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"PROCEDE DE DECARBURATION DE LA FONTE BRUTE DANS LE CONVERTISSEUR .
Le procédé consistant, pour la décarburation de la fonte brute dans le convertisseur, à souffler par les tuyères du fond, au lieu d'air, des mélanges d'oxygène et d'anhydride carbonique ou d'oxygène et de vapeur ,d'eau, est connu. Il est mélangé de l'anhydride carbonique ou de la vapeur 1 d'eau à l'oxygène pur pour abaisser la température du fond où sont aménagées les tuyères, parce que, si l'on-devait introduire de l'oxygène pur, celui-ci ne résisterait pas, là où l'oxygène pur rencontre le fer, aux très hautes températures développées à cet endroit.
Quelque souhaitable que soit l'ac- tion réfrigérante de l'anhydride carbonique ou de la vapeur d'eau à l'égard de la résistance du convertisseur, celle-ci constitue pourtant un inconvénient pour le processus de décarburation considéré dans son ensemble, en particu- lier comparativement à un'processus de décarburation dans lequel on n'utili- se que de l'oxygène pur.
Les calculs montrent que, dans la décarburation de la fonte brute-au moyen d'oxygène pur, on peut traiter en même temps qu'une tonne de fonte brute, environ 450 à 500 Kg.de mitraille. Si la décarburation se fait'au moyen de mélanges d'oxygène et d'anhydride.carbonique respectivement de vapeur d'eau, la chaleur produite par la réaction de décarburation ne pourra être utilisée que dans une beaucoup moindre mesure pour faire fondre la mitraille qui ;est ajoutée froide.
En effet, la chaleur produite par les réactions de décarbu- ration (oxydation et scorification des matières accompagnant le fer) doit fournir les quantités de chaleur nécessaires à la formation d'oxyde de car- 'bone respectivement d'hydrogène à partir de l'anhydride carbonique respec- tivement de la vapeur d'eau ainsi qu'à chauffer ceux-ci à la température à laquelle ils quittent le convertisseur. C'est la chaleur de dissociation de l'anhydride carbonique respectivement de la vapeur d'eau qui contribue pour la plus grande part à l'action réfrigérante de ces gaz.
L'invention a pour objet d'obvier à l'inconvénient mentionné et en outre de créer des conditions encore plus favorables du point de vue mé- tallurgique pour le processus de décarburation. Le procédé faisant-l'objet
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de l'invention consiste,lorsqu'on décarbure de la fonte brute dans le con- vertisseur .en y soufflant des mélanges d'oxygène avec de l'anhydride car- bonique respectivement de la vapeur d'eau par les tuyères du fond, à brû- ler pendant toute la durée du soufflage ou pendant une partie de celle-ci, les gaz réducteurs montant du bain, tels que l'oxyde de carbone ou l'hy- drogène, au-dessus du liquide du bain à l'intérieur du convertisseur, avec de l'air oude l'oxygène ou un mélange des deux gaz introduit dans le con- vertisseur à proximité du bain.
Le convertisseur est pourvu à cet effet d'une ou de plusieurs tuyères qui traversent sa paroi et par laquelle (lesquelles) de l'air, de l'oxygène ou un mélange des deux gaz est soufflé dans le gaz qui monte.
Les Figs. 1 et 2 montrent schématiquement le dispositif utilisé.
Un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique est introduit en 2 dans le convertisseur à manteau 1 et à garnissage en briques 8, et soufflé par le fond 3 muni de tuyères dans le bain 4.
Au-dessus de la surface du bain sont prévues les tuyères 5 res- pectivement 6, traversant le manteau 1 du convertisseur et le garnissage en briques 8 et servant à y introduire l'air. Leur embouchure se trouve, quelle que soit la position du convertisseur, au-dessus de la surface du bain.
Le soufflage est dirigé dans la chambre de combustion au-dessus du bain.
La Fig. 2 montre la structure d'une tuyère 9 dans le cas où elle doit être refroidie au moyen d'eau pour le soufflage d'oxygène..Une'grande partie des gaz qui autrement brûle avec l'air atmosphérique à l'ouverture, est ainsi déjà brûlée à l'intérieur du convertisseur immédiatement au-dessus de la surface du bain avec l'oxygène additionné, respectivement l'air addi- tionné. La force du jet d'air ou d'oxygène ne devra pas être telle que ce- lui-ci puis'se se faire sentir à la surface du bain, et encore moins, telle qu'il puisse pénétrer profondément dans le bain de métal à la façon d'un corps solide. L'oxygène entrant par les tuyères devra être consommé par le gaz, et non-pas par le métal, et la chaleur qui prend naissance devra être dirigée de la flamme vers le bain par rayonnement et convexion.
On voit facilement que la quantité de chaleur qui a été consommée lors de l'entrée de l'anhydride carbonique respectivement de la vapeur d'eau au fond muni de tuyères, pour leur dissociation, est ainsi de nouveau libé- rée'à la phase gazeuse. En outre, la combustion de l'oxyde de carbone formé au moyen du carbone de la fonte brute, en anhydride carbonique fournit en- core'une quantité de chaleur considérable..Si même toute la chaleur formée par la combustion ultérieure ne parvient pas dans le bain, et si les gaz-, anhydride carbonique, vapeur d'eau et le cas échéant aussi azote;qui sor- tent chauds'du convertisseur, entraînent avec eux de la chaleur, il existe à présent la possibilité d'élever considérablement le pourcentage de mi- traille.
Au point de vue thermique, le procédé de décarburation faisant l'objet de la présente invention se rapproche fort du procédé dans lequel. il est fait usage d'oxygène pur, mais lui est notablement supérieur'-par l'in- tensité du mouvement du bain et la courte durée du soufflage.
La chaux surnageant à la surface du bain forme, dans la chaleur des 'flammes -dirigées vers le bain déjà à partir du début du soufflage pendant -la combustion-'du carbone, une scorie liquide susceptible de réaction, alors que dans un autre cas celle-ci ne se forme que plus tard. Il en résulte que la combustion et la sçorification du phosphore commencent déjà.avant.que le carbone né soit éloigné du bain, donc que la combustion du carbone et du phosphore ont lieu parallèlement. Le caractère de la phase gazeuse'contribue encore à ceei.
Par la combinaison de la phase gazeuse et de la succession des réactions métallurgiques, on se rapproche à présent de la succession des phé- nomènes métallurgiques qui se produisent dans le four Siemens-Martin avec.cet- te différence toutefois, qu'ici le bain est soumis dans le convertisseur:à un mouvement très vif et qu'on. a, en réglant le temps et la quantité d'air
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respectivement d'oxygène amené à la phase gazeuse au-dessus du bain, la possibilité de lui donner, comme on le désire, un caractère plus oxydant ou plus réducteur et de refroidir le bain suivant les besoins en y ajoutant de la mitraille.
Par ces moyens, éventuellement encore en échangeant la scorie devenue phosphoreuse contre de la scorie fraîche exempte de phosphore, on peut obtenir des aciers à teneur en phosphore particulièrement basse. On choisira pour la combustion ultérieure des gaz au-dessus du bain, de l'air, de l'oxygène ou un mélange des deux gaz, suivant la teneur en azote que l'acier devra présenter, l'oxygène étant employé de préférence là où celleci doit être réduite au maximum.
REVENDICATIONS.
Procédé pour la décarburation de la fonte brute dans le convertisseur par insufflation de mélanges d'oxygène et d'acide carbonique ou d'oxygène et de vapeur d'eau à travers le fond muni de tuyères, caractérisé en ce que, pendant toute la durée du soufflage ou une partie de celle-ci, les gaz réducteurs montant du bain (tels que l'oxyde de carbone et l'hydrogène) sont brûlés à l'intérieur du convertisseur à proximité du bain avec addition d'air ou d'oxygène, ou d'un mélange de ces deux gaz.
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"PROCESS FOR DECARBURATION OF CRUDE IRON IN THE CONVERTER.
The process consisting, for the decarburization of pig iron in the converter, in blowing through the bottom nozzles, instead of air, mixtures of oxygen and carbon dioxide or oxygen and steam, water , is known. It is mixed with carbon dioxide or water vapor 1 with pure oxygen to lower the temperature of the bottom where the tuyeres are located, because, if pure oxygen were to be introduced, that -Here would not resist, where pure oxygen meets iron, the very high temperatures developed there.
However desirable the refrigerant action of carbon dioxide or water vapor may be with respect to the resistance of the converter, this nevertheless constitutes a disadvantage for the decarburization process considered as a whole, in peculiar in comparison to a decarburization process in which only pure oxygen is used.
Calculations show that in the decarburization of pig iron - by means of pure oxygen, one can treat together with one tonne of pig iron, approximately 450 to 500 Kg. Of scrap. If the decarburization is carried out by means of mixtures of oxygen and carbonic anhydride, respectively water vapor, the heat produced by the decarburization reaction can only be used to a much lesser extent to melt the scrap which ; is added cold.
In fact, the heat produced by the decarburization reactions (oxidation and slagging of the materials accompanying the iron) must supply the quantities of heat necessary for the formation of carbon monoxide respectively of hydrogen from the iron. carbon dioxide, respectively water vapor, as well as heating them to the temperature at which they leave the converter. It is the heat of dissociation of the carbon dioxide respectively of the water vapor which contributes for the most part to the cooling action of these gases.
The object of the invention is to overcome the mentioned drawback and furthermore to create still more favorable conditions from the metallurgical point of view for the decarburization process. The process being
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of the invention consists, when pig iron is decarbonized in the converter by blowing therein mixtures of oxygen with carbon dioxide respectively water vapor through the bottom tuyeres, in burn during the entire blowing period or during part of it, the reducing gases rising from the bath, such as carbon monoxide or hydrogen, above the liquid of the bath inside converter, with air or oxygen or a mixture of the two gases introduced into the converter near the bath.
The converter is provided for this purpose with one or more nozzles which pass through its wall and through which (which) air, oxygen or a mixture of the two gases is blown into the rising gas.
Figs. 1 and 2 schematically show the device used.
A mixture of oxygen and carbon dioxide is introduced at 2 into the converter with mantle 1 and with brick lining 8, and blown through the bottom 3 provided with nozzles into the bath 4.
Above the surface of the bath are provided the nozzles 5 respectively 6, passing through the converter jacket 1 and the brick lining 8 and serving to introduce air therein. Their mouth is, whatever the position of the converter, above the surface of the bath.
The blowing is directed into the combustion chamber above the bath.
Fig. 2 shows the structure of a nozzle 9 in the case where it has to be cooled by means of water for the blowing of oxygen. A large part of the gases which otherwise burns with the atmospheric air at the opening, is thus already burned inside the converter immediately above the surface of the bath with the added oxygen, respectively the added air. The force of the jet of air or oxygen should not be such that it can be felt on the surface of the bath, and even less so that it can penetrate deeply into the metal bath. like a solid body. The oxygen entering through the tuyeres must be consumed by the gas, and not by the metal, and the heat which arises must be directed from the flame to the bath by radiation and convection.
It can easily be seen that the quantity of heat which was consumed during the entry of carbon dioxide respectively water vapor at the bottom provided with nozzles, for their dissociation, is thus again released in the phase. sparkling. Furthermore, the combustion of the carbon monoxide formed by means of the carbon of pig iron, into carbon dioxide still furnishes a considerable quantity of heat. If even all the heat formed by the subsequent combustion does not reach into it. the bath, and if the gases-, carbon dioxide, water vapor and possibly also nitrogen; which come out hot from the converter, carry with them heat, there is now the possibility of considerably raising the heat. percentage of millet.
From a thermal point of view, the decarburization process forming the subject of the present invention is very similar to the process in which. pure oxygen is used, but it is notably superior in the intensity of the movement of the bath and the short duration of the blowing.
The lime supernatant on the surface of the bath forms, in the heat of the flames -directed towards the bath already from the start of the blowing during -the combustion-'of the carbon, a liquid slag susceptible of reaction, while in another case this does not form until later. As a result, the combustion and the sorification of phosphorus begin already before the born carbon is removed from the bath, so that the combustion of carbon and phosphorus take place in parallel. The character of the gas phase still contributes to this.
By combining the gaseous phase and the succession of metallurgical reactions, we now come close to the succession of metallurgical phenomena which occur in the Siemens-Martin furnace with the difference, however, that here the bath is subjected in the converter: to a very sharp movement and that one. a, by adjusting the time and the amount of air
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respectively of oxygen brought to the gas phase above the bath, the possibility of giving it, as desired, a more oxidizing or more reducing character and of cooling the bath as needed by adding scrap metal.
By these means, possibly also by exchanging the slag which has become phosphorous for fresh slag free from phosphorus, it is possible to obtain steels with a particularly low phosphorus content. One will choose for the subsequent combustion of the gases above the bath, air, oxygen or a mixture of the two gases, according to the nitrogen content that the steel must have, the oxygen being preferably used there. where this should be reduced as much as possible.
CLAIMS.
Process for the decarburization of pig iron in the converter by blowing mixtures of oxygen and carbonic acid or oxygen and water vapor through the bottom provided with nozzles, characterized in that, throughout the duration blowing or part of it, reducing gases rising from the bath (such as carbon monoxide and hydrogen) are burned inside the converter near the bath with the addition of air or oxygen , or a mixture of these two gases.