9 ~.
On connalt, depuis ~ongtemps déjà, des procédés d'élaboration de l'acier utilisant, comme agent d'affinage, de l'oxygène sensiblement pur, soufflé dans le ~ond du con-vertisseur à l'aide de tuyères. Un des principaux problèmes qu'il a fallu résoudre, pour mettre au point industriellement ces procédés, est celui de la tenue des tuyères qui, du fait de l'insufflation d'oxygène pratiquement pur, sont soumises à des températures très élevées. Toutes les techniques utilisées, pour assurer la protection des tuyères, découlent de la même idée de base: injecter un corps qui, à son arrivée dans le convertisseur, soit l'objet d'une réaction fortement endothermique, provoquant ainsi un effet de refroidissement local très prononcé. Ce corps, liquide ou gazeux, est géné-ralement injecté dans un espace annulaire entourant le jet ;
d'affinage et forme autour de celui-ci un rideau protecteur.
Entre autres exemples de corps déjà utilisés avec succès on peut citer les hydrocarbures liquides (Brevet franc~ais No. 9 ~.
We have known, for ~ long time, processes steel making using, as refining agent, substantially pure oxygen, blown into the ~ ond of the vertisseur using nozzles. One of the main problems that had to be solved, to develop industrially these processes is that of holding the nozzles which, because almost pure oxygen insufflation at very high temperatures. All techniques used, to ensure the protection of the nozzles, arise of the same basic idea: inject a body which, upon arrival in the converter, that is to say the reaction of a strongly endothermic, thus causing a cooling effect very pronounced local. This body, liquid or gaseous, is generally ralement injected into an annular space surrounding the jet;
refining and forms a protective curtain around it.
Among other examples of bodies already successfully used may mention liquid hydrocarbons (French patent ~ ais No.
2.092.825 du 23 juin 1970, au nom des sociétés Creusot-Loire, Wendel-Sidelor et d'Emile Spr~nck), les gaz tels que le pro-pane et le butane et, plus récemment l'anhydride carbonique l,iquéfié (Brevet francais No. 2.067.143 du 13 novembre 1969, au nom de la Compagnie des Ateliers et Forges de la Loire (CAFL) et de Wendel-Sidelor). Dans le premier cas, celui des hydrocarbures liquides et du propane et du butane, c'est la réaction de décomposition de ces corps qui permet d'abaisser la température au nez des tuyères. L'anhydride carbonique, est également susceptible de se décomposer endothermiquement, mais il intervient aussi, au niveau des tuyères par sa vapo-risation. Il présente par rapport aux hydrocarbures liquides ou gazeux de nombreux avantages et en particulier le fait qu'il n'introduit pas d'hydrogène, toujours extrêmement gënant, dans le bain métallique. Cependant, il est relativement difficile .
à employer pratiquement, car dans les conditions d'utilisation, .
il passe très facilement de l'état liquide à un mélange de ;
solide et de gaz~
L'un des buts de la présente invention est donc d'apporter un nouveau perfectionnement aux procédés d'affinage par le fond, en fournissant notamment un agent refroidissant .~ :
qui ne pré~
.......
.. . '~
-la-sente pas les inconvénients des corps utilisés jusque là.
Un autre but de la présente invention est de fournir un agent refroidissant qui intervienne, de façon positive, dans les réactions d'affinage.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'af-finage de la fonte au convertisseur, dans lequel on insuffle au fond du convertisseur, par le conduit central d'au moins une tuyère à double alimentation, un gaz d'affinage très oxydant, pouvant être de l'oxygène sensiblement pur, procédé caractérisé
en ce que l'on injecte, par le circuit périphérique de la tuyère, ~-de l'oxygène sensiblement pur à l'état liquide. De pré-férence l'oxygène liquide est sous une pression comprise entre 1 et 40 atmosphères, sa température est comprise entre 30 et 1~0K, et la quantité d'oxygène liquide injecté est de 0,2 à 0,5 kg par ~m3 d'oxygène gazeux insufflé. ~
Comme on le comprend, l'oxygène liquidel injecté dans ;
l'espace annulaire des tuyères, assure une double fonction. D'u-ne part, dès son arrivée dans le convertisseur, il se vaporise, absorbant ainsi un nombre de calories suffisant pour assurer la protection des tuyères, d'autre part il participe, conjointement avec l'oxygène introduit sous forme gazeuse, aux réactions d'af-finage.
Ainsi donc, en refroidissant, par l'agent même d'affi-nage, à l'état liquide, on n'introduit pas d'éléments nuisibles, ou même simplement inutiles, pour l'élaboration de l'acier. Cela constitue un avantage considérable par rapport aux hydrocarbures ;~
et à l'anhydride carbonique liquide. En effet l'emploi d'oxygène liquide permet de ne pas introduire, dans le bain métallique d'im-puretés genantes telles que le soufre ou l'azote, ce dernier, bien que quelquefois utilisé pour des traitements spéciaux, risquant de fragiliser l'acier produit. De plus l'oxygène ne peut pas, comme c'était le cas avec les hydrocarbures notamment, donner , ~ L2~
lieu à une réaction de décomposition introduisant du carbone dans le métal liquide à affiner. Avec le procédé selon l'invention il n'y a donc pas d'oxygène supplémentaire consommé pour réduire le carbone apporté par l'agent de refroidissement, et l'obtention d'aciers à très basses teneurs en carbone est facilitée. Les hy-drocarbures, liquides ou gazeux, libèrent également au cours de la dissociation, de l'hydrogène qui peut constituer une impureté ;~
gênante.
Comme agent de refroidissement, l'oxygène liquide pa-raît a priori un peu moins bon que l'anhydride carbonique liquide.
Ce dernier en effet a une chaleur latente de vaporisation de 0,065 thermie par kg et, pour passer de sa température d'ébulli-tion à la température de 1600C (température moyenne du bain mé-tallique) il nécessite, compte tenu de son énergie de dissocia-tion, environ 1,99 thermie par kg. L'oxygène, par contre ne peut ;~
absorber, pour passer de l'état liquide à l'état gazeux à 1600C
que 0,501 thermie par kg. Il semblerait donc que, pour assurer un même refroidissement, la quantité d'oxygène liquide nécessaire soit environ quatre fois supérieure à celle d'anhydride carboni-que. Mais en fait, et les travaux du demandeur ont contribué àle montrer, la dissociation de l'anhydride carbonique n'a pas lieu au nez des tuyères, mais à l'état diffus dans le bain. Par conséquent, pour un refroidissement identique, la quantité d'oxy-gène liquide sera certes supérieure à celle d'anhydride carboni-que, mais pas dans les proportions auxquelles on aurait pu s'at-tendre avec un gaz présentant seulement comme réaction endother-mique une vaporisation. De plus, la décomposition de l'anhydride carbonique, ayant lieu au sein du bain, consomme de l'énergie et diminue, de ce fait, la quantité d'additions refroidissantes, telles que les ferrailles, que l'on peut introduire au cours de l'affinage, d'une façon non négligeable.
Le procédé selon l'invention, compte tenu du fait qu'il - . -...... . .. , -., .. ~ . .. .
évite de consommer une partie de l'oxygène gazeux insufflé dans des réactions parasites, que l'oxygène liquide, en plus de son ~;
rôle d'agent refroidissant, participe à l'affinage, que, l'équi-libre thermique de l'affinage n'étant pas pertubé, la capacité
de fusion des ferrailles est accrue et que le prix de revient de ce corps est inférieur à celui de l'anhydride carbonique liquide, est particulièrement intéressant du point de vue économique.
La mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut notamment être effectuée à l'aide de tuyères double flux de type connu, comportant un conduit central pour l'insufflation d'oxy-, . .
gène gazeux et un circuit périphérique pour l'agent refroidissant, ~
: ,:
à condition que les débits assurés soient convenables. Ces tuyè-res sont généralement formées de deux tubes concentriques entre lesquels est ménagé un espace annulaire, la face interne du tube externe étant munie de bossages pour le centrage du tube inté- ; ; -rieur. Les deux tubes peuvent également être de diamètres très -voisins et la face interne de l'un ou la face externe de l'autre pourvue de cannelures assurant le passage du fluide protecteur.
Un convertisseur d'affinage par le fond comporte géné-ralement plusieurs tuyères, en nombre variable suivant la capa-cité du convertisseur. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention il faut souffler environ 4 à 6 Nm d'oxygène gazeux, ` -par tonne de fonte et par minute. L'oxygène liquide est injecté
sous une pression comprise entre 1 et 40 atmosphères et sa tempé- --rature est comprise entre 80 et 140K, la température et la pres-sion étant, dans tous les cas, choisies de manière que l'oxygène soit bien à l'état liquide jusqu'à sa sortie de la tuyère. Le ;;
débit d'oxygène liquide, pour assurer une bonne protection des tuyères, doit être de 0,2 à 0,5 kg par Nm3 d'oxygène gazeux injec-té. Cette quantité est tout à fait comparable, quoique légère-ment supérieure, à celle d'anhydride carbonique nécessaire dans les mêmes conditions. -'' ;:
Le procédé selon l'invention peut atre appliqué, sans ,~
adaptations particulières. à tous les convertisseurs à soufflage par le fond, et il donne des résultats très intéressants, tant du point de vue de la pureté en éléments indésirables, tels que le soufre, l'azote et l'hydrogène, de l'acier que du point de vue ~;:
économique.
.
.
~, ,1 ', - 5 - . 2,092,825 of June 23, 1970, on behalf of the Creusot-Loire companies, Wendel-Sidelor and Emile Spr ~ nck), gases such as pro-pane and butane and, more recently carbon dioxide l, iquéfié (French Patent No. 2,067,143 of November 13, 1969, on behalf of the Compagnie des Ateliers et Forges de la Loire (CAFL) and Wendel-Sidelor). In the first case, that of liquid hydrocarbons and propane and butane, this is the decomposition reaction of these bodies which lowers the temperature at the nose of the nozzles. Carbon dioxide, is also likely to decompose endothermically, but it also intervenes, at the level of the nozzles by its vapor rization. It presents compared to liquid hydrocarbons or gaseous many benefits and in particular the fact that it does not introduce hydrogen, always extremely annoying, into the metal bath. However, it is relatively difficult.
to use practically, because in the conditions of use,.
it passes very easily from the liquid state to a mixture of;
solid and gas ~
One of the aims of the present invention is therefore to bring a new improvement to the refining processes from the bottom, in particular by providing a cooling agent.
who does not pre ~
.......
... '~
-the-not feel the disadvantages of the bodies used so far.
Another object of the present invention is to provide a coolant which intervenes, in a positive way, in the ripening reactions.
To this end, the invention relates to a method of af-fining of the cast iron to the converter, into which the bottom of the converter, through the central duct of at least one dual feed nozzle, a highly oxidizing refining gas, can be substantially pure oxygen, characterized process in that one injects, through the peripheral circuit of the nozzle, ~ -substantially pure oxygen in the liquid state. Preferably liquid oxygen is under a pressure between 1 and 40 atmospheres, its temperature is between 30 and 1 ~ 0K, and the amount of liquid oxygen injected is 0.2 to 0.5 kg per ~ m3 blown oxygen gas. ~
As will be understood, the liquid oxygen injected into;
the annular space of the nozzles provides a double function. Of-does not leave, as soon as it arrives in the converter, it vaporizes, thus absorbing a sufficient number of calories to ensure the protection of the nozzles, on the other hand it participates, jointly with the oxygen introduced in gaseous form, to the reactions of af-finage.
Thus, while cooling, by the very agent of affi-swimming, in the liquid state, no harmful elements are introduced, or even simply useless, for the production of steel. That constitutes a considerable advantage compared to hydrocarbons; ~
and liquid carbon dioxide. Indeed the use of oxygen liquid makes it possible not to introduce, into the metallic bath of annoying purities such as sulfur or nitrogen, the latter, well that sometimes used for special treatments, risking to weaken the steel produced. In addition, oxygen cannot, as was the case with hydrocarbons in particular, give , ~ L2 ~
takes place in a decomposition reaction introducing carbon into the liquid metal to be refined. With the method according to the invention it there is therefore no additional oxygen consumed to reduce the carbon provided by the coolant, and obtaining steel with very low carbon content is facilitated. The hy-drocarbons, liquid or gaseous, also release during dissociation, hydrogen which can constitute an impurity; ~
annoying.
As a coolant, liquid oxygen pa-a priori rait a little less good than liquid carbon dioxide.
The latter in fact has a latent heat of vaporization of 0.065 thermie per kg and to change from its boiling temperature tion at the temperature of 1600C (average temperature of the metal) it requires, given its dissociative energy tion, about 1.99 therms per kg. Oxygen, on the other hand, cannot; ~
absorb, to go from the liquid state to the gaseous state at 1600C
than 0.501 therms per kg. So it would seem that, to ensure the same cooling, the quantity of liquid oxygen required about four times that of carbon dioxide than. But in fact, and the work of the applicant has helped to show it, the dissociation of carbon dioxide has not takes place at the nose of the nozzles, but in the diffuse state in the bath. By therefore, for identical cooling, the amount of oxy-liquid gene will certainly be greater than that of carbon dioxide that, but not in the proportions that we could have expected tender with a gas presenting only as endothermic reaction spray mique. In addition, the breakdown of anhydride carbonic, taking place in the bath, consumes energy and thereby decreases the amount of cooling additives, such as scrap metal, which can be introduced during maturing, in a significant way.
The method according to the invention, taking into account the fact that it -. -....... .., -., .. ~. ...
avoids consuming part of the oxygen gas blown into parasitic reactions, as liquid oxygen, in addition to its ~;
role of cooling agent, participates in the refining, that, the free thermal refining is not disturbed, the capacity of scrap metal is increased and the cost price of this body is lower than that of liquid carbon dioxide, is particularly interesting from an economic point of view.
The implementation of the method according to the invention can in particular be carried out using double flow nozzles of the type known, comprising a central duct for the insufflation of oxy-,. .
gas gene and a peripheral circuit for the coolant, ~
:,:
provided that the insured debits are suitable. These pipes res are generally formed by two concentric tubes between which is formed an annular space, the internal face of the tube outer being provided with bosses for centering the inner tube; ; -laughing. The two tubes can also be of very large diameters -neighbors and the inner side of one or the outer side of the other provided with grooves ensuring the passage of the protective fluid.
A bottom refining converter generally includes several nozzles, in variable number depending on the capacity quoted from the converter. To implement the method according to the invention it is necessary to blow approximately 4 to 6 Nm of gaseous oxygen, `-per ton of pig iron and per minute. Liquid oxygen is injected under a pressure between 1 and 40 atmospheres and its temperature -temperature is between 80 and 140K, the temperature and the pressure sion being, in all cases, chosen so that oxygen either well in the liquid state until it leaves the nozzle. The ;;
liquid oxygen flow, to ensure good protection of nozzles, must be 0.2 to 0.5 kg per Nm3 of injected gaseous oxygen you. This quantity is quite comparable, although slight-higher than that of carbon dioxide required in the same conditions. -'';:
The method according to the invention can be applied, without, ~
special adaptations. to all blow converters by the bottom, and it gives very interesting results, both from the from the point of view of the purity of undesirable elements, such as sulfur, nitrogen and hydrogen, steel only from the point of view ~ ;:
economic.
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~,, 1 ', - 5 -.