BE1021255B1 - Composite steel lance - Google Patents

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BE1021255B1
BE1021255B1 BE2015/5320A BE201505320A BE1021255B1 BE 1021255 B1 BE1021255 B1 BE 1021255B1 BE 2015/5320 A BE2015/5320 A BE 2015/5320A BE 201505320 A BE201505320 A BE 201505320A BE 1021255 B1 BE1021255 B1 BE 1021255B1
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Belgium
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lance
tip
upper section
tsl
steel
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BE2015/5320A
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Mieke Campforts
Camp Maurits Van
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Umicore Sa
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Abstract

Cette invention concerne la technologie TSL (lance immergée par le haut). Elle concerne plus particulièrement une lance TSL comprenant un élément tubulaire en acier ayant une section supérieure et une pointe brasée sur la section supérieure, caractérisée en ce que la section supérieure est constituée d'un alliage d'acier comprenant 13-15 % de Ni et 20-24 % de Cr, et en ce que la pointe est constituée d'un alliage d'acier comprenant 5 % ou moins de Ni, et 20 % ou plus de Cr. Cette lance est spécialement adaptée à un procédé TSL employant de l'oxygène pur. Les éclaboussures réduites du laitier se traduisent par des conditions de corrosion différenciées le long de la lance, ce qui offre l'opportunité de différencier l'alliage d'acier de la section supérieure de celui de la pointe de la lance. Le résultat est une lance en acier composite qui est à la fois durable et facile à entretenir.This invention relates to TSL (top submerged lance) technology. It relates more particularly to a TSL lance comprising a tubular steel element having an upper section and a tip brazed to the upper section, characterized in that the upper section is made of a steel alloy comprising 13-15% Ni and 20-24% Cr, and in that the tip is made of a steel alloy comprising 5% or less of Ni, and 20% or more of Cr. This lance is specially adapted for a TSL process using pure oxygen. The reduced spattering of the slag results in differentiated corrosion conditions along the lance, which provides the opportunity to differentiate the steel alloy of the upper section from that of the tip of the lance. The result is a composite steel lance that is both durable and easy to maintain.

Description

Lance en acier compositeComposite steel lance

Cette invention concerne la métallurgie non ferreuse et en particulier la technologie TSL (lance immergée par le haut) telle qu’elle est développée à la CSIRO.This invention relates to non-ferrous metallurgy and in particular to the HSL (top submerged lance) technology as developed at CSIRO.

La technologie TSL a conduit à l’apparition d’un nouveau procédé de fusion permettant de traiter un large éventail de charges ferreuses et non ferreuses. Le procédé est basé sur l’injection d’un gaz contenant de l’oxygène, d’habitude de l’air, conjointement avec un combustible hydrocarboné, directement dans un bain fondu par le biais d’une lance suspendue verticalement. Les phénomènes essentiels du procédé, tels que la dissolution de la matière chargée, le transfert d’énergie, la réaction et la combustion primaire se produisent dans une couche de laitier intensément agitée. En conséquence, le procédé TSL est extrêmement efficace avec des vitesses spécifiques de fusion élevées, il s’agit d'un des procédés de pointe pour la fusion et l’affinage des métaux, en particulier du plomb, du cuivre, et du nickel.TSL technology has led to the emergence of a new smelting process to treat a wide range of ferrous and non-ferrous fillers. The process is based on injecting an oxygen-containing gas, usually air, together with a hydrocarbon fuel, directly into a melt by means of a vertically suspended lance. The essential process phenomena, such as the dissolution of the charged material, the energy transfer, the reaction and the primary combustion occur in an intensely agitated slag layer. As a result, the TSL process is extremely efficient with high specific melting rates, and is one of the leading processes for melting and refining metals, particularly lead, copper, and nickel.

Dans la pratique industrielle, la lance est généralement composée d’un élément tubulaire ou tuyau en acier d’une longueur d’environ 10 à 25 m, et d’un diamètre allant jusqu’à 0,5 m. Elle est généralement montée verticalement, suspendue au sommet, la section supérieure traversant le four de façon à peu près centrale, de haut en bas, la section inférieure ou pointe étant immergée dans la phase de laitier d’un bain fondu. La lance est équipée d’un tuyau coaxial de plus petit diamètre acheminant le combustible liquide ou gazeux jusqu’à la pointe immergée de la lance. Le combustible se mélange avec l'air injecté à travers la lance, s’embrase, et produit une injection de flammes dans le bain fondu. L’intérieur de la lance peut être pourvu d’une coupelle rotative faisant tourner l'air injecté pendant sa descente à travers la lance, le plaquant contre la paroi interne pour un effet de refroidissement plus efficace sur la lance.In industrial practice, the lance is generally composed of a tubular element or steel pipe with a length of about 10 to 25 m, and a diameter of up to 0.5 m. It is generally mounted vertically, suspended at the top, the upper section passing through the furnace approximately centrally, from top to bottom, the lower section or tip being immersed in the slag phase of a molten bath. The lance is equipped with a coaxial pipe of smaller diameter conveying the liquid or gaseous fuel to the submerged point of the lance. The fuel mixes with the air injected through the lance, ignites, and produces an injection of flames into the melt. The inside of the lance can be provided with a rotating cup rotating the injected air during its descent through the lance, the plating against the inner wall for a more effective cooling effect on the lance.

Dans le procédé métallurgique, et en particulier pendant l’étape de fusion, la lance est protégée jusqu’à un certain point par une couche de laitier solidifié. Celle-ci est le résultat des éclaboussures de laitier qui s'élèvent à une hauteur considérable dans le four et sur la lance. Ces projections collent et se solidifient en raison de l’effet de refroidissement du gaz circulant à l’intérieur de la lance. La pointe de la lance acquiert également une couche protectrice de laitier solide. Néanmoins, la durabilité des lances reste un aspect crucial du procédé TSL. La section supérieure et la pointe peuvent toutes deux être affectées par la chaleur et la corrosion, mais la pointe s’use souvent avant la section supérieure. Pour éviter de jeter la lance complète, les lances sont souvent démontées et rénovées en brasant une nouvelle pointe dans un atelier dédié.In the metallurgical process, and particularly during the melting step, the lance is protected to some extent by a solidified slag layer. This is the result of splashes of slag that rise to a considerable height in the oven and on the spear. These projections stick and solidify due to the cooling effect of the gas flowing inside the lance. The tip of the lance also acquires a protective layer of solid slag. Nevertheless, the durability of the lances remains a crucial aspect of the TSL process. Both the top section and the tip may be affected by heat and corrosion, but the tip often wears out before the top section. To avoid throwing the complete spear, the spears are often dismantled and renovated by brazing a new tip in a dedicated workshop.

La corrosion de la pointe a été étudiée par plusieurs auteurs, principalement en ce qui concerne les laitiers contenant du plomb. « Verhalten von hitzebeständigen Stählen in Bleischlacken », M. Stelteretcoll., World of Metailurgy - Erzmetall, 61 (2008), n° 4 enseigne que l’acier à forte teneur en Cr et en Ni tel que l’acier 1.4841 avec 24-26 % de Cr et 19-22 % de Ni est un matériau de lance approprié pour des températures allant jusqu’à 1200 °C. Moins performant, mais meilleur marché, l’acier 1.4301 avec 17-19 % de Cr et 8-10 % de Ni est utilisable pour des températures allant jusqu’à 1100 °C. La corrosion de l’acier est testée dans un laitier contenant 61 % de PbO, 6 % de S1O2, 10 % de ZnO, 11 % de FeO, 0,29 % d’As et 0,16 % de Cu, qui est une composition habituelle dans un four de fusion du plomb.Point corrosion has been studied by several authors, mainly for slags containing lead. "Verhalten von hitzebeständigen Stählen in Bleischlacken", M. Stelteretcoll., World of Metailurgy - Erzmetall, 61 (2008), No. 4 teaches that steel with a high Cr and Ni content such as steel 1.4841 with 24- 26% Cr and 19-22% Ni is a suitable lance material for temperatures up to 1200 ° C. Less efficient, but cheaper, 1.4301 steel with 17-19% Cr and 8-10% Ni can be used for temperatures up to 1100 ° C. Corrosion of the steel is tested in a slag containing 61% PbO, 6% SiO 2, 10% ZnO, 11% FeO, 0.29% As and 0.16% Cu, which is usual composition in a lead melting furnace.

Une autre publication intitulée « Influence of Cr and Ni content in stainless steel on the dégradation mechanisms in PbO - CaO - S1O2 slag », A. Malfliet et coll., Corrosion Science (2012), 57, 1-10 traite similairement de la résistance à la corrosion de la pointe de la lance dans un laitier riche en plomb. Deux mécanismes expliquent la dégradation : l’oxydation de l’acier par PbO, avec une réduction simultanée du laitier en Pb métallique, et la corrosion liquide de l’acier par le Pb métallique liquide présent dans le laitier. Des niveaux élevés de Cr ont tendance à protéger l’acier en formant une pellicule de Cr203 sur sa surface ; l’acier à forte teneur en Ni n'est pas indiqué, car la corrosion par le Pb métallique augmente avec la teneur en Ni de l’acier. L’effet protecteur d’un revêtement solidifié n’est pas considéré dans ces publications.Another publication titled "Influence of Cr and Ni content in stainless steel on the degradation mechanisms in PbO-CaO-S1O2 slag", A. Malfliet et al., Corrosion Science (2012), 57, 1-10, similarly discusses resistance. corrosion of the tip of the lance in a lead rich slag. Two mechanisms explain the degradation: the oxidation of the steel by PbO, with a simultaneous reduction of the slag in metallic Pb, and the liquid corrosion of the steel by the metallic Pb liquid present in the slag. High levels of Cr tend to protect the steel by forming a film of Cr203 on its surface; High Ni steel is not indicated as corrosion by metallic Pb increases with the Ni content of the steel. The protective effect of a solidified coating is not considered in these publications.

La section supérieure des lances est exposée aux dégagements gazeux quittant le bain et peut subir une corrosion à haute température. Cette partie doit également faire face à des contraintes mécaniques lorsque les vagues induites dans le bain par le bouillonnement intensif frappent et rebondissent de façon continue contre la lance. Elle est en outre soumise à un cyciage thermique prononcé, depuis la température de fonctionnement jusqu’à la température ambiante, chaque fois que la lance est retirée ou démontée ou lorsqu’elle doit être rénovée.The upper section of the lances is exposed to gaseous emissions leaving the bath and can undergo corrosion at high temperatures. This part must also deal with mechanical stresses when the waves induced in the bath by the intensive bubbling strike and bounce continuously against the spear. It is also subjected to a pronounced thermal cycling, from operating temperature to ambient temperature, whenever the lance is removed or disassembled or when it needs to be renovated.

Le brevet US n° 5 251 879 traite le problème de corrosion de la lance supérieure en prévoyant une chemise coaxiale autour de la section supérieure de la lance, et en soufflant un fluide de refroidissement tel que l’air entre la lance et la chemise. Le refroidissement résout le problème de corrosion, mais complique fortement la conception mécanique et les opérations de maintenance.US Patent No. 5,251,879 addresses the problem of corrosion of the upper lance by providing a coaxial jacket around the upper section of the lance, and blowing a cooling fluid such as air between the lance and the jacket. Cooling solves the corrosion problem, but greatly complicates mechanical design and maintenance operations.

Dans la pratique actuelle, et grâce au revêtement solidifié, de bons résultats sont obtenus en utilisant des qualités d’acier relativement courantes. On utilise habituellement un sel acier inoxydable à teneur moyenne en Ni et en Cr tel que le SAE 316 pour la lance complète. En effet, des contraintes thermiques et de corrosion similaires s’appliquent à la fois à la pointe et à la section supérieure, car toutes deux sont recouvertes d’une couche de laitier solidifié et soumises à des températures similaires. La qualité d’acier susmentionnée offre également une résistance mécanique et une résistance au cyciage thermique adéquates.In current practice, and thanks to the solidified coating, good results are achieved by using relatively common steel grades. A medium Ni and Cr grade stainless steel salt such as SAE 316 is usually used for the full lance. Indeed, similar thermal and corrosion stresses apply to both the tip and the upper section, as both are covered with a solidified slag layer and subjected to similar temperatures. The aforementioned steel grade also provides adequate mechanical strength and thermal cycling resistance.

Cependant, l’objectif de cet exposé est d’améliorer encore le procédé TSL en intensifiant les processus métallurgiques. L’intensification peut être réalisée en soufflant de l’air enrichi ou même de l’oxygène pur à la place de l’air à travers la lance. La capacité de fusion d'un four donné peut alors être augmentée, par exemple d’au moins 50 %, en particulier lorsqu’on utilise de l’air enrichi contenant 80 % ou même jusqu’à 100 % d’oxygène. Les coûts de fusion par tonne diminuent, les coûts fixes étant plus largement distribués. Cependant, l’intensification du procédé réduit considérablement la durée de vie des lances classiques, car la pointe et la section supérieure sont toutes deux soumises à des contraintes supplémentaires. La durée de vie de la lance devient alors trop courte pour qu’elle puisse être utilisée dans la pratique dans un procédé industriel.However, the purpose of this paper is to further improve the TSL process by intensifying the metallurgical processes. Intensification can be achieved by blowing enriched air or even pure oxygen instead of air through the lance. The melting capacity of a given furnace can then be increased, for example by at least 50%, particularly when using enriched air containing 80% or even up to 100% oxygen. Fusion costs per tonne are decreasing as fixed costs are more widely distributed. However, the intensification of the process considerably reduces the life of conventional lances, because the tip and the upper section are both subject to additional constraints. The life of the lance then becomes too short for it to be used in practice in an industrial process.

Une première raison des contraintes supplémentaires est l’augmentation de la température de la flamme au niveau de la pointe de la lance. La température de la flamme d’un brûleur à air enrichi est en effet largement supérieure à celle d’un brûleur à air classique. Le revêtement de laitier sur la pointe a tendance à fondre, mettant du laitier liquide en contact direct avec le métal de la lance. Cela entraîne des risques de corrosion en plus des contraintes thermiques.A first reason for the additional constraints is the increase of the temperature of the flame at the point of the lance. The flame temperature of an enriched air burner is indeed much greater than that of a conventional air burner. The slag coating on the tip tends to melt, putting liquid slag in direct contact with the metal of the lance. This entails risks of corrosion in addition to thermal stresses.

Une deuxième raison est que le revêtement de laitier de la section supérieure de la lance n’apparaît pas. En effet, les éclaboussures sont énormément réduites lorsqu’on utilise de l'air enrichi ou de l’oxygène pur : la vitesse d’injection de gaz dans la masse fondue exprimée en Nm3/s est bien plus basse en raison de la moindre prévalence ou même de l’absence d’azote. C’est particulièrement vrai lorsqu’on utilise du gaz avec au moins 80 % d’oxygène. Dans ces conditions, peu ou pas de laitier est projeté vers le haut sur la lance. La section supérieure est donc directement exposée à des températures plus élevées et à la corrosion due aux dégagements gazeux tels que SO2. Elle devrait quand même rester mécaniquement élastique et résister au cyclage thermique.A second reason is that the slag coating of the upper section of the lance does not appear. In fact, splashing is greatly reduced when using enriched air or pure oxygen: the gas injection rate in the melt expressed in Nm3 / s is much lower because of the lower prevalence or even the absence of nitrogen. This is especially true when using gas with at least 80% oxygen. Under these conditions, little or no slag is thrown up on the spear. The upper section is therefore directly exposed to higher temperatures and corrosion due to gas emissions such as SO2. It should still remain mechanically elastic and withstand thermal cycling.

Des conditions de lance extrêmement exigeantes sont ainsi créées pour chaque partie de ia lance. Il est difficile d’y faire face en utilisant un seul matériau de lance. Pour surmonter ce problème, deux qualités différentes d'acier inoxydable sont proposées, une pour chaque partie de la lance. Les deux qualités doivent être compatibles pour permettre le brasage des deux parties, formant ainsi une jonction résistant aux contraintes thermiques et mécaniques.Extremely demanding spear conditions are thus created for each part of the spear. It is difficult to cope with using only one spear material. To overcome this problem, two different qualities of stainless steel are proposed, one for each part of the lance. Both qualities must be compatible to allow the brazing of the two parts, thus forming a junction resistant to thermal and mechanical stresses.

Plus particulièrement, l’invention concerne une lance TSL comprenant un élément tubulaire en acier ayant une section supérieure et une pointe brasée sur la section supérieure, caractérisée en ce que la section supérieure est constituée d’un alliage d’acier comprenant 13-15 % de Ni et 20-24 % de Cr, et en ce que la pointe est constituée d’un alliage d’acier comprenant 5 % ou moins de Ni, et 20 % ou plus de Cr.More particularly, the invention relates to a TSL lance comprising a tubular steel element having an upper section and a brazed tip on the upper section, characterized in that the upper section consists of a steel alloy comprising 13-15% of Ni and 20-24% Cr, and that the tip is made of a steel alloy comprising 5% or less of Ni, and 20% or more of Cr.

On préfère pour la pointe des qualités d’acier avec des teneurs en Ni encore plus faibles, comme 3 % ou moins, ou même 1 % ou moins.Peak grades are preferred with even lower Ni contents, such as 3% or less, or even 1% or less.

Un autre mode de réalisation de l’invention concerne un four TSL équipé de la lance définie ci-dessus.Another embodiment of the invention relates to a furnace TSL equipped with the lance defined above.

Un autre mode de réalisation concerne l’utilisation de la lance définie ci-dessus dans un procédé TSL dans lequel le gaz soufflé à travers la lance est de l’oxygène pur. Un tel procédé TSL peut être avantageusement utilisé pour traiter des résidus ou concentrés métallurgiques comprenant l’un quelconque ou plusieurs des éléments Pb, Cu, As, Se et S dans une quantité dépassant 5 % en poids sur une base sèche.Another embodiment relates to the use of the lance defined above in a TSL method in which the gas blown through the lance is pure oxygen. Such a TSL process can be advantageously used to treat metallurgical residues or concentrates comprising any one or more of the Pb, Cu, As, Se and S elements in an amount exceeding 5% by weight on a dry basis.

Un autre mode de réalisation concerne un procédé de fusion d’une charge métallurgique, comprenant les étapes consistant à utiliser un four TSL comprenant une lance immergée par le haut ; et faire fondre la charge métallurgique en soufflant un gaz contenant de l’oxygène à travers la lance ; caractérisé en ce qu’une lance correspondant à la lance TSL particulière susmentionnée est utilisée, et en ce que le gaz contenant de l’oxygène est de l’air enrichi. L’utilisation d’air enrichi contenant plus de 80 % d’oxygène est préférée.Another embodiment relates to a method of melting a metallurgical feed, comprising the steps of using a TSL furnace comprising a top-immersed lance; and melting the metallurgical charge by blowing an oxygen-containing gas through the lance; characterized in that a lance corresponding to the aforesaid particular TSL lance is used, and that the oxygen-containing gas is enriched air. The use of enriched air containing more than 80% oxygen is preferred.

Par lance TSL, on entend un élément tubulaire en acier équipé d’un tube interne de plus petit diamètre, habituellement positionné coaxialement, et susceptible d’acheminer un combustible liquide ou gazeux jusqu’à la pointe. La pointe est la partie de la lance qui est destinée à être immergée dans le laitier. Elle représente habituellement une longueur de 5 à 20 % de la longueur totale de la lance. Une coupelle rotative à gaz, par ex. sous la forme d’un insert hélicoïdal, peut être disposée à l'intérieur de la lance.By TSL launcher is meant a tubular steel member equipped with a smaller diameter inner tube, usually positioned coaxially, and can convey a liquid or gaseous fuel to the tip. The tip is the part of the spear that is intended to be immersed in the slag. It usually represents a length of 5 to 20% of the total length of the lance. A rotary gas cup, e.g. in the form of a helical insert, can be disposed inside the lance.

Pour la section supérieure, un alliage à forte teneur en Ni est utilisé pour conférer une bonne résistance mécanique. Ni est en effet bénéfique pour éviter la formation d’une phase sigma fragile, qui conduirait à des fissures. Ceci est particulièrement judicieux, car le cyclage thermique accélérerait fa formation de la phase sigma dans cette partie de la lance qui est réutilisée de nombreuses fois.For the upper section, an alloy with a high Ni content is used to impart good mechanical strength. Ni is indeed beneficial to avoid the formation of a fragile sigma phase, which would lead to cracks. This is particularly sensible because thermal cycling would accelerate the formation of the sigma phase in this part of the lance which is reused many times.

Pour la pointe de la lance, une résistance mécanique inférieure est admissible. L’utilisation d’une plus faible teneur en Ni est par conséquent possible. Il s’agit de circonstances assez chanceuses, car Ni altérerait sévèrement les propriétés anticorrosion de la pointe, en particulier lorsqu’elle est en contact avec un laitier contenant du Pb chaud.For the tip of the lance, a lower mechanical resistance is permissible. The use of a lower Ni content is therefore possible. These are quite fortunate circumstances, since Ni would severely damage the corrosion properties of the tip, especially when in contact with a slag containing hot Pb.

La corrosion de la pointe est aggravée quand As ou Cu ou S sont présents dans la charge. Ces éléments forment facilement des alliages liquides à bas point de fusion tels qu’AsNi, AsCuNi, et PbCuNiS. Une partie du Ni est de ce fait lixiviée depuis l’acier inoxydable, créant des porosités et des vides, aboutissant finalement à une défaillance mécanique.The corrosion of the tip is aggravated when As or Cu or S are present in the charge. These elements easily form low melting point liquid alloys such as AsNi, AsCuNi, and PbCuNiS. Part of the Ni is thus leached from the stainless steel, creating porosities and voids, ultimately resulting in mechanical failure.

Cr est utile à la fois dans la section supérieure et la pointe de la lance, car il forme une pellicule protectrice de CrçCh sur la surface de l’acier. Une forte teneur en Cr est utile pour disposer d’une marge de manoeuvre pour certains mécanismes d’épuisement de Cr découlant de la formation de SCrFe et SeCr quand S et Se sont présents dans le laitier ou dans les dégagements gazeux du four. Être capable d’utiliser des aciers inoxydables compatibles pour les deux parties est essentiel dans la pratique. En effet, on peut utiliser le même atelier que celui nécessaire pour rénover des lances classiques.Cr is useful both in the upper section and the tip of the lance, as it forms a protective film of CrcCh on the surface of the steel. A high Cr content is useful to provide some leeway for some Cr depletion mechanisms resulting from the formation of SCrFe and SeCr when S and Se are present in the slag or furnace offgases. Being able to use compatible stainless steels for both parties is essential in practice. Indeed, one can use the same workshop as that needed to renovate conventional lances.

La figure 1 montre une représentation schématique d’un four TSL connu. Un seul matériau de lance est utilisé (1) ; de fortes éclaboussures (2) du bain sont représentées, dues à l'utilisation d’air, comportant ainsi une grande quantité d’azote dans le gaz de soufflage ; et un revêtement de laitier (3) des sections supérieures de la lance est montré. De plus, la pointe reste recouverte de laitier solidifié grâce à la température modérée de la flamme au niveau de la pointe.Figure 1 shows a schematic representation of a known TSL furnace. A single lance material is used (1); strong splashes (2) of the bath are represented, due to the use of air, thus comprising a large amount of nitrogen in the blowing gas; and a slag coating (3) of the upper sections of the lance is shown. In addition, the tip remains covered with solidified slag due to the moderate temperature of the flame at the tip.

La figure 2 illustre la présente invention, utilisant une lance en acier composite. El y a moins d’éclaboussures (2) du bain, en raison de l’utilisation d’air enrichi comme gaz de soufflage ; aucun revêtement de laitier significatif n’apparaît sur la section supérieure de la lance. La pointe est soumise à des températures extrêmes et n’est pas recouverte par du laitier solidifié. Conformément à l’invention, la lance est représentée comprenant 2 matériaux différents, un pour la section supérieure (1a), et un pour la pointe (1b).Figure 2 illustrates the present invention using a composite steel lance. There is less splashing (2) of the bath due to the use of enriched air as blowing gas; no significant slag coating appears on the upper section of the lance. The tip is subject to extreme temperatures and is not covered by solidified slag. According to the invention, the lance is shown comprising 2 different materials, one for the upper section (1a), and one for the tip (1b).

Le gaz chaud soufflé à travers la lance dans le bain forme une bulle de gaz se développant rapidement (4), qui est représentée schématiquement sur les figures 1 et 2. Du fait de l’utilisation d’air enrichi ou d’oxygène pur, et pour les raisons expliquées ci-dessus, le volume de la bulle de gaz sous la pointe de la lance est plus petit sur la figure 2 (selon l’invention) que sur la figure 1 (selon la technique antérieure).The hot gas blown through the lance into the bath forms a rapidly developing gas bubble (4), which is schematically shown in Figures 1 and 2. Due to the use of enriched air or pure oxygen, and for the reasons explained above, the volume of the gas bubble under the tip of the lance is smaller in Fig. 2 (according to the invention) than in Fig. 1 (according to the prior art).

ExemplesExamples

Concernant les exigences relatives à la section supérieure de la lance, la composition métallique est de préférence limitée à une forte teneur en Cr et une forte teneur en Ni, car autrement la lance serait rapidement inutilisable en raison de la formation de fissures et de la corrosion.Regarding the requirements for the upper section of the lance, the metal composition is preferably limited to a high Cr content and a high Ni content, otherwise the lance would be quickly unusable due to the formation of cracks and corrosion .

Le tableau 1 montre la fissuration et la corrosion du matériau de lance pour différents types d’acier testés dans une atmosphère de four habituelle et dans les conditions de chargement mécanique rencontrées par la section supérieure de la lance.Table 1 shows the cracking and corrosion of the lance material for different types of steel tested in a typical furnace atmosphere and under the mechanical loading conditions encountered by the upper section of the lance.

Tableau 1 : Fissuration et corrosion de différents aciers utilisés comme matériau de lance supérieureTable 1: Cracking and corrosion of different steels used as upper lance material

Une limite de corrosion basse, de 0,05 mm/h ou moins est nécessaire, car on réutilise la section supérieure de la lance de nombreuses fois en la rénovant avec une nouvelle pointe.A low corrosion limit of 0.05 mm / h or less is required because the top section of the lance is reused many times by refurbishing it with a new tip.

Concernant les exigences relatives à la pointe de la lance, la résistance à la corrosion des alliages d’acier dans les laitiers de Cu / Pb habituels est démontrée par des expériences en laboratoire où les conditions de la lance sont simulées. Le tableau 2 montre la corrosion en mm/h pour un acier à forte teneur en Cr / forte teneur en Ni et un acier à forte teneur en Cr / faible teneur en Ni dans un laitier PbO/CuOà 1200 °C.Regarding the requirements for the lance tip, the corrosion resistance of steel alloys in the usual Cu / Pb slag is demonstrated by laboratory experiments where the conditions of the lance are simulated. Table 2 shows the corrosion in mm / h for a high Cr / high Ni content steel and a high Cr / low Ni content steel in a PbO / CuO slag at 1200 ° C.

Tableau 2 : Corrosion de différents aciers utilisés comme matériau de pointeTable 2: Corrosion of different steels used as advanced material

Le tableau 2 démontre que les alliages à forte teneur en Cr / faible teneur en Ni sont conseillés pour minimiser la corrosion due au laitier. Cela s’applique en particulier à la pointe de la lance.Table 2 demonstrates that alloys with high Cr / low Ni content are recommended to minimize slag corrosion. This applies especially to the tip of the spear.

Une limite de corrosion allant jusqu’à 0,8 mm/h est admissible pour la pointe, car elle est acceptable pour la rénover régulièrement.A corrosion limit of up to 0.8 mm / h is acceptable for the tip, as it is acceptable for regular renovation.

Claims (7)

Revendicationsclaims 1. Lance comprenant un élément tubulaire en acier ayant une section supérieure et une pointe brasée sur la section supérieure, caractérisée en ce que la section supérieure est constituée d’un alliage d’acier comprenant 13-15 % de Ni et 20-24 % de Cr, et en ce que la pointe est constituée d’un alliage d’acier comprenant 5 % ou moins de Ni, et 20 % ou plus de Cr.Lance comprising a tubular steel element having an upper section and a brazed tip on the upper section, characterized in that the upper section consists of a steel alloy comprising 13-15% Ni and 20-24% of Cr, and in that the tip is made of a steel alloy comprising 5% or less of Ni, and 20% or more of Cr. 2. Four TSL équipé d’une lance selon la revendication 1.2. TSL furnace equipped with a lance according to claim 1. 3. Utilisation d’une lance selon la revendication 1 dans un procédé TSL dans lequel le gaz soufflé à travers la lance est de l’air enrichi en oxygène ou de l’oxygène pur.3. Use of a lance according to claim 1 in a TSL process in which the gas blown through the lance is oxygen-enriched air or pure oxygen. 4. Utilisation d’une lance selon la revendication 3 dans un procédé TSL pour traiter des résidus ou concentrés métallurgiques comprenant Pb et/ou Cu, dans des quantités dépassant 10 % en poids sur une base sèche.4. Use of a lance according to claim 3 in a TSL process for treating metallurgical residues or concentrates comprising Pb and / or Cu, in amounts exceeding 10% by weight on a dry basis. 5. Utilisation d'une lance selon la revendication 4 dans un procédé TSL pour traiter des résidus ou concentrés métallurgiques comprenant un ou plusieurs des éléments As, S et Se dans des quantités dépassant 10 % en poids sur une base sèche.5. Use of a lance according to claim 4 in a TSL process for treating metallurgical residues or concentrates comprising one or more of the elements As, S and Se in amounts exceeding 10% by weight on a dry basis. 6. Procédé de fusion d’une charge métallurgique, comprenant les étapes consistant à : - utiliser un four TSL comprenant une lance immergée par le haut ; et - faire fondre la charge métallurgique en soufflant un gaz contenant de l’oxygène à travers la lance ; caractérisé en ce que la lance selon la revendication 1 est utilisée, et en ce que le gaz contenant de l’oxygène est de l’air enrichi.6. A process for melting a metallurgical charge, comprising the steps of: - using a TSL furnace comprising a lance immersed from above; and - melting the metallurgical charge by blowing an oxygen-containing gas through the lance; characterized in that the lance of claim 1 is used, and that the oxygen-containing gas is enriched air. 7. Procédé de fusion d’une charge métallurgique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’air enrichi contient plus de 80 % d’oxygène.7. Process for melting a metallurgical charge according to claim 6, characterized in that the enriched air contains more than 80% oxygen.
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