Refining high-silicon hot metal in an oxygen converter. New process to decrease slopping and fume emissions

Affinage de fonte à haute teneur en silicium au convertisseur. Nouveau procédé pour diminuer les débordements et les émissions de fumées

Ternium Siderar, CC 801 (2900), San Nicolás, Buenos Aires, Argentina
e-mail: rdonayo@ternium.com.ar; agomez@ternium.com.ar; mdata@ternium.com.ar; wbalante@ternium.com.ar; jorperez@ternium.com.ar

Received: 3 February 2010
Accepted: 25 October 2010

Abstract

The recent decrease in Blast Furnace production as well as changes in raw materials and process conditions has produced an increase in the silicon and phosphorus contents in hot metal. This situation increases the probability of slopping and fume emissions during converter blowing because of the large volume of highly viscous slag. To carry out the silicon oxidation and dephosphorization steps, a double slag practice has to be used. The first slag is rich in silicon and phosphorus and has a low basicity. The first slag is removed. Then the second slag is formed; this low-viscosity slag is subject to the strong agitation created by a high decarburization rate. The second slag is characterized by higher CaO and phosphorus contents. These conditions yield a better dephosphorization at the end of the blow. In order to implement the double slag practice, the converter control system was modified. The changes included the design of the lance blowing pattern, the flux additions, the static control, and the logic of the gas collection and cleaning system. For a silicon content larger than 0.60% in the hot metal, the results show a significant reduction in the fume emissions and in slopping, a lower flux consumption, and open up the possibility of working with iron ore with higher phosphorus content.

Résumé

La baisse récente de la production des hauts-fourneaux ainsi que des changements des matières premières et des conditions opératoires ont conduit à une augmentation des teneurs en silicium et en phosphore dans la fonte. Cette situation augmente la probabilité des débordements et des émissions de fumées durant le soufflage à cause de la formation d’une grande quantité de laitier très visqueux. Pour réaliser l’oxydation du silicium et la déphosphoration, il est nécessaire de pratiquer une élaboration en deux phases. Le premier laitier est riche en silice et oxyde de phosphore et a une faible basicité. Le premier laitier est alors décrassé puis le deuxième laitier est formé; ce laitier de faible viscosité est soumis à une forte agitation due à une vitesse de décarburation élevée. Le second laitier est caractérisé par une teneur plus élevée en CaO et en phosphore. Ces conditions permettent une meilleure déphosphoration en fin de soufflage. Pour mettre en place l’élaboration à deux laitiers, le système de contrôle du convertisseur a été adapté. Les changements ont porté entre autres sur le schéma de soufflage, les additions, le contrôle statique et la logique du système d’aspiration des fumées et de dépoussiérage. Pour une fonte à teneur en silicium supérieure à 0,6 %, les résultats montrent une importante réduction des débordements et des émissions de fumées, une consommation réduite d’additions au convertisseur et ouvre la possibilité d’utiliser au haut-fourneau des minerais de fer plus riches en phosphore.