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L'invention concerne l'utilisation d'oxygène pour la fabrica- tion de l'acier dans des fours Martin. Le procédé normal pour la fabrica- tion de l'acier comporte l'enlèvement des impuretés de la charge fondue con- tenue dans le faur, en ayant recours surtout à l'oxydation, les oxydes de la plupart des impuretés se dissolvant dans un laitier approprié. Une de ces impuretés, le carbone, s'oxyde en formant un gaz.
La charge d'un four Martin est constituée habituellement par de la ferraille, de la fonte, au minerai, des croûtes de,laminage et des matières formant un laitier, après quoi on procède à la fonte de cette char- ge. Au cours de la période de fusion, la plupart des impuretés s'oxydent, ce qui détermine le transfert partiel des produits de l'oxydation dans le laitier ou dans l'espace libre du four sous la forme d'un gaz. Lorsque la charge est fondue, un certain pourcentage de carbone et d'autres impuretés est normalement présent et leurs teneurs sont diminuées davantage par oxy- dation au cours de la période d'affinage, ce qui peut résulter du caractère oxydant des gaz du four ou de l'addition directe, à la charge, de minerais de fer, de croûtes de laminage ou de substances oxydantes analogues.
La vitesse à laquelle s'opère cette oxydation au cours au trai- tement normal, pendant la période de fusion et d'affinage, est relativement lente et peut être notablement accélérée en dirigeant un jet d'oxygène sur la surface de la charge.
Les procédés utilisés jusqu'à présent pour utiliser de l'oxygène dans des fours Martin présentaient un inconvénient sérieux en ce que 1' appareil nécessaire pour leur mise en oeuvre devait être placé en un point situé autour au four, par exemple devant ou derrière celui-ci, ce qui constituait une gêne certaine pour les opérations courantes de chargement et de perçage au four.
L'invention a pour but de réaliser un genre d'appareil propre à diriger un jet d'oxygène vers la charge d'un four Martin et constitué de de manière telle qu'il n'en résulté aucune gêne pour les opérations effectuées pour assurer la marche du four.
Sous son aspect général, l'invention a pour objet un four Martin utilisé pour la fabrication de l'acier et comportant une conduite d'alimentation, refroidie par un liquide et destinée à diriger un jet d'oxygène vers la charge du four, cette conduite étant montée d'une manière escamotable au-dessus au four et pouvant être abaissée d'une manière réglable à 1' intérieur du four par un trou ménagé dans la voûte du four. De préférence, une couronne creuse, refroidie par un liquide, est établie autour du trou ménagé dans la voûte.
Il est préférable d'utiliser de l'oxygène libre et non dilué de qualité industrielle, mais en réalité, l'oxygène utilisé peut être mélangé à de l'air ou avec un gaz inerte. Le mélange, s'il existe, doit avoir une forte teneur en oxygène, supérieure à la teneur normale en oxygène de l'air, c'est-à-dire supérieure à 21% en volume.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en élévation schématique (parties en coupe), une tuyauterie d'alimentation en oxygène, montrée dans sa position escamotée.
La fig. 2 montre, en perspective, l'agencement des guides de cette tuyauterie d'alimentation.
La fig. 3 montre, en coupe axiale partielle, un mode de réalisa- tion préféré de la tuyauterie d'alimentation en oxygène, avec le dispositif de refroidissement.
La fig. 4 montre une variante de la tuyère de distribution placée à l'extrémité de la tuyauterie.
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Les fig. 5, 6 et 7 montrent, schématiquement et respectivement en plan, en élévation et en coupe verticale, un four Martin, des positions caractéristiques différentes de la tuyauterie d'alimentation en oxygène étant indiquées en traits pleins et en traits interrompus.
Sur les fig. 1 et 2, on voit que l'ensemble de la tuyauterie d' alimentation en oxygène 1 est constitué par un long tube supporté par un câble 2 passant sur une poulie 3 fixée au toit du bâtiment dans lequel se trouve le four Martin, ou à tout autre support approprié. Le câble 2 rejoint horizontalement une autre poulie 4 et redescend vers un tambour d'enroulement 5 faisant partie d'un treuil électrique 6 fixé aux poutres qui se trouvent au-dessus du four ou établi en tout autre endroit approprié. L'extrémité supérieure de l'ensemble des conduites de distribution d'oxygène 1 comporte trois tuyaux coudés en U inversé et qui partent tous de cet ensemble, le tuyau 7 servant à l'admission d'oxygène, le tuyau 8 à l'admission d'eau de refroidissement et le tuyau 9 à l'évacuation de l'eau de refroidissement.
Ces tuyaux sont raccordés respectivemrnt à des tuyaux souples 11, 12 et 13 qui forment, par gravité, trois demi-boucles et aboutissent respectivement à trois raccords tubulaires 14, 15 et 16 également fixés aux poutres susàites. L'oxygène, qui traverse le raccord 14 et le tuyau souple 11, alimente l'ensemble des conduites 1, tandis que les raccords 15 et 16 servent à assurer l'alimentation et l'évacuation de l'eau de refroidissement qui circule dans les tuyaux 8 et 9 de cet ensemble. Des guides 17 et 18 sont montés verticalement sur une entretoise supérieure 19 du four, chaque guide ayant une section en U et les deux guides se faisant face de manière à former une sorte d'enceinte pour l'ensemble des conduites 1.
Des cavités longitudinales 21 et 22 sont prévues à partir de l'extrémité supérieure de ces guides et reçoivent chacune un des deux pieds latéraux 23 et 24 qui font saillie de part et d'autre de l'ensemble des conduites. Ces cavités 21 et 22 se terminent à une certaine distance de l'extrémité inférieure des guides 17 et 18 de manière à constituer des butées, en fin de course, pour les pieds 23 et 24, ce qui détermine la position la plus basse de l'ensemble des conduites 1.
Cette position la plus basse est déterminée approximativement de manière telle que la tuyère débitant le jet d'oxygène soit placée juste en contact avec la surface du laitier de façon à constituer un facteur de sécurité qui empêche que l'ensemble des conduites 1 s'engage dans la charge en fusion au cas où le câble 2 se romprait ou au cas où l'opérateur ferait une estimation incorrecte de la position réelle de la tuyère. Dans la voûte 25 du four est ménagé un trou 26 pour le passage dudit ensemble de conduites. A l'extrémité supérieure de ce trou est établie une couronne métallique creuse 27 munie de tuyaux d'entrée et de sortie 28 et 29 qui permettent de refroidir la couronne 27 par une circulation d'eau.
De cette manière, les gaz provenant du four et qui tendraient à s'échapper par l'interstice entre l'ensemble des conduites 1 et la couronne 27 sont refroidis, ce qui réduit au minimum l'action destructrice que pourraient exercer ces gaz sur la voûte au voisinage du trou susdit.
La fig. 3 montre, en coupe, un mode de réalisation possible de l'ensemble des conduites 1 qui comprend., dans ce cas, un tube extérieur 31, un tube intérieur 32 et une conduite d'alimentation en oxygène 33, tous en acier, la conduite 33 étant logée à l'intérieur du tube 32 qui se prolonge au-delà de l'extrémité inférieure du tube 31 et de la conduite 33. Les tubes 31 et 32 ainsi que la conduite 33 sont concentriques. La tuyère, à 1, extrémité inférieure de l'ensemble de conduites 1, comprend un tube extérieur 34, un tube intérieur 35 et une plaque d'extrémité 36, le tout en cuivre, les joints étant réalisés par vissage et brasage afin d'assurer une excellente conductibilité thermique.
Le tube intérieur 35 débouche contre la plaque 36 dans le tube 34, l'ouverture d'évacuation étant circulaire, tandis que la plaque elle-même est perpendiculaire à l'axe du tube 35. Le tube intérieur 32 s'étend vers le bas entre le cube 34 et le tube 35, presque jusqu'à la plaque 36. Le tuyau 8 débouche dans l'espace formé entre le tube 32
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et la conduite 33, tandis que le tuyau 9 débouche dans l'espace formé entre les tubes 31 et 32, de manière que l'eau, pénétrant dans l'ensemble par le tuyau 8, circule entre le tube 32 et la conduite 33 pour aboutir à la tuyè- re où elle contourne l'extrémité du tube 32 et remonte entre le tube 32 et le tube 31 pour aboutir dans le tuyau 9.
Pour la variante de la fig. 4, la tuyère se présente sous forme d'une pièce en cuivre venue de fonderie, dans laquelle les tubes 34 et 35 ainsi que la plaque 36 forment une seule pièce moulée.
Lorsqu'on désire assurer l'alimentation en oxygène du four ain- si équipé, on abaissa l'ensemble des conduites 1 dans le four en actionnant le treuil 6 et le câble 2, ce mouvement étant arrêté au moment où la tuyère se trouve juste au-dessus de la surface de la charge fondue. Puis, on assu- re l'alimentation sous une forte pression (de l'ordre de 10 à 18 kg/cm2) de la conduite 33 avec de l'oxygène à la température atmosphérique normale, pro- venant des tuyaux 11 et 7, ce qui produit un jet d'oxygène animé d'une gram,- de vitesse et qui vient frapper la surface de la charge. Pour un four d'une capacité de 200 tonnes, le diamètre intérieur de la conduite 33 peut être d'environ 25 mm. La vitesse est telle que l'oxygène pénètre; à travers le laitier, dans la charge.
La tuyère, bien qu'elle se trouve très près de la charge fondue, ne chauffe guère étant donné qu'elle est en cuivre et qu'elle est refroidie par l'eau., ae sorte que la chaleur éventuellement absorbée par la tuyère est rapidement transférée à l'eau de refroidissement. Lorsqu' on relève complètement l'ensemble des conduites 1 du système d'alimentation et de refroidissement, comme l'indique la fig, 1, la tuyère reste dans le trou 26 de la voûte et contribue au refroidissement des gaz qui s'échappent éventuellement par ce trou, ce qui réduit l'action destructrice que ces gaz pourraient exercer sur la voûte autour du trou. L'eau circule sans interruption pendant le fonctionnement du four, que la tuyauterie d'alimentation en oxygène doit utilisée ou non.
Les fig. 5 et 6 montrent, en traits pleins et en traits interrompus, deux positions caractéristiques que peuvent occuper les tuyauteries d'alimentation en oxygène, avec refroidissement par circulation d'eau, dans un four Martin. Sur ces figures, le foyer 37 qui contient la charge, est entouré, comme d'ordinaire, par des parois 38 et surmonté d'une voute 39, le tout étant rigidement maintenu par des poutres et des entretoises 40 en acier. Des régénérateurs 41 interviennent, selon la pratique courante, pour extraire la chaleur des gaz de combustion sortant du four et pour chauffer l'air soufflé dans le four, le sens de circulation des gaz au-dessus du foyer étant régulièrement inversé dans ce but.
Lorsqu'on utilise une seule tuyauterie, établie selon l'invention, pour alimenter le four en oxygène, on la place approximativement au centre et au-dessus du foyer 37, comme montré en traits interrompus sur les fig. 5 et 6, cette tuyauterie étant abaissée lorsque l'alimentation doit être assurée, de façon à placer la tuyère très près de la surface de la charge. Lorsque l'oxygène est introduit, il traverse le laitier en raison de la vitesse élevée à laquelle il est injecté, pour pénétrer ensuite dans le métal en fusion, ce qui produit, en par- tjculier, l'oxydation du carbone, cette oxydation étant accompagnée d'un dégagement d'un gaz combustible.
Quel que soit le trajet suivi par les gaz de combustion ordinaires au-dessus du foyer, le gaz combustible, produit par l'alimentation en oxygène, dispose de la moitié de la longueur du foyer pour se mélanger à l'air comburant et pour brûler avec celui-ci, dont on assure une alimentation supplémentaire dans le four, en même temps que l'alimentation en oxygène, en plus de la quantité nécessaire pour assurer la combustion du combustible. Pendant que s'effectue l'alimentation en oxygène, l'alimentation en combustible des gaz de combustion peut être sensiblement réduite en raison du chauffage supplémentaire ainsi obtenu.
Une méthode plus avantageuse pour l'alimentation en oxygène consiste à utiliser deux tuyauteries placées à chaque extrémité du foyer, comme montré en traits pleins sur les fig. 5 et 6. Polar cette variante, lors-
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qu'il est nécessaire d'assurer l'alimentation en oxygène, on abaisse les dely tuyauteries dans le four et on règle soigneusement leur position au-dessus de la charge. On fournit ensuite de l'oxygène à la tuyauterie qui est la plus proche ae l'extrémité du foyer où se fait l'introduction de l'air et au combustible.
Le gaz combustible, produit par la réaction de l'oxygène avec le métal en fusion, se mélange avec l'air comburant dont on augmente le débit au-delà de l'alimentation normale, si bien que le gaz combustible peut bruler sur la presque totalité ae la longueur du foyer, ce qui augmente le renaement au transfert ae le chaleur. L'alimentation en combustible peut être diminuée., par rapport à la valeur normale, en raison au supplément ae chauffage ainsi obtenu. Conformément à la pratique courante, l'écoulement aes gaz aans un sens se poursuit pendant une période aéterminée, jusqu'au moment ou les régénérateurs, à travers lesquels les gaz pénètrent aans le four, se sont refroidis d'une manière sensible, et où les autres régénérateurs ont atteint, par contre, une température élevée au fait qu'ils sont traversés par les gaz de combustion évacués.
Le sens de circulation à travers le four est alors inversé et en même temps on interrompt l'alimentation en oxygène par la première tuyauterie pour l'établir par la deuxième tuyauterie, ae sorte que l'oxygène alimente à nouveau l'extrémité au foyer par laquelle s'effectue l'admission d'air comburant et de combustible. La commutation ae l'alimentation en oxygène d'une tuyauterie à l'autre s'effectue à chaque inversion au sens d'écoulement aes gaz au four, ce qui permet de bénéficier au maximum ne l'ef-. fet de chauffage produit par la combustion des gaz combustibles qui résulte de l'alimentation en oxygène.
Lorsqu'on introduit de l'oxygène dans un four Martin, conformément à la méthode décrite ci-dessus en se référant aux dessins ci-annexés, certaines phases qui font normalement partie au processus pour la fabrication de l'acier sont déjà exécutées, en substance, plus particulièrement le chargement et la fusion partielle ou même totale de la charge, pendant lesquelles des impuretés, telles que le silicium, le phosphore, le manganèse et le carbone, ont été partiellement oxydées, tandis que les produits résultant de 1'oxydation ont été absorbés par le laitier ou évacués sous la forme d'un gaz.
Lorsque ces impuretés ont été ainsi à peu près complètement éliminées, le carbone étant alors la seule impureté restant en quantité considérable ( en général un peu au-dessous de 0,40%), on commence l'alimentation en oxygène et on la poursuit jusqu'au moment où le carbone restant dans la masse représente la quantité voulue pour fabriquer la qualité d'acier recherchée, cette quantité pouvant être aussi faible que 0,06 % pour de l'acier pour toles. L'introduction d'oxygène a non seulement pour effet d'oxyder le carbone-mais elle contribue aussi à l'oxydation d'autres impuretés qui peuvent encore être présentes, telles que le phosphore.
Le temps normalement nécessaire pour effectuer l'alimination de cette quantité de carbone dans une charge de 200 tonnes, par exemple, peut être d'environ 2 heures et demie, mais en assurant une alimentation suffisante d'oxygène, ce temps peut être réduit à moins d'une heure, Un gain ae temps d'au moins une heure et demie peut etre obtenu pour le cycle opératoire complet d'un four Martin, qui est normalement voisin ae 12 heures, ce qui assure un accroissement sensible au rendément au four lorsqu'il fonctionne d'une manière continue.
Pour obtenir cette amélioration, la seule dépense supplémentaire réside dans l'equipement neces- saire pour assurer l'alimentation en oxygène, cette dépense étant cependant compensée, au moins dans une certaine mesure, par l'économie de combustible réalisée pendant la période où l'oxygène est débité. Au cours de cette période, on peut en effet obtenir, en général, une diminution appréciable de la consommation ae combustible, cette diminution allant de 50% à 100 % aans certains cas.
Grâce à l'alimentation en oxygène, réalisée conformément à l'invention, aucune gêne n'est apportée aux autres opérations essentielles qui assurent la marche du four Martin, telles que le chargement et le perçage au four, ce qui permet d'appliquer facilement l'invention à des fours existants.
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La manipulation de l'ensemble des conduites d'alimentation et ae refroidissement est extrêmement simple et son fonctionnement exige très peu a'opération manuelles.
Il a été constaté, en pratique et contrairement à toute attente, qu'une très faible quantité de laitier ou de métal s'attache, à l'état soli- aifié, à la partie de la tuyauterie qui pénètre dans le four.
REVENDICATIONS
1)Un four Martin utilisé pour la fabrication de l'acier caractérisé par le fait qu'il comporte une tuyauterie d'alimentation, refroidie par un liquide, qui est propre à diriger de l'oxygène ae manière qu'il vienne frapper la charge au four, cette tuyauterie étant montée de manière à pouvoir être escamotée au-dessus au four et étant agencée ae manière à pouvoir être abaissée à volonté dans le four par un trou ménagé dans la voûte de celui- c i.
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The invention relates to the use of oxygen for the manufacture of steel in Martin furnaces. The normal process for the manufacture of steel involves the removal of impurities from the molten charge contained in the faaur, primarily using oxidation, the oxides of most impurities dissolving in a slag. appropriate. One of these impurities, carbon, oxidizes forming a gas.
The charge of a Martin kiln is usually scrap, iron, ore, crusts, rolling and slag-forming materials, after which this charge is melted. During the melting period, most of the impurities oxidize, which determines the partial transfer of the oxidation products into the slag or into the headspace of the furnace in the form of a gas. When the feed is melted, a certain percentage of carbon and other impurities is normally present and their contents are further reduced by oxidation during the refining period, which may result from the oxidizing character of the furnace gases or direct addition to the feed of iron ores, rolling crusts or similar oxidizing substances.
The rate at which this oxidation occurs during normal processing, during the period of melting and refining, is relatively slow and can be significantly accelerated by directing a jet of oxygen onto the surface of the charge.
The methods heretofore used for using oxygen in Martin ovens had a serious drawback in that the apparatus necessary for their operation had to be placed at a point around the oven, for example in front of or behind it. here, which constituted a certain inconvenience for the current operations of loading and drilling in the oven.
The object of the invention is to provide a type of apparatus suitable for directing a jet of oxygen towards the load of a Martin furnace and constituted in such a way that no discomfort results therefrom for the operations carried out to ensure operation of the oven.
In its general aspect, the invention relates to a Martin furnace used for the manufacture of steel and comprising a supply pipe, cooled by a liquid and intended to direct a jet of oxygen towards the load of the furnace, this duct being mounted in a retractable manner above the oven and being adjustable in a lowering manner within the oven through a hole in the roof of the oven. Preferably, a hollow crown, cooled by a liquid, is established around the hole made in the vault.
It is preferable to use industrial grade free undiluted oxygen, but in reality the oxygen used can be mixed with air or with an inert gas. The mixture, if it exists, must have a high oxygen content, greater than the normal oxygen content of the air, that is to say greater than 21% by volume.
The accompanying drawings show, by way of example, several embodiments of the invention.
Fig. 1 shows, in schematic elevation (parts in section), an oxygen supply pipe, shown in its retracted position.
Fig. 2 shows, in perspective, the arrangement of the guides of this supply pipe.
Fig. 3 shows, in partial axial section, a preferred embodiment of the oxygen supply piping, with the cooling device.
Fig. 4 shows a variant of the distribution nozzle placed at the end of the pipe.
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Figs. 5, 6 and 7 show, schematically and respectively in plan, in elevation and in vertical section, a Martin furnace, different characteristic positions of the oxygen supply piping being indicated in solid lines and in broken lines.
In fig. 1 and 2, it can be seen that the whole of the oxygen supply piping 1 consists of a long tube supported by a cable 2 passing over a pulley 3 fixed to the roof of the building in which the Martin oven is located, or to any other suitable medium. The cable 2 joins horizontally another pulley 4 and goes down again towards a winding drum 5 forming part of an electric winch 6 fixed to the beams which are above the furnace or established at any other suitable place. The upper end of the set of oxygen distribution pipes 1 comprises three bent pipes in an inverted U and which all start from this set, pipe 7 being used for the admission of oxygen, pipe 8 for admission. cooling water and pipe 9 to the cooling water outlet.
These pipes are connected respectively to flexible pipes 11, 12 and 13 which form, by gravity, three half-loops and lead respectively to three tubular connectors 14, 15 and 16 also attached to the above beams. The oxygen, which passes through the connector 14 and the flexible pipe 11, feeds all of the pipes 1, while the connectors 15 and 16 serve to ensure the supply and discharge of the cooling water which circulates in the pipes. pipes 8 and 9 of this set. Guides 17 and 18 are mounted vertically on an upper spacer 19 of the oven, each guide having a U-shaped section and the two guides facing each other so as to form a sort of enclosure for all of the pipes 1.
Longitudinal cavities 21 and 22 are provided from the upper end of these guides and each receive one of the two lateral feet 23 and 24 which protrude on either side of the assembly of the pipes. These cavities 21 and 22 end at a certain distance from the lower end of the guides 17 and 18 so as to constitute stops, at the end of the travel, for the feet 23 and 24, which determines the lowest position of the 'set of pipes 1.
This lowest position is determined approximately so that the nozzle delivering the jet of oxygen is placed just in contact with the surface of the slag so as to constitute a safety factor which prevents all of the pipes 1 from engaging. in the molten load in case the cable 2 breaks or the operator makes an incorrect estimate of the actual position of the nozzle. In the vault 25 of the oven, a hole 26 is formed for the passage of said set of pipes. At the upper end of this hole is established a hollow metal ring 27 provided with inlet and outlet pipes 28 and 29 which allow the ring 27 to be cooled by circulating water.
In this way, the gases coming from the furnace and which would tend to escape through the gap between the assembly of pipes 1 and the ring 27 are cooled, which minimizes the destructive action that these gases could exert on the gasket. vault in the vicinity of the aforesaid hole.
Fig. 3 shows, in section, a possible embodiment of the set of pipes 1 which comprises., In this case, an outer tube 31, an inner tube 32 and an oxygen supply line 33, all made of steel, the pipe 33 being housed inside the tube 32 which extends beyond the lower end of the tube 31 and the pipe 33. The tubes 31 and 32 as well as the pipe 33 are concentric. The nozzle, at 1, lower end of the assembly of pipes 1, comprises an outer tube 34, an inner tube 35 and an end plate 36, all of copper, the joints being made by screwing and brazing in order to ensure excellent thermal conductivity.
The inner tube 35 opens against the plate 36 in the tube 34, the discharge opening being circular, while the plate itself is perpendicular to the axis of the tube 35. The inner tube 32 extends downwards. between the cube 34 and the tube 35, almost up to the plate 36. The pipe 8 opens into the space formed between the tube 32
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and the pipe 33, while the pipe 9 opens into the space formed between the tubes 31 and 32, so that the water, entering the assembly through the pipe 8, circulates between the tube 32 and the pipe 33 for end at the nozzle where it bypasses the end of the tube 32 and rises between the tube 32 and the tube 31 to end in the tube 9.
For the variant of fig. 4, the nozzle is in the form of a copper part coming from the foundry, in which the tubes 34 and 35 as well as the plate 36 form a single molded part.
When it is desired to ensure the supply of oxygen to the furnace thus equipped, all of the pipes 1 are lowered into the furnace by actuating the winch 6 and the cable 2, this movement being stopped when the nozzle is just right. above the surface of the molten charge. Then, the supply under high pressure (of the order of 10 to 18 kg / cm 2) to the pipe 33 is ensured with oxygen at normal atmospheric temperature, coming from the pipes 11 and 7, which produces a jet of oxygen animated by one gram, - of speed and which strikes the surface of the load. For a furnace with a capacity of 200 tons, the internal diameter of the pipe 33 may be about 25 mm. The speed is such that oxygen penetrates; through the slag, into the load.
The nozzle, although it is very close to the molten charge, does not heat much since it is copper and is cooled by water., So that any heat absorbed by the nozzle is quickly transferred to cooling water. When all of the pipes 1 of the supply and cooling system are completely raised, as shown in fig, 1, the nozzle remains in the hole 26 of the vault and contributes to the cooling of the gases which possibly escape through this hole, which reduces the destructive action that these gases could exert on the arch around the hole. Water is circulated continuously during oven operation, whether or not the oxygen supply piping is used.
Figs. 5 and 6 show, in solid lines and in broken lines, two characteristic positions which the oxygen supply pipes can occupy, with cooling by water circulation, in a Martin furnace. In these figures, the hearth 37 which contains the load is surrounded, as usual, by walls 38 and surmounted by a vault 39, the whole being rigidly held by beams and struts 40 made of steel. Regenerators 41 intervene, according to current practice, to extract the heat from the combustion gases leaving the furnace and to heat the air blown into the furnace, the direction of circulation of the gases above the furnace being regularly reversed for this purpose.
When using a single pipe, established according to the invention, to supply the oven with oxygen, it is placed approximately in the center and above the hearth 37, as shown in broken lines in FIGS. 5 and 6, this piping being lowered when the supply is to be assured, so as to place the nozzle very close to the surface of the load. When oxygen is introduced, it passes through the slag due to the high speed at which it is injected, and then penetrates into the molten metal, which produces, in particular, the oxidation of carbon, this oxidation being accompanied by the release of a combustible gas.
Regardless of the route taken by ordinary combustion gases above the fireplace, the combustible gas produced by the oxygen supply has half the length of the fireplace to mix with the combustion air and to burn. with the latter, which is provided with an additional supply to the furnace, at the same time as the supply of oxygen, in addition to the quantity necessary to ensure combustion of the fuel. While the supply of oxygen is taking place, the supply of fuel to the combustion gases can be significantly reduced due to the additional heating thus obtained.
A more advantageous method for the supply of oxygen consists in using two pipes placed at each end of the furnace, as shown in solid lines in figs. 5 and 6. Polar this variant, when
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that it is necessary to ensure the supply of oxygen, the dely pipes are lowered in the furnace and their position above the load is carefully adjusted. Oxygen is then supplied to the piping which is closest to the end of the fireplace where the air and fuel are introduced.
The combustible gas, produced by the reaction of oxygen with the molten metal, mixes with the combustion air, the flow rate of which is increased beyond the normal supply, so that the combustible gas can burn on almost the entire length of the fireplace, which increases the resistance to heat transfer. The fuel supply may be reduced from the normal value due to the additional heating thus obtained. In accordance with common practice, the flow of the gases in one direction continues for an indefinite period, until the time when the regenerators, through which the gases enter the furnace, have cooled substantially, and where the other regenerators have, on the other hand, reached a high temperature due to the fact that they are crossed by the exhausted combustion gases.
The direction of circulation through the furnace is then reversed and at the same time the supply of oxygen through the first pipe is interrupted to establish it through the second pipe, ae so that the oxygen again supplies the end to the furnace through which admits combustion air and fuel. The switching of the oxygen supply from one pipe to the other takes place each time the direction of gas flow in the furnace is reversed, so that the maximum benefit is obtained. Heating effect produced by the combustion of combustible gases which results from the supply of oxygen.
When oxygen is introduced into a Martin furnace, in accordance with the method described above with reference to the accompanying drawings, certain phases which are normally part of the process for the manufacture of steel are already carried out, in substance, more particularly the charging and partial or even full melting of the charge, during which impurities, such as silicon, phosphorus, manganese and carbon, have been partially oxidized, while the products resulting from the oxidation were absorbed by the slag or released as a gas.
When these impurities have thus been almost completely removed, carbon then being the only impurity remaining in considerable quantity (generally a little below 0.40%), the oxygen supply is started and it is continued until 'at the time when the carbon remaining in the mass represents the quantity required to manufacture the desired quality of steel, this quantity being able to be as low as 0.06% for sheet steel. The introduction of oxygen not only oxidizes the carbon - it also contributes to the oxidation of other impurities that may still be present, such as phosphorus.
The time normally required to effect the removal of this amount of carbon in a 200 ton load, for example, may be about 2.5 hours, but by ensuring a sufficient supply of oxygen this time can be reduced to less than an hour, A time saving of at least an hour and a half can be obtained for the complete operating cycle of a Martin furnace, which is normally around 12 hours, which ensures a substantial increase in the efficiency in the furnace. when it operates continuously.
To achieve this improvement, the only additional expense is in the equipment necessary to ensure the oxygen supply, this expense being, however, offset, at least to some extent, by the fuel savings achieved during the period when the oxygen is delivered. During this period, in general, an appreciable reduction in fuel consumption can be obtained, this reduction ranging from 50% to 100% in certain cases.
Thanks to the oxygen supply, carried out in accordance with the invention, no hindrance is brought to the other essential operations which ensure the operation of the Martin furnace, such as the loading and the drilling in the furnace, which allows to easily apply the invention to existing ovens.
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The handling of all the supply and cooling lines is extremely simple and its operation requires very little manual operation.
It has been found, in practice and contrary to all expectations, that a very small quantity of slag or metal attaches, in the solid state, to the part of the piping which enters the furnace.
CLAIMS
1) A Martin furnace used for the manufacture of steel characterized by the fact that it comprises a supply pipe, cooled by a liquid, which is able to direct oxygen so that it hits the load in the oven, this pipe being mounted so as to be able to be retracted above the oven and being arranged ae so as to be able to be lowered at will into the oven through a hole made in the vault of the latter.