CA1112879A - Procede d'affinage de la fonte par soufflage d'oxygene - Google Patents
Procede d'affinage de la fonte par soufflage d'oxygeneInfo
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Abstract
Procédé d'affinage de la fonte liquide, au convertisseur, selon lequel, à l'aide d'au moins une tuyère à double alimentation, on insuffle, au fond du convertisseur, un gaz d'affinage très oxydant, pouvant être de l'oxygène sensiblement pur, par le conduit central de la tuyère, et on injecte de l'oxygène sensiblement pur, à l'état liquide, par le circuit périphérique de la tuyère. Ce procédé peut avantageusement être mis en oeuvre sur tout convertisseur pourvu de moyens d'affinage par le fond et permet de ne pas introduire, au cours de l'élaboration de l'acier, d'impuretés gênantes telles que le soufre, l'azote et l'hydrogène.
Description
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.
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.
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 - .
à employer pratiquement, car dans les conditions d'utilisation, .
il passe très facilement de l'état liquide à un mélange de ;
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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 .~ :
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-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, ~
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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.
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Claims (3)
sont définies comme il suit:-
1. Procédé d'affinage 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 sensible-ment 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.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le débit d'oxygène liquide injecté est compris entre 0,2 et 0,5 kg environ, par Nm3 d'oxygène gazeux insufflé.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé
en ce que la pression d'oxygène liquide est comprise entre 1 et 40 atmosphères et sa température entre 80 et 140°K.
en ce que la pression d'oxygène liquide est comprise entre 1 et 40 atmosphères et sa température entre 80 et 140°K.
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FR76.26439 | 1976-08-30 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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CA1112879A true CA1112879A (fr) | 1981-11-24 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
CA285,601A Expired CA1112879A (fr) | 1976-08-30 | 1977-08-26 | Procede d'affinage de la fonte par soufflage d'oxygene |
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DE4315342C1 (de) * | 1993-05-08 | 1994-02-24 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum Behandeln von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, mit einem Frischmittel |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1976
- 1976-08-30 FR FR7626439A patent/FR2362932A1/fr active Granted
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1977
- 1977-08-25 DE DE19772738273 patent/DE2738273A1/de not_active Withdrawn
- 1977-08-25 SE SE7709581A patent/SE440231B/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-08-26 BE BE1008348A patent/BE858121A/fr not_active IP Right Cessation
- 1977-08-26 CA CA285,601A patent/CA1112879A/fr not_active Expired
- 1977-08-29 JP JP10352277A patent/JPS5329215A/ja active Pending
- 1977-08-30 IT IT2707377A patent/IT1084762B/it active
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- 1977-08-30 GB GB3623877A patent/GB1533803A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5329215A (en) | 1978-03-18 |
ES461969A1 (es) | 1978-06-01 |
GB1533803A (en) | 1978-11-29 |
IT1084762B (it) | 1985-05-28 |
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FR2362932B1 (fr) | 1979-01-12 |
FR2362932A1 (fr) | 1978-03-24 |
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Legal Events
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