FR2488911A1 - Procede et dispositif d'affinage de l'acier - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF D'AFFINAGE DE L'ACIER. LE DISPOSITIF COMPREND UN RECIPIENT 10 COMPORTANT UN REVETEMENT INTERIEUR REFRACTAIRE 14, ET PIVOTABLE AUTOUR D'UN AXE HORIZONTAL SUR DEUX GOUJONS LATERAUX 15. UNE LANCE A OXYGENE 26 PERMET D'EFFECTUER L'AFFINAGE DE LA CHARGE METALLIQUE CONTENUE DANS LE RECIPENT. UNE LANCE DE REVETEMENT 40, PROJETANT DU MATERIAU REFRACTAIRE A TRAVERS UNE BUSE 41 SUR LES ZONES INTERIEURES DETERIOREES 30 DU REVETEMENT 14, PEUT ETRE SELECTIVEMENT INTRODUITE ET DEPLACEE EN TRANSLATION ET EN ROTATION SELON SON AXE LONGITUDINAL. UTILISATION POUR LA FABRICATION DE L'ACIER.

Description

La fabrication de l'acier dans les fourneaux à injection d'oxygène est un procédé efficace fortement automatisé, qui a largement remplacé la fabrication de l'acier dans les foyers ouverts des hauts fourneaux.

Les fourneaux à injection d'oxygène actuellement utilisés comportent un énorme récipient 10 dressé vers le haut et ouvert à sa partie supérieure 11. Ce récipient a une coque 12 en acier comportant un revêtement intérieur 14 en briques réfractaires. Des goujons 15 extérieurs sont disposés de part et d'autre de la coque en acier et sont portés par des paliers (non représentés), qui sont montés sur des parties fixes de la structure de support. Les goujons et les paliers permettent de basculer le récipient autour d'un axe horizontal.

La plupart des récipients ont plus de 9,75 m de haut et représentent de ce fait une masse considérable à basculer. Les récipients sont pivotés sur les goujons à l'aide de moteurs commandés depuis un pupitre de commande voisin du fourneau.

Comme le montre la fig. 1, le chargement du récipient l0s'effec- tue lorsque celui-ci est basculé dans.la position A représentée en traits pointillés, la mitraille d'acier étant déversée par un chariot 16 dans le récipient à travers son ouverture supérieure 11. Le chariot 16 comporte des roulettes 17 agencées pour circuler sur rails et parvenir à proximité du récipient. Le véhicule est équipé d'un support basculant 18, de sorte qu'il puisse être amené dans la position représentée en traits interrompus, dans laquelle il déverse son chargement dans le récipient. Dans certains cas, le véhicule de chargement peut être remplacé par un dispositif de chargement à grue.

Après le déversement de son chargement, le chariot 16 est déplacé le long des rails dans une position éloignée du récipient où il peut recevoir une nouvelle charge de mitraille d'acier. Une poche de fonderie 20 est suspendue par des goujons latéraux 21 au crochet 22 d'une grue. Cette poche a une capacité très importante et peut contenir jusqu'à cent cinquante tonnes de fonte grise en fusion. Après que le chariot de chargement de la mitraille d'acier ait été déplacé, la poche de fonderie 20 est amenée en direction du récipient 10 et basculée de façon à entraîner le déversement de son contenu dans le récipient.

La poche 20 est ensuite retirée pour permettre une nouvelle recharge de métal fondu. Normalement, le contenu du récipient 10 se compose d'environ trente pourcents de mitraille d'acier et de soixante-dix pourcents de fonte grise en fusion, la charge métallique totale du récipient étant d'environ deux cent tonnes.

Lorsque le récipient 10 a été chargé, il est retourné dans sa position verticale, et la lance 26 est descendue dans le récipient; l'injection d'oxygène est déclenchée et le processus de fabrication de l'acier est en cours.

Dans les quelques secondes qui suivent l'enclenchement de l'injection d'oxygène, ce gaz est enflammé par le métal chaud, ce qui déclenche la réaction avec les impuretés du chargement. A ce moment, on ajoute les quantités prescrites de fondant. Dans les conditions opératoires normales, le temps qui s'écoule entre le chargement de la mitraille d'acier et le début de l'injection d'oxygène ne dépasse en moyenne pas trois minutes.

Lorsque l'injection est terminée, ce qui est déterminé par l'opé- rateur utilisant les résultats de calcul d'un ordinateur, la lance 26 est retirée et le récipient est basculé dans une position horizontale B représentée en traits mixtes, en direction de l'aile de chargement. Une lecture de température est obtenue à l'aide d'un thermocouple du type à immersion, et un échantillon de l'acier est recueilli et transmis à un laboratoire chimique adjacent, dans lequel un spectromètre à vide permet de déterminer en quelques minutes le contenu de l'acier en composants chimiques élémentaires, en particulier en carbone, en phosphore et en soufre.

Si la température et là composition chimique de l'acier sont correctes, le récipient 10 est alors basculé dans la direction opposée et amené dans une position C représentée en traits mixtes par la fig. 1, et l'acier fondu sera écoulé à travers le goulot 27 dans une poche de coulée 28 sur chariot. Les scories flottent sur l'acier fondu, comme cela est représenté par la référence
S sur la fig. 4, et ne traverseront pas le goulot d'écoulement, jusqu'à ce que sensiblement tout l'acierfondu soit sorti du récipient. Lorsque les scories apparaissent au goulot, le récipient 10 est immédiatement ramené dans sa position verticale.

Après cette opération, le récipient 10 est ramené vers l'aile de chargement basculée dans la position 8, pour permettre le déversement des scories restantes dans des bennes à scories 29 montées en wagonnets. De cette position, le récipient vide est ramené dans sa position de chargement A pour recevoir une nouvelle charge. Toutes ces opérations, s'écoulant entre deux charges successives, s'effectuent en environ vingt-cinq à vingt-huit minutes, ce qui permet de comprendre que ce procédé est particulièrement efficace et économique en comparaison des procédés de fabrication dans les foyers ouverts des hauts fourneaux.

Dans la pratique, on a constaté que le revêtement intérieur des récipients a tendance à se détériorer en différents endroits, ceci étant dû à plusieurs facteurs. En particulier, l'oxygène pur est injecté par la buse de la lance sous une pression moyenne comprise entre 9,84 et 12,65 Kg/cm2 (140 à 180 livres par pouce2). L'action du jet d'oxygène est partiellement chimique et partiellement physique. Dès que l'oxygène touche le bain liquide, il entre en réaction pour former de l'oxyde de fer, dont une partie se disperse rapidement à travers le bain. I1 se forme de l'oxyde de carbone qui entraîne une action de bouillonnement vigoureux accélérant les réactions d'affinage métallurgique.D'autres facteurs contribuent également à détériorer le revêtement du récipient, cette détérioration étant particulièrement sensible à proximité des goujons comme indiqué par la référence 30 de la fig.3, et au niveau du goulot d'évacuation comme le montre la- référence 31 de la fig. 2. Si le revêtement n'est pas retouché, le fourneau devra être mis hors service pendant une durée de l'ordre de trois à cinq jours, à condition que le matériau, permettant d'effectuer ce revêtement, soit immédiatement' disponible.

La fig. 2 illustre un procédé connu pour effectuer la révision du revêtement intérieur. Ce'procédé est utilisé lorsque les scories ont été extraites du récipient. Selon ce procédé, le récipient est ramené de sa position retournée dans sa position horizontale telle que représentée par la fig. 2. Un tracteur 35, portant une lance de revêtement 36 horizontales est amené dans une position telle que cette dernière pénètre dans le récipient 10 par son ouverture supérieure. Un revêtement réfractaire sous forme fluide est injecté par la lance 36 et la buse 37, pour qu'il se dépose sur les zones détériorées du revêtement, cette lance étant rotative autour de son axe longitudinal pour permettre le dépôt à n'importe quel endroit à l'intérieur du récipient.

Bien que ce procédé selon l'art antérieur ait donné des résultats acceptables, il a considérablement accru le cycle de fabrication de l'acier chaque fois qu'il est mis en oeuvre. Par exemple, le récipient 10 doit-être -maintenu dans sa position horizontale représentée par la fig.-2, au lieu d'être immédiatement ramené dans sa position de chargement A. Le tracteur 35 doit être amené dans une position adjacente à l'ouverture du récipient, ceci étant parfois difficile en raison de l'encombrement règnant à proximité du fourneau.

On a constaté que ce procédé connu de réparation du revêtement intérieur du récipient augmentede quinze à'quarante minutes le cycle de fabrication de l'acier, ce qui affecte de façon sérieuse les avantages économiques du procédé à injection d'oxygène pur. Toutefois, en comparaison du risque d'un arrêt complet de trois à cinq jours pour la mise en place d'un nouveau revêtement, l'industriel n'a pas le choix.

Selon la présente invention, une lance de revêtement est disposée dans une position sensiblement parallèle mais écartée de la lance à oxygène usuelle, les deux lances étant réalisées et disposées pour être utilisées sélectivement à l'intérieur du récipient. Selon une pratique préférentielle, la lance de revêtement est introduite dans le récipient, immédiatement après que ce dernier ait reçu sa charge métallique et ait été ramené dans sa position verticale. Lorsque les parties détériorées du revêtement intérieur du récipient ont été réparées, la'lance de revêtement est retirée et la lance d'injection d'oxygène est introduite, de sorte que le procédé d'affinage puisse être enclenché.

La présente invention sera mieux comprise en référence à la des cription suivante et au dessin annexé, dans lequel
La figure 1 représente une vue schématique des différents éléments utilisés dans le cadre d'une installation d'affinage à injection d'oxygène,
La figure 2 représente une vue schématique du procédé de réparation conventionnel du revêtement intérieur d'un récipient utilisé dans une installation d'affinage à injection d'oxygène,
La figure 3 représente une vue schématique d'un procédé de revêtement amélioré selon la présente invention, et
La figure 4 est une vue similaire à celle delta fig. 3, dans laquelle la lance à oxygène est en position à l'intérieur du récipient.

Par l'utilisation du procédé selon l'invention, on ajoute très peu de temps au cycle normal et on supprime l'obligation d'amener un tracteur à proximité du récipient. Comme le montre la fig. 3, le récipient a été chargé de mitraille d'acier et d'acier fondu. La lance à oxygène 26 est représentée en position de repos et la lance de revêtement 40 a été descendue dans le récipient 10 maintenu en position verticale. La lance de revêtement 40 est connectée à une source (non représentée) de matériau de revêtement réfractaire sous pression. Lorsque la soupape de contrôle (non représentée) est ouverte, le matériau de revêtement réfractaire est giclé au travers d'une tête 41 sur les zones détériorées du revêtement intérieur.Cette tête est rotative autour d'un axe vertical, de sorte que le matériau est fixé sur toute la surface périphérique du revêtement; en outre, la lance peut être montée ou descendue, de sorte que toutes les zones intérieures puissent être atteintes. On notera que la tête 41 comporte des buses 42 inclinées vers le bas, de sorte que le matériau de revêtement puisse être appliqué suffisamment au-dessus de la charge contenue par le récipient, sans être affecté par elle.

Lorsque le giclage de matériau de revêtement est terminé, la lance de revêtement 40 est retirée du récipient vers sa position de repos et la lance à oxygène est insérée dans le récipient, ce qui marque le début du processus d'affinage. I1 est à noter tout particulièrement que l'intervention, consistant à réparer le revêtement intérieur aux endroits où il présente des défectuosités, ne nécessite qu'un temps relativement court et n'accroit pas de façon notable la durée du cycle normal. Ceci est très important, vu qu'un revêtement est souvent nocessaire après chaque cycle de travail. En fait, il est préférable d'effectuer cette intervention à chaque cycle à titre préventif, pour revêtir les zones soumises aux plus fortes dégradations. Normalement, cette intervention n'ajoute que deux à trois minutes au cycle d'affinage, ce qui est parfaitement acceptable par l'industrie métallurgique.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Fourneau à injection d'oxygène pour la fabrication de l'acier, comprenant un récipient pourvu d'un revêtement intérieur réfractaire et mobile dans différentes positions autour d'un axe horizontal, ledit récipient étant agencé pour recevoir une charge de mitraille de fer et de fer en fusion, une lance à oxygène mobile verticalement dans ledit récipient lorsque celui-ci se trouve dans une position verticale, ladite lance comportant une buse d'injection et une entrée connectée à une source d'oxygène sous pression, et des moyens pour commander l'éjection de l'oxygène sous pression de ladite lance à oxygène à travers ladite buse sur la charge contenue dans le récipient pour affiner le métal qu'il contient, et des moyens pour enduire de matériau réfractaire certaines zones du revêtement du récipient qui sont sujettes à des détériorations, comprenant

- une lance de revêtement mobile verticalement, disposée parallèlement à ladite lance à oxygène, ladite lance de revêtement ayant une buse d'éjection et une entrée connectée à une source de matériau de revêtement réfractaire sous forme fluide,

- des moyens pour déplacer ladite lance de revêtement dans ledit récipient pendant que celui-ci se trouve dans sa position verticale, et d'amener ladite buse au voisinage des zones du revêtement intérieur sujettes à des détériorations, et

- des moyens pour déclencher le giclage du matériau de revêtement réfractaire à travers ladite buse pour le déposer sur les zones sélectionnées dudit revêtement du récipient.

2. Fourneau selon la revendication 1, dans lequel ladite buse d'éjection de la lance de revêtement est rotative.

3. Fourneau selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la lance à zygène et la lance de revêtement sont agencées pour être introduites sélectivement dans le récipient, de telle manière que lorsque la lance à oxygène est introduite dans le récipient, la lance de revêtement se trouve à l'intérieur dans une position de repos.

4. Fourneau selon la revendication 3, dans lequel ladite lance de revêtement est introduite dans le récipient après que la charge ait été introduite et comprenant desmoyens pour retirer ladite'lance de revêtement dudit récipient après l'opération d'enduction, pour ramener cette lance dans sa position de repos, et pour permettre l'introduction de la lance à oxygène dans le récipient, afin de poursuivre le cycle normal de fabrication de l'acier.

5. Procédé de mise en oeuvre d'un fourneau à injection d'oxygène, dans lequel ledit récipient est mobile autour d'un axe horizontal et maintenu normalement dans sa position verticale après qu'il ait reçu sa charge métal lique, et dans lequel une lance à oxygène est introduite dans le récipient pour injecter de l'oxygène dans la charge métallique pour affiner cette charge de façon connue en soi, et dans lequel on effectue l'induction du revêtement intérieur du récipient, cette induction comprenant les étapes suivantes

- maintenir ladite lance à oxygène à l'extérieur dudit fourneau dans sà position de repos, pendant l'on abaisse la lance de revêtement dans le récipient à travers son ouverture supérieure, de façon à amener la buse dans une position voisine de zones sélectionnées du revêtement du récipient,

- amener un matériau de revêtement réfractaire sous forme fluide d'une source à travers la lance de revêtement, et l'éjecter par la buse pour enduire lesdites zones sélectionnées,

- abaisser ladite lance à oxygène de sa position de repos dans le récipient et ensuite suivre les séquences normales de l'opération d'affinage de l'acier.

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit récipient est mobile autour d'un axe horizontal, de part et d'autre d'une position où son axe est sensiblement vertical, ladite méthode étant utilisée en liaison avec les étapes normales suivantes d'une opération d'affinage de l'acier consistant à

a) déplacer le récipient dans une direction, à partir de sa position de chargement inclinée vers sa position verticale, le récipient étant adapté, dans sa position de chargement, à recevoir une charge de mitraille de fer et de fer fondu à travers son ouverture,

b) maintenir ledit récipient dans sa position verticale et abaisser la lance à oxygène dans ledit récipient, pour injecter de l'oxygène à'tra- vers la lance sur la charge de métal à affiner,

c) retirer cette lance à oxygène du récipient après que le métal ait été affiné,

d) déplacer ce récipient dans une direction opposée vers une position dans laquelle son axe longitudinal est sensiblement horizontal et tester le métal qu'il contient, pour déterminer sa température et sa composition chimique,

e) lorsque les tests indiquent la température et la composition souhaitées, déplacer ledit récipient dans ladite première direction au-delà de la position verticale, vers une position dans laquelle l'axe longitudinal est sensiblement horizontal pour permettre d'évacuer le métal affiné fondu à travers un goulot, et

f) déplacer ledit récipient dans la direction opposée au-delà de la position verticale vers une position renversée pour évacuer les scories, et retourner le récipient dans sa position inclinée destinée à permettre sa charge en mitraille et en fer fondu, ce procédé comprenant d'autre part les étapes suivantes consistant à

- abaïsser ladite lance de revêtement dans le récipient lorsqu'il a été basculé dans sa position vérticale et avant que la lance à oxygène ne soit introduite dans ce récipient, pour positionner une buse d'éjection du matériau de revêtement dans une position voisine des zones du revêtement à traiter,

- amener ledit matériau de revêtement réfractaire sous forme fluide d'une source, à travers la lance de revêtement et la buse d'extrémité pour déposer ce matériau sur les zones sélectionnées du revêtement du récipient, et

- retirer ladite lance de revêtement pour poursuivre le processus normal d'affinage de l'acier.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel la buse d'enduction du matériau de revêtement est entraînée en rotation pendant l'éjection du matériau réfractaire.