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On a déjà proposé de crée.!- dans un convertisseur un apport supplémentaire de chaleur en brûlant à l'intérieur du convertisseur, dans l'espace libre au-dessus du bain, les gaz combustibles émis par la conversion.
On peut, en effet, calculer que la chaleur dégagée par un volume d'oxygène brûlant du CO en CO2et de l'hydrogène en H2O est environ 2 1/2 fois plus élevée que la chaleur dégagée par le même volume d'oxygène soufflé au travers du bain et réalisant la transfor- mation du C en CO.
Mais, dans ce dernier cas, la chaleur dégagée par la combustion est transmise au bain dans d'excellentes conditions tandis que la transmission de chaleur fort aléatoire dans le cas de com- bustion au-dessus du bain. En effet, la majeure partie de la chaleur se perd généralement à avec les flannues et est anns
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grandi. Lilité pratique.
Bien que des essais aient été faits en injectant de l'air par le haut du convertisseur, le principe si simple de la combustion des gaz de conversion par un gaz comburant est resté sans application in- dustrielle.
Les expérimentateurs qui ont procédé à ces essais sur un convertisseur soufflé à l'air atmosphérique, rapportent en effet que le procédé se heurte à de grosses difficultés du fait des projection Mais la situation a considérablement évolué depuis ce temps. L'air atmosphérique simple est de plus en plus délaissé comme fluide de soufflage pour la conversion de la fonte en acier, au profit du vent suroxygéné et de mélanges divers d'air, d'oxygène, de vapeur d'eau et de CO2
Dans ces conditions, un nouveau problème s'est posé et l'invention a pour but de réaliser efficacement et économiquement la combustion des gaz de conversion et principalement, d'indiquer les moyens à mettre en oeuvre pour obtenir un rendement thermique suf- fisant de la chaleur dégagée, non seulement dans le procédé de con- version à l'air suivant l'ancienne technique,
mais .aussi dans les pro- cédés évolués.
Des essais ont été faits à l'échelle industrielle qui ont per- mis de dégager le procédé qui fait l'objet de l'invention et d'établir diverses données numériques indispensables à la conduite du procédé.
Le procédé, suivant l'invention, s'applique aux convertis- seurs à revêtement acide ou basique soufflés par le fond, quel que soi le fluide de soufflage utilisé. Il est caractérisé en ordre principal par le fait que le gaz comburant insufflé à l'intérieur du convertisseur, dans l'espace libre au-dessus du bain, est un gaz ou un mélange ga- zeux beaucoup plus riche en oxygène que l'air atmosphérique et ti- trant au moins 50 % d'oxygène.
Dans la réalisation pratique de l'invention, il est fait usa- ge de préférence, d'oxygène techniquement pur (95 % d'O2) ou addition né d'un peu de vapeur d'eau comme il sera exposé plus loin.
La transmission de la chaleur à l'acier, est, d'autre parti d'autant meilleure que la zone d'échauffement créée au-dessus du bain par la combustion des gaz est à température plus élevée, les lois du rayonnement faisant intervenir la quatrième puissance de la tempé- rature absolue. Or, la température de combustion est fonction de la concentration en oxygène du fluide comburant, de la concentration des
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fumées en gaz cornbustiblet3etcL,-I,-.ternpérature de ces fumées pré- chauffées par leur passage au travers du bain. Il convient donc de souffler des fluides très riches en oxygène, de préférence de l'oxygè- ne pratiquement pur et de le faire lorsque la concentration des fumées
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gaz @ bles est suffisamment élevée.
Cette dernière condition est donc une autre caractéristique du procédé suivant l'invention.
En principe, l'insufflation d'oxygène comburant n'est pas pratiquée pendant toute la coulée mais uniquement dans les périodes où l'émission de gaz combustibles est intense.
Il est évident que dans les procédés de conversion, par soufflage par le fond utilisant un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique ou un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau ou une com- binaison de ces mélanges, il y a toujours production de gaz combus- tibles (CO et/ou 1-1 2 ) dès que ces mélanges sont injectés. On peut alors, suivant l'invention, procéder simultanément à l'insufflation d'oxygène comburant quelle que soit la période de la conversion. Mais dans le cas d'utilisation d'air atmosphérique, ou suroxygéné, l'insuf- flation d'oxygène comburant est limitée, suivant l'invention, à la seule période de décarburation.
Une autre caractéristique très importante du procédé suivant l'invention consiste en ce que les débits d'oxygène comburant insufflés sont très peu importants relativement au débit d'oxygène soufflé pàr le fond een ce que la conversion est réalisée en totalité ou du moins en ordre principal par les gaz oxydants soufflés par le bas, tandis que l'oxygène soufflé par le haut sert principalement à la combustion des gaz. 'Dans ce but, le jet d'oxygène comburant ne doit pas pénétrer dans le bain mais plutôt l'effleurer. Il n'est donc pas nécessaire de recourir à des pressions élevées pour l'alimentation de la tuyère d'insufflation, une pression'du même ordre de grandeur qae celle utilisée pour'le soufflage par le fond est en général suffi- s ante.
Ce dernier point marque bien la différence fondamentale qui existe entre le procédé de l'invention et les procédés connus con- sistant à réaliser la conversion en injectant de l'oxygène pur dans le bain par le haut au moyen de tubes ou de tuyères alimentées sous une pression telle que le jet puisse traverser la couche de scorie.
L'importance des débits d'oxygène est fonction de l'ef- fet thermique qu'on désire obtenir mais ne dépasse pas 2 m3d'oxy- gène par minute et par tonne de fonte (en général, 1 m suffit), alors que pour les besoins de la conversion, on souffle couramment des quantités d'oxygène de l'ordre de 6 m3par minute et par tonne de fonte et même davantage. Le procédé ne consiste donc pas réellement à chercher à brûler la masse des gaz combustibles mais seulement une quantité relativement peu importante de ces gaz. La section des tuy- ères utilisées est de l'ordre de 30 mm2 au total par tonne d'acier.
Il a été constaté que lorsque l'oxygène comburant est soufflé dans les conditions du procédé, l'effet thermique est consi- dérable.
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L'expérience industrielle a montré que l'oxygène pur souf- flé par le haut, était alors environ deux fois plus efficace que l'oxygène soufflé par le bas. Alors qu'un mètre cube d'oxygène soufflé par le bas permet de traiter de 4 à 5 kg de mitrailles, il s'est avéré que, dans les conditions du procédé, 1 m3 d'oxygène soufflé par le haut permettait la fusion d'environ 12 kg de mitrailles.
Si l'oxygène comburant est insufflé au moment où les gaz sont moins riches en éléments combustibles (par ex. début de la décar- buration au vent suroxygén- l'effet thermique est moindre et n'atteint, par exemple, que 8 kg de mitrailles/m . Ces chiffres ne peuvent pas être considérés comme valables absolument pour toute aciérie. Il est évident que le rendement dépend de conditionslocales telles que la for- me et la capacité des convertisseurs. Tels quels, ces chiffres fixent avec une bonne précision l'ordre de grandeur du rendement. L.e bon rendement de l'opération doit sans doute être attribué au pouvoir 'émis- si± élevé des fumées dû aux hautes températures atteintes par la com- bustion au moyen d'oxygène pur d'un gaz combustible préchauffé à une température voisine de celle du bain.
Un autre avantage de l'invention, dû à ces hautes tempéra- tures, consiste dans la diminution sensible des dépôts de matières qui se forment généralement au bec des convertis semis, en rétrécissent 1 ouverture et provoquent l'immobilisation de la cornue pour leur enlè- vement.
.Une première difficulté, de l'insufflation d'oxygène par le haut réside dans la production de fumées rousses. Mais il est à remar- quer que le bain est constamment en mouvement par suite du soufflage par le fond du convertisseur et que de ce fait, les surchauffes locales ne peuvent subsister. Il en résulte que la production de fumées rousses\ quoique non négligeable, n'atteint jamais le niveau qu'on atteint dans les procédés qui convertissent la fonte en acier par soufflage d'oxygène pur par le haut avec pénétration d'oxygène dans le bain.
Les essais ont montré que les fumées rousses s'obser- vaient principalement lorsque par suite des mouvements du bain, le jet d'oxygène pénétrait dans le métal. Diaprés la présente invention, il cons vient donc pour éviter autant que possible la production de fumées rous- ses, de régler le débit et la pression de l'oxygène comburant, en fonc- tion de la distance de la tvyère au-dessus du bain pour éviter les con- tacts du métal et du jet d'oxygène.
A titre d'exemple, dans un convertisseur de 20 tonnes, soufflé à l'air atmosphérique ou à l'air suroxy'géné, la densité des fu- mées rousses est intense si la tuyère se trouve à une distance de 3 mè- tres du fond de la cornue et si la pression de l'oxygène comburant est de
2,6kg/cm2 et son débit de 20 m /min.
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La production des fumées est fortement réduite et devient même négligeable lorsque, pour la même position de la lance d'insuf- flation et la même tuyère, le débit est seulement de 8 m /min. pour une pression d'oxygène de 0,5 kg/cm.
La densité des fumées est également réduite lorsque, pour les mêmes conditions de débit et de pression, on éloigne la tuyère du bain. On peut aussi diviser le jet en plusieurs jets divergents, par exemple en utilisant un tube (a) muni d'une tête à plusieurs canaux d'insufflation (b) tel que montré fig. 1.
On obtient aussi, selon l'invention, d'excellents résultats lorsqu'on additionne un peu de vapeur d'eau (par ex. 10 %) à l'oxygène c ombur ant.
Dans ces conditions, le contact du jet et du bain donne très peu de fumées rousses. Il convient alors, suivant l'invention, d'assu- rer la surchauffe nécessaire pour éviter la condensation d'eau dans la tuyauterie d'insufflation,
Il est à remarquer que l'effet refroidissant de l'addition d'eau est inférieur à ce qu'il est lorsque ce fluide est injecté à travers le bain. En effet, seule est décomposée la vapeur d'eau qui vient en contact du bain. Le reste de vapeur ne subit qu'un échauffement.
Une autre difficulté d'exploitation résulte de la chaleur intense des flammes et du danger que celles-ci présentent pour les cheminées et les charpentes métalliques. L'exploitation industrielle 'montre que dans le cas du soufflage par l'air atmosphérique ou sur- oxygéné, la charpente peut supporter sans inconvénient l'injection d' oxygène comburant. Mais l'émission de chaleur est vite excessive lorsque l'on souffle des mélanges d'oxygène et de CO.,ou d'oxygène et de vapeur d'eau. Dans ce cas, il faut, soit installer des écrans refroidis, soit supprimer toute charpente à proximité des flammes.
Mais on peut aussi réduire 1' importance des débits, car il s'est avéré que de très faibles insufflations d'oxygène, par exemple 0,5 m3/tonne et par minute, avaient déjà un effet thermique très sensible sur le bain sans présenter un grand danger pour les charpentes. Comme exemples non limitatifs de l'invention, il est donné ci-annexées di- verses figures représentant des schémas de soufflage qui se sont ré- vélés particulièrement intéressants. Mais il est évident que quantité d'autres combinaisons sont possibles. Pour fixer les idées, ces fi- gures montrant des schémas sont relatives à une cornue de 20 tonnes.
Le schéma de la fig. 2 est relatif à l'utilisation du pro- cédé de l'invention à l'occasion d'un soufflage à l'air enrichi. Il montre en abcisse la durée d'une conversion avec les 3 phases de désiliciation, de décarburation et de déphosphoration et, en ordonnée, les quantités de vent insufflé en air enrichi y compris l'oxygène comburant dans l'espace au-dessus du laitier du convertisseur.
On y montre la mé- thode normale de soufflage par le fond pour une conversion faite à
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l'air enrichi tout en procédant simultanément, pendant la période de décarburation, à l'insufflation d'oxygène comburant, à raison de 1 m3 par tonne et par minute, La consommation totale d'oxygène et de mi- trailles supplémentaires utilisées est :
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<tb> Oxygène <SEP> mitrailles
<tb>
<tb> supplémentaires
<tb>
<tb> suroxygénéisation <SEP> du <SEP> vent <SEP> 610 <SEP> m <SEP> 2400 <SEP> kg
<tb>
<tb> supplément <SEP> d'oxygène <SEP> comburant <SEP> :
<SEP> 120 <SEP> m3 <SEP> 1400 <SEP> kg
<tb>
<tb> 3800
<tb>
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moyenne 730 5 a 20 kgxri 02
Dans un but d'économie d'oxygène, on peut chercher à sup- primer la suroxygénéisation du vent, mais il est préférable, pour ré- duire l'absorption d'azote par le métal, de terminer de toutes façons l'opération par une déphosphoration réalisée au vent suroxygéné. De cette façon, la montée en température est reportée en déphosphoration et au surplus, cette opération est raccourcie. On peut d'ailleurs si- multanément procéder à des additions de minerais et de vapeur d'eau (comme connu depuis longtemps). Cette réalisation du procédé est re- présentée par la fig. 3 dans les mêmes paramètres qu'à la fig. 2.
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<tb>
Oxygène <SEP> mitrailles
<tb>
<tb> supplémentaires
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> suroxygénéisation <SEP> du <SEP> vent <SEP> : <SEP> 230 <SEP> m <SEP> 950 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> supplément <SEP> d'oxygène <SEP> comburant <SEP> : <SEP> 130 <SEP> m <SEP> 1550 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> moyenne <SEP> : <SEP> 2500 <SEP> = <SEP> 6,911 <SEP> kg/m3 <SEP> o
<tb>
<tb>
<tb> 360 <SEP> = <SEP> 6,9 <SEP> kg/m <SEP> O2
<tb>
EMI6.4
Le schéma ne la tig. 4 est relatil à une coulée souillée ciu début jusque la fin, au moyen d'un mélange d'oxygène et de vapeur d' eau à raison sensiblement de 50 % de chacun des composants.
On pro- cède à l'insufflation complémentaire d'oxygène comburant pendant la presque totalité de l'opération mais le débit a été réduit à 10 m /min. pour éviter un échauffement exagéré des charpentes. Faisant abstrac- tion de l'oxygène soufflé par le fond, on a une consommation d'oxygène comburant de 75 m3 3 pour un supplément de mitrailles de 900 kg, soit une augmentation de l'enfournement de mitrailles de 12 kg/m3.
Mais les calories ainsi trouvées peuvent aussi bien être utilisées dans le but d'augmenter la proportion de vapeur d'eau soufflée par le fond, ce qui est de nature à améliorer la tenus des fonds. Elles peuvent être utilisées dans la conversion des fontes trop pauvres en éléments thermogènes.
Enfin, le schéma de la fig. 5 est relatif à une coulée souf- flée jusque sensiblement au milieu de la décarburation au moyen de vent suroxygéné et terminée au moyen de mélanges d'oxygène et de
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vapeur d'eau. L'oxygène comburant supplémentaire est utilisé pen- dant la première période à raison de 20 m /minute et dans la seconde à raison de 10 m3/minute seulement. L'effet thermique de l'oxygène comburant est alors de 1100 kg de mitrailles supplémentaires pour une consommation d'oxygène comburant de 90 m /min. , soit 12,2kg/m3
O2
Le procédé suivant l'invention permet donc, moyennant une très faible dépense d'oxygène,, de disposer; d'une source de cha- leur supplémentaire qui peut être par exemple'utilisée à la fusion des mitrailles.
Mais, le fait que la chaleur supplémentaire est dégagée non plus dans le bain métallique lui-même, mais à l'extérieur de . celui-ci, modifie très sensiblementles conditions de l'élaboration de l'acier. La source de chaleur étant du!côté des scories, les éléments de celles-ci sont échauffés plus rapidement et la scorie se. fera plus tôt, avec tous les avantages métallurgiques que ceci comporte, c'est- à-dire d'une part, la déphosphoratioh accélérée par rapport aux coulées ordinaires et d'autre part, le laitier atteignant une plus grande fluidité et assurant ainsi une meilleure désulfuration.
Un autre avantage très important du procédé, suivant l' invention, résulte de la réserve calorifique considérable emmagasinée par la cornue : l'échauffement dû à la combustion des gaz ne se porte pas seulement sur l'acier mais plus directement sur la scorie et sur le.revêtement réfractaire. Pour une mêmè température de l'acier, 'la scorie et le revêtement sont portés à des températures plus élevées . que dans les coulées ordinaires avec comme résultat un refrodissemex de l'acier beaucoup moins prononcée durant le séjour de l'acier en- cor- nue. Ceci veut dire que, toutes autres choses égales, le procédé sui- vant l'invention permet de réduire l'écart de température existant nor- malement entre l'élaboration en cornue et la coulée en lingotières, ce qui facilite considérablement la déphesphoration.
Pour la réalisation du procédé suivant l'invention, il est fait usage des appareillages schématisés aux fig, 6 à 10.
Les fig. 6 et 7 représentent, schématiquement en coupe verticale et en plan, une lance courbe refroidie à l'eau.
Le convertisseur 1 est représenté dans aa position de souf- flage. Le fond du convertisseur et la bofte à vent, qui permettent 1' amenée du fluide oxydant de conversion, sont représentés en2 et 3.
Une lance courbe 4 refroidie à l'eau peut basculer autour d'un axe horizontal 6 grâce à la force motrice d'un système pneuma- tique 5, pour permettre son introduction et son retrait de.la cornue 1.
La lance est représentée en deux positions :
1) en position de soufflage en traits pleins;
2) en position d'arrêt en traits pointillés.
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Le tuyau d'amenée du fluide comburant servant à la com- . bustion des gaz combustibles de conversion est représenté en 9, tandis que lestuyaux 7 et 8 servent respectivement à l'amenée et au retour de l'eau de refroidissement de la lance 4,
Ce matériel est simple et robuste, mais ne permet aucun réglage de la distance de la tuyère par rapport au bain.
En vue de remédier à cet inconvénient, on fait de préfé- rence usage de l'appareillage de la fig. 8. Les mêmes chiffres de férence sont adoptés pour les mêmes pièces.
La lance verticale 4- coudée en forme de potence, refroi- die à l'eau, est montée sur un système télescopique 10 et peut tourner autour d'un axe vertical. Le mouvement de translation vertical permet l'introduction de la lance da.ns la cornue et le réglage de la distance de la tuyère par rapport au bain, tandis que le mouvement de rota- tion permet d'amener la lance en position au-dessus du convertisseur (en pointillés).
Quant à la fig. 9, elle montre schématiquement la disposi- tion d'une ou de plusieurs tuyères 4 fixées dans le revêtement du con- , vertisseur et dont le jet est dirigé vers le centre de la cornue (au ni- veau du bain) de manière à éviter un contact direct avec les parois de la cornue, ce qui provoquerait Une usure prématurée du revête- ment. Cette tuyère peut être une pièce préfabriquée en magnésie ou en tout autre réfractaire, ou plus simplement un simple trou tube ou non. Le tubage se fait de préférence en cuivre.
Les tuyères en réfractaire ont déjà été expérimentées avec de l'air atmosphérique mais les essais ont échoué car les tuy- ères se bouchaient à la suite de projections. Suivant le procédé, objet de l'invention, utilisant des mélanges riches en oxygène, l'utili- sation de telles tuyères est réalisable car l'oxygène et les hautes tem-' pératures dans le convertisseur assurent la fusion rapide des dépôts éventuel s.
Enfin, on peut encore utiliser, suivant la fig. 10, une lance verticale 4 soutenue par la charpente et qu'on peut descendre et monter à volonté.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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It has already been proposed to create, in a converter, an additional supply of heat by burning inside the converter, in the free space above the bath, the combustible gases emitted by the conversion.
We can, in fact, calculate that the heat released by a volume of oxygen burning CO in CO2 and hydrogen in H2O is about 2 1/2 times higher than the heat released by the same volume of oxygen blown at the through the bath and transforming C into CO.
However, in the latter case, the heat given off by the combustion is transmitted to the bath under excellent conditions, while the very random heat transmission in the case of combustion above the bath. This is because most of the heat is usually lost in the flannues and is
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grown up. Practicality.
Although tests have been made by injecting air from the top of the converter, the simple principle of the combustion of the conversion gases by an oxidizing gas has remained without industrial application.
The experimenters who carried out these tests on a converter blown with atmospheric air, in fact report that the process comes up against great difficulties because of the projections. But the situation has changed considerably since that time. Simple atmospheric air is increasingly neglected as a blowing fluid for the conversion of cast iron into steel, in favor of superoxygenated wind and various mixtures of air, oxygen, water vapor and CO2
Under these conditions, a new problem has arisen and the object of the invention is to efficiently and economically achieve the combustion of the conversion gases and mainly to indicate the means to be implemented in order to obtain a sufficient thermal efficiency of the heat released, not only in the air conversion process according to the old technique,
but also in advanced processes.
Tests have been carried out on an industrial scale which have made it possible to identify the process which is the subject of the invention and to establish various digital data essential for carrying out the process.
The process according to the invention is applicable to bottom blown acid or base coated converters, regardless of the blowing fluid used. It is characterized in the main order by the fact that the oxidizing gas blown inside the converter, in the free space above the bath, is a gas or a gaseous mixture much richer in oxygen than air. atmospheric and containing at least 50% oxygen.
In the practical implementation of the invention, use is preferably made of technically pure oxygen (95% O2) or the addition of a little water vapor as will be explained below.
The transmission of heat to the steel is, on the other hand, all the better as the heating zone created above the bath by the combustion of the gases is at a higher temperature, the laws of radiation involving the fourth power of absolute temperature. However, the combustion temperature is a function of the oxygen concentration of the oxidizing fluid, of the concentration of
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gas fumes cornbustiblet3etcL, -I, -. temperature of these fumes preheated by their passage through the bath. It is therefore advisable to blow fluids very rich in oxygen, preferably practically pure oxygen, and to do so when the concentration of the fumes
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gas is high enough.
This last condition is therefore another characteristic of the process according to the invention.
In principle, the blowing of oxidizing oxygen is not carried out throughout the casting but only in the periods when the emission of combustible gases is intense.
It is evident that in the conversion processes, by bottom blowing using a mixture of oxygen and carbon dioxide or a mixture of oxygen and water vapor or a combination of these mixtures, there is always production of combustible gases (CO and / or 1-1 2) as soon as these mixtures are injected. It is then possible, according to the invention, to carry out simultaneously the insufflation of oxidizing oxygen whatever the period of the conversion. However, in the case of using atmospheric or super-oxygenated air, the insufflation of oxidizing oxygen is limited, according to the invention, to the decarburization period only.
Another very important characteristic of the process according to the invention consists in that the flow rates of oxidizing oxygen blown in are very small relative to the flow rate of oxygen blown through the bottom and in that the conversion is carried out in full or at least in order. mainly by oxidizing gases blown from below, while oxygen blown from above is mainly used for gas combustion. 'For this purpose, the jet of oxidizing oxygen must not enter the bath but rather brush against it. It is therefore not necessary to resort to high pressures for feeding the insufflation nozzle, a pressure of the same order of magnitude as that used for the bottom blowing is generally sufficient.
This last point clearly marks the fundamental difference which exists between the process of the invention and the known processes consisting in carrying out the conversion by injecting pure oxygen into the bath from the top by means of tubes or nozzles fed under. pressure such that the jet can pass through the slag layer.
The magnitude of the oxygen flows depends on the thermal effect that is desired but does not exceed 2 m3 of oxygen per minute and per tonne of cast iron (generally 1 m is sufficient), whereas for the purposes of the conversion, quantities of oxygen of the order of 6 m 3 per minute and per tonne of cast iron and even more are commonly blown. The process therefore does not really consist in seeking to burn the mass of the combustible gases but only a relatively small quantity of these gases. The section of the nozzles used is of the order of 30 mm2 in total per tonne of steel.
It has been found that when the oxidizing oxygen is blown under the conditions of the process, the thermal effect is considerable.
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Industrial experience has shown that pure oxygen blown from above was then about twice as effective as oxygen blown from below. While a cubic meter of oxygen blown from below can process 4 to 5 kg of scrap, it turned out that, under the process conditions, 1 m3 of oxygen blown from above allowed the fusion of 'about 12 kg of grapeshot.
If the oxidizing oxygen is blown in when the gases are less rich in fuel elements (eg start of decarburization in the over-oxygenated wind - the thermal effect is less and only reaches, for example, 8 kg of scrap / m. These figures cannot be considered as valid absolutely for any steelworks. It is obvious that the output depends on local conditions such as the shape and the capacity of the converters. As such, these figures set with good precision the order of magnitude of the efficiency The good efficiency of the operation must undoubtedly be attributed to the high power emitted by the fumes due to the high temperatures reached by the combustion by means of pure oxygen of a combustible gas preheated to a temperature close to that of the bath.
Another advantage of the invention, due to these high temperatures, consists in the appreciable reduction of the deposits of material which generally form at the beak of the converted seedlings, narrows the opening thereof and causes the immobilization of the retort for their removal. - event.
A first difficulty of blowing oxygen from above lies in the production of reddish smoke. However, it should be noted that the bath is constantly in motion as a result of the blowing through the bottom of the converter and that, therefore, local overheating cannot remain. As a result, the production of reddish fumes \ although not negligible, never reaches the level reached in the processes which convert cast iron into steel by blowing pure oxygen from the top with oxygen penetrating into the bath. .
The tests showed that the reddish fumes were mainly observed when, as a result of the movements of the bath, the jet of oxygen penetrated the metal. According to the present invention, it therefore comes to avoid as much as possible the production of rusty fumes, to adjust the flow rate and the pressure of the oxidizing oxygen, according to the distance of the vent above the bath. to avoid metal and oxygen jet contact.
For example, in a 20 ton converter, blown with atmospheric air or with super-oxygenated air, the density of the red smoke is intense if the nozzle is located at a distance of 3 meters. from the bottom of the retort and if the pressure of the oxidizing oxygen is
2.6kg / cm2 and its flow rate of 20 m / min.
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The production of fumes is greatly reduced and even becomes negligible when, for the same position of the insufflation lance and the same nozzle, the flow rate is only 8 m / min. for an oxygen pressure of 0.5 kg / cm.
The density of the fumes is also reduced when, for the same flow and pressure conditions, the nozzle is moved away from the bath. The jet can also be divided into several divergent jets, for example by using a tube (a) provided with a head with several insufflation channels (b) as shown in fig. 1.
Excellent results are also obtained according to the invention when a little water vapor (eg 10%) is added to the oxidizing oxygen.
Under these conditions, the contact of the jet and the bath gives very little red smoke. It is then appropriate, according to the invention, to ensure the superheating necessary to prevent water condensation in the insufflation pipe,
It should be noted that the cooling effect of the addition of water is less than it is when this fluid is injected through the bath. In fact, only the water vapor which comes into contact with the bath is decomposed. The rest of the vapor only undergoes heating.
Another operating difficulty results from the intense heat of the flames and the danger they present to chimneys and metal frames. Industrial operation 'shows that in the case of blowing with atmospheric or over-oxygenated air, the framework can withstand the injection of oxidizing oxygen without inconvenience. But the heat emission is quickly excessive when blowing mixtures of oxygen and CO., Or oxygen and water vapor. In this case, it is necessary either to install cooled screens, or to remove any framework near the flames.
But it is also possible to reduce the importance of the flow rates, because it has been found that very low oxygen blasts, for example 0.5 m3 / tonne and per minute, already had a very noticeable thermal effect on the bath without presenting a great danger for the frames. As non-limiting examples of the invention, various figures are appended, showing blow-molding diagrams which have proved to be particularly advantageous. But it is obvious that many other combinations are possible. To fix ideas, these figures showing diagrams relate to a 20 ton retort.
The diagram in fig. 2 relates to the use of the process of the invention on the occasion of enriched air blowing. It shows on the abscissa the duration of a conversion with the 3 phases of desiliciation, decarburization and dephosphorization and, on the ordinate, the quantities of wind blown in enriched air including the oxidizing oxygen in the space above the slag. converter.
It shows the normal bottom blowing method for a conversion made to
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the air enriched while simultaneously carrying out, during the decarburization period, the insufflation of oxidizing oxygen, at a rate of 1 m3 per tonne and per minute, The total consumption of oxygen and additional filters used is:
EMI6.1
<tb> Oxygen <SEP> grapeshot
<tb>
additional <tb>
<tb>
<tb> superoxygenization <SEP> of the <SEP> wind <SEP> 610 <SEP> m <SEP> 2400 <SEP> kg
<tb>
<tb> supplement <SEP> oxygen <SEP> oxidizer <SEP>:
<SEP> 120 <SEP> m3 <SEP> 1400 <SEP> kg
<tb>
<tb> 3800
<tb>
EMI6.2
medium 730 5 to 20 kg xri 02
In order to save oxygen, it is possible to try to suppress the superoxygenization of the wind, but it is preferable, in order to reduce the absorption of nitrogen by the metal, to end the operation anyway by a dephosphorization carried out in an oxygenated wind. In this way, the rise in temperature is transferred to dephosphorization and, moreover, this operation is shortened. It is also possible to simultaneously add minerals and water vapor (as has been known for a long time). This embodiment of the process is shown in FIG. 3 in the same parameters as in fig. 2.
EMI6.3
<tb>
Oxygen <SEP> grapeshot
<tb>
additional <tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> superoxygenation <SEP> of the <SEP> wind <SEP>: <SEP> 230 <SEP> m <SEP> 950 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> supplement <SEP> oxygen <SEP> oxidizer <SEP>: <SEP> 130 <SEP> m <SEP> 1550 <SEP> kg
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<tb> average <SEP>: <SEP> 2500 <SEP> = <SEP> 6.911 <SEP> kg / m3 <SEP> o
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<tb> 360 <SEP> = <SEP> 6.9 <SEP> kg / m <SEP> O2
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EMI6.4
The diagram does not tig. 4 relates to a dirty casting from start to finish, using a mixture of oxygen and water vapor in a proportion of substantially 50% of each of the components.
The additional insufflation of oxidizing oxygen is carried out during almost the entire operation, but the flow rate has been reduced to 10 m / min. to avoid excessive heating of the frames. Leaving aside the oxygen blown out from the bottom, we have an oxidizing oxygen consumption of 75 m3 3 for an additional scrap of 900 kg, that is to say an increase in the loading of scrap of 12 kg / m3.
But the calories thus found can also be used for the purpose of increasing the proportion of water vapor blown from the bottom, which is likely to improve the holding of the bottom. They can be used in the conversion of cast iron which is too poor in thermogenic elements.
Finally, the diagram of FIG. 5 relates to a flow blown up to substantially the middle of decarburization by means of superoxygenated wind and terminated by means of mixtures of oxygen and
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water vapour. The additional oxidising oxygen is used during the first period at a rate of 20 m / minute and in the second at a rate of only 10 m 3 / minute. The thermal effect of the oxidizing oxygen is then 1100 kg of additional scrap for a consumption of oxidizing oxygen of 90 m / min. , i.e. 12.2 kg / m3
O2
The method according to the invention therefore allows, with a very low expenditure of oxygen ,, to have; an additional source of heat which can be used, for example, in melting scrap metal.
But, the fact that the extra heat is released no longer in the metal bath itself, but outside. this very appreciably modifies the conditions of the production of steel. Since the heat source is on the side of the slag, the elements thereof are heated more quickly and the slag is formed. will do sooner, with all the metallurgical advantages that this entails, that is to say on the one hand, the accelerated dephosphoratioh compared to ordinary castings and on the other hand, the slag reaching a greater fluidity and thus ensuring a better desulfurization.
Another very important advantage of the process, according to the invention, results from the considerable heat reserve stored by the retort: the heating due to the combustion of the gases is not only on the steel but more directly on the slag and on the gas. the refractory coating. For the same temperature of the steel, the slag and the coating are brought to higher temperatures. than in ordinary castings with the result of a much less pronounced refrodissemex of the steel during the stay of the steel. This means that, all other things being equal, the process according to the invention makes it possible to reduce the temperature difference normally existing between the retort preparation and the casting in ingot molds, which considerably facilitates dephesphoration.
For carrying out the method according to the invention, use is made of the apparatus shown schematically in Figs, 6 to 10.
Figs. 6 and 7 show, schematically in vertical section and in plan, a curved lance cooled with water.
The converter 1 is shown in aa blowing position. The bottom of the converter and the blast box, which allow the supply of the oxidizing conversion fluid, are shown at 2 and 3.
A water-cooled curved lance 4 can tilt around a horizontal axis 6 by the driving force of a pneumatic system 5, to allow its introduction and removal from the retort 1.
The lance is represented in two positions:
1) in the blowing position in solid lines;
2) in the stop position in dotted lines.
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The combustion fluid supply pipe used for the com-. busting of the fuel conversion gases is shown at 9, while the pipes 7 and 8 serve respectively for the supply and return of the cooling water from the lance 4,
This material is simple and robust, but does not allow any adjustment of the distance of the nozzle from the bath.
In order to remedy this drawback, use is preferably made of the apparatus of FIG. 8. The same reference figures are adopted for the same parts.
The water-cooled, jib-shaped, vertical lance 4- is mounted on a telescopic system 10 and can rotate about a vertical axis. The vertical translational movement allows the introduction of the lance into the retort and the adjustment of the distance of the nozzle from the bath, while the rotational movement allows the lance to be brought into position above converter (dotted lines).
As for fig. 9, it shows schematically the arrangement of one or more nozzles 4 fixed in the coating of the converter and the jet of which is directed towards the center of the retort (at the level of the bath) so as to avoid direct contact with the retort walls, which will cause premature wear of the coating. This nozzle can be a part prefabricated in magnesia or in any other refractory, or more simply a simple tube hole or not. The tubing is preferably made of copper.
The refractory nozzles have already been tested with atmospheric air but the tests were unsuccessful because the nozzles became blocked as a result of splashing. According to the process, object of the invention, using mixtures rich in oxygen, the use of such nozzles is feasible because the oxygen and the high temperatures in the converter ensure the rapid melting of any deposits.
Finally, it is still possible to use, according to FIG. 10, a vertical lance 4 supported by the frame and which can be lowered and raised at will.
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