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"PROCEDE ET INSTALLATION POUR L'EIABORATION
DE L'ACIER"
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La présente invention est relative à un procédé d'élaboration de l'acier par conversion de fer impur en fusion, en deux phases dont la première consiste en un soufflage au moyen d'un mélange à base d'oxygène et d'azote, la seconde en un soufflage au moyen d'un mélange oxycarbonique à base d'oxy- gène et d'anhydride carbonique, dans lequel on donne aux carac- téristiques physiques et chimiques de la charge enfournée et à la concentration b en oxygène de l'air utilisé pendant la première phase du soufflage des valeurs telles que si la con- version de la dite charge était effectuée toute entière par soufflage d'air de concentration b en oxygène,
la quantité de chaleur qui serait dégagée dans le bain serait supérieure à la quantité de chaleur à lui fournir pour le porter à la tempé- rature optimum de coulée, d'une quantité au moins égale à la grandeur du mali calorifique résultant de l'emploi, pendant la deuxième phase du soufflage, au lieu d'air de concentration a en oxygène utilisé dans une conversion normale,
d'un mélange à base d'oxygène et d'anhydride carbonique dont le rapport m du nombre de môles de gaz à dissociation endothermique au nombre de môles d'oxygène à l'état libre existant dans le mé- lange avant dissociation est au moins égal à 1 et dans lequel on passe de la première phase à la deuxième phase à un moment tel que l'azote introduit dans le bain pendant la première phase soit suffisamment balayé hors du bain pendant la deuxiè- me phase par le mélange oxycarbonique insufflé à ce moment.
Suivant le procédé du brevet principal 485.736 du 10 novembre 1948 ou les variantes des brevets de perfec- tionnement demandés le 13 novembre 1948, le 9 décembre 1948 et le 8 avril 1949 respectivement sous les numéros 377.833, 378.193 et 380.027, la disposition optimum des tuyères (notam- ment leur section totale par tonne de fonte de la charge) n'est pas la même pour la conversion à l'aide d'un mélange oxy carbonique en deux phases que pour la conversion par l'air or-
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dinaire. En conséquence, un convertisseur qui convient au mieux pour la conversion à l'aide d'un mélange oxycarbonique en deux phases, ne peut pas être utilisé avantageusement pour la conversion par l'air ordinaire, de charges de fonte de même poids que celles enfournées pour le traitement en deux phases.
Si donc, le programme de production journalière d'acier pauvre en azote par application de la conversion en deux phases est inférieur à la capacité de production en marche continue du convertisseur envisagé, il se présente des périodes d'interruption de travail de ce convertisseur avec, comme conséquence, d'une part, une mauvaise utilisation du matériel et de la main-d'oeuvre et, d'autre part, un mauvais régime thermique du convertisseur.
Pour y remédier, durant la période d'interruption du traitement oxycarbonique en deux phases, on utilise le convertisseur en y affectant des conversions à l'aide d'air suffisamment enrichi en oxygène pour que, eu égard aux parti- cularités des tuyères du fond adaptées pour le traitement à l'aide du mélange oxycarbonique, la durée de la conversion des charges à traiter à l'aide de cet air enrichi, soit compri se dans les limites normales de la durée d'une conversion des mêmes charges à l'aide d'air ordinaire.
En fait, cette condition est satisfaite si l'on fait usage d'air ayant une teneur en oxygène comprise entre environ 35% et environ 40%.
Dans le cas d'utilisation d'air faiblement enrichi en oxygène, c'est-à-dire dont la teneur en oxygène est de l'ordre de 30%. on peut encore maintenir la durée de la con- version entre les limites normales de la durée de la conver sion à l'air ordinaire en réduisant un.peu le poids de la charge de fonte.
On peut donc adapter la réalisation du procédé
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suivant l'invention aux contingences et notamment aux disponi- bilités en oxygène. La teneur préférée en oxygène de l'air utilisé est de 35% environ.
Au lieu de grouper en une seule série toutes les opérations de conversion successives nécessaires à l'élabora- tion de la quantité journalière désirée d'acier pauvre en azote et de faire suivre cette série d'une seule série d'opérations de conversion à l'air enrichi en oxygène produisant la quanti- té journalière désirée d'acier ordinaire, on peut alterner, au cours de la journée, les deux types d'opérations, chaque groupe de quelques opérations d'un type donné étant suivi d'un groupe de quelques opérations de l'autre type.
Un cas particulier intéressant est celui où cha- que conversion à l'aide du mélange oxycarbonique en deux pha- ses est suivi d'au moins une conversion à l'air enrichi.
Un autrecas intéressant est celui où, après chaque conversion à l'air enrichi en oxygène, on effectue au moins une conversion à l'aide du mélange oxycarbonique.Chaque fois qu'on recommence le traitement oxycarbonique on tient compte de la chaleur contenue dans le convertisseur pour déterminer la compensation entre le boni calorifique obtenu pendant la première phase et le mali calorifique créé pendant la deuxiè- me phase.
Par ces modalités de travail, il est aisé de maintenir le convertisseur à une température avantageuse.
En d'autres termes, étant donné que le traitement complet à l'air enrichi en oxygène provoque une élévation de la tempé- rature du convertisseur par rapport au cas d'un traitement à l'aide d'un mélange oxycarbonique, on s'arrange pour profi- ter de la quantité de chaleur supplémentaire que contient le convertisseur pour compenser partiellement le mali calorifique provoqué pendant la phase du traitement à l'aide du mélange oxycabonique. On peut donc réduire, dans une certaine mesure,
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la quantité d'éléments thermogènes incorporée à la charge ou la température d'enfournement de celle-ci.
L'espacement des conversions par le mélange oxycar- bonique en deux phases présente en outre l'avantage de permet- tre l'alimentation du convertisseur à l'aide d'une installa- tion de production d'oxygène ou d'emmagasinement d'oxygène moins importante que celle qui serait nécessaire si toutes les conversions par le mélange oxycarbonique en deux phases étaient groupées en une seule série.
En effet, le traitement oxycarbonique provoque une consommation d'oxygène plus grande que celle du traitement complet à l'air enrichi en oxygène. Par conséquent, si, pen- dant une longue période de temps, on applique le traitement oxycarbonique, il faut pouvoir produire un débit d'oxygène relativement grand pendant toute cette période ou disposer d'une grande réserve d'oxygène.
Au contraire, si les périodes de grande consommation d'oxygène sont courtes et espacées l'une de l'autre, on peut facilement, à l'aide d'une installa- tion de production sensiblement moins importante mais toutefois un peu excédentaire par rapport à la consommation pendant le traitement à l'air enrichi en oxygène, mettre en réserve, dans un réservoir relativement petit, pendant ce traitement, la quantité d'oxygène d'appoint qui est nécessaire pendant les périodes relativement courtes de traitement à l'aide du mélan- ge oxycarbonique.
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"PROCESS AND INSTALLATION FOR EIABORATION
STEEL"
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The present invention relates to a process for producing steel by converting impure molten iron, in two phases, the first of which consists of blowing using a mixture based on oxygen and nitrogen, second by blowing by means of an oxycarbonic mixture based on oxygen and carbon dioxide, in which the physical and chemical charac- teristics of the charged charge and the oxygen concentration b in the air are given used during the first phase of the blowing of values such as if the conversion of the said load was carried out entirely by blowing air with an oxygen concentration b,
the quantity of heat which would be released in the bath would be greater than the quantity of heat to be supplied to bring it to the optimum casting temperature, by an amount at least equal to the magnitude of the calorific mali resulting from the use , during the second phase of blowing, instead of air of oxygen concentration a used in normal conversion,
of a mixture based on oxygen and carbon dioxide in which the ratio m of the number of moles of endothermically dissociating gas to the number of moles of oxygen in the free state existing in the mixture before dissociation is at least equal to 1 and in which one passes from the first phase to the second phase at a time such that the nitrogen introduced into the bath during the first phase is sufficiently swept out of the bath during the second phase by the oxycarbon mixture blown into this moment.
According to the process of main patent 485,736 of November 10, 1948 or the variants of the improvement patents applied for on November 13, 1948, December 9, 1948 and April 8, 1949 respectively under the numbers 377,833, 378,193 and 380,027, the optimum arrangement of the nozzles (in particular their total cross-section per tonne of cast iron of the feed) is not the same for the conversion using an oxy-carbonic mixture in two phases as for the conversion using or-
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dinaire. Consequently, a converter which is best suited for the conversion using an oxy-carbon mixture in two phases cannot be advantageously used for the conversion by ordinary air of iron charges of the same weight as those charged. for two-phase treatment.
If, therefore, the daily production schedule of low-nitrogen steel by application of the two-phase conversion is less than the continuous production capacity of the converter envisaged, there are periods of interruption of work of this converter with , as a consequence, on the one hand, a bad use of material and labor and, on the other hand, a bad thermal regime of the converter.
To remedy this, during the period of interruption of the oxycarbonic treatment in two phases, the converter is used by assigning conversions to it using air sufficiently enriched in oxygen so that, having regard to the particularities of the nozzles at the bottom adapted for the treatment using the oxycarbonic mixture, the duration of the conversion of the feeds to be treated using this enriched air, either within the normal limits of the duration of a conversion of the same feeds to the ordinary air help.
In fact, this condition is satisfied if air having an oxygen content of between about 35% and about 40% is used.
In the case of using air which is weakly enriched in oxygen, that is to say whose oxygen content is of the order of 30%. the conversion time can still be kept within the normal limits of the conversion time to ordinary air by reducing the weight of the melt charge a little.
We can therefore adapt the implementation of the process
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according to the invention to contingencies and in particular to the availability of oxygen. The preferred oxygen content of the air used is about 35%.
Instead of grouping in a single series all the successive conversion operations necessary for the preparation of the desired daily quantity of low-nitrogen steel and following this series with a single series of conversion operations to the 'oxygen-enriched air producing the desired daily quantity of carbon steel, the two types of operations can be alternated during the day, each group of a few operations of a given type being followed by a group of some operations of the other type.
A particular interesting case is that where each conversion using the oxycarbon mixture in two phases is followed by at least one conversion with enriched air.
Another interesting case is that where, after each conversion with oxygen enriched air, at least one conversion is carried out using the oxycarbonic mixture. Each time the oxycarbonic treatment is restarted, the heat contained in the gas is taken into account. converter to determine the compensation between the heat gain obtained during the first phase and the heat loss created during the second phase.
By these working methods, it is easy to maintain the converter at an advantageous temperature.
In other words, since the complete treatment with oxygen-enriched air causes an increase in the temperature of the converter compared with the case of treatment with an oxy-carbon mixture, it is necessary to Arranged to take advantage of the additional heat contained in the converter to partially compensate for the calorific loss caused during the treatment phase with the oxycabonic mixture. We can therefore reduce, to a certain extent,
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the quantity of thermogenic elements incorporated in the load or the temperature of the latter.
The spacing out of the conversions by the two-phase oxycarbonic mixture has the further advantage of allowing the converter to be fed by means of an installation for the production of oxygen or for storage of oxygen. oxygen less than that which would be necessary if all the conversions by the two-phase oxycarbon mixture were grouped together in one series.
In fact, the oxycarbonic treatment causes a greater consumption of oxygen than that of the complete treatment with oxygen-enriched air. Therefore, if the oxy-carbon treatment is applied for a long period of time, it is necessary to be able to produce a relatively large flow of oxygen throughout this period or to have a large reserve of oxygen available.
On the contrary, if the periods of high oxygen consumption are short and spaced from one another, it is easily possible, with the aid of a production plant which is appreciably smaller but nevertheless a little in excess of consumption during the oxygen-enriched air treatment, store in a relatively small reservoir during this treatment the amount of makeup oxygen that is required during the relatively short periods of treatment using of the oxycarbonic mixture.
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