BE661786A - - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30Regulating or controlling the blowing
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de traitement de métaux ferreux. 



   La présente invention concerne le traitement des métaux ferreux par l'oxygène et plus particulièrement la      suppression des fumées d'oxyde de fer qui se dégagent norme- lement au cours de l'affinage du fer en fusion par un tel traitement. 



   Le dégagement des fumées d'oxyde de fer dans l'atmos- phère au cours du traitement du fer par l'oxygène   entraîne   une   pollu-   tion importante de   le atmosphère- et diminue   le rendement des opé- rations. Dans de nombreuses régions, les inconvénients provo- qués par ces fumées sont tellement importants que ces opérations sont ' menacées d'interdiction à moins que le dégagement de ces fumées ne soit empêché. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   On a déjà proposé de réduire le dégagement des fumées d'oxyde de fer en injectant un gaz combustible avec le courant   .d'oxygène   dans le métal en fusion. Des exemples de gaz appro- priés sont l'hydrogène libre, le gaz de four à coke, le' gaz de gazogène, le méthane, le propane et le butane. L'incon-        vénient   d'un tel procédé visant à supprimer les fumées est l'utilisation de volumes extrêmement importants de gaz qui diluent le courant d'oxygène utilisé pour oxyder les impuretés du métal. Par conséquent, les quantités   d'oxygène   nécessaires sont alors beaucoup plus importantes pour une même diminution. ' de la teneur en carbone du métal.

   On a constaté également que      la réduction de la quantité de fuméesdégagéeslorsqu'on utilise des.gaz combustibles est affectée beaucoup par l'état de mélange de l'oxygène et du gaz combustible, les résultats étant les , meilleurs lorsque le combustible et l'oxygène sont prémélangés. 



   Souvent, le mélange préalable .du gaz combustible et de l'oxy- gène est dangereux et est ainsi à l'origine d'autres difficultés. 



   On a déjà proposé aussi de réduire le dégagement des fumées d'oxyde de fer en mélangeant de la vapeur d'eau ou de l'anhydride carbonique gazeux avec l'oxygène soufflé à la sur- face.du métal en fusion. Ce procédé offre toutefois l'inconvé- nient que la suppression des fumées s'accompagne d'un refroi- dissement du métal,du fait des réactions endothermiques de l'anhydride carbonique ou de la vapeur d'eau et du fait égale- ment de l'absorption de chaleur par le réchauffage de l'anhy- dride carbonique ou de la vapeur d'eau en excès servant de   diluant.   



   L'invention a donc pour but de procurer un procédé pour supprimer le dégagement de fumées d'oxyde de fer pendant le traitement des métaux ferreux par l'oxygène,qui permette d'éviter les inconvénients cités. 



   L'invention procure,un procédé de traitement d'un métal ferreux en fusion , suivant lequel on met un 

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 courant d'oxygène en contact avec le métal en fusion, qui est caractérisé en ce que le courant   d'oxygène   est mélangé avec un combustible fluidisé non gazeux en une quantité suffisante pour supprimer sensiblement la formation de fumées d'oxyde de fer. 



   Aux fins de l'invention, un combustible fluidisé non gazeux peut être un combustible liquide ou une dispersion d'un combustible solide dans un véhicule liquide. Des exemples de combustibles liquides convenant pour l'exécution du procédé de l'invention sont les fuel oils , les huiles pour   moteur,.,   le kérosène, le n-heptane, des distillats plus lourds du pétrole et d'autres hydrocarbures liquides. Un exemple d'une dispersion d'un combustible solide dans un véhicule liquide convenant pour l'exécution du procédé suivant l'in- vention est une dispersion de poussier de charbon dans le fuel oil. 



   Le dessin annexé représente en coupe longitudinale la partie inférieure d'une lance métallurgique permettant d'exécuter le procédé de l'invention. 



   Comme le montre le dessin, une lance métallurgique convenant pour l'exécution du procédé suivant l'invention peut comprendre un tube intérieur 10, dont l'extrémité avant débouche dans un orifice de sortie 19 à l'extrémité de la lance et par lequel peut passèr un courant d'un combustible fluidisé non gazeux, par   exemple de fuel 011   Un conduit   extérieur. 12   enveloppe le tube intérieur 10 et constitue un passage annulaire   13, dans   lequel peut passer un courant d'oxygène. Habituellement, il est dési- rable de munir la lance de tubes extérieurs   14   et 16 constituant un double passage annulaire 13 et   15,dans   lequel peut circuler un cou-   rant continu d'eau   de refroidissement.

   Les fluides peuvent être admis dans la lance par un système de distribution (non représenté)   '. se   trouvant à la partie supérieure.A la sortie de la lance,le com- , bustible fluidisé, admis en A,s'échappant par l'orifice 19 forme un mélange avec   l'oxygène,admis   en B, s'échappant par de nombreux ori- 

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 fices 17 communiquant avec le passage annulaire 11. Le mélange est dirigé sur la charge de. métal terreux qui doit être traité par l'oxygène.. 



   Il est habituellementdésirable d'amorcer le courant d'oxygène avant celui du combustible pour des raisons de sécurité. 



   Si la lance occupe sa position normale de travail pour l'affinage, des fumées d'oxyde de fer se forment d'habitude   ds   l'établisse- ment du courant-d'oxygène. Cela requiert en général une quantité excessive de combustible. 



    '   La Demanderesse a découvert à présent que la quantité de fumées est faible,sinon nulle,si l'écoulement de l'oxygène est commencé lorsque   la lance   occupe une position élevée. En mélangeant le combustible fluidisé et l'oxygène avant d'abais- ser la lance dans sa position d'affinage normale, le dégagement des fumées est en substance évité. Un procédé préféré suivant .l'invention consiste à amorcer le courant d'oxygène lorsque la lance occupe une position élevée, considérablement   supérieure '   à la hauteur normale de travail pour l'affinage. Un combustible fluidisé non gazeux est alors admis à raison de 48,7 à 195 g/m3 d'oxygène et mélangé avec le courant d'oxygène.

   La lance est alors abaissée dans sa position normale de travail pour l'affinage, tandis que les courants d'oxygène et de com- bustible fluidisé sont entretenus dans le rapport   indiqué. (tous   les débits sont mesurés dans les conditions   ordinaires,c'est-à- .   dire sous une pression'de 1 atmosphère à 21 C). 



   Dans certains cas, il peut être désirable d'utiliser initialement la lance comme brûleur, par exemple, lorsqu'un sup- ,   plément   de chaleur doit être apporté à la charge pour former rapidement un laitier plus fluideou pour permettre l'accroissement de la proportion de métal froid qu'on introduit dans le réacteur. 



   Dans ce cas' on introduit le combustible et l'oxygène dans la lance avec un rapport quasi stoechiométrique. L'affinage peut être commencé   enuite   de la façon décrite ci-dessus. 

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   Au contraire de ce qui se fait dans l'élaboration classique de l'acier,où le fonctionnement des brûleurs est li- mité d'habitude à la fusion de la mitraille et à la formation du laitier et interrompu pendant l'affinage, l'injection du combustible fluidisé non gazeux suivant l'invention est pour- suivie d'habitude pendant tout l'affinage. 



   Au débit indiqué de   48,7   à 195 g/m3 d'oxygène,   'le   combustible fluidisé ne consomme qu'environ 1/10 à 1/5 de la quantité d'oxygène admise. Ce rapport   combustible:oxygène   est beaucoup plus petit que celui auquel on recourt habituellement pour une combustion normale. Cette particularité de l'invention constitue un avantage supplémentaire sur les procédés an- térieurs d'élaboration de l'acier à l'aide de brûleurs. 



   Pour déterminer la quantité approximative de combustible fluidisé,comprise entre   48,7   et 195 g/m3 d'oxygène qu'on doit utiliser, on peut recourir à l'équation empirique ci-après : 
W = 3.09 x 106/0,553Q - (84,40+258H) où W = la quantité de combustible fluidisé nécessaire,en   kg/m3   d'oxygène à 21 C sous une pression de 1 atmosphère, 
Q = le pouvoir calorifique du combustible,en   kcal/kg   
C = la teneur en carbone du combustible,en % en poids,   H =   la teneur en hydrogène du combustible,en % en poids. 



   La Demanderesse a découvert également que le combustible fluidisé non gazeux peut être utilisé comme courant permettant d'injecter dans la charge de métal ferreux des additions formant du laitier. Ces additions formant le laitier, par exemple de la .chaux, du calcaire, du spath fluor et du carbure de calcium, doivent se trouver à l'état de fine dispersion dans le combustible fluidisé non gazeux. En variante, il est possible d'utiliser le courant d'oxygène pour véhiculer les additions formant le, laitier;, qui se mélangent alors directement avec le combustible fluidisé. 



   On peut ainsi supprimer presque complètement la formation des fu- mées tout en bénéficiant du pouvoir calorifique du combustible 

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      'afin de former un laitier fluide chaud au début de l'affinage. 



   L'invention est illustrée par les exemples suivants,    EXEMPLE 1.-   
On affine 1360 kg de métal ferreux en fusion à une tem-      pérature intiale de 1504 C, contenant 4,36% de carbone, 0,74% de sill- cium et 0,57% de manganèse à l'aide de 2,8 m3/minute d'oxygène au- quel est mélangé du fuel oil L'oxygène et le fuel oil sont soufflés   à l'aide   d' ' une lance telle que celle du dessin. Les courants d'oxygène et de fuel oil sont amorcés lorsque l'extrémité de la lance se trouve à 
61 cm au-dessus du niveau du métal en fusion, le rapport étant de 
0,170 kg fuel oil/m3 d'oxygène admis. Après allumage, la lance ' est descendue de 30,5 cm et le débit de fuel oil est ramené à   0,108 kg/m3 d'oxygène.

   Plus tard au cours de l'affinag,e la lance s'immerge dans le laitier en raison de l'élévation du ni-   veau de ce dernier dans le convertisseur, et le   débitas fuel   oil est encore réduit à 0,081 kg/m3  d'oxygène   sans quedes fumées   foncées.ne:   se forment. La décarburation se fait à la vitesse de      
0,09% par minute et   27 minutes   après le début de l'opération, le . bain a une teneur de 0,04% en silicium et de 0,19% en manganèse. 



   La concentration en hydrogène est inférieure à 4 parties par   million. '   , 
EXEMPLE 2.- 
On soumet au soufflage 159 kg de métal ferreux, d'une température initiale de 1470 C, contenant 4,7% de carbone à l'aide d'un mélange d'oxygène et de   kérosène   injecté à l'aide d'une '. lance   concentrique   de construction différente de celle représentée dans le dessin. Le kérosène   es t   injecté au centre   d'un  jet d'oxygène expulsé avec une vitesse nominale à l'ajutage de 184,5   m/seconde,   la lance se trouvant à   4,5   cm au-dessus du niveau du bain.

   La densité des fumées est de 220 g/m3 lorsqu'il n'y a pas d'injec- tion de combustible.Pour un débit de combustible de 0,034 kg/m3   d'oxygène,   la densité des fumées tombe à 0,46 g/m3 et la forma- tion des fumées cesse complètement lorsque l'affinage 

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 est exécuté avec 0,057 kg de kérosène par m3 d'oxygène.    



  EXEMPLE 3.-    
On soumet au soufflage 159 kg de   métal   ferreux d'une . température initiale de 1420 C contenant   3,7%   de carbone à l'aide      d'un mélange d'oxygène et d'huile pour moteur S. A.E. 20 W. La lance dont l'extrémité se trouve à 5,1 cm au-dessus du niveau du bain est semblable à celle que représente le dessin. La den- site des fumées tombe de 220   g/m3.à   89,4 g/m3 lorsque l'injection d'huile est de 0,079   kg/m3   d'oxygène. La formation des fumées : est complètement supprimée par une injection d'huile de 0,108   kg/m3,   d'oxygène.    



  EXEMPLE 4. - .    



   On soumet 159 kg de métal ferreux contenant 4,0% de      carbone au soufflage à l'aide d'un mélange d'oxygène et de n-hep- tane dans les conditions décrites dans l'exemple 3. L'affinage est exécuté sans formation visible de fumées grâce à l'injection de 0,096 kg de n-heptane par m3 d'oxygène.    



  EXEMPLE 5.-    
On soumet 159 kg d'un métal ferreux d'une température initiale de 1440 C, contenant 4,4% de carbone,au soufflage à l'aide d'un mélange d'oxygène et de benzène dans les conditions.      décrites dans l'exemple 3. Il est nécessaire d'injecter 0,178 kg de benzène par m3 d'oxygène pour supprimer complètement les fu-      mées. 



   EXEMPLE 
On soumet 159 kg de métal ferreux contenant 3,8% de car- bone au soufflage à l'aide d'un mélange d'oxygène et d'un combusti- ble solide fluidisé. Le combustible solide fluidisé comprend des fines de houille d'une granulométrie de   0,149   à   0,074   mm dis- persées dans du fuel oil à raison de 10,3% en poids. L'oxygène est soufflé en   06 lange   avec le combustible fluidisé à raison de 
0,090 m3/minute par une lance se trouvant à 8,25 cm au-dessus      du niveau de la charge . La quantité de combustible est 

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 réglée à 0,102   kg/m3   d'oxygène. Dans ces conditions, l'affinage peut être exécuté sans formation visible de fumées. 



   Il convient de noter que le mélange de   l'oxygène   et    du combustible fluidisé non gazeux peut se faire à l'aide de lancas. métallurgiques autres que celles représentées par le dessin    et que le procédé suivant l'invention peut être exécuté dans toute      espèce d'enceinte . Des exemples d'enceintes   appropriées .sont   les tours Martin ,les convertisseurs à revêtement   b&sique   pour      l'affinage à l'oxygène,.les fours rotatifs et les fours électriques. 



  En outre, l'injection de combustible fluidisé non gazeux en mé- lange avec le courant d'oxygène peut être commencée à un moment quelconque du traitement du métal ferreux par l'oxygène.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS.
    1.- Procédé de traitement d'un bain de métal ferreux en EMI9.1 fusiaip l'orgène,suivan3equel on met le bain en contact avec un courant de ce gaz, caractérisé en'ce qu'on mélange au courant . d'oxygène un combustible fluidisé non gazeux en une proportion suffisante pour supprimer sensiblement la formation des fumées d'oxyde de fer.
    2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le poids de combustible et le volume d'oxygène est maintenu entre 48,7 et 195 g/m3 dans les condi- tions normales de travail.
    3. - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caract- , risé en ce que le rapport entre le poids de combustible et le volume d'oxygène est initialement supérieur à 195 g/m3.
    4.- Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que le mélange est soufflé à la surface du bain à l'aide d'une lance métallurgique disposée initialement à une hauteur supérieure à sa hauteur normale de travail pour le trai- tement du bain, puis la lance est abaissée à sa position normale de travail tandis que le mélange est soufflé.
    5.- Procédé suivant les revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le combustible comprend un hydrocarbure li- quide.
    6. - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'hydrocarbure liquide comprend un distillat du pétrole.
    7.- Procédé suivant les revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que l'hydrocarbure liquide comprend du fuel oil.
    8.- Procédé suivant les revendications 1 à 4. carac- térisé en ce que le combustible comprend un combustible solide en suspension dans un véhicule liquide.
    9. - Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le combustible solide comprend des fines de hou.llle <Desc/Clms Page number 10> et le'véhicule liquide comprend du fuel oil.
    10.- Procédé suivant les revendications 1 à 9, ca- ractérisé en ce qu'on établit un rapport quasi stoechiométrique entre le combustible et le gaz oxydant puis on allume le mélange pour apporter unsupplément de chaleur à la charge suivant les nécessités.
    11.- Procédé suivant les revendications 1 à 10, carac- ,térisé en ce que le combustible est utilisé comme véhicule pour introduire dans le bain des additions finement divisées formant le laitier.
    12. - Procédé suivant les.revendications 1 à 11, carac- térisé en ce que la quantité approximative de combustible flui- dise requise est déterminée par l'équation empirique ci-après W = 3,09 x 106/0,553Q - (84,40+258H) où W = la quantité de combustible fluidisé requise,en kg/m3 d'oxygène à 21 C sous une,pression de 1 atmosphère, Q = le pouvoir calorifique du combustible,en kcal/kg, EMI10.1 C = la teneur en carbone du combustible,,en %,ep poids, H = la teneur en hydrogène du combustible en % en poids.
    13. - procédé de traitement d'un bain d'un métal ferreux en fusion à l'aide d'oxygène en substance comme décrit ci-dessus
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