EP0053554B2 - Procédé de réalisation de fonds de récipients métallurgiques - Google Patents

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EP0053554B2 EP81401880A EP81401880A EP0053554B2 EP 0053554 B2 EP0053554 B2 EP 0053554B2 EP 81401880 A EP81401880 A EP 81401880A EP 81401880 A EP81401880 A EP 81401880A EP 0053554 B2 EP0053554 B2 EP 0053554B2
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35—Blowing from above and through the bath

Definitions

  • the bottom of the metallurgical container is constituted as follows: it comprises, successively, on a metal base plate, at least one layer of refractory material, a first layer of refractory bricks, called “safety layer” , then a second layer of refractory bricks, called “wear layer”, in which are incorporated at certain locations the refractory permeable elements.
  • the refractory primary elements are elements such as those described in patent applications EP-A-0021861 in the name of the applicant, for example. They generally consist of an ordered and joined assembly of non-porous refractory plates, juxtaposed without a material seal between them; the tightening and cohesion of these plates is ensured by shrinking, by means of a metal casing; a closure plate completes the metal envelope so as to seal each element vis-à-vis the outside of the container; a gas supply pipe is tightly fixed on this closure plate and opens into a gas distribution channel formed inside the assembly of refractory plates constituting the permeable element.
  • the object of the present invention is precisely to provide a process for producing metallurgical container bottoms of the type mentioned above, making it possible to avoid this degradation of the refractory permeable elements.
  • the subject of the invention is a process for producing the bottom of a metallurgical container of the type of those which successively comprise, on a metal base plate, at least one layer of refractory material, a first layer of bricks refractory, then a second layer of refractory bricks.
  • a metal base plate at least one layer of refractory material, a first layer of bricks refractory, then a second layer of refractory bricks.
  • refractory permeable elements laterally wrapped in a metal sheet and intended to allow the bottom blowing of a gas into the metallurgical container.
  • magnesia bricks with a ceramic bond are impregnated with tar.
  • the applicant has studied the causes of the degradation of the refractory permeable elements. He observed that this degradation came from an infiltration of liquid metal between the lateral metal envelope and the assembly of refractory plates constituting the permeable element and that this infiltration was due to swelling of the metal envelope during the blowing of gas from the bottom.
  • Figure 1 a partial vertical section of the bottom of a metallurgical vessel.
  • the background represented is a spherical background.
  • conduits 9 are tightly connected, via base plates 10, to conduits 11 connected to a manifold 12 placed or not on the converter, supplied by a source of pressurized gas symbolized at 13.
  • the sheet constituting the envelope 7 swells: a space is created between the assembly 6 and the envelope 7 through which liquid metal may possibly pass.
  • the layers 2 and 3 are formed beforehand on the plate 1 and the orifices necessary to allow the conduits 9 to pass through at the locations provided for subsequently disposing the refractory permeable elements.
  • the permeable elements are generally distributed over an intermediate ring of the bottom surface of the container.
  • Figure 2 a top view of the bottom of a metallurgical vessel.
  • the permeable elements 5 distributed over a ring 14 located approximately halfway, on the one hand from the impact zone 15 of the oxygen jet, on the other hand from the wall 16 of the container.
  • the applicant has developed a new method for constructing layer 4, which essentially consists in placing the refractory permeable elements first and surrounding each of them with bricks which are made of expanding material. at temperature.
  • FIG. 3 there is shown schematically a top view of the layer 4 during construction according to the method of the invention.
  • layer 4 in accordance with the invention, is carried out as follows.
  • the refractory permeable elements 5 are placed at the locations provided. Each element 5 is then surrounded by bricks 20 made of ceramic bonded magnesia impregnated with tar. Then, the construction of the layer 4 is finished with refractory bricks 21 of the usual type.
  • the bricks 20 expand upon heating and constitute a sort of vice tightly enclosing the permeable element 5; they therefore block the extension of the sheet metal constituting the envelope of the element 5.
  • These bricks 20 have, in addition, the advantage of resisting crushing and of preventing erosion in the vicinity of the element 5.
  • the embodiment described above relates to the construction of the bottom of a converter for refining cast iron, with a capacity of approximately 300 tonnes, which must include 12 permeable refractory elements. It should be noted in this connection that, in this case, according to a preferred embodiment, the eight elements of the aisles 17 are placed before the four elements of the quarter circles 19.
  • the invention is not limited to the production of converter bottoms having these characteristics and can be applied to the construction of bottoms of other converters and, more generally, of any metallurgical container.
  • the method described can have many variants without departing from the scope of the present invention, in particular as regards the nature of the material constituting the bricks surrounding each permeable element, the main thing being that it is a material expanding at temperature, and as regards the structure of the permeable elements and their distribution in the bottom of the container.

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Description

  • La présente invention concerne la réalisation de fonds de récipients métallurgiques, notamment de fonds de convertisseurs d'affinage de la fonte.
  • Certians procédés d'affinage de bains de métal, particulier de fonte liquide, consistent à associer, à un soufflage d'oxygène par le haut du récipient métallurgique, une insufflation d'un gaz par le fond du récipient de façon à obtenir un brassage du bain de métal en fusion pendant et/ou après le soufflage d'oxygène. Un tel procédé est décrit notamment dans le brevet français n° 2.322.202 au nom du demandeur. Le gaz, introduit par le fond, est généralement un gaz inerte tel que l'azote au l'argon. Son introduction s'effectue par l'intermédiaire d'éléments perméables réfractaires disposés dans le fond du récipient.
  • Dans ce cas, le fond du récipient métallurgique est constitué de la façon suivant : il comporte, successivement, sur une plaque de base métallique, au moins une couche en un matériau réfractaire, une première couche de briques réfractaires, dite "couche de sécurité", puis une deuxième couche de briques réfractaires, dite "couche d'usure", dans laquelle sont incorporés à certains emplacements les éléments perméables réfractaires.
  • Les éléments preméables réfractaires sont des éléments tels que ceux décrits dans les demandes de brevet EP-A-0021861 au nom du demandeur, par exemple. Ils sont constitués généralement par un assemblage ordonné et jointif de plaques réfractaires non poreuses, juxtaposées sans joint matériel d'étanchéité entre elles ; le serrage et la cohésion de ces plaques est assuré par frettage, au moyen d'une enveloppe métallique ; une plaque de fermeture complète l'enveloppe métallique de façon à assurer l'étanchéité de chaque élément vis-à-vis de l'extérieur du récipient ; une conduite d'amenée du gaz est fixée de façon étanche sur cette plaque de fermeture et débouche dans un canal de répartition du gaz ménagé à l'intérieur de l'assemblage de plaques réfractaires constituant l'élément perméable.
  • Or, on constate que, lors de la mise en oeuvre du procédé rappelé ci-dessus, certains des éléments perméables se dégradent rapidement et doivent être remplacés.
  • Le but de la présente invention est justement de fournir un procédé de réalisation de fonds de récipient métallurgiques du type rappelé ci-dessus permettant d'éviter cette dégradation des élément perméables réfractaires.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation du fond d'un récipient métallurgique du type de ceux qui comportent successivement, sur une plaque de base métallique, au moins une couche en un matériau réfractaire, une première couche de briques réfractaires, puis une deuxième couche de briques réfractaires. Dans cette dernière sont incorporés, à certains emplacements, des éléments perméables réfractaires enveloppés latéralement dans une tôle métallique et destinés à permettre l'insufflation par le fond d'un gaz dans le récipient métallurgique. On dispose tout d'abord les éléments perméables réfractaires sur la première couche de briques réfractaires aux emplacements prévus à cet effet, on juxtapose ensuite autour de chacun des éléments perméables réfractaires, contre leur enveloppe latérale et sans joint d'étanchéité entre elles, des briques en magnésie à liaison céramique, puis on termine la construction de la couche de la façon habituelle.
  • De préférence, ces briques en magnésie à liaison céramique sont imprégnées de goudron.
  • Comme on le comprend, le demandeur a étudié les causes de la dégradation des éléments perméables réfractaires. Il a observé que cette dégradation provenait d'une infiltration de métal liquide entre l'enveloppe métallique latérale et l'assemblage de plaques réfractaires constituant l'élément perméable et que cette infiltration était due à un gonflement de l'enveloppe métallique lors du soufflage de gaz par le fond.
  • Pour faciliter la compréhension, on a représenté schématiquement, sur la figure 1 jointe, une coupe verticale partielle du fond d'un récipient métallurgique. Le fond représenté est un fond sphérique.
  • Sur la figure 1, on voit la plaque de base métallique 1, sur laquelle est déposée une couche 2 en matériau réfractaire, puis la première couche 3 de briques réfractaires dites "briques de sécurité", et enfin la deuxième couche 4 de briques réfractaires dites "briques d'usure". Certaines briques de cette couche 4 sont remplacées par des éléments perméables 5 du type décrit précédemment. Ces éléments 5 sont constitués par l'assemblage 6 de plaques réfractaires maintenu latéralement par l'enveloppe métallique 7. Une plaque de fermeture 8 complète l'enveloppe 7. Les conduites 9 d'amenée du gaz traversent la plaque 1 et les couches 2 et 3 par des orifices/ ménagés à cet effet, et débouchent dans les plaques de fermeture 8. L'étanchéité entre les conduits 9 et les briques de sécurité de la couche 3 est assurée, soit par de la poudre de magnésie fine, soit par un cordon d'amiante, de façon à éviter un risque de percée du fond du récipient par passage de métal liquide à cet endroit. Ces conduits 9 sont reliés de façon étanche, par l'intermédiaire de plaques de base 10, à des conduits 11 connectés à une nourrice 12 placée ou non sur le convertisseur, alimentée par une source de gaz sous pression symbolisée en 13.
  • Lors du soufflage de gaz par le conduit 9, ia tôle constituant l'enveloppe 7 gonfle : il se crée un espace entre l'assemblage 6 et l'enveloppe 7 par lequel peut éventuellement passer du métal liquide.
  • Compte tenu de ces observations, le demandeur a decouvert que ce gonflement de l'enveloppe 7 etait dû au mode actuel de construction de la couche 4.
  • En effet, à l'haute actuelle, le montage des éléments perméables 5 dans la couche 4 s'effectue de la façon suivante.
  • On forme préalablement les couches 2 et 3 sur la plaque 1 et on ménage les orifices nécessaires pour laisser passer les conduites 9 aux emplacements prévus pour disposer ultérieurement les éléments perméables réfractaires.
  • On rappelle à toutes fins utiles que l'on répartit généralement, les éléments perméables sur une couronne intermédiaire de la surface du fond du récipient. Pour plus de clarté, on a représenté schématiquement sur la figure 2 jointe, une vue de dessus du fond d'un récipient métallurgique. Sur la figure 2, on voit les éléments perméables 5, répartis sur une couronne 14 située a peu près à mi-distance, d'une part de la zone d'impact 15 du jet d'oxygène, d'autre part de la paroi 16 du récipient.
  • Actuellement, pour construire la couche 4, on trace sur la couche 3 deux allées centrales perpendiculaires (repères 17 de la figure 2) correspondant à deux diamètres orthogonaux du fond du récipient. On forme une première rangée de briques réfractaires le long d'une demiallée centrale en partant du centre (repère 18 de la figure 2) et en allant vers l'extérieur jusqu'a la paroi 16, puis une deuxième rangée de briques en repartant vers le centre, etc.... ; on remplit ainsi la demi-allée de briques en plaçant un élément perméable réfractaire à chaque emplacement prévu. On procède de la même façon pour les quatre demi- allées centrales. Puis, on remplit les quatre quarts de cercle restants (repère 19 de la figure 2).
  • Bien que les dimensions des éléments perméables soient en principe identiques à celles des briques réfractaires, il arrive souvent que l'on soit oblige d'usiner certaines des briques adjacentes à l'élément perméable et de placer des joints d'étanchéité, par exemple en magnésie damée.
  • Or, les études du demandeur l'ont amené à constater que c'est précisément aux endroits où l'on a été obligé de placer de tels joints d'étanchéité que se produit la dégradation de l'élément perméable ; en effet, ces joints d'étanchéité quie sont déformables n'empêchent pas la tôle, constituant, l'enveloppe de l'élément, de gonfler.
  • Compte tenu de ces considerations, le demandeur a mis au point un nouveau procédé de construction de la couche 4 qui consiste essentiellement à placer en premier les éléments perméables réfractaires et à entourer chacun d'entre eux par des briques qui sont en un matériau se dilatant à la température.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en ce référant à la figure 3 jointe. Sur cette figure 3, on a représenté schématiquement une vue de dessus de la couche 4 en cours de construction selon le procédé de l'invention.
  • La réalisation de la couche 4, conformément à l'invention, s'effectue de la façon suivante.
  • Après avoir préalablement tracé sur la couche 3 les deux allées centrales 17, on dispose les élément perméables réfractaires 5 aux emplacements prévus. On entoure ensuite chaque élément 5 de briques 20 en magnésie à liaison céramique imprégnées de goudron. Puis, on termine la construction de la couche 4 avec des briques réfractaires 21 de type habituel.
  • Ainsi, au cours de l'affinage de bains de métal dans le récipient, les briques 20 se dilatent au chauffage et constituent une sorte d'étau enserrant étroitement l'élément perméable 5 ; elles bloquent donc l'extension de la tôle constituant l'enveloppe de l'élément 5. Ces briques 20 présentent, de plus, l'avantage de résister à la écrasement et d'empêcher l'érosion au voisinage de l'élément 5.
  • Si l'on est obligé de placer à un moment quelconque un joint d'étanchéité entre deux briques, on le place alors de façon à ce qu'il soit le plus éloignée possible des éléments perméables.
  • L'exemple de réalisation décrit ci-dessus se rapporte à la construction du fond d'un convertisseur d'affinage de la fonte, d'une capacité d'environ 300 tonnes, qui doit comporter 12 éléments perméables réfractaires. On signale à ce sujet que, dans ce cas, selon un mode de réalisation préféré, on place les huit éléments des allées 17 avant les quatre éléments des quarts de cercle 19.
  • Mais, bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la réalisation de fonds de convertisseurs ayant ces caractéristiques et peut s'appliquer à la construction de fonds d'autres convertisseurs et, de façon plus générale, de tout récipient métallurgique.
  • D'autre part, le procédé décrit peut présenter de nombreuses variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, notamment en ce qui concerne la nature du matériau constituant les briques entourant chaque élément perméable, l'essentiel étant que ce soit un matériau se dilatant à la température, et en ce qui concerne la structure des éléments perméables et leur répartition dans le fond du récipient.

Claims (5)

1. Procédé de réalisation du fond d'un récipient métallurgique du type de ceux qui comportent succes- sivement, sur une plaque de base métallique, au moins une couche en un matériau réfractaire, une première couche de briques réfractaires, puis une deuxième couche de briques réfractaires dans laquelle sont incorporés, à certains emplacements, des éléments perméables réfractaires du type comportant une enveloppe métallique latérale destinés à permettre l'insufflation par le fond d'un gaz dans le récipient métallurgique, caractérisé en ce que, après avoir disposé les éléments perméables réfractaires sur la première couche de briques réfractaires aux emplacements prévus à cet effet, on juxtapose d'abords autour de chacun des éléments perméables réfractaires, directement contre leur enveloppe métallique latérale et sans joint d'étanchéité entre elles, des briques, se dilatent au chauffage de façon à enserrer etroitement les éléments perméables puis on termine la construction de la couche de lafaçon habituelle.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les briques en magnésie à liaison céramique sont imprégnées de goudron.
3. Application du procédé selon l'une des revendications 1 et 2 à la réalisation du fond d'un convertisseur d'affinage de la fonte. tions, refractory permeable elements which are of the type provided with a peripheral metallic wall and so designed that a gas can be blownthrough the bottom end of the metallurgical vessel, characterized in that, after disposai of the refractory permeable elements on the first layer of refractory bricks at the locations provided for the purpose, firstly are juxtaposed around each refractory permeable elements, and directly against its peripheral metallic wall without tight joint between them, the bricks which are in heat- expendable material in order which are in heat expendable material in order to enclose tightiy the refractory permeable elements, then the construction of the layer being completed in the usual manner.
2. A process, according to claim 1, characterized in that said heat expendable brick are ceramic-bon- ded magnesia bricks tar-impregnated.
3. Application of the process, according to claim 1 or 2, to the embodiment of a converter for refining cast-iron.
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