CA1067293A - Methode d'injection d'une poudre apportant du carbone dans un bain metallique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique par injection d'une poudre de carbone ou d'une poudre contenant du carbone, au moyen d'une tuyère immergée constituée de deux tubes concentriques. La méthode selon l'invention est caractérisée en ce que le tube périphérique est alimenté séparément par un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure et le tube central est alimenté au moyen d'une conduite provenant du confluent de deux conduites distinctes dont l'une est obligatoirement fermée lorsque l'autre est ouverte, la première de ces deux conduites étant alimentée 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 constitue par l'azote et l'argon, enfin en gaz de balayage précité, avant d'être fermée à nouveau. L'invention s'applique notamment à un bain d'acier en fin d'élaboration.

Description

`` ` 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.

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.

Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendique, sont définies comme il suit:

1. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique par injection d'une poudre de carbone ou d'une poudre contenant du carbone, au moyen d'une tuyère immergée constituée de deux tubes concentriques, caractérisée en ce que le tube périphérique est alimente séparément par un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure et le tube central est alimente au moyen d'une conduite provenant du confluent de deux conduites distinctes dont l'une est obligatoirement fermée lorsque l'autre est ouverte, la première de ces deux conduites étant alimentée 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 ledit gaz de balayage, 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 ledit gaz de balayage, avant d'être fermée à nouveau.

2. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux vannes automatiques sont placées chacune sur l'une des deux conduites aboutissant au confluent, et sont fermées chacune lorsque l'autre est ouverte.

3. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le gaz de balayage et le gaz porteur de poudre sont de l'azote.

4. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le gaz de balayage et le gaz porteur de poudre sont de l'argon.

5. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le gaz de balayage est du gaz carbonique, tandis que le gaz porteur de poudre est de l'azote ou de l'argon.

6. Méthode de désoxydation et de carburation d'un bain métallique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un décrassage du bain métallique est effectué entre chaque phase d'oxydation et chaque phase de désoxydation et de carburation.