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L'invention est relative à un nouveau procédé de fabrication de l'a- cier par affinage des fontes Thomas ou autres, ainsi qu'à l'appareillage pour sa mise en oeuvre.
Il est bien connu que lorsqu'on désire effectuer une conversion à l'aide d'oxygène de pureté industrielle, il est nécessaire de souffler le mélange par le dessus du bain et non par le bas comme dans les convertisseurs classiques, ceux-ci étant rapidement détruits lorsque le vent contient une trop forte propor- tion d'oxygène.
Si l'on désire traiter une fonte Thomas à haut phosphore, le souffla- ge par le haut à l'aide d'oxygène de pureté industrielle ne permet pas'd'obtenir une déphosphoration très poussée, à moins de consentir une oxydation excessive du bain du fait de l'inefficacité du brassage.
La présente invention remédie à ces inconvénients.
Le procédé suivant l'invention consiste à disperser la fonte dans une scorie fondue de nature appropriée à la composition de la fonte, et à l'af- finer à l'aide de fluides et de matières solides pulvérulentes ou granuleuses insufflées dans une 'chambre, dite chambre ou tour d'affinage, dans laquelle les gouttes de fonte circulent de haut en bas, tandis que les matières solides insuf- flées, la scorie et les gaz circulent de bas en haut.
La chambre ou tour d'affinage a une forme tronconique ou cylindrique d'axe vertical ayant de préférence une section circulaire. Elle comporte à sa partie supérieure des tuyères ménagées dans la paroi et servant à l'insufflation du ou des fluides destinés à produire la division et la dispersion de la fonte.
Dans la moitié inférieure de la chambre, on introduit le gaz oxydant destiné à l'affinage de la fonte et les matières solides destinées à former la scorie. Les matières solides à utiliser à cette fin dépendent, comme on le sait, de la natu- re de la fonte: elles contiennent habituellement de la chaux libre ou combinée (carbonate, hydrate) avec éventuellement un fondant pour améliorer la fluidité de la scorie.
Le jet de fonte pénètre axialement dans la chambre d'affinage à sa partie supérieure et est frappé par un ou' plusieurs jets de fluide dirigés nor- malement ou obliquement par rapport au jet de fonte, lesquels produisent la di- vision de celui-ci en gouttelettes plus ou moins fines et les dispersent trans- versalement dans la scorie fondue qui entoure le jet de fonte.
, Le fluide insufflé sur le jet de fonte pour assurer la pulvérisation et la dispersion peut être un gaz quelconque tel que l'air ou l'oxygène ou de l'eau à l'état de vapeur ou,à l'état liquide, ou un mélange de deux ou plusieurs de ces fluides. Le dit fluide contient de l'oxygène libre et/ou combiné. Il pro- duit un commencement d'affinage de la fonte et assure la combustion de tout ou partie de l'oxyde de carbone résultant de l'oxydation du carbone de la fonte, d'où résulte un dégagement de chaleur qui maintient la fluidité de la scorie.
Le gaz insufflé dans la moitié inférieure de la tour et destiné à l'affinage peut être de l'oxygène industriellement pur ou un mélange d'air et d'oxygène avec addition éventuelle d'eau (vapeur ou liquide) ou d'anhydride car- bonique en quantité réglable pour ajuster le régime thermique des réactions dans la tour.
Les matières solides en granules ou en poudre fine, destinées à former la scorie;, peuvent être incorporées dans le courant de gaz d'affinage ou sont, de préférence, insufflées par des tuyères spéciales à l'aide d'un fluide porteur approprié.
Suivant une modalité de l'invention, l'atmosphère gazeuse est rendue neutre ou peu oxydante dans le tiers inférieur de la tour, tandis qu'elle est nettement oxydante dans la partie supérieure de la dite tour.
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A cet effet, on insuffle au bas de la -tour, en même temps que les matières solides destinées à former la scorie, un gaz combustible (par exemple du gaz de four à coke ou du gaz naturel) et un gaz oxydant (air enrichi en oxy- gène ou de préférence de l'oxygène de pureté commerciale), l'un ou l'autre de ces deux gaz pouvant servir' de véhicule aux matières solides, tandis que l'autre gaz est insufflé par des tuyères distinctes (dites ci-après "tuyères de combustion") et situées pratiquement au même niveau que les tuyères (dites "tuyères à chaux") servant à l'insufflation des matières solides et du gaz porteur.
Les proportions relatives d'oxygène et de gaz combustible sont telles que les gaz résultant de la combustion contiennent une proportion élevée de 00 et de H@; cette proportion de l'ensemble 00 et Ha est avantageusement comprise entre 30% et 60% (en volume) du total des gaz de combustion. La chaleur dégagée par la combustion sert utile- ment à maintenir à une température favorable le métal affiné qui s'accumule dans la chambre collectrice disposée au bas de la tour.
A un niveau plus élevé, soit entre le tiers et la moitié de la hau- teur de la tour, sont disposées les tuyères de soufflage du gaz oxydant servant à l'affinage de la fonte. Ce gaz est constitué essentiellement d'oxygène (ou d'air fortement enrichi en oxygène) auquel on ajoute de l'eau (à l'état liquide ou à l'état de vapeur) ou de l'anhydride carbonique, en proportions appropriées au régime thermique à réaliser dans la tour d'affinage.
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Les tuyères de soufflage peuvent être orientées normalement à l'axe de la tour ou au contraire être inclinées, de préférence vers le haut. Dans ce dernier cas, elles sont avantageusement ménagées dans le ressaut de la paroi interne de la tour, établi au niveau des dites tuyères.
Le métal affiné qui s'écoule au bas de la tour s'accumule dans une chambre collectrice d'où il est transféré dans une poche chauffée,par un moyen électrique de préférence, dite "poche de raffinage" où, par des moyens connus, on ajuste la composition ainsi que la température du métal. -
Suivant l'invention, l'appareillage destiné à la mise en oeuvre du procédé comporte en ordre principal une chambre ou tour d'affinage munie à sa partie supérieure de tuyères, dites tuyères de pulvérisation, servant à l'insuf- flation du fluide, destinées à pulvériser le jet de fonte entrant dans la chambre et à disperser transversalement les gouttes. Dans sa moitié inférieure, elle ' est pourvue de tuyères, dites tuyères de soufflage, servant à l'insufflation de gaz oxydants destinés à assurer l'affinage de la fonte.
Enfin, au bas de la tour sont disposées les tuyères à chaux servant à l'insufflation des matières solides en suspension dans un gaz porteur, et les tuyères de combustion.
Dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, l'appareillage, représenté schématiquement à la figure ci-annexée, comprend qua- tre parties superposées.
En commerçant par le haut, la première partie A consiste en une poche à fonte donnant un débit constant du métal à traiter. Dans ce but, on peut utiliser avantageusement une poche à débit constant semblable aux poches utili- sées pour la coulée continue de l'acier.
La deuxième partie B, immédiatement en-dessous de la première A, est une sorte d'entonnoir conique de section préférablement circulaire dont l'angle du sommet est compris de préférence entre 20 et 40 et comportant sur le côté un déversoir 1 destiné à évacuer la scorie formée par la conversion, et au- dessus une cheminée 2 pour l'évacuation des gaz provenant de la conversion. Cet entonnoir a pour fonctions principales de ralentir les gaz ascendants et de ré- cupérer les projections sortant de la tour d'affinage.
L'extrémité inférieure de cette deuxième partie B se raccorde à la partie C, qui constitue la chambre d'affinage proprement dite.
La chambre d'affinage ou tour. d'affinage C est de préférence consti-
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tuée d'un ou plusieurs tronçons de forme cylindrique ou conique à section préfé- rablement circulaire et dont la plus grande base est en haut. Dans le haut de cette partie C, en-dessous de l'endroit où se raccorde l'entonnoir, sont dispo- sées les tuyères de pulvérisation 3 destinées à projeter un fluide animé d'une très grande vitesse sur le jet métallique tombant de la poche à fonte. Ces injec- teurs de fluides sont dirigés sur le jet de fonte soit normalement à celui-di, soit obliquement et servent à le pulvériser et à disperser les gouttelettes.
Dans la partie inférieure de la chambre sont disposées les tuyères de soufflage, les tuyères à chaux et les tuyères de combustion.
Les tuyères de soufflage sont placées au niveau 4 au-dessus d'un ressaut interne 5, à une hauteur h comprise entre 1/3 et 1/2 de la hauteur H de la tour. Le ressaut a pour effet de former au bas de la tour un rétrécissement de la section destiné notamment à rassembler le métal affiné.
Les tuyères à chaux et les tuyères de combustion sont disposées au niveau 6 , tout près de la base de la tour.
Toutes les tuyères pouvant être orientées normalement ou obliquement par rapport à l'axe de la tour et les tuyères de soufflage lorsqu'elles sont in- clinées, peuvent avantageusement déboucher dans le ressaut 5.
La hauteur H de la tour C sera suffisante pour que les réactions ai- ent le temps de s'accomplir. Elle sera de préférence comprise entre 5 et 15 mè- très et pourra être d'autant moindre que la pulvérisation de la fonte sera plus fine. La hauteur la plus appropriée à chaque cas particulier sera déterminée par l'expérience.
La colonne d'affinage C se raccorde à sa partie inférieure à une chambre collectrice D dans laquelle se rassemble le métal, laquelle constitue le quatrième partie de l'appareillage.
Au bas de cette chambre est ménagé un orifice 7 par où le métal s'écoule dans la poche de raffinage où s'effectue, par des moyens connus, l'ajus- tement de la composition et de la température de l'acier. Le dit orifice 7 est normalement fermé par un tampon réfractaire que l'on enlève pour faire la coulée de l'acier accumulé dans la chambre. La chambre collectrice est en outre pourvue, à sa partie supérieure, d'une tuyère 8 permettant d'évacuer périodiquement une partie de la scorie qui s'accumulera dans la dite chambre.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'affinage de la fonte par l'action de fluides oxydants et de matières solides destinées à former la scorie, caractérisé en ce que la fonte est préalablement dispersée, par l'effet de jets de gaz, dans une scorie fondue qui circule de bas en haut, dans une chambre ou tour d'affinage, avec les gaz introduits dans la partie inférieure de la dite chambre, tandis que les gout- tes de fonte circulent de haut en 'bas..
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The invention relates to a new process for manufacturing steel by refining Thomas or other cast irons, as well as to the equipment for its implementation.
It is well known that when it is desired to carry out a conversion using oxygen of industrial purity, it is necessary to blow the mixture from the top of the bath and not from the bottom as in conventional converters, these being quickly destroyed when the wind contains too much oxygen.
If one wishes to treat a high phosphorus Thomas iron, blowing from the top using oxygen of industrial purity does not make it possible to obtain a very thorough dephosphorization, unless an excessive oxidation of the gas is permitted. bath due to inefficient mixing.
The present invention overcomes these drawbacks.
The process according to the invention consists in dispersing the iron in a molten slag of a nature suitable for the composition of the iron, and in refining it with fluids and powdery or granular solids blown into a chamber. , called a refining chamber or tower, in which the drops of cast iron circulate from top to bottom, while the blown solids, slag and gases circulate from bottom to top.
The refining chamber or tower has a frustoconical or cylindrical shape with a vertical axis, preferably having a circular section. It comprises at its upper part nozzles formed in the wall and used for blowing in the fluid or fluids intended to produce the division and dispersion of the cast iron.
In the lower half of the chamber, the oxidizing gas for refining the pig iron and the solids for forming the slag are introduced. The solids to be used for this purpose depend, as is known, on the nature of the melt: they usually contain free or combined lime (carbonate, hydrate) with possibly a flux to improve the fluidity of the slag.
The jet of cast iron enters axially into the refining chamber at its upper part and is struck by one or more jets of fluid directed normally or obliquely with respect to the jet of cast iron, which produce the division thereof. in more or less fine droplets and disperse them transversely in the molten slag which surrounds the cast iron.
, The fluid blown into the cast iron to ensure atomization and dispersion may be any gas such as air or oxygen or water in the vapor state or in the liquid state, or a mixture of two or more of these fluids. Said fluid contains free and / or combined oxygen. It produces a start of refining of the cast iron and ensures the combustion of all or part of the carbon monoxide resulting from the oxidation of the carbon of the cast iron, from which results a release of heat which maintains the fluidity of the iron. slag.
The gas blown into the lower half of the tower and intended for refining can be industrially pure oxygen or a mixture of air and oxygen with the possible addition of water (vapor or liquid) or anhydride because - Bonique in adjustable quantity to adjust the thermal regime of the reactions in the tower.
The granular or fine powdered solids intended to form the slag can be incorporated into the refining gas stream or are preferably blown through special nozzles using a suitable carrier fluid.
According to one embodiment of the invention, the gaseous atmosphere is rendered neutral or not very oxidizing in the lower third of the tower, while it is clearly oxidizing in the upper part of said tower.
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For this purpose, at the bottom of the tower, at the same time as the solids intended to form the slag, a combustible gas (for example coke oven gas or natural gas) and an oxidizing gas (enriched air) are blown. oxygen or preferably oxygen of commercial purity), one or the other of these two gases being able to act as a vehicle for the solids, while the other gas is blown by separate nozzles (called hereinafter "combustion nozzles") and located practically at the same level as the nozzles (called "lime nozzles") used for blowing in the solids and the carrier gas.
The relative proportions of oxygen and fuel gas are such that the gases resulting from combustion contain a high proportion of 00 and H @; this proportion of the set 00 and Ha is advantageously between 30% and 60% (by volume) of the total of the combustion gases. The heat given off by combustion is useful in maintaining a favorable temperature for the refined metal which accumulates in the collecting chamber located at the bottom of the tower.
At a higher level, ie between one third and one half of the height of the tower, the blowing nozzles of the oxidizing gas used for refining the cast iron are placed. This gas consists essentially of oxygen (or air highly enriched in oxygen) to which is added water (in the liquid state or in the vapor state) or carbon dioxide, in proportions appropriate to the thermal regime to be achieved in the refining tower.
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The blowing nozzles can be oriented normally to the axis of the tower or, on the contrary, be inclined, preferably upwards. In the latter case, they are advantageously provided in the projection of the internal wall of the tower, established at the level of said nozzles.
The refined metal which flows at the bottom of the tower accumulates in a collecting chamber from where it is transferred into a heated ladle, preferably by electrical means, called a "refining ladle" where, by known means, the composition and the temperature of the metal are adjusted. -
According to the invention, the apparatus intended for carrying out the process primarily comprises a refining chamber or tower provided at its upper part with nozzles, called spray nozzles, used for blowing the fluid, intended to spray the jet of cast iron entering the chamber and to disperse the drops transversely. In its lower half, it 'is provided with nozzles, called blowing nozzles, for blowing in oxidizing gases intended to ensure the refining of the cast iron.
Finally, at the bottom of the tower are arranged the lime nozzles used for blowing in the solids in suspension in a carrier gas, and the combustion nozzles.
In one embodiment given by way of non-limiting example, the apparatus, shown schematically in the appended figure, comprises four superimposed parts.
Working from above, the first part A consists of a cast iron ladle giving a constant flow of the metal to be treated. For this purpose, a constant rate ladle similar to the ladles used for the continuous casting of steel can be advantageously used.
The second part B, immediately below the first A, is a sort of conical funnel of preferably circular section, the apex angle of which is preferably between 20 and 40 and comprising on the side a weir 1 intended to discharge. the slag formed by the conversion, and above a chimney 2 for the evacuation of the gases coming from the conversion. The main functions of this funnel are to slow down the ascending gases and to recover the projections leaving the refining tower.
The lower end of this second part B connects to part C, which constitutes the refining chamber proper.
The ripening chamber or tower. refining C is preferably
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killed by one or more sections of cylindrical or conical shape with a preferably circular section and of which the largest base is at the top. At the top of this part C, below the place where the funnel connects, are arranged the spray nozzles 3 intended to project a fluid animated at a very high speed onto the metal jet falling from the tube. cast iron pocket. These fluid injectors are directed onto the cast iron stream either normally to it or obliquely and serve to atomize it and disperse the droplets.
In the lower part of the chamber are arranged the blowing nozzles, the lime nozzles and the combustion nozzles.
The blowing nozzles are placed at level 4 above an internal projection 5, at a height h between 1/3 and 1/2 of the height H of the tower. The projection has the effect of forming at the bottom of the tower a narrowing of the section intended in particular to gather the refined metal.
The lime nozzles and combustion nozzles are located on level 6, very close to the base of the tower.
All the nozzles which can be oriented normally or obliquely with respect to the axis of the tower and the blowing nozzles when they are tilted, can advantageously open into the projection 5.
The height H of tower C will be sufficient for the reactions to have time to take place. It will preferably be between 5 and 15 m and may be less the finer the spraying of the cast iron. The most appropriate height for each particular case will be determined by experience.
The refining column C is connected at its lower part to a collecting chamber D in which the metal collects, which constitutes the fourth part of the apparatus.
At the bottom of this chamber is made an orifice 7 through which the metal flows into the refining ladle where, by known means, the adjustment of the composition and the temperature of the steel takes place. Said orifice 7 is normally closed by a refractory plug which is removed to pour the steel accumulated in the chamber. The collecting chamber is also provided, at its upper part, with a nozzle 8 making it possible to periodically evacuate a part of the slag which will accumulate in said chamber.
CLAIMS.
1. Process for refining cast iron by the action of oxidizing fluids and solid materials intended to form the slag, characterized in that the iron is dispersed beforehand, by the effect of gas jets, in a molten slag which circulates from bottom to top, in a chamber or refining tower, with the gases introduced into the lower part of said chamber, while the cast iron drops circulate from top to bottom.