`` ` 1~;)67Z93 La présente invention concerne une méthode d'injection dans un bain métallique d'une poudre de carbone ou contenant du carboner en vue de désoxyder ou de carburer le bain. L'invention s'applique spécialement bien à un bain d'acier fin d'élaboration.
Une méthode assez souvent utilisée, parmi d'autres, pour apporter le carbone de désoxydation ou de carburation, consiste à insuffler, au moyen d'une lance, de la poudre de carbone ou une poudre contenant du carbone en suspension dans un gaz porteur. La lance est introduite par le bec du conver-tisseur en position horizontale, ou par une porte du four Martin ou du four electrique.
Cette méthode usuelle présente un certain nombre d'inconvénients :
a) Elle nécessite un dispositif spécial d'insuffla-tion, mobile sur le plancher de travail, devant le convertis-seur ou devant le four.
b~ Ce dispositif est encombrant.
c) La lance insuffle le carbone en surface du bain, car elle ne pénètre jamais beaucoup dans le bain.
d) Flammes et poussières rendent cette méthode très inconfortable pour le personnel d'exploitation.
Le but de la présente invention est d'abord d'éviter tous ces inconvénients en remplaçant la lance d'injection par une tuyère soufflant le carbone pulvérulent au-dessous de la . .
surface du bain métallique, donc immergée.
Mais avec une tuyère immergée, les difficultés qui se présentent sont complexes:
La poudre de graphite est compatible avec de l'air, mais non avec de l'oxygène pur, pour des raisons de sécurité
; évidentes.
Or, il est utile que la tuyère considérée serve à
-1- ~
106'7Z93 l'affinage du bain, en soufflant un gaz oxydant qui peut être de l'oxygene pur, pendant les phases d'oxydation, et serve ensuite à la désoxydation ou a la carburation de ce bain. Mais il ne faut pas que de la poudre de carbone reste deposee en certains endroits du circuit, et explose ensuite lors de l'admission de l'oxygène.
Le but de la présente invention est d'eviter le risque precite et de fonctionner en toute securite, en utilisant une tuyere double, c'est-a-dire a deux tubes concentriques.
10A cet effet, la presente invention a pour objet une methode de desoxydation et de carburation d'un bain metallique par injection d'une poudre de carbone ou d'une poudre contenant - du carbone, au moyen d'une tuyere immergee constituée de deux tubes concentriques, caractérisée en ce que le tube peripherique est alimente séparement par un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure et le tube centrai est alimente au moyen d'une conduite provenant du confluent de deux conduites distinctes dont l'une est obligatoirement fermee lorsque l'autre est ouverte, la première de ces deux conduites etant alimentee d'abord par un gaz de balayage choisi dans le groupe constitué par l'azote, l'argon et le gaz carbonique, puis par un gaz oxidant, puis à
nouveau par le même gaz de balayage, et est ensuite fermée, tandis que la deuxième de ces deux conduites est d'abord fermée, puis est alimentée en gaz de balayage précité, puis en un gaz :neutre porteur de la poudre de carbone ou contenant du carbone, choisi dans le groupe constitué par l'azote et l'argon, enfin en gaz de balayage précité, avant d'etre fermée a nouveau.
Suivant une caractéristique particulière de l'invention, deux vannes automatiques sont placées chacune sur l'une des deux conduites aboutissant au confluent, et sont fermées chacune lorsque l'autre est ouverte. On peut utiliser avantageusement des vannes à boule a ouverture totale. `` `1 ~;) 67Z93 The present invention relates to a method injection into a metal bath of a carbon powder or containing carboner to deoxidize or carburize the bath. The invention is particularly applicable to a steel bath end of development.
A fairly often used method, among others, to provide carbon for deoxidation or carburation, consists in blowing, using a lance, powder carbon or a powder containing carbon suspended in a carrier gas. The lance is introduced through the nozzle of the conver-weaver in horizontal position, or by an oven door Martin or electric oven.
This usual method presents a number disadvantages:
a) It requires a special insuffla-tion, mobile on the work floor, in front of the convert-or in front of the oven.
b ~ This device is bulky.
c) The lance injects carbon into the surface of the bath, because it never gets into the bath much.
d) Flames and dust make this method very uncomfortable for operating personnel.
The purpose of the present invention is first of all to avoid all these drawbacks by replacing the injection lance with a nozzle blowing the carbon powder below the . .
metal bath surface, therefore immersed.
But with a submerged nozzle, the difficulties which are complex:
The graphite powder is compatible with air, but not with pure oxygen, for safety reasons ; obvious.
However, it is useful that the nozzle considered be used to -1- ~
106'7Z93 refining the bath, by blowing an oxidizing gas which can be pure oxygen, during the oxidation phases, and serve then to the deoxidation or to the carburetion of this bath. But carbon powder must not remain deposited in parts of the circuit, and then explodes when oxygen intake.
The object of the present invention is to avoid the risk above and operate safely, using a nozzle double, that is to say with two concentric tubes.
10For this purpose, the subject of the present invention is a deoxidation and carburetion method of a metal bath by injecting a carbon powder or a powder containing - carbon, by means of a submerged nozzle consisting of two concentric tubes, characterized in that the peripheral tube is supplied separately by a protective fluid from the nozzle against wear and the central tube is supplied by means of a pipe coming from the confluence of two separate pipes including one must be closed when the other is open, the first of these two pipes being fed first by a sweeping gas chosen from the group consisting of nitrogen, argon and carbon dioxide, then by an oxidizing gas, then at again by the same sweep gas, and is then closed, while the second of these two pipes is first closed, then supplied with the aforementioned sweep gas, then with a gas : neutral carrying carbon powder or containing carbon, chosen from the group consisting of nitrogen and argon, finally above-mentioned purging gas, before being closed again.
According to a particular characteristic of the invention, two automatic valves are placed each on one of the two conduits ending at the confluence, and are each closed when the other is open. Advantageously, fully open ball valves.
2 -~` 1067Z93 Il est souvent utile d'effectuer un décrassage du bain métallique entre chaque phase d'oxydation et chaque phase de désoxydation et de carburation.
Comme on le comprend, c'est le balayage, séparant la phase d'oxydation de la phase de désoxydation ou carburation, et inversement, qui assure la sécurité. Des vannes bien disposées, et éventuellement automatiques, évitent toute fausse manoeuvre.
~~ Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après a titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la méthode de désoxydation et de carburation selon l'invention.
Dans un convertisseur de 60 tonnes d'acier par coulée, soufflant de l'oxygene pur de bas en haut, on dispose dans le ... .
' fond du convertisseur de 7 tuyères a deux tubes concentriques, l'une d'entre elles seulement appliquant la méthode selon l'invention de désoxydation et de carburation du bain métallique.
c ~
~0672~3 La figure 1 est un schéma de principe des cicruits d'alimentation de la tuyère appliquant la méthode selon l'in-vention.
La figure 2 est une première variante de ce schéma.
La figure 3 est une deuxième variante.
Selon la figure 1, le tube central 1 de ladite tuyère est alimenté par une partie de conduite coudée 2 elle-meme alimentée par un raccord 3 en forme de Y. La branche 4 est -~ alimentée en oxygène pur par l'intermédiaire de la vanne 5.
Elle peut aussi recevoir de l'azote. La branche 6 est alimentée en azote par l'intermédiaire de la vanne 7.
La branche 6 peut recevoir de la poudre de graphite en provenance d'un distributeur de poudre 8, dont la pression intérieure est réglée par la manoeuvre d'une vanne 9.
Le tube extérieur 10 de ladite tuyère est alimenté
par la conduite 11 soit en fuel-oil, soit en azote.
L'opération métallurgique comporte deux phases, de durées très inégales.
lère phase: durée: 12 minutes. C'est la phase d'oxydation, ou de conversion proprement dite.
Pendant cette première phase, les sept tuyères doubles soufflent de l'oxygène pur à un débit moyen total de 250 Nm3/mn, en consommant 1,5 litre de fuel-oil de protection par minute de soufflage et par tuyère. Pour la tuyère spéciale appliquant l'invention, la vanne 5 est ouverte, tandis que la vanne 7 est fermée.
A la fin de cette phase d'oxydation, l'oxygène de la conduite 4 est remplacé par de l'azote, puis la vanne 7, admet-tant de l'azote sans poudre de graphite, est ouverte, tandis que la vanne 5 se ferme, et que la vanne 9 reste fermée. Ainsi, on réalise un premier balayage de la branche 4, du raccord 3, du ~ coude 2 et du tube central 1 par l'azote qlli a traversé la :, .".;
- ~067293 vanne 5, et on réalise ensuite un deuxième balaya~e par l'azote de la branche 6, qui traverse la vanne 7.
2ème_~hase: Durée: une minute.
C`est la phase de dés~xydation et d'éventuelle carbu-ration, après le décrassage du laitier, effectué entre les deux phases.
Pendant cette deuxième phase, six des sept tuyères doubles sont alimentées en azote dans leurs deux circuits, tandis que la tuyère double selon l'invention est alimentée en azote contenant de la poudre de graphite dans son tube central, et en azote sans poudre dans son tube extérieur.
Dans cette deuxième phase, la vanne 5 reste fermée, la vanne 7 reste ouverte et la vanne 9 s'ouvre, afin d'aug-; menter la pression interne du distributeur de poudre et d`in-troduire ainsi un certain débit de poudre de graphite dans la branche 6.
Ainsi, le tube central 1 de la tuyère appliquant l'in-vention peut recevoir par exemple un débit d'azote de 20 Nm3/mn.
tenant en suspension 3 Kg de poudre de graphite par mètre cube normal d'azote, tandis que le tube extérieur 10 de ladite tuyère est parcouru par un faible débit d'azote de balayage sans poudre.
Pour une consommation de carbone pulvérulent de 60 Kg, et compte tenu du brassage du bain par l'azote, la teneur en oxygène de l`acier est ramenée de 0,100 % à 0,050 %, pour une teneur en carbone qui passe de 0,020 % à 0,050 %, tandis qu~
sa teneur en azote ne s'accroit que de 0,0007 ~, passant de 0,0030 % à 0,0037 %.
Pour plus de sécurité, si l'on craint que la vanne 7 ne soit pas étanche lorsqu'elle est fermée, et qu'ainsi, pen-dant la première phase, dite d'oxydation, de l'oxygène risquede refluer dans la conduite 6 en amont de la vanne 7, on peut avantageusement réaliser un montage selon l'une ou l'autre des deux variantes représentées sur les figures 2 et 3, et qui, toutes deux, assurent une pression d'azote en amont de la vanne 7 fermée, cette pression d'azote étant réglée de telle manière que l'oxygène de la conduite 4 ne puisse pas refluer en amon~
de la vanne 7.
Selon la figure 2, la conduite 6 comporte succes-sivement, d'amont en aval: une vanne de réglage 12, un débit mètre 13, l'orifice de sortie du distributeur 8 de poudre de carbone, une vanne 7 et un raccord en forme d'Y.
Pendant la première phase, dite d'oxydation, la vanne 7 est fermée, tandis que la vanne de réglage 13 est maintenue ouverte, si bien que la pression d'azote en amont de la vanne 7 est égale à 1~ pression d'alimentation, puisqu'il n'y a prati-quement pas de débit. Cette pression d'azote est réglée de telle fa~con qu'elle s'oppose à toute remontée d'oxygène à
travers la vanne 7 si celle-ci n'est tout à fait étanche.
Pendant la deuxième phase, dite de désoxydation et de carburation, les vannes 7 et 12 sont ouvertes. L'ouverture de la vanne 12 est telle que le transport du débit voulu de poudre de carbone s'ef~ectue dans de bonnes conditions. Le débit d'azote est mesuré par le débit mètre 13. La vanne 9 est égale-ment ouverte.
Selon la figure 3, qui représente un autre variante, la conduite 6 comporte successivement, d'amont en aval: une première vanne automatique 14, une vanne de réglage 12, un débit mètre 13, une deuxième vanne automatique 15, l'orifice de sortie du distributeur 8 de poudre de carbone, une vanne 7, et un raccord 3, en Eorme d'Y. De plus, un by-pass, commandé par une vanne 16, existe entre l'amont de la vanne 14 et l'aval de la vanne 15.
Dans la première phase, dite d'oxydation, les vannes ~ 7, 9, 12, 14, 15 sont fermées, mais la vanne 16 de by-pass - est ouverte, établissant en amont de la vanne 7 une pression : d'azote réglée par la vanne 16 pour s'opposer à toute remontée d'oxygène à travers la vanne 7 si celle-ci n'est pas étanche.
Dans la 2ème phase, la vanne 16 est fermée, tandis que les vannes 7, 9, 12, 14 et 15 sont ouvertes. C'est la vanne de réglage 12 qui détermine le débit d'azote convenable pour transporter le débit voulu de poudre de carbone en pro-venance du distributeur 8.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionne-ments de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyenséquivalents.
C'est ainsi qu'il n'est pas exclu, dans certains cas particuliers de faire fonctionner au même instant les tuyères oxydantes avec de l'oxygène, et la ou les tuyères désoxydantes et carburantes selon l'invention avec de la poudre de carbone, et avec les divers fluides qui accompagnent normalement cette poudre en phase désoxydante. Dans cette variante, les tuyères oxydantes sont en phase oxydante, et la ou les tuyères selon l'invention se trouvent en phase désoxydante, au même instant.
Cela peut procurer certains avantages métallurgiques.
L'invention s'applique spécialement bien aux conver-tisseurs d'aciéries à l'oxygène pur, aussi bien ceux qui soufflent à travers le fond, de bas en haut, que les conver-tisseurs à lance verticale. 2 -~ `1067Z93 It is often useful to clean the bath metallic between each oxidation phase and each phase of deoxidation and carburetion.
As we understand, this is the scanning, separating the oxidation phase of the deoxidation or carburization phase, and conversely, which provides security. Well arranged valves, and possibly automatic, avoid any false operation.
~~ In order to understand the invention, we will describe below by way of nonlimiting example, an embodiment of the deoxidation and carburetion method according to the invention.
In a converter of 60 tonnes of steel per casting, blowing pure oxygen from the bottom up, we have in the ...
bottom of the converter of 7 nozzles to two concentric tubes, only one of them applying the method according to the invention of deoxidation and carburization of the metal bath.
c ~
~ 0672 ~ 3 Figure 1 is a block diagram of cicruits feeding the nozzle applying the method according to the vention.
Figure 2 is a first variant of this diagram.
Figure 3 is a second variant.
According to Figure 1, the central tube 1 of said nozzle is supplied by a bent pipe part 2 itself supplied by a Y-shaped connector 3. The branch 4 is - ~ supplied with pure oxygen via valve 5.
It can also receive nitrogen. Branch 6 is supplied nitrogen through valve 7.
Branch 6 can receive graphite powder from a powder distributor 8, the pressure of which interior is regulated by the operation of a valve 9.
The outer tube 10 of said nozzle is supplied via line 11 either in fuel oil or in nitrogen.
The metallurgical operation has two phases, from very unequal durations.
1st phase: duration: 12 minutes. This is the phase oxidation, or conversion proper.
During this first phase, the seven double nozzles blow pure oxygen at a total average flow rate of 250 Nm3 / min, consuming 1.5 liters of protective fuel oil per minute of blowing and by nozzle. For the special nozzle applying the invention, valve 5 is open, while valve 7 is closed.
At the end of this oxidation phase, the oxygen in the line 4 is replaced by nitrogen, then valve 7 admits so much nitrogen without graphite powder, is open, while that valve 5 closes, and that valve 9 remains closed. So, a first scan of the branch 4, of the connector 3, of the ~ bend 2 and the central tube 1 by the nitrogen qlli has passed through :, . ".;
- ~ 067293 valve 5, and then performs a second sweep ~ e with nitrogen of branch 6, which passes through valve 7.
2nd_ ~ hase: Duration: one minute.
It is the phase of dexydation and possible carbu-ration, after the slag removal, carried out between two phases.
During this second phase, six of the seven nozzles doubles are supplied with nitrogen in their two circuits, while the double nozzle according to the invention is supplied with nitrogen containing graphite powder in its central tube, and powderless nitrogen in its outer tube.
In this second phase, the valve 5 remains closed, valve 7 remains open and valve 9 opens to increase ; ment the internal pressure of the powder dispenser and thus producing a certain flow of graphite powder in the branch 6.
Thus, the central tube 1 of the nozzle applying the vention can receive, for example, a nitrogen flow of 20 Nm3 / min.
holding in suspension 3 Kg of graphite powder per cubic meter normal nitrogen, while the outer tube 10 of said nozzle is traversed by a low flow of powder-free sweeping nitrogen.
For a powdery carbon consumption of 60 Kg, and taking into account the stirring of the bath with nitrogen, the content of steel oxygen is reduced from 0.100% to 0.050%, for a carbon content which goes from 0.020% to 0.050%, while ~
its nitrogen content increases only by 0.0007 ~, rising from 0.0030% to 0.0037%.
For more security, if it is feared that valve 7 is not waterproof when closed, and thus During the first phase, called oxidation, oxygen may flow back into line 6 upstream of valve 7, it is possible to advantageously carry out an assembly according to one or other of the two variants shown in FIGS. 2 and 3, and which, both provide nitrogen pressure upstream of the valve 7 closed, this nitrogen pressure being adjusted in such a way that the oxygen in line 4 cannot flow back as amon ~
of valve 7.
According to FIG. 2, the pipe 6 comprises succes-from upstream to downstream: an adjustment valve 12, a flow meter 13, the outlet of the distributor of powder 8 carbon, a valve 7 and a Y-shaped fitting.
During the first phase, called oxidation, the valve 7 is closed, while the adjustment valve 13 is maintained open, so that the nitrogen pressure upstream of valve 7 is equal to 1 ~ supply pressure, since there is practi-no flow. This nitrogen pressure is adjusted by such fa ~ con that it opposes any rise in oxygen to through the valve 7 if the latter is not completely sealed.
During the second phase, called deoxidation and carburation, valves 7 and 12 are open. The opening of the valve 12 is such that the desired flow of powder is transported carbon is ef ~ ectue in good conditions. The flow of nitrogen is measured by the flow meter 13. The valve 9 is also openly.
According to FIG. 3, which represents another variant, line 6 successively comprises, from upstream to downstream: a first automatic valve 14, an adjustment valve 12, a flow rate meter 13, a second automatic valve 15, the outlet of the carbon powder distributor 8, a valve 7, and a connection 3, in Eorme d'Y. In addition, a bypass, controlled by a valve 16, exists between the upstream of the valve 14 and the downstream of the valve 15.
In the first phase, called oxidation, the valves ~ 7, 9, 12, 14, 15 are closed, but the bypass valve 16 - is open, establishing a pressure upstream of the valve 7 : nitrogen regulated by valve 16 to prevent any rise oxygen through the valve 7 if the latter is not sealed.
In the 2nd phase, valve 16 is closed, while that the valves 7, 9, 12, 14 and 15 are open. It's here control valve 12 which determines the suitable nitrogen flow to transport the desired flow of carbon powder in pro-from distributor 8.
It is understood that one can, without leaving the framework of the invention imagine variants and perfects details, as well as considering the use of equivalent means.
It is thus not excluded, in certain cases individuals to operate the nozzles at the same time oxidizing with oxygen, and the deoxidizing nozzle (s) and fuels according to the invention with carbon powder, and with the various fluids that normally accompany this powder in deoxidizing phase. In this variant, the nozzles oxidants are in the oxidative phase, and the nozzle (s) according to the invention are in the deoxidizing phase, at the same time.
This can provide certain metallurgical advantages.
The invention is particularly applicable to conver-weavers of pure oxygen steelworks, both those who blow through the bottom, from bottom to top, that the conver-vertical lance weavers.