CA1172048A - Procede d'affinage d'un bain de metal dans un creuset a soufflage d'oxygene par le haut et creuset de mise en oeuvre - Google Patents
Procede d'affinage d'un bain de metal dans un creuset a soufflage d'oxygene par le haut et creuset de mise en oeuvreInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'affinage d'un bain de métal dans un creuset à soufflage d'oxygène par le haut et d'injection par le bas du creuset d'un gaz de brassage. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le gaz de brassage est un gaz azoté et en ce qu'on l'injecte au moins à la périphérie du fond du creuset, au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce dernier. L'invention permet, par rapport à la pratique d'injection antérieure, de réduire le taux de dissolution du gaz de brassage dans le métal en fusion et permet donc d'utiliser un gaz de brassage de faible coût, notamment l'azote, sans risque de nitruration excessive du bain.
Description
~31 7~4~3 La présente invention se rapporte à l'élabo-ration des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus particulièrement l'affinage pneumatique d'un bain de fonte contenu dans un creuset à l'oxygène soufflé par le haut.
On sait qu'un creuset d'affinage à l'oxygène souffle par le haut est un récipient métallique garni in-térieurement d'un épais revêtement réfractaire. Le réci-pient se compose essentiellement d'une partie verticale cylindrique (appelée paroi latérale) qui est d'une part fermée à son extrémité inférieure par un fond circulaire encastré et d'autre part prolongée à son extrémité supé-rieure par une partie tronconique formant le bec. Par celui-ci pénètre une lance verticale pour le ~oufflage d'un ou de plusieurs jets d'oxygène d'affinage en direction de la surface du bain métallique contenu dans le creuset.
Il est connu de pouvolr élargir les possibilités métallurgiques des techniques d'affinage de la fonte par soufflage d'oxygène par le haut en injectant par le bas du ~ ;
creuset un gaz de brassage. Ce dernier est le plus souvent un gaz chimiquement inerte vis-à-vis des impuretés du métal, comme l'azote, l'argon, etc... purs ou mélangés. Mais, il n'est pas exclu d'utiliser un gaz réactif, tel l'oxygène ou le C02, pur ou mélangé à un gaz inerte et qui, en plus de sa fonction de brassage, participe à l'affinage proprement dit en conjuguant son action avec celle de l'oxygène soufflé
par le haut.
On sait que les effets bénéfiques qu'on peut en attendre sont notamment une conduite du soufflage plus alsée, une amélioration du rendement en fer et de la qualité de l'acier ainsi qu'une réduction des consommations de désoxy-~i7204~
dants et de ferro-alliages. On peut également bénéficier d'un accroissement de la quantité d'additions refroidis-santes (ferrailles ou minerai) grâce à une augmentation du taux de combustion secondaire (/OC0 ~ /OC02 ) q le décrit par exemple la demande de brevet luxembourgeois n 81.207 du 30 avril 1979 au nom d'ARBED, le procédé est mis en oeuvre conjointement avec le maintien d'une atmos-phère d'oxygène bien répartie sur la surface du bain.
L'une des principales caractéristiques technolo-giques du procédé est l'incorporation dans le fond du creuset d'injecteurs permettant d'insuffler le gaz de bras-sage dans le bain à tout moment pendant et/ou après le soufflage par le haut d'oxygène d'affinage. Les injecteurs utilisés, devant assurer un passage sélectif du gaz de brassage pour éviter des infiltrations de métal en fusion en sens inverse, peuvent être des tuyères à faible section de passage (de quelques mm2) ou, de préférence, des éléments réfractaires aéroperméables. Des éléments de ce type existent désormais, dont la durée de vie est égale à celle du fond du creuset et qui ont fait l'objet de plusieurs demandes de brevet formulées par les inventeurs.
Cette souplesse dans le choix du moment, de la durée et de l'intensité de l'injection gazeuse permet, com- ~ -me on l'a rapidement souligné ci-avant, d'améliorer consi-dérablement les performances des creusets à l'oxygène souf-flé par le haut en cumulant leurs propres avantages avec ceux des procédés classiques à soufflage d'oxygène par le fond.
Cette nouvelle technique vient de conquérir la sanction industrielle sous la dénomination Procédé "LBE"
(Lance-Brassage-Equilibre) évoquant l'équilibre ~u'il tend à réaliser entre le métal et la scorie dans le creuset, .
' ~1~72~4B
.
Les inventeurs viennent maintenant de décou-vrir que le procédé LBE permet d'étendre largement les possibilités de l'affinage à l'oxygène par le haut, non seulement grâce à la souplesse déjà évoquée dans le choix du moment, de la durée et de l'intensité du brassage gazeux, mais également - et de fa,con tout-à-fait surprenante- par un choix judicieux des conditions géométriques ~uxquelles doit répondre un tel brassa~e~ De plus, ce choix peut etre mis en oeuvre de façon fort simple à partir de considéra-tions portant seulement sur la localisation des injecteursdans le fond du creuset.
A cet effet, l'invention a pour objet u~ procédé
d'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte, dans un creuset à soufflage d'oxygène par le haut et d'injection par le bas du creuset d'un gaz de brassage, procédé caractérisé
en ce que le gaz de brassage est un gaz azoté et en ce qulon l'injecte au moins à la périphérie du fond du creuset, au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce dernier.
L'invention a également pour objet un creuset particulier pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé
en ce qu'il présente, incorporés à son revêtement réfrac- ;
taire, des injecteurs pour l'insufflation du gaz de bras-sage localisés dans le fond du creuset, le long d'un cercle situé au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce der- -nier.
~ usqu'ici, on avait coutume de répartir les in-jecteurs dans le fond du creuset selon une disposition circulaire à peu près à mi-distance entre le centre du fond et la paroi latérale Cette disposition représentait un emplacement logique pour obtenir un effet de brassa~e optimal, :
compte tenu du ou des jets d'oxygène soufflés par le haut dont .
,~ .:..
les points d'impact se situent dans la région centrale de la surface du bain.
La mise en oeuvre de l'invention, laquelle, comme on l'aura compris, consiste fondamentalement à repousser au maximum la zone de soufflage de gaz de brassage vers la périphérie du fond, présente, par rapport à la technique ha-bituelle, un résultat remarquable: stabiliser la nitruration du bain à des tene~rs tout-à-fait acceptables pour pratique-ment toutes les nuances élaborées à ce jour. L'intéret de ce résultat sera mieux compris après avoir indiqué que, dans la pratique antérieure, le soufflage à l'azote conduit à
des teneurs résiduelles fluctuants en cet élément, sortant souvent des tolérances admises et qui impliquent, ou la mise au rebut de la charge, ou des traitements correctifs ultérieurs toujours délicats et onéreux, à l'e~emple des traitements sous vide.
L'invention présente donc en particulier l'avan-tage de pouvoir utiliser en toute circonstance et tout du long de l'opération d'affinage un gaz de brassage par nature soluble dans le métal liquide dans certaines condltions, à
l'exemple de l'azote, sans risque d'une dissolution exces.si-ve. Cette possibllité permet de réduire le coût de revient de l'opération dans des proportions appréciablés puisque, comme on Ie sait, parmi les gaz à usage industriel et sidé-rurgique en particulier, l'azote est sans doute le plus économique, notamment en tant que sous-produit de la fabri-cation d'oxygène à partir de l'air atmosphérique.
Au demeurant, il reste possible, conformément à
une variante préférée de l'invention, de combiner cette localisation périphérique avea la localisation traditionnelle ~ -4-. .
: , I ' 1~;t2~4Z 3 en dédoublant géométriquement les possibilités d'injection selon deux cercles concentriques sur le fond du creuset, l'un à la périphérie, l'autre approximativement à mi-dis-tance entre le centre du fond et la paroi latérale du creuset.
Ainsi, il est possible d'augmenter le débit global de gaz de brassage tout en le modulant afin notamment de réserver l'insufflation périphérique aux moments les plus critiques où, au cours de l'évolution de l'affinage, les conditions sont telles que la nitruration du bain est à
craindre (notamment en fin de période de décarburation, lorsque le bain atteint sa température maximale et que le lavage par le C0 est moins efficace).
On peut donc, à partir d'une centrale pneumatique alimentant séparément les deux catégories d'injecteurs '-re-pectivement en posisition périphérique et en position médiane- se placer dans des conditions de brassage optimale tout en évitant une prise d'azote excessive par le bain. Ce résultat peut être aisément atteint par tout moyen de mesure approprié de la tendance du bain à la nitruration.
- ~ ~A ce titre, et selon une mise en oeuvre préférée de l'invention,on détermine au cours de l'affinage et à une cadence suffisante, les paramètres indicatifs de la tendance à la nitruration du bain métallique et on réagit suivant la réponse obtenue en effectuant un changement des conditions géométriques de l'insufflation du gaz de brassage, en ce sens que l'on effectue préférentiellement cette insufflation par les injecteurs situés à la périphérie du fond du creuset.
On rappelle que les paramères indicatifs de la tendance à la nitruration du bain sont essentiellement la température de celui-ci ainsi que l'état d'avancement des réactions d'affinage dans le temps et plus pratiquement l'état d'avancement de la réaction de décarburation.
Il est bien entendu que ces paramètres sont déter-minés de manière empirique suivant la configuration et les dimensions des installations d'affinage et qu'il y a lieu de tenir compte de facteurs spécifiques comme le débit de l'oxygène soufflé par le haut et les caractéristiques du ou des jets issus de la lance de soufflage.
Conformément à une variante de réalisation préfé-rée du creuset selon l'invention, les injecteurs ne sont pas répartis circulairement mais localisés en des endroits tels que, lors des basculements du creuset, ils ne soient plus au contact du bain de métal en fusion.
L'intérêt d'une telle disposition est notamment de pouvoir arrêter le soufflage du gaz de brassage lorsqu'il n'est pas ou plus nécessaire, sans risquer pour autant des infiltrations en retour de métal en fusion dans les injecteurs.
On en comprend aisément l'avantage lorsque les injecteurs sont des tuyères, mais le bénéfice obtenu n'est pas pour autant négligeable dans le cas d'éléments réfractaires aéroperméa-bles, du moins pour certains d'entre eux, dont la bonne tenue est conditionnée par le maintien d'un dabit gazeux, Iéger mais nécessaire en permanence, même en dehors des périodes de brassage pour établir dans les éléments une pression contrebalan,cant la pression ferro-statique.
Dans une forme de réalisation, les injecteurs sont localisés s~métriquement de part et d'autre du plan de ~`
basculement à la verticale de l'axe de basculement (axe des tourillons équipant le creuset), le creuset étant supposé
: :
-6- ~
:1~'7~8 lui-même en position verticale.
Cette disposition est valable pour les injecteurs principaux situés à la périphérie, mais également, le cas échéant, pour les injecteurs secondaires prévus en posi-tion médiane entre le centre et le bord du fond. Toutefois, si l'on veut mieux répartir les zones de soufflage dans le fond du creuset, on disposera ces injecteurs médians au voisinage immediat du plan de basculement, de part et d'autre et selon une direction parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe de basculement et, de tcutes fa~ons, suffisamment éloignée à la fois de la zone centrale soumise à l'influence des jets d'oxygène soufflés par le haut et de la paroi latérale pour ne plus être au contact du bain une fois le creuset basculé.
~ 'invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement au vu de la description qui 9uit donnée à titre d'exemple et en référence à la planche unique de dessins annexée sur laquelle:
- la figure 1 èst une vue sché~latique en coupe verticale d'un creuset conforme à l'invention selon le plan BB de la ligne 2, - la f1gure 2 est une vue en coupe horizontale selon le plan AA de la figure et montrant le fond du creuset.
Sur les figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identiques.
Le creuset représenté est constitué principalement d'une cuirasse métallique 1 de symétrie axiale recouverte intérieurement d'un épais revêtement réfractaire 2. L'en-semble ainsi constitué se compose d'une partie cylindrique 3 formant la paroi latéraLe du creuset et prolongée à son extrémité supérieure~par une partie tronconique,ou bec, 4, et fermée au droit de sa partie inférleure par un fond encas-tré 5 au moyen d'un joint annulaire en pisé réfractaire représenté en 6.
La partie cylindrique présente, à peu près à mi-hauteur de l'ensemble, une ceinture de renfort habituelle 7 pourvue de deux tourillons 8 et 8' diamétralement opposés assurant le support du creuset et permettant son bascule-ment autour de l'axe de basculement symbolisé en 9. Par ailleurs, une lance verticale 10 pour le soufflage d'oxygène par le haut pénètre axialement dans le creuset en passant par l'ouverture du bec.
Comme on le voit, le fond 5 du creuset est équipé
d'injecteurs de gaz de brassage 15 et 18 qui, en l'espèce, sont des éléments réfractaires aéroperméakles incorporés dans le maçonnage réfractaire du fond.
On rappelle que ces éléments, qui ne font pas par-tie de l'objet spécifique de l'invention, sont habituelle-ment constitués d'un réceptacle métallique ~1 à l'intérieur duquel est placé une masse réfractaire aéroperméable 12 conçue de façon à pouvoir être traversée par un gaz sous pression.
Le gaz arrive par une tubulure d'amenée 13 prévue à la base de l'élément et entre dans le bain par la face opposée 14 destinée à être mise au contact de ce dernier.
On souligne par ailleurs que, pour des raisons de commodité évidente, ces éléments viennent en substitution de briques ordinaires constitutives du fond et qu'à cet égard, ils présentent avantageusement une forme identique et un format identique, ou très légèrement inférieur, respec-tivement à la forme et au format des briques qu'ils remplacentO
Conformément à une caractéristique de l'invention, les éléments réfractaires aéroperméables sont différenciés en deux catégories identifiables par leur localisatLon géomé-trique sur le fond 5:
- ~:
z~
- une première catégorie composée des éléments 15, séparés en deux groupes équivalents diamétralement opposés et disposés à la périphérie du fond 5, au voisinage immédiat de la paroi latérale 3 selon un cercle imaginaire 16 centré
sur le milieur du fond, indiqué en 17 sur les figures;
- une deuxième catégorie constituée des éléments 18, également séparés en deux groupes équivalents diamé-tralement oppos~set placés en position intermédiaire entre les éléments périphériques 16 et le centre 17, selon un cercle imaginaire 19, concentrique au premier cité.
Avant de poursuivre, il importe de rappeler que, conformément à l'objet principal de l'invention, seul les éléments périphériques 15 90nt indispensables, les élérnents 18 n'étant prévus qulaccessoirement en tant qu'él~ments complémentaires, confèrent au procédé une plus grande sou-plesse quant à la gamme des débits totaux de gaz de brassage pouvant être injectés et quant à une modulation possible des débits selon différentes zones d'injection sur le fond 5.
A ce titre, on voit qu'il est prévu, sous le fond et à faible distance, deux nourrices circulaires concentri-ques 20 et 21 aIimentan~t par les tubulaires 13 convenablement disposées, respectivement les éléments 15 et les éléments 18 en gaz de brassage.
Ces nourrices sont elles-mêmes alimentées en gaz par les conduites principales 22 et 23 qui remontent le long de la partie cylindrlque et traversent le tourillon 8 perçé
à cet effet, pour~rejoindre une source de gaz sous pression symbolisée en 24. Celle-ci est munie d'accessoires pour régler séparément les débits gazeux dans les éléments 15 et ~30 18 et sur lesquels on revlendrs plus en détail par~la suite.
' : ~ :
- _g _ , ~7~4~ `
Comme on le voit clairement sur la figure 2, les éléments périphériques 15 ne sont pas répartis régulièrement .selon la circonférence 16, mais sont concentrés au droit de llaxe 9 des tourillons.
Une telle disposition résulte des considérations suivantes: .
on a tra~é en 25 et 26 deux droites perpendiculaires au plan de basculement symbolisé en 27 et qui correspondent concrètement à l'intersection de la surface du bain avec le fond 5 du creuset lorsque ce dernier est en position basculée, soit d'un côté pour le décrassage du laitier, SOlt de l'autre poux la coulée du métal~
. Ces traces qul, sur les creus3ts habituels ~ ~oufflage par le haut9 sont b égale distance du centre 17, définissent donc entre elles une région du fond qui n'est plus en contact avec le bain en fusion quand le creuset est dans l'une ou :
l'autre de ses positions de basculement. ~.
Dès lors, on comprend que si l'on souhaite, confor-: ~ mément à une réalisation préférée ~de l'invention, soustraire :: .
~.
: 20 les éléments 15 au contact du bain lors des opérations de vldange du creuset, il faut les localiser sur les portions du ~:
cercle 16 délimitées par les traces 25 et 26.
Il est bien entendu que les positions de ces tràcesne sont pas déterminahles à llavance une fois pour toutes, mais peuvent varier empiriquement d'une installation à l'autre en fonction notamment de la taille du creuset, de la forme de.
son bec ou de son degré de remplissage.
Les ind1cations qui précèdent sont également appli-cables aux éléments se.condaires 18.: Cependant, étant donné
30 que ceux-ci n'ont pas à etre impérativement placés très à .
: l'écart du ce~trè 173 il résulte que l'on pourra avantageuse- ;
~ ment 1es disposer selon un cercle entièrement compris entre .
~10-.
117Z~1~8 les traces 24 et 25, c'est-à-direy comme le montre la figure 2, selon un cercle tel que 19 dont le diamètre est légèrement inférieur à la largeur de la bande du fond définie par ces deux traces.
Toutefois, il est souvent suffisant, compte tenu des besoins en débit de gaz de brassage, de prévoir les élé-ments secondaires 18 seulement sur une portion du cercle 19.
Dans ce cas, il est préférable de les disposer le plus éloigné possible des éléments 15 de manière à répartir au mieux la zone de soufflage sur le fond 5.
Une telle disposition est bien`représentée sur la figure 2, o~ l'on voit que les éléments 18 ont été placés au voisinage du plan de basculemènt 27, selon des orientations sensiblement perpendicula.ires ~ celles des éléments primaires 15.
On va maintenant donner, en référence au tableau de valeurs ci-après, des indications relatives à des essais de mise en oeuvre de l'invention à l'échelle industrielle.
: ~ Essais N (ppm) ~20 ~ L.D. classique (LDAC, OLP) LBE s:elon la pratique ~: antérieure 25 - 30 LBE selon l'invention - avec couronne de soufflage .
: périphérique unique 20 : - avec soufflage périphérique et soufflage médian séquen-tiels 20 Ces essais ont été effectués sur un creuset classi-que à soufflage d'oxygène par le haut selon la techniquetraditLonnelle du procédé "L.D. Il et ayant une capacité de .
310 tonnes.
~7Z~
En marche habituelle (sans soufflage par le fond), le métal après affinage et avant coulée présente assez réguliè-rement une teneur en azote très voisine de 20 ppm ~parties par million) -lère ligne du tableau-.
Le fond du creuset a été, dans un premier temps, équippé de douze éléments réfractaires aéroperméables disposés selon la technique antérieure, c'est-à-dire régulièrement ré-partis selon un cercle à peu pras à mi-distance entre le centre du fond et la paroi réfractaire latérale.
Les résultats obtenus après 250 charges montrent une teneur moyenne du bain en azote de 25 ~ 30 ppm (ligne 2 du tableau~. Ces charge$ ont portées sur des nuances dlacier extra-doux dont les teneurs en carbone se situaient dans une gamme allant de 25 à 105 millièmes de pourcent. Les disper-sions maximales de la teneur en azote ont été observées pour les nuances comprises entre 70 et 100 mlllièmes de pourcent en carbone et se sont montées à près de 35 ppm au-dessus de la valeur indiquée ci-dessus~ Dans ces conditions, un nombre non-négligeable de coulées ont dû être déclassées pour cause de nitruration excessive. Par la suite, les douze éléments réfractaires aéroperméables ont été montés dans le fond selon une géométrie conforme à la caractéristique essentielle de l'invention, ctest-à-dire selon une couronne circulaire, au voisinage immédiat de la paroi réfractaire latérale. Toute chose étant égale par ailleurs et pour les mêmes conditions opératoires que précédemment, les essais, qui ont porté sur un nombre de charges bien moindre, ont été néanmoins suffisants pour obtenir des résultats statistiques significatifs. Ces résultats ont montré que la nltruration du bain sSest mainte-nue constamment ~ des valeurs de 20 ppm (ligne 3 du tableau)avec une dispersion réduite n'ayant entra~ne aucun déclasse-ment.
20~8 On retrouve là des résultats pratiquement identiques à ceux obtenus sans soufflage de gaz de brassage (lère ligne du tableau) et on peut donc conclure que l'invention rend le bain métallique quasiment "transparent" à l'azote de brassage.
Une troisième série d'essais a été réalisée en res-pectant le mode d'implantation des douze éléments aéroperméa-bles, tel que décrit auparavant en référence aux figures, c'est-à-dire selon une disposition en deux catégories 15 et 18.
Suit à une injection de gaz menée selon un schéma opérationnel qui sera précisé par la suite, les résultats ont montré une tendance à la nitruration qui est restee limitée à
20 ppm environ (ligne ~ du tableau) et ceci malgré l'ac~iva-tion des éléments aéroperméables 18 en disposition médiane.
En ~ait, ces résultats ont pu être obtenus grâce à
un schéma de soufflage qui a consisté essentiellement en une mod~lation des débits soufflés par les éléments des deux catégories, en fonction de l'état d'avancement de l'opération d'affinage. Plus préclsément, seuls les éléments périphériques ont été activés au cours de la phase de fin de décarburation du bain, les autres éléments n'ayant été également sollicités qu'après l'achèvement de cette phase.
Bien entendu, un tel schéma opératoire a pu être mis en oeuvre grâce à un système permettant des alimentations séparées de chaque catégorie d'éléments.
Un système de ce type a été schématiquement représen-té sur la partie droite de la ~igure 1. Il comprend, entre la source unique 24 d'azote sous pression et les deux conduites d'alimentation principale 22 et 23, un groupe électropneumati-c~ue composé, depuis la sortie de la source, d'un compteur volumétrique général 28 débitant dans deux circuits en parallèle, équipé chacun d~une électrovanne 29 (29~ à commande "tout ou rien", suivi dtun sous-ensemble 30 ~30') regroupant cles compo-1:il72~
sants classiques pour régler le débit à partir d'une valeurde consigne fixe ou variable.
Le tout est relié aux conduites 22 et 23 par un raccord circulaire étanche 31 ~ deux passages concentriques au niveau du tourillon 8 et permettant l'immobilisation du système d'alimentation malgré les mouvements du creuset sur son axe de basculement.
En ce qui concerne le mode opératoire, il est utile de rappeler que l'homme de métier, par la seule expérience qu'il a acquise dans la pratique de l'affinage à l'oxygène soufflé par le haut~ conna~t à tout moment l'état d'avancement des réactions métallurgiques à l'interieur du creuset et peut par conséquent agir manuellement sur les commandes 29 et 29' en toute connaissance de cause.
Il demeure cependant que l'invention se pr8te par-faitement à son intégration dans un système de contrale automatique assisté par un ordinateur, tel que symbolisé en 32 et commandant les électrovannes 29 et 29~ à partir d'un capteur 33 mesurant les paramètres représentatifs de l'état d'avancement de l'opération d'affinage, donc de la tendance à la nitruration du ~ain, comme par exemple la température des gaz de réaction et leur composition, nota~ent en oxyde de carbone~
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits en référence aux figures, mais slétend à toutes variantes ou à tous équivalents dans la mesure où`
sont reproduites les caractéristiques contenues dans les revendications jointes.
En particulier, l'invention s'appllque non seulement au cas de l~azote, mais à tout autre ga~ de brassage suscep-tible de se dissoudre dans le métal en fusion contenu dans le - ;
.
creuset et dont la quaiité finale n'est pas insensible a sa ~L72~8 concentration en ce gaz.
Ainsi, l'invention, dans sa variante de réalisation à deux catégories d'injecteurs géométriquement différenciés, apparait, non seulement comme une technique de diminution de la nitruration dlun bain dtacier brassé à l'aæote, mais encore, et de fa~on beaucoup plus générale, comme une technique de contr81e de taux de dissolution d'un gaz de brassage dans un bain en fusion, quelques soient les natures respectives de ce gaz et de ce bain.
A cet égard, l'invention n'est pas limitée non plus à deu~ catégories d'injecteurs mais s'étend à un nombre supé-rieur, sachant que la tendance à la dissolution augmente lorsqu'on active les injecteurs proches du centre du fond et diminue lorsqu'on se rapproche de la paroi réfractaire latéraie.
Par ailleurs, ces injecteurs ne sont pas obligatoire-ment des entités fonctionnelles préformées (tuyères ou éléments réfractaires aéroperméables), mais peuvent fort bien ne présen-ter aucune individualité prope en tant que tels et apparaitre au cours de la construction m8me du fond du creuset, par exemple au moyen de briques réfractaires profilées spéciale-ment de facon à ménager entre elles7 une fois juxtaposées, des interstices réservés au soufflage du gaz, ainsi que le décrit notamment le brevet américain n 2.456.798 (SLICK) du 6 octobre 1944.
De meme, il est clair que la source de gaz de brassa-ge sous pression n'est pas obligatoirement unique, mais peut etre décuplée à volonté, et notamment en autant de fois que le nombre de catégories d'injecteurs.
' :
-1~ - .
On sait qu'un creuset d'affinage à l'oxygène souffle par le haut est un récipient métallique garni in-térieurement d'un épais revêtement réfractaire. Le réci-pient se compose essentiellement d'une partie verticale cylindrique (appelée paroi latérale) qui est d'une part fermée à son extrémité inférieure par un fond circulaire encastré et d'autre part prolongée à son extrémité supé-rieure par une partie tronconique formant le bec. Par celui-ci pénètre une lance verticale pour le ~oufflage d'un ou de plusieurs jets d'oxygène d'affinage en direction de la surface du bain métallique contenu dans le creuset.
Il est connu de pouvolr élargir les possibilités métallurgiques des techniques d'affinage de la fonte par soufflage d'oxygène par le haut en injectant par le bas du ~ ;
creuset un gaz de brassage. Ce dernier est le plus souvent un gaz chimiquement inerte vis-à-vis des impuretés du métal, comme l'azote, l'argon, etc... purs ou mélangés. Mais, il n'est pas exclu d'utiliser un gaz réactif, tel l'oxygène ou le C02, pur ou mélangé à un gaz inerte et qui, en plus de sa fonction de brassage, participe à l'affinage proprement dit en conjuguant son action avec celle de l'oxygène soufflé
par le haut.
On sait que les effets bénéfiques qu'on peut en attendre sont notamment une conduite du soufflage plus alsée, une amélioration du rendement en fer et de la qualité de l'acier ainsi qu'une réduction des consommations de désoxy-~i7204~
dants et de ferro-alliages. On peut également bénéficier d'un accroissement de la quantité d'additions refroidis-santes (ferrailles ou minerai) grâce à une augmentation du taux de combustion secondaire (/OC0 ~ /OC02 ) q le décrit par exemple la demande de brevet luxembourgeois n 81.207 du 30 avril 1979 au nom d'ARBED, le procédé est mis en oeuvre conjointement avec le maintien d'une atmos-phère d'oxygène bien répartie sur la surface du bain.
L'une des principales caractéristiques technolo-giques du procédé est l'incorporation dans le fond du creuset d'injecteurs permettant d'insuffler le gaz de bras-sage dans le bain à tout moment pendant et/ou après le soufflage par le haut d'oxygène d'affinage. Les injecteurs utilisés, devant assurer un passage sélectif du gaz de brassage pour éviter des infiltrations de métal en fusion en sens inverse, peuvent être des tuyères à faible section de passage (de quelques mm2) ou, de préférence, des éléments réfractaires aéroperméables. Des éléments de ce type existent désormais, dont la durée de vie est égale à celle du fond du creuset et qui ont fait l'objet de plusieurs demandes de brevet formulées par les inventeurs.
Cette souplesse dans le choix du moment, de la durée et de l'intensité de l'injection gazeuse permet, com- ~ -me on l'a rapidement souligné ci-avant, d'améliorer consi-dérablement les performances des creusets à l'oxygène souf-flé par le haut en cumulant leurs propres avantages avec ceux des procédés classiques à soufflage d'oxygène par le fond.
Cette nouvelle technique vient de conquérir la sanction industrielle sous la dénomination Procédé "LBE"
(Lance-Brassage-Equilibre) évoquant l'équilibre ~u'il tend à réaliser entre le métal et la scorie dans le creuset, .
' ~1~72~4B
.
Les inventeurs viennent maintenant de décou-vrir que le procédé LBE permet d'étendre largement les possibilités de l'affinage à l'oxygène par le haut, non seulement grâce à la souplesse déjà évoquée dans le choix du moment, de la durée et de l'intensité du brassage gazeux, mais également - et de fa,con tout-à-fait surprenante- par un choix judicieux des conditions géométriques ~uxquelles doit répondre un tel brassa~e~ De plus, ce choix peut etre mis en oeuvre de façon fort simple à partir de considéra-tions portant seulement sur la localisation des injecteursdans le fond du creuset.
A cet effet, l'invention a pour objet u~ procédé
d'affinage d'un bain de métal, en particulier de fonte, dans un creuset à soufflage d'oxygène par le haut et d'injection par le bas du creuset d'un gaz de brassage, procédé caractérisé
en ce que le gaz de brassage est un gaz azoté et en ce qulon l'injecte au moins à la périphérie du fond du creuset, au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce dernier.
L'invention a également pour objet un creuset particulier pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé
en ce qu'il présente, incorporés à son revêtement réfrac- ;
taire, des injecteurs pour l'insufflation du gaz de bras-sage localisés dans le fond du creuset, le long d'un cercle situé au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce der- -nier.
~ usqu'ici, on avait coutume de répartir les in-jecteurs dans le fond du creuset selon une disposition circulaire à peu près à mi-distance entre le centre du fond et la paroi latérale Cette disposition représentait un emplacement logique pour obtenir un effet de brassa~e optimal, :
compte tenu du ou des jets d'oxygène soufflés par le haut dont .
,~ .:..
les points d'impact se situent dans la région centrale de la surface du bain.
La mise en oeuvre de l'invention, laquelle, comme on l'aura compris, consiste fondamentalement à repousser au maximum la zone de soufflage de gaz de brassage vers la périphérie du fond, présente, par rapport à la technique ha-bituelle, un résultat remarquable: stabiliser la nitruration du bain à des tene~rs tout-à-fait acceptables pour pratique-ment toutes les nuances élaborées à ce jour. L'intéret de ce résultat sera mieux compris après avoir indiqué que, dans la pratique antérieure, le soufflage à l'azote conduit à
des teneurs résiduelles fluctuants en cet élément, sortant souvent des tolérances admises et qui impliquent, ou la mise au rebut de la charge, ou des traitements correctifs ultérieurs toujours délicats et onéreux, à l'e~emple des traitements sous vide.
L'invention présente donc en particulier l'avan-tage de pouvoir utiliser en toute circonstance et tout du long de l'opération d'affinage un gaz de brassage par nature soluble dans le métal liquide dans certaines condltions, à
l'exemple de l'azote, sans risque d'une dissolution exces.si-ve. Cette possibllité permet de réduire le coût de revient de l'opération dans des proportions appréciablés puisque, comme on Ie sait, parmi les gaz à usage industriel et sidé-rurgique en particulier, l'azote est sans doute le plus économique, notamment en tant que sous-produit de la fabri-cation d'oxygène à partir de l'air atmosphérique.
Au demeurant, il reste possible, conformément à
une variante préférée de l'invention, de combiner cette localisation périphérique avea la localisation traditionnelle ~ -4-. .
: , I ' 1~;t2~4Z 3 en dédoublant géométriquement les possibilités d'injection selon deux cercles concentriques sur le fond du creuset, l'un à la périphérie, l'autre approximativement à mi-dis-tance entre le centre du fond et la paroi latérale du creuset.
Ainsi, il est possible d'augmenter le débit global de gaz de brassage tout en le modulant afin notamment de réserver l'insufflation périphérique aux moments les plus critiques où, au cours de l'évolution de l'affinage, les conditions sont telles que la nitruration du bain est à
craindre (notamment en fin de période de décarburation, lorsque le bain atteint sa température maximale et que le lavage par le C0 est moins efficace).
On peut donc, à partir d'une centrale pneumatique alimentant séparément les deux catégories d'injecteurs '-re-pectivement en posisition périphérique et en position médiane- se placer dans des conditions de brassage optimale tout en évitant une prise d'azote excessive par le bain. Ce résultat peut être aisément atteint par tout moyen de mesure approprié de la tendance du bain à la nitruration.
- ~ ~A ce titre, et selon une mise en oeuvre préférée de l'invention,on détermine au cours de l'affinage et à une cadence suffisante, les paramètres indicatifs de la tendance à la nitruration du bain métallique et on réagit suivant la réponse obtenue en effectuant un changement des conditions géométriques de l'insufflation du gaz de brassage, en ce sens que l'on effectue préférentiellement cette insufflation par les injecteurs situés à la périphérie du fond du creuset.
On rappelle que les paramères indicatifs de la tendance à la nitruration du bain sont essentiellement la température de celui-ci ainsi que l'état d'avancement des réactions d'affinage dans le temps et plus pratiquement l'état d'avancement de la réaction de décarburation.
Il est bien entendu que ces paramètres sont déter-minés de manière empirique suivant la configuration et les dimensions des installations d'affinage et qu'il y a lieu de tenir compte de facteurs spécifiques comme le débit de l'oxygène soufflé par le haut et les caractéristiques du ou des jets issus de la lance de soufflage.
Conformément à une variante de réalisation préfé-rée du creuset selon l'invention, les injecteurs ne sont pas répartis circulairement mais localisés en des endroits tels que, lors des basculements du creuset, ils ne soient plus au contact du bain de métal en fusion.
L'intérêt d'une telle disposition est notamment de pouvoir arrêter le soufflage du gaz de brassage lorsqu'il n'est pas ou plus nécessaire, sans risquer pour autant des infiltrations en retour de métal en fusion dans les injecteurs.
On en comprend aisément l'avantage lorsque les injecteurs sont des tuyères, mais le bénéfice obtenu n'est pas pour autant négligeable dans le cas d'éléments réfractaires aéroperméa-bles, du moins pour certains d'entre eux, dont la bonne tenue est conditionnée par le maintien d'un dabit gazeux, Iéger mais nécessaire en permanence, même en dehors des périodes de brassage pour établir dans les éléments une pression contrebalan,cant la pression ferro-statique.
Dans une forme de réalisation, les injecteurs sont localisés s~métriquement de part et d'autre du plan de ~`
basculement à la verticale de l'axe de basculement (axe des tourillons équipant le creuset), le creuset étant supposé
: :
-6- ~
:1~'7~8 lui-même en position verticale.
Cette disposition est valable pour les injecteurs principaux situés à la périphérie, mais également, le cas échéant, pour les injecteurs secondaires prévus en posi-tion médiane entre le centre et le bord du fond. Toutefois, si l'on veut mieux répartir les zones de soufflage dans le fond du creuset, on disposera ces injecteurs médians au voisinage immediat du plan de basculement, de part et d'autre et selon une direction parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe de basculement et, de tcutes fa~ons, suffisamment éloignée à la fois de la zone centrale soumise à l'influence des jets d'oxygène soufflés par le haut et de la paroi latérale pour ne plus être au contact du bain une fois le creuset basculé.
~ 'invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement au vu de la description qui 9uit donnée à titre d'exemple et en référence à la planche unique de dessins annexée sur laquelle:
- la figure 1 èst une vue sché~latique en coupe verticale d'un creuset conforme à l'invention selon le plan BB de la ligne 2, - la f1gure 2 est une vue en coupe horizontale selon le plan AA de la figure et montrant le fond du creuset.
Sur les figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identiques.
Le creuset représenté est constitué principalement d'une cuirasse métallique 1 de symétrie axiale recouverte intérieurement d'un épais revêtement réfractaire 2. L'en-semble ainsi constitué se compose d'une partie cylindrique 3 formant la paroi latéraLe du creuset et prolongée à son extrémité supérieure~par une partie tronconique,ou bec, 4, et fermée au droit de sa partie inférleure par un fond encas-tré 5 au moyen d'un joint annulaire en pisé réfractaire représenté en 6.
La partie cylindrique présente, à peu près à mi-hauteur de l'ensemble, une ceinture de renfort habituelle 7 pourvue de deux tourillons 8 et 8' diamétralement opposés assurant le support du creuset et permettant son bascule-ment autour de l'axe de basculement symbolisé en 9. Par ailleurs, une lance verticale 10 pour le soufflage d'oxygène par le haut pénètre axialement dans le creuset en passant par l'ouverture du bec.
Comme on le voit, le fond 5 du creuset est équipé
d'injecteurs de gaz de brassage 15 et 18 qui, en l'espèce, sont des éléments réfractaires aéroperméakles incorporés dans le maçonnage réfractaire du fond.
On rappelle que ces éléments, qui ne font pas par-tie de l'objet spécifique de l'invention, sont habituelle-ment constitués d'un réceptacle métallique ~1 à l'intérieur duquel est placé une masse réfractaire aéroperméable 12 conçue de façon à pouvoir être traversée par un gaz sous pression.
Le gaz arrive par une tubulure d'amenée 13 prévue à la base de l'élément et entre dans le bain par la face opposée 14 destinée à être mise au contact de ce dernier.
On souligne par ailleurs que, pour des raisons de commodité évidente, ces éléments viennent en substitution de briques ordinaires constitutives du fond et qu'à cet égard, ils présentent avantageusement une forme identique et un format identique, ou très légèrement inférieur, respec-tivement à la forme et au format des briques qu'ils remplacentO
Conformément à une caractéristique de l'invention, les éléments réfractaires aéroperméables sont différenciés en deux catégories identifiables par leur localisatLon géomé-trique sur le fond 5:
- ~:
z~
- une première catégorie composée des éléments 15, séparés en deux groupes équivalents diamétralement opposés et disposés à la périphérie du fond 5, au voisinage immédiat de la paroi latérale 3 selon un cercle imaginaire 16 centré
sur le milieur du fond, indiqué en 17 sur les figures;
- une deuxième catégorie constituée des éléments 18, également séparés en deux groupes équivalents diamé-tralement oppos~set placés en position intermédiaire entre les éléments périphériques 16 et le centre 17, selon un cercle imaginaire 19, concentrique au premier cité.
Avant de poursuivre, il importe de rappeler que, conformément à l'objet principal de l'invention, seul les éléments périphériques 15 90nt indispensables, les élérnents 18 n'étant prévus qulaccessoirement en tant qu'él~ments complémentaires, confèrent au procédé une plus grande sou-plesse quant à la gamme des débits totaux de gaz de brassage pouvant être injectés et quant à une modulation possible des débits selon différentes zones d'injection sur le fond 5.
A ce titre, on voit qu'il est prévu, sous le fond et à faible distance, deux nourrices circulaires concentri-ques 20 et 21 aIimentan~t par les tubulaires 13 convenablement disposées, respectivement les éléments 15 et les éléments 18 en gaz de brassage.
Ces nourrices sont elles-mêmes alimentées en gaz par les conduites principales 22 et 23 qui remontent le long de la partie cylindrlque et traversent le tourillon 8 perçé
à cet effet, pour~rejoindre une source de gaz sous pression symbolisée en 24. Celle-ci est munie d'accessoires pour régler séparément les débits gazeux dans les éléments 15 et ~30 18 et sur lesquels on revlendrs plus en détail par~la suite.
' : ~ :
- _g _ , ~7~4~ `
Comme on le voit clairement sur la figure 2, les éléments périphériques 15 ne sont pas répartis régulièrement .selon la circonférence 16, mais sont concentrés au droit de llaxe 9 des tourillons.
Une telle disposition résulte des considérations suivantes: .
on a tra~é en 25 et 26 deux droites perpendiculaires au plan de basculement symbolisé en 27 et qui correspondent concrètement à l'intersection de la surface du bain avec le fond 5 du creuset lorsque ce dernier est en position basculée, soit d'un côté pour le décrassage du laitier, SOlt de l'autre poux la coulée du métal~
. Ces traces qul, sur les creus3ts habituels ~ ~oufflage par le haut9 sont b égale distance du centre 17, définissent donc entre elles une région du fond qui n'est plus en contact avec le bain en fusion quand le creuset est dans l'une ou :
l'autre de ses positions de basculement. ~.
Dès lors, on comprend que si l'on souhaite, confor-: ~ mément à une réalisation préférée ~de l'invention, soustraire :: .
~.
: 20 les éléments 15 au contact du bain lors des opérations de vldange du creuset, il faut les localiser sur les portions du ~:
cercle 16 délimitées par les traces 25 et 26.
Il est bien entendu que les positions de ces tràcesne sont pas déterminahles à llavance une fois pour toutes, mais peuvent varier empiriquement d'une installation à l'autre en fonction notamment de la taille du creuset, de la forme de.
son bec ou de son degré de remplissage.
Les ind1cations qui précèdent sont également appli-cables aux éléments se.condaires 18.: Cependant, étant donné
30 que ceux-ci n'ont pas à etre impérativement placés très à .
: l'écart du ce~trè 173 il résulte que l'on pourra avantageuse- ;
~ ment 1es disposer selon un cercle entièrement compris entre .
~10-.
117Z~1~8 les traces 24 et 25, c'est-à-direy comme le montre la figure 2, selon un cercle tel que 19 dont le diamètre est légèrement inférieur à la largeur de la bande du fond définie par ces deux traces.
Toutefois, il est souvent suffisant, compte tenu des besoins en débit de gaz de brassage, de prévoir les élé-ments secondaires 18 seulement sur une portion du cercle 19.
Dans ce cas, il est préférable de les disposer le plus éloigné possible des éléments 15 de manière à répartir au mieux la zone de soufflage sur le fond 5.
Une telle disposition est bien`représentée sur la figure 2, o~ l'on voit que les éléments 18 ont été placés au voisinage du plan de basculemènt 27, selon des orientations sensiblement perpendicula.ires ~ celles des éléments primaires 15.
On va maintenant donner, en référence au tableau de valeurs ci-après, des indications relatives à des essais de mise en oeuvre de l'invention à l'échelle industrielle.
: ~ Essais N (ppm) ~20 ~ L.D. classique (LDAC, OLP) LBE s:elon la pratique ~: antérieure 25 - 30 LBE selon l'invention - avec couronne de soufflage .
: périphérique unique 20 : - avec soufflage périphérique et soufflage médian séquen-tiels 20 Ces essais ont été effectués sur un creuset classi-que à soufflage d'oxygène par le haut selon la techniquetraditLonnelle du procédé "L.D. Il et ayant une capacité de .
310 tonnes.
~7Z~
En marche habituelle (sans soufflage par le fond), le métal après affinage et avant coulée présente assez réguliè-rement une teneur en azote très voisine de 20 ppm ~parties par million) -lère ligne du tableau-.
Le fond du creuset a été, dans un premier temps, équippé de douze éléments réfractaires aéroperméables disposés selon la technique antérieure, c'est-à-dire régulièrement ré-partis selon un cercle à peu pras à mi-distance entre le centre du fond et la paroi réfractaire latérale.
Les résultats obtenus après 250 charges montrent une teneur moyenne du bain en azote de 25 ~ 30 ppm (ligne 2 du tableau~. Ces charge$ ont portées sur des nuances dlacier extra-doux dont les teneurs en carbone se situaient dans une gamme allant de 25 à 105 millièmes de pourcent. Les disper-sions maximales de la teneur en azote ont été observées pour les nuances comprises entre 70 et 100 mlllièmes de pourcent en carbone et se sont montées à près de 35 ppm au-dessus de la valeur indiquée ci-dessus~ Dans ces conditions, un nombre non-négligeable de coulées ont dû être déclassées pour cause de nitruration excessive. Par la suite, les douze éléments réfractaires aéroperméables ont été montés dans le fond selon une géométrie conforme à la caractéristique essentielle de l'invention, ctest-à-dire selon une couronne circulaire, au voisinage immédiat de la paroi réfractaire latérale. Toute chose étant égale par ailleurs et pour les mêmes conditions opératoires que précédemment, les essais, qui ont porté sur un nombre de charges bien moindre, ont été néanmoins suffisants pour obtenir des résultats statistiques significatifs. Ces résultats ont montré que la nltruration du bain sSest mainte-nue constamment ~ des valeurs de 20 ppm (ligne 3 du tableau)avec une dispersion réduite n'ayant entra~ne aucun déclasse-ment.
20~8 On retrouve là des résultats pratiquement identiques à ceux obtenus sans soufflage de gaz de brassage (lère ligne du tableau) et on peut donc conclure que l'invention rend le bain métallique quasiment "transparent" à l'azote de brassage.
Une troisième série d'essais a été réalisée en res-pectant le mode d'implantation des douze éléments aéroperméa-bles, tel que décrit auparavant en référence aux figures, c'est-à-dire selon une disposition en deux catégories 15 et 18.
Suit à une injection de gaz menée selon un schéma opérationnel qui sera précisé par la suite, les résultats ont montré une tendance à la nitruration qui est restee limitée à
20 ppm environ (ligne ~ du tableau) et ceci malgré l'ac~iva-tion des éléments aéroperméables 18 en disposition médiane.
En ~ait, ces résultats ont pu être obtenus grâce à
un schéma de soufflage qui a consisté essentiellement en une mod~lation des débits soufflés par les éléments des deux catégories, en fonction de l'état d'avancement de l'opération d'affinage. Plus préclsément, seuls les éléments périphériques ont été activés au cours de la phase de fin de décarburation du bain, les autres éléments n'ayant été également sollicités qu'après l'achèvement de cette phase.
Bien entendu, un tel schéma opératoire a pu être mis en oeuvre grâce à un système permettant des alimentations séparées de chaque catégorie d'éléments.
Un système de ce type a été schématiquement représen-té sur la partie droite de la ~igure 1. Il comprend, entre la source unique 24 d'azote sous pression et les deux conduites d'alimentation principale 22 et 23, un groupe électropneumati-c~ue composé, depuis la sortie de la source, d'un compteur volumétrique général 28 débitant dans deux circuits en parallèle, équipé chacun d~une électrovanne 29 (29~ à commande "tout ou rien", suivi dtun sous-ensemble 30 ~30') regroupant cles compo-1:il72~
sants classiques pour régler le débit à partir d'une valeurde consigne fixe ou variable.
Le tout est relié aux conduites 22 et 23 par un raccord circulaire étanche 31 ~ deux passages concentriques au niveau du tourillon 8 et permettant l'immobilisation du système d'alimentation malgré les mouvements du creuset sur son axe de basculement.
En ce qui concerne le mode opératoire, il est utile de rappeler que l'homme de métier, par la seule expérience qu'il a acquise dans la pratique de l'affinage à l'oxygène soufflé par le haut~ conna~t à tout moment l'état d'avancement des réactions métallurgiques à l'interieur du creuset et peut par conséquent agir manuellement sur les commandes 29 et 29' en toute connaissance de cause.
Il demeure cependant que l'invention se pr8te par-faitement à son intégration dans un système de contrale automatique assisté par un ordinateur, tel que symbolisé en 32 et commandant les électrovannes 29 et 29~ à partir d'un capteur 33 mesurant les paramètres représentatifs de l'état d'avancement de l'opération d'affinage, donc de la tendance à la nitruration du ~ain, comme par exemple la température des gaz de réaction et leur composition, nota~ent en oxyde de carbone~
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits en référence aux figures, mais slétend à toutes variantes ou à tous équivalents dans la mesure où`
sont reproduites les caractéristiques contenues dans les revendications jointes.
En particulier, l'invention s'appllque non seulement au cas de l~azote, mais à tout autre ga~ de brassage suscep-tible de se dissoudre dans le métal en fusion contenu dans le - ;
.
creuset et dont la quaiité finale n'est pas insensible a sa ~L72~8 concentration en ce gaz.
Ainsi, l'invention, dans sa variante de réalisation à deux catégories d'injecteurs géométriquement différenciés, apparait, non seulement comme une technique de diminution de la nitruration dlun bain dtacier brassé à l'aæote, mais encore, et de fa~on beaucoup plus générale, comme une technique de contr81e de taux de dissolution d'un gaz de brassage dans un bain en fusion, quelques soient les natures respectives de ce gaz et de ce bain.
A cet égard, l'invention n'est pas limitée non plus à deu~ catégories d'injecteurs mais s'étend à un nombre supé-rieur, sachant que la tendance à la dissolution augmente lorsqu'on active les injecteurs proches du centre du fond et diminue lorsqu'on se rapproche de la paroi réfractaire latéraie.
Par ailleurs, ces injecteurs ne sont pas obligatoire-ment des entités fonctionnelles préformées (tuyères ou éléments réfractaires aéroperméables), mais peuvent fort bien ne présen-ter aucune individualité prope en tant que tels et apparaitre au cours de la construction m8me du fond du creuset, par exemple au moyen de briques réfractaires profilées spéciale-ment de facon à ménager entre elles7 une fois juxtaposées, des interstices réservés au soufflage du gaz, ainsi que le décrit notamment le brevet américain n 2.456.798 (SLICK) du 6 octobre 1944.
De meme, il est clair que la source de gaz de brassa-ge sous pression n'est pas obligatoirement unique, mais peut etre décuplée à volonté, et notamment en autant de fois que le nombre de catégories d'injecteurs.
' :
-1~ - .
Claims (11)
1. Procédé d'affinage d'un bain de métal dans un creuset à soufflage d'oxygène par le haut et d'injection par le bas du creuset d'un gaz de brassage, caractérisé en ce que ledit gaz de brassage est un gaz azoté et en ce qu'on l'injecte au moins à la périphérie du fond du creuset, au voisinage immédiat de la paroi latérale de ce dernier.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte le gaz de brassage par la partie du fond du creuset comprise entre deux droites représentative de l'inter-section du fond avec la surface du bain lorsque le creuset est en ses positions basculées.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé
en ce que l'on injecte le gaz de brassage à la périphérie du fond au voisinage immédiat de l'aplomb de l'axe de basculement du creuset.
en ce que l'on injecte le gaz de brassage à la périphérie du fond au voisinage immédiat de l'aplomb de l'axe de basculement du creuset.
4. Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce que l'on injecte également le gaz de brassage par une partie médiane du fond entre le centre dudit fond et sa périphérie.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on détermine au cours de l'affinage les paramètres indi-catifs de la tendance à la dissolution du gaz de brassage dans le bain métallique et que l'on réagit suivant la réponse obtenue en modifiant les conditions géométriques de l'injection du gaz de brassage par le fond entre une injection périphérique et une injection médiane.
6. Procédé selon la revendication 5 et selon lequel le gaz de brassage est de l'azote, caractérisé en ce qu'on détermine au cours de 1 t affinage les paramètres indicatifs de la tendance à la nitruration du bain par une mesure de l'état d'avancement de la décarburation du bain.
7. Creuset d'affinage à l'oxygène soufflé par le haut pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente, incorporées à son revête-ment réfractaire, des injections pour l'insufflation du gaz de brassage localisées dans le fond du creuset, au moins selon une couronne périphérique située au voisinage immédiat de la paroi réfractaire latérale dudit creuset.
8. Creuset selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond présente au moins une seconde couronne d'in-jecteurs secondaires localisée en position médiane inter-médiaire entre le centre du fond du creuset et la couronne périphérique et en ce que des moyens sont prévus pour alimenter séparément chacune des couronnes d'injecteurs de brassage.
9. Creuset selon la revendication 7, carac-térisé en ce que les injecteurs sont localisés dans le fond du creuset dans une région comprise entre les deux traces de la surface du bain sur le fond du creuset lorsque celui-ci est placé respectivement en ses deux positions basculées.
10. Creuset selon la revendication 8, caractérisé
en ce que les injecteurs sont localisés dans le fond du creuset dans une région comprise entre les deux traces de la surface du bain sur le fond du creuset lorsque celui-ci est placé respectivement en ses deux positions basculées.
en ce que les injecteurs sont localisés dans le fond du creuset dans une région comprise entre les deux traces de la surface du bain sur le fond du creuset lorsque celui-ci est placé respectivement en ses deux positions basculées.
11. Creuset selon les revendications 8 ou 10, carac-térisé en ce que les injecteurs de la couronne périphérique sont concentrés au voisinage de l'aplomb de l'axe de bascule-ment et en ce que les injecteurs de la couronne médiane sont concentrés au voisinage immédiat du plan de basculement du creuset selon une orientation sensiblement perpendiculaire à celle desdits injecteurs de la couronne périphérique.
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