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Il est bien connu à l'heure actuelle de fabriquer de l'acier dans des convertisseurs à fond plein ou à fond muni de tuyères et/ou de trous de soufflage en soufflant un gaz ou un mélange gazeux-par le haut sur ou dans le bain à trai- ter.
Il est bien connu également d'ajouter les produits déphosphorants nécessaires à l'opération en les injectant sur ou dans le bain par le haut sous forme de poudre ou de granules en suspension dans un gaz ou un mélange gazeuxo
Dans ces procédés,on utilise généralement une ou plusieurs lances introduites dans l'enceinte du convertisseur au-dessus du bain.
Du point de vue technologique et du point de vue opérationel, il y a évidemment intérêt à n'utiliser qu'une seule lance. L'introduction de deux ou plusieurs lances dans l'enceinte au-dessus du bain pose en effet des problèmes difficiles de construction et de manipulationo Cependant, lorsqu'on n'utilise qu'une seule lance, celle-ci doit permettre l'introduction séparée de gaz avec produit déphosphorant d'une part et,de gaz sans produit déphoshorant d'autre part.
Un tel type de lance a déjà été proposé pour d'autres usages et-notam- ment pour l'injection de soude de désulfuration au moyen d'oxygène. Cette lance comporte un conduit intérieur et un conduit extérieur concentrique au premier et entourant celui-ci, ce conduit extérieur étant muni à l'extrémité de la lance d'un certain nombre d'ajutages desquels sortent des jets gazeux entourant le jet gazeux sortant du conduit intérieur.
Par ailleurs, en injectant par le haut les produits déphosphorants en poudre ou-granulés, on cherche à obtenir rapidement une scorie fluide et haute- ment réactive capable d'absorber l'anhydride phosphorique formé dès le début de l'opération. Mais la pratique a montré que ces réactions de déphosphoration sont très complexes, que les conditions permettant l'obtention du résultat cherché sont souvent contradictoires ou difficiles à réaliser et qu'elles échappent prati- quement à un raisonnement physico-chimique.
La présente invention a pour objet un procédé pour l'injection par le haut dans un bain métallique à affiner, de produits déphosphorants en poudre ou en granules, dans lequel on utilise une -lance du type décrit ci-dessus et qui permet d'obtenir sans difficulté la scorie fluide et réactive qu'on cherche à réaliser.
Le précédé objet de l'invention consiste essentiellement en ce qu'un gaz ou mélange gazeux oxydant tenant en suspension le produit déphosphorant en poudre ou en granules est injecté sous pression élevée ou à vitesse élevée sur ou dans le bain de métal par le conduit intérieur de la lance, tandis qu'un gaz ou mélange gazeux oxydant sans produit déphosphorant est injecté sous faible pressi- on ou à faible vitesse par le conduit extérieur de la lance sur ou dans le lai- tier surnageant le métal.
Le procédé suivant l'invention permet d'injecter par le conduit ex- térieur de la lance un gaz différent du gaz injecté par le conduit intérieur de la lance, avec le produit déphosphorant.
Cependant, le procédé suivant l'invention s'est avéré particulière- ment intéressant lorsqu'on injecte de l'oxygène techniquement pur par les deux conduits.
Le produit déphosphorant utilisé peut avantageusement être de la chaux.
Une variante avantageuse du procédé suivant l'invention consiste à injecter le mélange de gaz et de produits déphosphorants sortant à grande vi- tesse du conduit intérieur de la lance, sous forme de jet le plus fin possible.
Il a été trouvé en effet que dans le procédé d'injection de produits déphospho- rants en poudre par le haut du convertisseur, on avait intérêt à ce que la sus-
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pension des produits pénètre profondément dans le bain de fonte. De plus, dans les procédés connus d'injection de produits déphosphorants en poudre par le haut du convertisseur, la densité apparente de la suspens!on, (ou poids de particules solides par unité de volume de gaz du mélange) est généralement inférieure à 2 kilogrammes par Nm3 et correspond normalement à une répartition des produits dans la totalité ou dans une grande partie du gaz nécessaire à l'affinage.
Il a été trouvé qu'on avait souvent intérêt à augmenter cette densité apparente du mélange injecté de façon à ce que celui-ci pénètre profondément dans le bain de fonte à traiter sans un apport trop grand de gaz oxydants. Par le procédé de l'invention, on peut sans difficulté augmenter cette densité apparente du mélange tout en gardant la possibilité de répartir celui-ci au cours de toute l'opération ou d'une grande partie de celle-ci et le présente invention prévoit que la suspension sor- tant à grande vitesse du conduit intérieur de la lance sous forme de jet le plus fin possible, a une densité apparente supérieure à 3 kilogrammes par mètre cube.
Des résultats particulièrement avantageux ont été obtenus avec des densités ap- parentes dépassant 5 kg/m3. La finesse du jet central dépend moins des dimensions du conduit intérieur que de la forme donnée à l'extrémité,de ce conduit. Cette variante du procédé suivant l'invention s'est particulièrement avérée avantageuse lorsque le gaz oxydant utilisé dans des deux conduits de la lance double est de l'oxygène techniquement pur et que le produit déphosphorant est de la chaux fine- ment divisée
Cependant, il a encore été trouvé qu'on pouvait obtenir'un jet fin au sortir du conduit intérieur de la lance, même avec une densité apparente de la suspension inférieure à 3 kilogrammes par mètre cube,
en donnant à la tuyère terminant le conduit intérieur de la lance une forme - déjà connue par des brevets antérieurs - telle que le rapport(¯} de la longueur du col à son diamètre soit supérieure à 2 et/ou telle que le d diamètre (D) de la section d'entrée du convergent, la longueur (L) du convergent, le diamètreD(d) de la section du col et la longueur (C) du col soient liés par la formule d = 1 + K@/C , dans laquelle K est supérieur à 20
Le procédé suivant l'invention et ses diverses variantes décrites ci-dessus sont applicables au convertisseur à fond plein 'pu à fond troué ainsi qu'au four rotatif, et il s'est avéré très intéressant pour la production d'un acier à faible teneur en phosphore, en azote et en soufre, quelle que soit la teneur en phosphore de la fonte utilisée.
Il convient d'ailleurs de noter que le procédé suivant l'invention prévoit de mélanger au produit déphosphorant utilisé une autre matière solide, par exemple de la poudre de minerais, qu'il serait intéressant d'injecter dans le bain pour conduire l'opération métallurgique dans les meilleures conditions possibles.
Le procédé suivant l'invention permet de conduire l'opération d'af- finage avec beaucoup de souplesse et notamment de maîtriser le phénomène de moussage de la scorie et de s'en servir au bénéfice de l'opération.
Lorsqu'on désire favoriser le phénomène de moussage, spécialement pendant la première phase de l'opération, on insuffle de l'oxygène à faible vitesse, par exemple à moins de 300 mètres par seconde, par le conduit extéri- eur de la lance jusqu'au moment où on obtient un laitier suffisamment mousseux pour les''besoins de l'opération. On peut aussi avantageusement, en vue de favo- riser le moussage, injecter en même temps, dès le début de l'opération, par le conduit intérieur de la lance, un mélange d'oxygène et de produit déphosphorant à faible dens'ité apparente (par exemple un mélange d'oxygène et de chaux en poudre à raison de 0,3 Kg par Nm ) et augmenter progressivement la densité apparen- te du mélange au fur et à mesure que le moussage se développe.
Au moment où le laitier est devenu suffisamment mousseux pour les besoins de 1'* opération, on diminue progressivement le débit d'oxygène passant par le conduit extérieur ou on l'arrête brusquement et on continue l'injection du mélange oxygène-produit pnlvé-
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rulent par le conduit intérieur.
Lorsque le phénomène de moussage s'est déclenché, on peut également, tout en injectant le mélange oxygène-produit pulvérulent par le conduit intéri- eur, remplacer l'oxygène insufflé par le conduit extérieur de la lance par un gaz moins oxydant tel que de l'air enrichi en oxygène, un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau ou un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique. Si le moussage a tendance à devenir trop important, on soufflera par ce conduit extérieur de la lance et pendant quelques instants soit de l'air, soit de l'anhydride carbonique pur, soit de la vapeur d'eau.
Par contre, si le phénomène de moussage a tendance à devenir trop peu importante on reprendra également, pendant le temps néoessai- re, l'insufflation.d'oxygène pur par le conduit extérieur de la lanceo
Le procédé suivant l'invention permet également de reprendre le souf- flage à l'oxygène pur pendant quelques instants, par exemple pendant 30 secondes à deux minutes par le conduit extérieur de la lance avant un décrassage inter- médiaire de façon à augmenter à ce moment l'oxydation de la scorie, ce qui faci- lite le décrassage de celle-ci et favorise la déphosphoration.
Lorsqu'on désire obtenir un acier doux ou extra-doux, on peut avan- tageusement, pendant les(deux ou trois dernières minutes de l'opération, rempla- cer l'oxygène insufflé par le conduit intérieur de la lance par un gaz moins oxydant tel que par exemple de l'air, de l'air enrichi en oxygène, un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau ou un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique.
Suivant la température du bain, le débit de gaz insufflé par le conduit extéri- eur de la lance peut, pendant ce temps, être arrêté ou être constitué d'air, d'air enrichi en oxygène, de mélange oxygène-vapeur d'eau, de mélange oxygène anhydride carbonique ou d'oxygène pur.
Dans beaucoup de cas, on aura intérêt à utiliser de l'oxygène de grande pureté, de préférence supérieure à 96%, pour le jet intérieur de la lance, tandis qu'on pourra utiliser de l'oxygène de pureté moindre pour le jet extéri- eur de la lance.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de l'acier par affinage pneumatique de la fonte, dans lequel on injecte par le haut, sur ou dans le bain à traiter, tout ou partie des produits déphosphorants en poudre ou en granules en suspension dans un gaz ou un mélange gazeux,au. moven d'une lance comportant; unconduit intérieor et uncon duit extérieur concentrique au premier et entourant celui-ci, caractérisé en ce qu'un gaz ou mélange gazeux oxydant, tenant en suspension le produit déphosphorant, est injecté sous pression élevée ou à vitesse élevée sur ou dans le bain de mé- tal par le conduit intérieur de la lance, tandis qu'un gaz ou mélange gazeux oxydant sans produit déphosphorant est injecté sous faible pression ou à faible vitesse sur ou dans le laitier surnageant le métal par le conduit extérieur de la lance.
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It is well known at the present time to fabricate steel in solid-bottom or bottom-bottom converters provided with nozzles and / or blowholes by blowing a gas or a gaseous mixture from above onto or into the tube. bath to be treated.
It is also well known to add the dephosphorus products necessary for the operation by injecting them onto or into the bath from above in the form of powder or granules in suspension in a gas or a gas mixture.
In these processes, one or more lances introduced into the enclosure of the converter above the bath are generally used.
From a technological point of view and from an operational point of view, it is obviously advantageous to use only one lance. The introduction of two or more lances into the enclosure above the bath indeed poses difficult problems of construction and handling. However, when only one lance is used, this must allow the introduction separated from gas with dephosphorizing product on the one hand and from gas without dephoshoring product on the other hand.
Such a type of lance has already been proposed for other uses and in particular for the injection of sodium hydroxide for desulphurization by means of oxygen. This lance comprises an internal duct and an external duct concentric with the first and surrounding the latter, this external duct being provided at the end of the lance with a certain number of nozzles from which gas jets exit surrounding the gas jet exiting from the lance. interior duct.
Moreover, by injecting the dephosphorants in powder or granular form from above, the aim is to rapidly obtain a fluid and highly reactive slag capable of absorbing the phosphorus pentoxide formed from the start of the operation. However, practice has shown that these dephosphorization reactions are very complex, that the conditions allowing the desired result to be obtained are often contradictory or difficult to achieve and that they practically escape physico-chemical reasoning.
The present invention relates to a process for the injection from above into a metal bath to be refined, dephosphorants in powder or granules, in which a lance of the type described above is used and which makes it possible to obtain without difficulty the fluid and reactive slag that we are trying to achieve.
The preceding object of the invention consists essentially in that an oxidizing gas or gaseous mixture holding in suspension the dephosphorizing product in powder or in granules is injected under high pressure or at high speed into or into the metal bath via the internal pipe. lance, while an oxidizing gas or gaseous mixture without dephosphorizing product is injected under low pressure or at low speed through the outer conduit of the lance onto or into the slag supernatant of the metal.
The process according to the invention makes it possible to inject, through the external conduit of the lance, a gas different from the gas injected through the internal conduit of the lance, with the dephosphorizing product.
However, the process according to the invention has proved to be particularly advantageous when technically pure oxygen is injected through the two conduits.
The dephosphorizing product used can advantageously be lime.
An advantageous variant of the process according to the invention consists in injecting the mixture of gas and dephosphorus products exiting at high speed from the internal duct of the lance, in the form of the finest possible jet.
It has in fact been found that in the method of injecting powdered dephosphorants from the top of the converter, it was advantageous that the suspension
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board of the products penetrates deep into the cast iron bath. In addition, in the known methods of injecting powdered dephosphorants from the top of the converter, the bulk density of the suspension, (or weight of solid particles per unit volume of gas of the mixture) is generally less than 2 kilograms per Nm3 and normally corresponds to a distribution of the products in all or a large part of the gas required for refining.
It has been found that it was often advantageous to increase this bulk density of the mixture injected so that the latter penetrates deeply into the cast iron bath to be treated without too much supply of oxidizing gases. By the method of the invention, it is possible without difficulty to increase this bulk density of the mixture while retaining the possibility of distributing the latter during the whole operation or a large part thereof and the present invention provides that the suspension exiting at high speed from the interior duct of the lance in the form of the finest possible jet has a bulk density greater than 3 kilograms per cubic meter.
Particularly advantageous results have been obtained with apparent densities exceeding 5 kg / m 3. The fineness of the central jet depends less on the dimensions of the inner duct than on the shape given at the end of this duct. This variant of the process according to the invention has proved particularly advantageous when the oxidizing gas used in the two conduits of the double lance is technically pure oxygen and when the dephosphorizing product is finely divided lime.
However, it was still found that a fine spray could be obtained from the interior duct of the lance, even with a bulk density of the suspension of less than 3 kilograms per cubic meter,
by giving the nozzle terminating the internal duct of the lance a shape - already known from previous patents - such that the ratio (¯} of the length of the neck to its diameter is greater than 2 and / or such that the d diameter ( D) of the inlet section of the convergent, the length (L) of the convergent, the diameter D (d) of the section of the neck and the length (C) of the neck are linked by the formula d = 1 + K @ / C , where K is greater than 20
The process according to the invention and its various variants described above are applicable to the solid-bottom converter 'pu hole-bottom as well as to the rotary furnace, and it has proved to be very advantageous for the production of a low-grade steel. phosphorus, nitrogen and sulfur content, regardless of the phosphorus content of the pig iron used.
It should also be noted that the process according to the invention provides for mixing with the dephosphorizing product used another solid material, for example mineral powder, which it would be advantageous to inject into the bath to carry out the operation. metallurgical in the best possible conditions.
The process according to the invention makes it possible to carry out the refining operation with a great deal of flexibility and in particular to control the phenomenon of foaming of the slag and to use it for the benefit of the operation.
When it is desired to promote the phenomenon of foaming, especially during the first phase of the operation, oxygen is blown at low speed, for example at less than 300 meters per second, through the external duct of the lance up to 'when a sufficiently frothy slag is obtained for the needs of the operation. With a view to promoting foaming, it is also advantageously possible to inject at the same time, from the start of the operation, through the internal duct of the lance, a mixture of oxygen and dephosphorising product with low apparent density. (for example a mixture of oxygen and powdered lime at a rate of 0.3 kg per Nm) and gradually increase the bulk density of the mixture as the foaming develops.
When the slag has become sufficiently foamy for the needs of the operation, the flow of oxygen passing through the outer duct is gradually reduced or it is suddenly stopped and the injection of the oxygen-product mixture continues.
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flow through the interior duct.
When the foaming phenomenon has started, it is also possible, while injecting the oxygen-pulverulent product mixture through the internal duct, replace the oxygen blown in through the external duct of the lance with a less oxidizing gas such as oxygen enriched air, a mixture of oxygen and water vapor or a mixture of oxygen and carbon dioxide. If the foaming tends to become too great, we will blow through this external duct of the lance and for a few moments either air, or pure carbon dioxide, or water vapor.
On the other hand, if the foaming phenomenon has a tendency to become too small, we will also resume, during the neo-test time, the insufflation of pure oxygen through the external duct of the lance.
The process according to the invention also makes it possible to resume blowing with pure oxygen for a few moments, for example for 30 seconds to two minutes via the external duct of the lance before an intermediate cleaning so as to increase this. the oxidation of the slag, which facilitates the slagging of the latter and promotes dephosphorization.
When it is desired to obtain a mild or extra-mild steel, it is advantageously possible, during the (last two or three minutes of the operation, to replace the oxygen blown in through the internal duct of the lance with a less gas. oxidizing agent such as, for example, air, air enriched with oxygen, a mixture of oxygen and water vapor or a mixture of oxygen and carbon dioxide.
Depending on the temperature of the bath, the flow of gas blown through the duct outside the lance may, during this time, be stopped or consist of air, air enriched with oxygen, an oxygen-water vapor mixture. , an oxygen mixture of carbon dioxide or pure oxygen.
In many cases, it will be advantageous to use oxygen of high purity, preferably greater than 96%, for the internal jet of the lance, while it will be possible to use oxygen of lower purity for the external jet. - eur of the spear.
CLAIMS
1. A process for manufacturing steel by pneumatic refining of cast iron, in which all or part of the dephosphorus products in powder or in granules in suspension in a gas or a substance are injected from above, on or into the bath to be treated. gas mixture, at. moven of a lance comprising; an internal duct and an external duct concentric with the first and surrounding it, characterized in that an oxidizing gas or gas mixture, holding the dephosphorizing product in suspension, is injected under high pressure or at high speed into or into the metal bath - tal by the internal duct of the lance, while an oxidizing gas or gas mixture without dephosphorizing product is injected under low pressure or at low speed onto or into the slag supernatant of the metal via the external duct of the lance.