux s'avère efficace.

Des essais ont été effectués sur des alliages ferreux

à haute teneur en manganèse pour déterminer la relation exis-

tant entre la teneur en carbone et le taux de déphosphora-

tion. Ces essais ont montré, comme l'indique la figure 13,

qu'on obtient une déphosphoration suffisante lorsque la te-

neur en carbone ne dépasse pas 4%.

Les résultats des essais ont montré qu'on peut obtenir

un alliage ferreux à haute teneur en manganèse et à bas phos-

phore en élaborant un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone suivant le procédé déjà indiqué, en enlevant pratiquement toute la scorie formée en même temp,

en ajoutant au bain d'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone une quantité convenable d'un flux déphosphorant et en soufflant par le fond un gaz inerte

en agitant fortement le bain métallique.

Comme flux ou fondant de déphosphoration, on peut uti-

liser un mélange d'au moins une substance choisie dans le groupe comprenant la chaux vive, le carbure de calcium et le carbure de silicium et d'un halogénure d'un métal alcalino- terreux. La chaux vive, le carbure de calcium ou le carbure

de silicium réagissent avec l'alliage ferreux à haute te-

neur en manganèse en donnant du calcium élémentaire et le

calcium à l'état naissant formé dans ces conditions se com-

bine facilement au phosphore pour donner Ca3 P2-

Pour que le Ca3 P2 formé au cours de la réaction corres-

pondant à l'équation (5) puisse 8tre dissous dans le flux et

y être retenu d'une manibre stable, il faut que le flux con-

tienne l'halogénure d'un métal alcalino-terreux. Il faut que la concentration de l'halogénure dans le flux ne soit pas inférieure à 5%. Les composants du mélange y sont dans des proportions telles que la concentration de l'halogénure dans

le mélange dépasse la limite inférieure indiquée. Cette ha-

logénure peut être un chlorure. Le chlorure étant hygrosco -

pique, il est avntageux d'utiliser comme halogénure du fluo-

rure de calcium (Ca F2).

Il suffit d'ajouter ce flux au bain métallique en quan-

tité suffisante pour assuer la déphosphoration voulue. Dans le cas d'un alliage à haute teneur en manganèse, si le métal est découvert au niveau d'un passage dans la surface de la scorie fondue, les pertes en manganèse du bain métallique dues à la vaporisation augmentent. L'addition de flux donne

des résultats satisfaisants lorsque la quantité de flux uti-

lisée est suffisante pour donner une couche de scorie fondue dont l'épaisseur est suffisante pour éviter toute projection de métal liquide lors du brassage du bain métallique par le

gaz soufflé par le fond lorsqu'il traverse la couche de sco-

rie fondue.

Par ailleurs, puisque cette scorie doit 8tre capable

d'assurer la déphosphoration du bain métallique, il est né-

céssaire que la scorie utilisée dans le premier stade soit entièrement enlevée et qu'on ajoute de nouveau du flux ou fondant de déphosphoration. Ce flux de déphosphoration est

utilisé sous la forme de granules ou de particules. Au con-

tact avec le bain d'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone, le flux est fondu par la cha-

leur du bain métallique et provoque une réaction de déphos-

phoration. Dans ce cas, le bain métallique et le flux aJou-

té doivent être brassés de manière à abréger la durée de l'o-

pération. Le brassageassuré par le soufflage par le fond est

renforcé par la moitié ou les deux tiers de la durée de l'o-

pération par le procédé classique de brassage au moyen d'un agitateur ou d'un dispositif à secousses. la diminution du

temps nécéssaire au brassage à pour effet de réduire les per-

tes en manganèse par vaporisation.

Le brassage forcé par soufflage de gaz par le fond, as-

socié au soufflage par le fond de la partie du flux sous for-

me pulvérulente mélangé au gaz de soufflage par le fond dans le bain métallique constitue une mesure avantageuse ayant pour effet de diminuer la durée nécessaire au brassage et

d'augmenter le taux de déphosphoration.

l ce qui concerne la température du bain métallique à ce stade, la température doit être comprise entre 1300

et 2200 OC de manière à permettre aux réactions correspon-

dant aux équations (4) et (5) d'avoir lieu. En effet, la réaction correspondant à l'équation (4) ne se produit pas

lorsque la température s'écarte des limites indiquées ci-

dessus. Il est cependant souhaitable que le traitement de déphosphoration s'éffectue à une température aussi basse que possible de manière à diminuer les pertes en manganèse par vaporisation et à atténuer l'action nocive exercée par

le flux de déphosphoration sur le revêtement du convertisseur.

Si la température est trop basse, la viscosité du bain mé-

tallique augmente et le brassage du bain métallique ne peut pas s'effectuer dans de bonnes conditions. La température optimale du bain métallique dans ce cas se situe donc entre

14000 et 15000C.

Dans le stade correspondant à la descri$ion ci-dessus, le convertisseur à soufflage par le haut et par le fond qui a été utilisé pour l'élaboration d 'un alliage ferreux à hau- te teneur en magnésium peut être utilisé sans modification

de forme. Il est évidemment possible que le stade d'élabora-

tion de l'alliage à haut carbone, le stade de décarburation

et le stade de déphosphoration soient effectués dans des con-

vertisseurs différents.

2- Déphosphoration avec oxydation:

Les essais effectués ont montré qu'u# bain d'alliage fer-

reux à haute teneur en manganèse obtenu par la fusion réduc-

trice déjà décrite et ayant une teneur en carbone qui égale

ou dépasse le niveau de saturation (0,3%) peut être déphos-

phoré lorsque le bain métallique et une quantité convenable du flux constitué par un mélange d'oxyde ou de carbonate de

baryum et de chlorure de baryum sont mélangés et brassés.

Dans ce cas, l'oxyde ou le carbonate de baryum agit com-

me un flux de basicité supérieure à celle de Ca 0 et abaisse

le coefficient d'activité de P205. En même temps, le chlo-

rure de baryum abaisse le point de fusion et la viseosité de la scorie et réalise les conditions physiques favorables au

progrès de la déphosphoration. Par ailleurs, lorsqu'on uti-

lise le carbonate, le CO2 produit par la décomposition de ce carbonate est utilisé pour oxyder le phosphore dans l'alliage ferreux au manganèse conformément à l'équation suivante: 2 [P] + 5 002 o (P2 05) + 5 CO Le phosphore ainsi oxydé est donc incorporé sous forme

de P2 05 dans la scorie.

Lorsqu'on utilise de l'oxyde de baryum, comme ce corps

n'set pas très oxydant, il faut l'associer à un agent d'oxy-

dation du phosphore, c'est-à-dire à au moins l'un des corps appartenant au groupe formé par des gaz oxydants comme 02 et C02, des oxydes de fer et de manganèse et des carbonates de

métaux alcalins et alcalino-terreux comme Li2 003 et Ca 003.

Le flux doit être utilisé sous forme de granules ou de particules solides. IL peut être ajouté par dép8t sur le

bain métallique et/ou par injection dans le bain métallique.

Pour diminuer la durée du brassage et améliorer le taux de déphosphoration, cette addition s'effectue de préférence en introduisant le flux sous forme de granules, ce qui donne

les meilleurs résultats.

En ce qui concerne le mode de brassage, le brassage par

le gaz est efficace du fait qu'il diminue la durée du bras-

sage par rapport au procédé classique au moyen d'un agita-

teur mécanique ou d'un dispositif à secousses et peut être effectué dans le convertisseur qui a été utilisé auparavant pour l'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en manganèse à haut carbone. Facultativement, l'alliage ferreux

à haute teneur en manganèse produit dans le premier conver-

tisseur peut être transporté dans un autre convertisseur et soumis, dans ce convertisseur, à une déphosphoration par un

procédé de brassage différent ( comme, par exemple, le bras-

sage avec un agitateur mécanique ou un dispositif à secous-

ses). Lorsque le brassage est assuré par le soufflage de gaz, le gaz utilisé pour ce soufflage peut être un gaz oxydant ou

un gaz inerte. Comme exemples concrets de gaz qu'il est a-

vantageux d'utiliser, on peut citer, par exemple, Ar, N2 et 002.

En ce qui concerne la température pendant le stade en-

visagé, il est souhaitable qu'elle soit aussi basse que pos-

sible, car le taux de répartition (P2 05) / [2 déterminé

par l'équilibre de la réaction 2P + 2 / P2 aug-

4-22-- aug-

mente à mesure que la température s'abaisse. Le fait que la température des liquides entre la scorie fondue et le bain

métallique soit limitée ne doit pas être négligé. La tempé-

rature de travail optimale est donc comprise entre 1250 et

1400 C0.

On a effectué des essais pour déterminer la relation existant, dans les alliages ferreux au manganèse, entre la teneur en carbone de l'alliage et la composition du flux, d'une part, et le taux de déphosphoration, d'autre part. Les résultats de ces essais sont

indiqués par la figure 14. Il y a lieu de remarquer que la déphospho-

ration se poursuit jusqu'à ce que la teneur en carbone tombe dans le domaine de teneur de saturation en carbone (%) à [teneur de saturation en carbone (%) - 0,7 % J. En ce qui concerne la composition du flux, ce flux assure une déphosphoration satisfaisante lorsque sa composition est telle que le rapport: BaC12 % 0,78 BaCO3 %+BaO %

est compris entre 0,2 et 2. -

Si ce rapport est inférieur à 0,2 la fluidité de la scorie diminue et le taux de déphosphoration diminue. Si ce rapport dépasse

1,3 le pouvoir déphosphorant de la scorie pour le bain métallique diminue.

La quantité de flux ajouté doit être de l'ordre de 1 à 12 %, de préférence de 2 à 7 %. Si cette quantité ne dépasse pas 1 %, le taux de déphosphoration est insuffisant. Si cette quantité dépasse 12 %, le rendement de la déphosphoration diminue car l'agent oxydant (comme par

exemple, le C02 produit par la décomposition du carbonate) agit davan-

tage dans le sens de l'oxydation du Mn que dans le sens de l'oxydation

du phosphore.

Pour l'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse par le procédé suivant l'invention, la teneur en oxyde de manga-

nèse qui doit être évacué peut être abaissée au-dessous du niveau de %. Pour abaisser encore la teneur en oxyde de manganèse et augmenter le taux de récupération du manganèse, il est avantageux de traiter la scorie fondue formée par un bain de métal ou de fonte ayant une faible

teneur en manganèse.

Pour l'abaissement de la teneur en manganèse dans la scorie formée comme on l'a vu, la concentration à l'équilibre de l'oxyde de manganèse dans la scorie et la constante de vitesse de réaction posent

un problème dans le cas d'un alliage ferreux au manganèse.

La concentration à l'équilibre de l'oxyde de manganèse

dans la scorie représente la valeur de seuil jusqu'à laquel-

le la teneur en oxyde de manganèse de la scorie peut s'abais-

ser. La constante de vitesse de réduction représente la vi-

tesse de réduction pour laquelle la teneur en oxyde de man- ganèse arrive à la valeur de seuil ci-dessus. Il en résulte que, même lorsque la concentration à l'équilibre est faible, il faut beaucoup de temps pour abaisser la teneur en oxyde de manganèse de la scorie tant que la vitesse de réaction est faible. Dans l'opération effective, le prolongement de

l'opération présente l'inconvénient que le rendement énergé-

tique diminue et que l'usure des réfractions par fusion aug-

mente, sans parler de la diminution de la productivité.

L'invention, fondée sur la découverte-que le taux de réduction de l'oxyde de manganèse de la scorie fondue et la teneur en manganèse de la scorie fondue diminuent à mesure

que la teneur en manganèse du bain métallique diminue (Figu-

re 3 et figure 4), a conduit à la mise au point d'un procédé du type dans lequel on diminue intentionnellement la teneur en manganèse du bain métallique pendant l'évacuation de la scorie, de manière que la teneur en manganèse de la scorie diminue pendant une courte période de l'opération. On est

donc arrivé à un procédé permettant d'obtenir dans des con-

ditions avantageuses un alliage ferreux à haute teneur en

manganèse, la teneur en manganèse de la scorie étant dimi-

nuée d'une manière suffisante.

La figure 3 montre que, la constante de vitesse de ré-

duction augmente lorsque la teneur en manganèse du bain mé-

tallique descend au-dessous du niveau de 20 % environ. La

figure 4 montre que la concentration à l'équilibre de l'oxy-

de de manganèse dans la scorie diminue brusquement lorsque la teneur en manganèse du bain métallique descend au-dessous

du niveau de 20 %.

Sur la base de la découverte de ces faits, l'invention

a permis la mise au point d'un procédé d'élaboration d'al-

liages ferreux à haute teneur en manganèse qui consiste d'a-

bord à produire rapidement l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse, puis à retirer seulement l'alliage ferreux à

haute teneur en manganèse, puis à faire réagir la scorie fon-

due ayant une teneur en oxyde de manganèse assez élevée, qui s'est formée en même temps que l'alliage ferreux et qui n'a pas encore atteint l'équilibre, en les mettant en contact avec un bain de fonte, par exemple, de manière à abaisser rapidement la teneur en oxyde de manganèse de la scorie et,

ensuite, à évacuer la scorie.

En ce qui concerne la scorie en question, la sorie fon-

due qui s'est formée en cours de l'élaboration de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse est mélangée à un bain de fonte, la socrie agissant alors comme agent déoxydant du bain de fonte, de sorte que la teneur en oxyde de manganèse de la scorie s'abaisse au-dessous de 5 %, et la scorie est

ensuite évacuée.

Le procédé qui permet d'obtenir alternativement un al-

liage ferreux à haute teneur en manganèse et un alliage fer-

reux à basse teneur en maganèse permet par ailleurs d'ob-

- tenir des résultats avantageux en ce qui concerne l'utilisa-

tion de]ascorie.

Plus précisément, le procédé permet de faire alterner un stade de production d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et un stade d'évacuation de la scorie; le premier stade consiste à introduire une matière première consistuée par du minerai de manganèse ou un produit de la réduction préalable de ce minerai ou un mélange de ces deux matières

premières et un agent de formation de la scorie dans un con-

vertisseurà soufflage par le haut et par le fond qui con-

tient déjà, comme coulée de départ, un bain d'alliage fer-

reux ayant une teneur en manganèse ne dépassant pas 20 % en

poids, à injecter de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxy-

gène dans le convertisseurde manière à chauffer, faire fon-

dre et réduire les matières premières en question, à aug-

menter la teneur en manganèse du bain métallique Jusqu'à plus de 40 % en poids et à évacuer une partie ou la totalité de l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse par coulée

et le dernier stade consiste à introduire une matière pre-

mière constituée par une source de fer, comme, par exemple, du minerai de fer et un agent de formation de la scorie associé à une substance contenant du carbone dans la scorie fondue formée au stade précédent, à injecter de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène dans le convertiseur de

manière à chauffer, à faire fondre et à réduire les matiè-

res premières en question et à obtenir un alliage ferreux ayant une teneur en maganèse de plus de 20 % en poids et à abaisser la teneur en oxyde manganèse de la scorie à moins

de 10 % en poids, puis à evacuer la scorie. Le bain d'allia-

ge ferreux ayant une teneur en manganèse en poids ne dépas-

sant pas 20 % qui est formé pendant le dernier stade est

utilisé comme coulée de départ pour l'opération suivante.

Dans l'opération décrite ci-dessus, le C0O produit par la combustion de la substance solide contenant du carbone 2> et la réduction de l'oxyde de manganèse et de l'oxyde de fer par la substance solide contenant du carbone donne, au contact de l'oxygène injecté par soufflage par le haut, la

réaction 2 00 + 02 --* 2 002 et la chaleur dégagée par cet-

te réaction est utilisée comme source de chaleur. Le pro-

cédé suivant l'invention présente donc la particularité que la quantité de chaleur produite par quantité unitaire de substance solide contenant du carbone y est beaucoup plus grande que dans le procédé classique dans les conditions du haut fourneau, c'est-à-dire d'un convertiseur contenant une couche de coke dans laquelle se produit la réaction

2 a + 02-+ 2 00.

Par ailleurs, le soufflage par le haut et par le fond

présente l'avantage que les réactionsde chauffage, de fu-

sion et de réduction se règlent facilement en réglant le dé-

bit des gaz injectés en sens opposés. De plus, le brassage

forcé du bain matéllique par le gaz soufflé par le fond aug-

mente notablement la vitesse de réduction et permet à l'opé-

ration de s'effectuer à une température assez basse, ce qui permet de résoudre d'une manière rationnelle le problème de la durée en service du revêtement réfractaire du convertis- seur. Parmi les avantages de soufflage par le fond, il y a lieu de signaler l'intensification du dégagement des gaz produits par la réaction du bain métallique, l'atténuation des phénomènes gênants comme le moussage et le débordement de la scorie, et la suppression de tout chauffage localisé des matières premières et du bain métallique, ce qui assure

l'uniformité de la répartition des températures.

De plus, les pertes en maganèse dues à la vaporisation par chauffage local qui constituaient jusqu'à présent un

inconvénient que l'on se résignait à accepter comme la con-

séquence inévitable de l'élaboration d'un alliage de manga-

nèse par un procédé comportant de soufflage d'oxygène, peu-

vent être largement diminuées par l'utilisation d'une buse de soufflage constituée par un tube triple, ce qui permet à la substance contenant du carbone, par exemple, d'Otre injectée par le fond en même temps que l'oxygène pendant le stade de la fusion réductrice et, au début du stade de réduction finale, le remplacement du gaz soufflé par le

fond par un gaz contenant pas d'oxygène.

Comme on l'a vu, le procédé suivant l'invention permet

d'élaborer, d'une manière avantageuse et efficace un allia-

ge ferreux à haute teneur en manganèse de n'importe quel type dans un convertisseur à soufflage par en haut et par le fond. La scorie produite accessoirement dans ce procédé a une teneur en oxyde de manganèse qui permet d'utiliser la

scorie telle quelle comme fertilisant dans l'agriculture.

L'invention, qui facilite la production d'acier à haute te-

neur en manganèse et permet de diminuer les frais de pro-

duction et d'améliorer la qualité des produits, présente

donc un grand intérêt économique.

L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus

détaillée au moyen d'exemples en se référant au dessin.

Exemple 1:

On a utilisé un petit convertisseur d'une capacité de tonnes. Ce convertisseur comportait, au centre de son fond,

une buse de soufflage par le fond constituée par un tube dou-

ble. les matières premières utilisées dans cet exemple et

dans les suivants, de même que leur composition, sont indi-

quées par le tableau 1.

Le minerai de manganèse a été soumis à une réduction à chaud à 100000 dans un four rotatif avec du coke constituant

l'agent réducteur. A ce moment, le taux d'oxydation du man-

ganèse ( proportion de manganèse oxydé, exprimé en manganè-

se tétravalent, par rapport au manganèse total) était de 5%.

Pour son chargement dans le convertisseur, ce minerai,3. man-

ganèse soumis à cette réduction préalable était transporté

et stocké dans un récipient hermétiquement fermé.

Le convertisseur en,question contenait déjà 1000 Kg d'un bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse élaboré

dans un four de fusion séparé et dont la surface était recou-

verte par une couche de scorie fondue ayant une épaisseur

d'environ 150 mm. -

Pendant ce temps, on a soufflé, par la buse de soufflage

par le fond, de l'oxygène par le tube intérieur et de l'ar-

gon comme gaz de refroidissement, par le tube extérieur, la pression étant de 3 Kg/ cm2 et le débit étant de 200 litres/ min pour les deux gaz. Lorsque toutes les opérations décrites ci-dessus ont été terminées, on a introduit 30 Kg de coke sec dans. le conovertisseur à soufflage par le haut et par le fond et on a soufflé de l'oxygène par la lance de soufflage par le haut, avec un débit de 7 Nm3/ min.sous une pression

de 5 Kg/ cm2 de manière à allumer l'intérieur du convertis-

seur.

Après cette mise à feu, on a introduit 1000 Kg du mine-

rai de manganèse soumis à la réduction préalable, cette in-

troduction s'effectuant d'une manière continue, et 600 Kg de coke et 230 Kg de castine, cette introduction s'effectuant

d'une manière intermittente, pendant une période de 90 minu-

* tes. Pendant ce temps, la hauteur de la lance de soufflage par le haut et le débit de l'oxygène soufflé ont été réglés de temps en temps de manière à maintenir la température du

bain métallique voisine de 15500C.

Tableau I - Matières premières utilisées avec indication de leur composition chimique ( en%)

_.. mi " . " ,, À--,..................m.S. S.....

Mn SiO2 Fe Ca0 A1203 C CaO2 CaF2 Minerai de Mn 51 3 3 - 6 Minerai de Mn 41 5,5 18,5 3 0,5 Minerai de fer 6,5 58 0,5 2,5 Fonte liquide 95 4,7 Coke F085 Castine 55 Chaux vive 94 CaC2 80 90 Cap2 86 (Note) Coke: Teneur en matières volatiles 2% et teneur en cendres 13% Après l'introduction de ces matières premières, on a ajouté 20 Kg de coke, on a remonté la lance plus haut et on a soufflé l'oxygène dans de nouvelles conditions définies

2 3/

par 4 Xg/ cm et 4 Nm3 min pour assurer la récupération du

manganèse de la scorie. Le gaz de soufflage par le bas a é-

té remplacé per de l'argon et le soufflage d'argon par le fond a été continué pendant 15 minutes de manière à empocher le manganèse de se réoxyder. Pendant ce temps, la hauteur de la lance de soufflage par le haut et le débit de l'oxygène

injecté par soufflage ont été réglés de temps en temps de ma-

nière à maintenir la température du bain métallique au voi-

sinage de 1600 C0.

L'injection de gaz par la lance de soufflage par le haut a été interrompue et le métal liquide et la scorie fondue ont été évacués simultanément et on les a laissés se refroidir sur place. Après ce refroidissement, le métal et la scorie

ont été séparés l'un de l'autre, pesés et analysés.

Le poids du métal ainsi obtenu était de 1570 Kg et ce-

lui de la scorie était de 490 Kg. L'analyse du métal a mon-

tré qu'il comprenait 74,7% de Mn, 0,1% de Si, 7,2% de C et 0,15% de P. Cette composition indique que ce métal était un

alliage ferreux à haute teneur en manganèse saturé en car-

bone. la composition de la scorie était de 7,8% de Mn0, 0,8%

de FeO, 30% de SiO2 et 39% de CaO.

Ces résultats montrent que sur le manganèse total appor-

té sous la forme de minerai, il y en avait 6% dans la scorie, 4% dans les pertes par vaporisation et, par conséquent, 90%

utilisés dans l'élaboration de l'alliage.

Exemple 2: Ona préparé un bain- d-'alliage ferreux à haute teneur en manganèse saturé en carbone et une scorie fondue dans les

mêmes conditions que celles de l'exemple 1. Ensuite, l'in-

jection d'oxygène par la lance de soufflage par le haut a

été interrompue, la lance a été retirée, la substance conte-

nant du carbone qui se trouvait en excès a été enlevée, les trois quarts environ de la scorie ont été enlevés et ensuite on a injecté de l'oxygène par la lance de soufflage par le haut. En même temps, l'argon injecté par le tube intérieur

de la buse d'injection par le fond a été de nouveau rempla-

cé par de l'oxygène pour assurer le maintien de la tempéra-

ture du bain métallique. A ce moment, la mise à feu s'est

produite facilement et la décarburation a commencé.

Le débit de l'oxygène injecté par soufflage par le haut a été de 5,0 Nm3/ min pendant les dix premières minutes et de 4 Nm3/min. pendant les 15 minutes suivantes, Le soufflage par le fond a été continué avec un débit de 200 litres/min, La quantité totale d'oxygène utilisée pour le soufflage par le haut a été de 113 Nm3. Le débit pour le soufflage de l'oxygnène a été réglé de manière à maintenir la températu- re du bain métallique. Le débit d'oxygène a été maintenu à ,0 Nm3/min. jusqu'à ce que la température du bain métalli- que ait atteint 5500C, c'est-à-dire le niveau pour lequel le

manganèse s'oxyde plus que le carbone. Lorsque la températu-

a atteint 1770C00, on a arrêté l'injection d'oxygène soufflé par le haut et le bain métallique a été séparé de la scorie

fondue pour la coulée.

Le poids du métal ainsi produit a été de 1430 kg. Le métal s'est séparé facilement de la scorie, pratiquement sans aucun mélange avec la scorie. La scorie éliminée en

premier contenait 8 % de manganèse.

L'analyse de l'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone obtenu dans ces conditions a montré qu'il était composé de 76,70 % de Mn, 0,10 % de Si

et 1,51% de 0.

La teneur en carbone de produit final a pu être réglée par réglage de latempérature finale atteinte par le bain métallique. La teneur en carbone de produit était de 0,95 %,

par exemple, lorsque la température finale du bain métalli-

que avait atteint 183000.

Comme on l'a vu, l'invention permet d'élaborer un allia-

ge ferreux à haute teneur en maganèse dont la teneur en car-

bone peut varier entre de larges limites et qui peut être

produit facilement et avec un bon rendement par une opéra-

tion simple sans utiliser d'énergie électrique.

Exemple 3

On a élaboré un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone dans les mêmes conditions que

dans l'exemple 1 et dans l'exemple 2. La scorie fondue for-

mée pendant cette opération a été enlevée pratiquement com-

pièltement. Ensuite, lorsque la température du reste du bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse a atteint 16500C (au bout d'une durée de 10 minutes environ comprenant

le temps nécessaire à l'évacuatdion de la scorie après l'ar-

rêt du soufflage par le haut) on a ajouté 60 kg de CaO2 et kg de CaF2 ( ayant une granulométrie de 5 à 15 mm et une température de 200o0C) par le haut du convertisseur et un mélange de 40 kg de CaC2 finement divisé (n'ayant pas une granulométrie supérieure à 100 un) avec 2 Nm3 de N2 soufflés par le tube intérieur de la buse de soufflage par le fond,

à double tube et 2 Nm3 de N2 assurant le brassage et souf-

flé par le tube extérieur pendant 10 minutes. Lorsque le soufflage a été terminé, on a enlevé la scorie et le métal

produit a été coulé.

L'alliage ferreux à haute teneur en manganèse non sa-

turé en carbone et l'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse à bas phosphore obtenus dans ces conditions avaient

la composition chimique indiquée par le tableau 2.

Tableau 2: Composition chimique des alliages ferreux à haute teneur en manganèse

Alliage ferreux Composition chimique %. Taux de dé-

à haute teneur phosphoration en manganèse Mn ó Si P Fe % Alliage ferreux 76,7 1,5 0,1 0,15 Reste à haute teneur en manganèse non saturé en carbone Alliage ferreux 76,7 1,5 0,1 0,01 Reste 93,3 à haute teneur en manganèse et fble teneur en p-Hosphore

Exemple 4:

On a élaboré un alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse saturé en carbone dans les m9mes conditions que dans

l'exemple 1. La scorie fondue formée ei même temps a été en-

levéepratiquement complètement. Ensuite, lorsque la tempéra-

ture du reste de l'alliage ferreux à haute teneur en manga-

nèse a ateint 13500C, on a ajouté 40 kg de CaCO3 et 30 kg de BaC12 par le haut du convertisseur et un mélange de 30 kg deBaCO3 finement divisé et de 22 Nm3 de N2 a été soufflé par le tube intérieur de la buse de soufflage par le fond constituée par le tube double et 2 Nm3 de N2 assurant le brassage ont été soufflés par le tube extérieur de la mnme buse pendant dix minutes. Après ce soufflage, la scorie a

été enlevée et le produit a été coulé.

L'analyse de l'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse et à bas phosphore obtenu a montré qu'il avait la

composition chimique indiquée par le tableau 3.

Tableau 3: Composition chimique de l'alliage ferreux

à haute teneur en manganèse.

( en %)

Mn C si P Fe Taux de déphosphora-

74,0 6,9 0,1 0,03 Reste tion (%):80

Exemple 5:

On a utilisé un petit convertisseur ayant une capaci-

té de 5 tonnes. Ce convertisseur comportait, au milieu de son fond, une buse de soufflage par le fond constituée par un tube triple. Le minerai de manganèse, le coke et la castine utilisés sont les mêmes que dans l'exemple 1. On injecte par le tube intérieur de la buse de soufflage par le fond un mélange de 100 g/min. de coke finement divisé

(de granulométrie ne dépassant pas 0,5 mm) et de 200 li-

tres/min. d'argon servant de véhicule soufflé sous une pression de 3 kg/cm2. Un a soufflé par le tube extérieur

de l'argon avec un débit de 350 litres/min. sous une pres-

sion de 3 kg/cm2 Comme dans l'exemple 1, le convertisseur contenant déjà 1000 kg d'un alliage ferreux à haute teneur en manganèse élaboré à part et la scorie fondue constituait une couche de 150 mm environ recouvrant la surface du bain métallique. On a ajouté 30 kg de coke et soufflé de l'oxygène par

la lance de soufflage par le haut avec un débit de 7 Nm3/min.

sous une pression de 5 kg/cm2 pour provoquer la combustion à l'intérieur du convertisseur. Lorsque la combustion a été

déclenchée, 100 kg de minerai de manganèse soumis à une ré-

duction préalable et 600 kg de coke ont été introduits d'une manière cintinue et 230 kg de castine ont été introduits

d'une manière intermittente pendant une période de 90 minu-

tes. Pendant ce temps, le débit de l'oxygène soufflée et la position en hauteur de la lance ont été réglés de temps en

temps de manière à maintenir la température du bain métal-

lique au voisinage de 155000. Ce réglage a été plus facile

que dans le cas du convertisseur comportant une buse de souf-

flage par le fond constituée par un tube double.

Lorsque le chargement du minerai de manganèse a été terminé, le débit de l'oxygène injecté par soufflage par le

haut a été modifié et porté à 6 Nm3/min. de manière à main-

tenir la température du bain métallique à 165000. En même temps, on a interrompu l'injection de coke pulvérulent par le tube intérieur de la buse de soufflage par le fond et continué à introduire du coke dans le convertisseur bien qu'avec un débit moindre, de l'ordre de 6 kg/min. la fusion par soufflage a été prolongée pendant dix minutes. Après

l'arrêt de la fusion, on a évacué le métal fondu et la sco-

rie fondue en laissant environ 10Okg de bain métallique

dtns le convertisseur. Ensuite, une partie de la scorie en-

levée a été réintroduite dans le convertisseur de manière que la surface du bain métallique soit recouverte d'une

couche de scorie fondue ayant une épaisseur de 150 mm en-

viron. On a laissé ensuite refroidir sur place le métal liquide et la scorie fondue. Apres refroidissement, ils ont été séparés l'un de l'autre, pesés et analysés. On a ajouté ensuite 30 kg de coke dans le convertisseur contenant le

bain métallique et la scorie fondue provenant de l'opéra-

tion précédente, de manière à répéter les opérations décri- tes précédemment. L'élaboration comprend au total six cycles d'opérations. Les résultats sont indiqués par le tableau 4, Tableau 4: Quantités d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et de scorie formes pendant la marche en continu, avec indication de

leur composition chimique (en%).

Métal Scorie Composition composition Répartition du métal de la scorie du manganèse (kg) (kg) Mn Si C P An FY O02 CaO Metc"Pertes

1 710 340 74,8 0,1 6,8 - 5,5- - - - - -

2 610 330 75,5 0,1 6,8 - 4,2- - - - - -

3 470 360 75,0 0,1 7,2 - 4,2- - - - - -

4 590 350 748 0,1 76,0 - - -- - -

570 380 74,9 0 72 - 4,6- - - - - -

6 590 340 74,9 00 7,0 - 4,0 - -- - -

1-6540 2100 75,0 0,1 7,0 416 4;8 0 32,0 41,0 94 4 2

* (Pertes par évaporation).

Les poids de métal et de scorie indiqués ci-dessus sont

des poids nets obtenus après fusion par soufflage d'oxygène.

Les chiffres relatifs à la répartition du manganèse

montrent que les pertes en manganèse par évaporation repré-

sentent la moitié du niveau atteint dans le cas oh l'on uti-

lise une buse de soufflage par le fond constituée par un tube double (sans injection par soufflage de coke pulvérisé)

Exemple 6:

On a utilisé un convertisseur à soufflage par le haut ayant une capacité de 10 tonnes. Il comportait au milieu de son fond une buse de soufflage par le fond constituée par un tube double. Les matériaux utilisés étaient les mêmes que

ceux qu'indique le tableau 1.

le minerai de manganèse utilisé a été soumis à une ré-

duction préalable dans un four tournant à 100000 avec du co-

ke utilisé comme agent réducteur. A ce moment, le taux d'oxy-

dation du manganèse (proportion de manganèse oxydé, exprimé en manganèse tétravalent, par rapport au manganèse total)

était de 5 %.

On a introduit dans le convertisseur à soufflage par le haut et par le fond 1000 kg d'un bain d'alliage ferreux à faible teneur en manganèse et de la scorie fondue ayant la même composition que la scorie évacuée à la fin du procédé suivant l'invention a été ajoutée de manière à former une couche d'une épaisseur de 200 mm environ (environ 1000 kg) sur la surface du bain métallique. Dans ce cas, l'oxygène a été soufflé par le tube intérieur et l'argon assurant la réfrigération a été soufflé par le tube extérieur, tous deux sous une pression de 3 kg/cm2 et avec un débit de 700

litres/min.

Après les opérations décrites ci-dessus, l'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en manganèse a été mise

en route en introduisant 30 kg de coke sec dans le conver-

tisseur et en soufflant de l'oxygène par la lance de souf-

flage par le haut avec un débit de 15 Nm3/min. sous une pression de 5 kg/cm2 de manière à déclencher la combustion

à l'intérieur du convertisseur. Après le démarrage de la com-

bustion, le minerai de manganèse soumis à une réduction préalable a été introduit d'une manière continue à chaud dans le convertisseur et le coke et la castine y ont été introduits d'une manière intermittente. On a donc introduit dans le convertisseur 3.650 kg de minerai de manganèse, 1500 kg de coke et 300 kg de castine. Pendant ce temps, la

position en hauteur de la lance et le débit d'oxygène inJec-

té par le soufflage ont été réglés de manière à maintenir

la température du bain métallique au voisinage de 15500C.

Ensuite, l'injection d'oxygène par la lance de souffla-

ge par en haut a été interrompue et le métal liquide élaboré

dans le convertisseur a été pratiquement coulé dans sa tota-

lité, la sortie de la scorie ayant été empochée par un obsta-

cle monté dans le trou de coulé.

Le stade du traitement de la scorie ayant pour objet la récupération de l'oxyde de manganèse contenu dans la scorie

fondue restant dans le convertisseur a commance par l'injec-

tion d'oxygène par la lance de soufflage par le haut. Dans ce cas, la combustion a été déclanchée facilement du fait qu'il restait du coke encore mélangé à la scorie. L'injection de l'oxygène par le soufflage a été effectuée avec un débit de 10 Nm3/min. sous une pression de 5 kg/cm2. Immédiatement après, on a ajouté 800 kg de fonte liquide et 200 kg de coke

et 50 kg de castine ont été ajoutés d'une manière intermit-

tente en prenant soin de maintenir la température du bain métallique. Après l'introduction de ces matière premières,

on a injecté de l'oxygène de manière à élever la tempéra-

ture du bain métallique. Lorsque la température a atteint

160000, on a arrêté l'injection d'oxygène par soufflage.

Ensuite, on a évacué uniquement la scorie formée jusqu'à ce que l'épaisseur de la couche de scorie fondue recouvrant

le bain métallique ait diminué jusqu'à 200 mm environ.

Dans l'opération industrielle effective, le bain d'al-

liage ferreux à basse teneur en manganèse et la scorie fon-

due laissés dans le convertisseur à soufflage par le fond peuvent être utilisés pour l'élaboration d'alliage ferreux

à haute teneur en manganèse.

Les quantités d'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse ainsi produites et de scorie fondue formée en même temps et les quantités d'alliages ferreux à basse teneur en manganèse et de scorie fondue formée en même temps, de même que leur composition chimique, sont indiqués par le tableau 5. Tableau 5: Quantités de métal et de scorie produites pendant un cycle d'opérations, avec indication de leur composition chimique Alliage ferreux Scorie Stade au manganèse Quantité Composition Quantit; 6Composition produite chimique produite chimique (kg) (%). (kg) (%) Mn C Si MnO CaO Si02 A1203 Stêde *1 élaboration 2.800 62,0 6,9 0,1 1.950 -e1 298 21,0 25,4 l'alliage ferreux haute teneur an manganèse Stade le traitement 2.800 18,3 6,5 0,1 1.880 7,0 3,1 25,7 27,8 ie la scorie * 1 v compris les 1000 kg d'alliage ferreux à faible teneur en manganèse ajoutés d'abord * 2: Les chiffres indiquant les quantités produites sont des valeurs d'estimation. La composition

chimique a été déterminée par l'analyse d'échab-

tillons effectivement prélevés.

Exemple 7:

Le convertisseur et les matière premières utilisées sont les mêmes que dans le cas de l'exemple 6. La teneur

en manganèse de l'alliage ferreux à haute teneur en manga-

nèse a été fixée à 45 % environ.

On a introduit dans le convertisseur 1000 kg d'un bain d'alliage ferreux à basse teneur en manganèse et la scorie obtenue dans les conditions de l'exemple 6 a été superposée au bain d'acier sur une épaisseur de 200 mm

environ. Ensuite, 3600 Kg de minerai de manganèse ont été in-

troduits d'une manière continue et 1500 Kg de coke et 310 Kg

de chaux vive ont été introduits d'une manière intermittente.

Le minerai de manganèse du tableau 1 a é soumis à une réduc-

tion préalable et introduit dans le convertisseur. Après que

l'injection de l'oxygène par soufflage ait été continuée pen-

dant le temps voulu, le métal liquide obtenu a été retiré par coulée et on a laissé environ 100 Kg de bain liquide dans

le convertisseur.

Le soufflage d'oxygène dans le bain métallique restant

dans le convertisseur a été repris. La combustion a été a-

lors déclenchée beaucoup plus facilement que dans le cas de l'exemple 5 car on avait laissé une petite quantité de bain

métallique. L'injection d'oxygène par soufflage ayant conti-

nué dans les mêmes conditions que dans l'exemple 6, 1030 Kg de minerai de fer, 500 Kg de doke et 140 Kg de chaux vive

ont été introduits d'une manière intermittente et la tempé-

rature du bain métallique s'est élevée à 16000C. Ensuite,on

n'a évacué que la scorie formée.

Les quantités de métal et de scorie produits au cours des stades cidessus sont indiquées, en même temps que les

compositions chimiques, par le tableau 6.

Tableau 6: Quantités de métal et de scorie produits pendant un cycle d'opérations avec indication de la composition chimique Alliage ferreux Scorie Stade au manganèse Quantité Composition Quantité Composition produite' chimique produite chimique (Kg) (%) (Kg ( %) Mn a Si MnO CaO SiO02 AL20 Stade d'élaboration de l'alliage *1 *2 ferreux à 2,950 463 7,1 0,1 1,900 15,7 44,0 31,5 4,4 haute teneur en manganèse Stade de traitement 1,030 17,5 6,8 41 2,100 4,8 49,0 35,0 6t7 de la scorie

*1: Y compris 1000 Kg d'alliage ferreux à bas manga-

nèse ajouté d'abord.

*2: les chiffres indiqués pour les quantités sont des estimations. Les compositions chimiques ont été

déterminées par des analyses d'échantillons ef-

fectivement prélevés.

- 51 -

Claims (7)

-REVENDICATIONS-

1. Procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à haute te-

neur en manganèse par fusion réductrice d'oxyde de man-

ganèse dans un convertisseur à soufflage par le haut et par le fond, caractérisé en ce qu'on introduit des ma- tières premières constituées essentiellement par au

moins du minerai de manganèse ou le produit de sa ré-

duction préalable, par une substance solide contenant du carbone et par un agent scorifiant et qu'en même temps on injecte de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène par une lance de soufflage par le haut dans le convertisseur qui contient déjà du fer liquide ou

un bain d'alliage de manganèse et de fer et de la sco-

rie fondue et dans lequel un gaz est soufflé par une

buse de soufflage par le fond qui y est montée, de ma-

nière que les matières premières soient chauffées, fon-

dues et réduites par suite de la combustion de la subs-

tance solide contenant du carbone, en ce qu'après l'in-

troduction de ces matières premières, on réduit complè-

tement l'oxyde de manganèse et l'oxyde de fer des ma-

tières premières fondues avec un excès de substance con-

tenant du carbone, de manière à obtenir un alliage fer-

reux à haute teneur en manganèse et une scorie fondue, puis que l'on arrête le soufflage de gaz par le haut

et que l'on enlève du convertisseur par coulée llal-

liage ferreux à haute teneur en manganèse et la scorie fondue.

2. Procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à haute te-

neur en manganèse par fusion réductrice d'oxyde de man-

ganèse dans un convertisseur à soufflage par en haut et par le fond, caractérisé en ce qu'on introduit des matières premières constituées essentiellement par au

moins du minerai de manganèse ou le produit de sa ré-

duction préalable, par une substance solide contenant du carbone et par un agent scorifiant et qu'en même

- 52 -

temps on injecte de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène par une lance de soufflage par le haut dans le convertisseur qui contient déjà du fer liquide ou

un bain d'alliage de manganèse et de fer et de la sco-

rie fondue et dans lequel on souffle un gaz par une

buse de soufflage par le fond qui y est montée, de ma-

nière que ces matières premières soient cnhauffées, fon-

dues et réduites par suite de la combustion de la sub-

stance solide contenant du carbone, en ce qu'après l'in-

troduction des matières premières on souffle par le

fond un gaz ne contenant pas d'oxygène et que l'on ré-

duise complètement l'oxyde de manganèse et l'oxyde de

fer aes matières premières fondues avec l'excès de sub-

stance contenant du carbone de manière à obtenir un t5 bain d'alliage terreux à haute teneur en manganèse et de la scorie fondue, en ce qu'on arrête ensuite le soufflage de gaz par le haut, qu'on enlève une partie de la scorie fondue, que l'on effectue un soufflage par le fond avec de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène, que l'on réalise la décarburation du bain d'alliage ferreux à haute en manganèse en faisant en sorte que l'oxygène du gaz de soufflage par le fond

réagisse avec le carbone contenu dans le bain d'allia-

ge de manière à transformer le bain d'alliage en un bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse

non saturé en carbone et en ce qu'on enlève du con-

vertisseur par coulée l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse non saturé en carbone;

3. Procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à basse te-

neur en manganèse et à bas phosphore par fusion ré-

ductrice d'oxyde de manganèse dans un convertisseur à soufflage par le haut et par le fond, caractérisé

en ce qu'on introduit des matières premières essen-

tiellement constituées par au moins du minerai de manganèse ou le produit de sa réduction préalable,

- 53 -

par une substance solide contenant du carbone et par

un agent scorifiant et en ce qu'en même temps on injec-

te de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène par une lance à soufflage par le haut dans le convertisseur qui contient déjà du fer liquide ou un bain d'alliage de manganèse et de fer et de la scorie fondue et dans lequel on souffle un gaz par une buse de soufflage

par le fond qui y est montée, de manière que les matiè-

res premières soient chauffées, fondues et réduites

par suite de la combustion de la substance solide con-

tenant du carbone, en ce qu'après l'introduition de ces matières premières on souffle par le fond un gaz

ne contenant pas d'oxygène, de manière à réduire com-

plètement l'oxyde de manganèse te l'oxyde de fer des

matières premières avec un excès de substance conte-

nant du carbone de manibre- à obtenir un bain d'allia-

ge ferreux à haute teneur en manganèse et de la sco-

rie fondue, puis en ce qu'on arrête le soufflage de

gaz par le haut, qu'on enlève une partie de la sco-

rie fondue, que l'on effectue le soufflage par le

bas avec de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxy-

gène, de manière à réaliser la décarburation du bain

d'alliage ferreux à naute teneur en manganèse en fai-

sant en sorte que l'oxygène du gaz soufflé par le fond réagisse avec le carbone contenu dans le bain d'alliage de manière à transformer ce bain d'alliage

en un bain d'alliage ferreux à haute teneur en man-

ganèse non saturé en carbone, puis en ce qu'on enlè-

ve la totalité de la scorie fondue formée, qu'on a-

joute à l'intérieur du convertisseur un mélange d'au moins une substance choisie dans le groupe formé par la cnaux vive, le carbure de calcium et le carbure de

silicium et d'un hallogénure d'un métal alcalino- ter-

reux, en ce qu'on effectue à l'intérieur du convertis-

seur un brassage de ce mélange de manière à assurer la

- 54 -

déphosphoration et en ce qu'on enlève par coulée l'alr liage ferreux à haute teneur en manganèse et à bas

phosphore et la scorie fondue obtenus.

4. Procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à haute

teneur en manganèse et à bas phosphore par fusion ré-

ductrice d'oxyde de manganèse dans un convertisseur à soufflage par le haut et par le fond, caractérisé

en ce que l'on introduit des matières premières es-

sentiellement constituées par au moins du minerai de manganèse ou le produit de sa réduction préalable, par une substance contenant du carbone et par un agent

scorifiant et qu'en même temps on injecte de l'oxygè-

ne ou un gaz contenant de l'oxygène par une lance de

soufflage par le haut dans le convertisseur qui con-

tient déjà du fer liquide ou un bain d'alliage de ma-

gnésium et de fer et de la scorie fondue et dans le-

quel on souffle un gaz par une buse de soufflage par le fond qui y est montée de manière que ces matières premières soient chauffées, fondues et réduites par

suite de la combustion de la substance solide conte-

nant du carbone, en ce qu'après l'introduction des matières premières on souffle par le fond un gaz ne

contenant pas d'oxygène et que l'on réduise complè-

tement l'oxyde de manganèse et l'oxyde de fer des

*25 matières premières fondues avec l'excès de suestan-

ce contenant du carbone de manière à obtenir un bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et de la scorie fondue, que l'on arrête le soufflage de gaz par en haut, que l'on enlève une partie ou la totalité de la scorie fondue, que l'on ajoute de

l'oxyde ou du carbonate de baryum mélangés à du chlo-

rure de baryum à l'intérieur du convertisseur et que

l'on effectue à l'intérieur du convertisseur le bras-

sage de ce mélange de manière à assurer la déphospho-

ration et en ce qu'on enlève par coulée l'alliage

- 55 -

eerreux à haute teneur en manganèse et à bas phosphore

et la scorie fondue obtenus.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté-

risé en ce que le bain d'alliage ferreux au manganèse et la scorie fondue sont une partie du bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et de la scorie fondue obtenus au cours du cycle d'opérations précédent

dans le convertisseur.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté-

risé en ce que dans le convertisseur la température du bain métallique est maintenue à 1500 + OC ( étant 1000C) pendant que les matières premières y sont

introduites, chauffées et fondues, en ce que les con-

ditions de soufflage par le fond sont modifiées pour

réaliser le soufflage d'un gaz ne contenant pas d'oxy-

gène de manière que la température du bain soit main-

tenue à 1500+ oC ( étant 2000C et étant à) lors de l'introduction d'une quantité déterminée de

matières premières, ces matières premières étant fon-

dues et en ce que l'oxyde de manganèse et l'oxyde de fer des matières premières fondues sont réduits par

l'excès de substance contenant du carbone.

7. Procédé d'élaboration d'un alliage ferreux à haute teneur en manganèse par fusion réductrice d'oxyde de manganèse dans un convertisseur à soufflage par le haut et par le fond, caractérisé en ce qu'il comporte l'alternance d'un stade d'élaboration d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et d'un stade d'évacuation

de la scorie, le stade d'élaboration consistant à in-

troduire des matières premières essentiellement cons-

tituées par au moins du minerai de manganèse ou le produit de sa réduction préalable, par une sasbstance

solide contenant du carbone et par un agent scorifi-

ant et en même temps -à injecter de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène par une lance de soufflage

- 56 -

par le haut dans le convertisseur qui contient déjà

un bain d'alliage ferreux à basse teneur en manga_-

nèse ne contenant pas plus de 20% en poids de man-

ganèse et de la scorie fondue et dans lequel on souf-

fie un gaz par une buse de soufflage par le fond qui y est montée, de manière que ces matières premières

soient chauffées et fondues par suite de la combus-

tion de la substance solide contenant du carbone, en ce qu'on réduit l'oxyde de manganèse et l'oxyde de fer

des matières premières fondues par le carbone en ex-

cès de manière à transformer le bain d'alliage en un bain d'alliage à haute teneur en manganèse n'ayant

pas une teneur en manganèse à 40% en poids, à arrê-

ter le soufflage de gaz par le hautet àretirer par coulée l'alliage ferreux à haute teneur en manganèse, et le stade d'évacuation consistant à introduire des matières premières essentiellement constituées par

une source de fer, par une substance solide conte-

nant du carbone et par un agent scorifiant et, en

même temps, à injecter de l'oxygène ou un gaz conte-

nant de l'oxygène par une lance de soufflage par le haut dans l'autre partie du bain d'alliage ferreux à haute teneur en manganèse et de la scorie fondue restant du stade d'élaboration, de manière que les matières premières soient chauffées et fondues par

suite de la combustion de la substance solide con-

tenant du carbone, à réduire l'oxyde de fer dans les matièrespremières fondues par le carbone en excès de manière à obtenir un bain d'alliage ferreux à basse teneur en manganèse ne contenant pas plus de 20% en poids de manganèse et à abaisser la teneur en oxyde de manganèse de la scorie fondue au-dessous de 10%o en poids, à arrêter le soufflage par le haut et à

évacuer la scorie.