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Publication number: BE571052A
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Description


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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.

Claims

2. Procédé du genre mentionné sous la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz ou mélange gazeux oxydant injecté tant par le conduit intérieur que par le conduit extérieur de la lance est de l'oxygène techniquement pur.

3. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendicati- ons précédentes, caractérisé en ce que le produit déphosphorant utilisé est de la chaux.

4. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendicati- ons précédentes, caractérisé en ce que le jet de mélange de gaz et de produits déphosphorants sortant à grande vitesse du conduit intérieur de la lance est le plus fin possibleo 5. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le mélange de gaz et de produits déphos- <Desc/Clms Page number 4> phorants sortant à grande vitesse du conduit intérieur de la lance, a une densi- té apparente supérieure à 3 kilogrammes par mètre cube normal de gaz.

60 Procédé du genre mentionné sous:la revendication 59 caractérisé en ce que la densité apparente du mélange est supérieure à 5 kg par mètre cube normal de gaz.

7. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendicati- ons précédentes, caractérisé en ce que le tuyère terminant ,le conduit intérieur de la lance a une forme telle que le rapport (C) de la longueur du col à son diamètre est supérieur à 2 et/ou telle que le diamètre (D) de la section d'entrée du convergenty la longueur (L) du convergent, le diamètreD(d) de la section du col et la longueur (C) du col sont liés par la formule @/d = 1 + K @/C dans la- quelle K est supérieur à 20 80 Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que, pendant la première phase de l'opéra- tion jusqu'au moment où le laitier est devenu suffisamment mousseux pour les be- soins de l'opération,

on insuffle de l'oxygène à faible vitesse par le conduit extérieur de la lance en même temps qu'on injecte par le conduit intérieur de la lance un mélange d'oxygène et chaux en poudre dont la densité apparente, d'abord faible, de l'ordre de 0,3 kg par Nm , est progressivement augmentée au fur et à mesure que le phénomène de moussage se développée 9. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendicati- ons précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le phénomène de moussage s'est déclenché, on remplace 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'oxy- gène et de vapeur d'eau et/ou un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique, tout en injectant le mélange oxygène-produit pulvérulent par le conduit intéri- eur.

10. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le phénomène de moussage a tendance à devenir trop important, on insuffle par le conduit extérieur de la lance et pendant quelques instants un gaz peu oxydant tel que de l'air, de la vapeur d'eau ou de l'anhydride carboniqueo 11o Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le phénomène de moussage a tendance à devenir trop peu important, on:reprend, pendant quelques instants, le soufflage à l'oxygène pur par le conduit extérieur de la lance.

12. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendicati- ons précédentes, caractérisé en ce qu'on insuffle de l'oxygène pur par le con- duit extérieur de la lance, pendant quelques instants, ayant un décrassage inter- médiaireo 13. Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que, pendant les dernières minutes de l'opé- ration et lorsqu'on veut obtenir un acier doux ou extra doux, on remplace l'oxy- gène insufflé par le conduit intérieur de la lance, par un gaz moins oxydant tel que 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 carboniqueo