LU87857A1

LU87857A1 - METHOD FOR REGULATING THE CAST REFINING OPERATION

Info

Publication number: LU87857A1
Application number: LU87857A
Authority: LU
Inventors: Robert Mousel; Andre Bock
Original assignee: Arbed
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1992-08-25
Also published as: BR9105093A; JPH059539A; AU636257B2; CA2057093A1; AU8811491A; EP0490099A1

Description

Procédé de régulation de l'opération d'affinage de fonteMethod for regulating the pig iron refining operation

La présente invention a pour objet un procédé qui permet de régler, de façon plus aisée et plus flexible que jusqu'ici, l'opération d'af¬ finage à'l'oxygène de la fonte, que l'on obtient essentiellement par la réduction au haut fourneau de minerais de fer avec du carbone sous forme de coke et de combustibles auxiliaires.The present invention relates to a process which makes it possible to adjust, in an easier and more flexible manner than hitherto, the operation of refining with oxygen of the cast iron, which is obtained essentially by blast furnace reduction of iron ores with carbon in the form of coke and auxiliary fuels.

Cette opération d'affinage de fonte dans les aciéries est effectuée surtout en ayant recours à une injection d'oxyg'ène sous forme gazeuse, par l'intermédiaire d'une lance métallique centrale verticale, depuis le haut vers le bas, dans l'intérieur d'un convertisseur dans lequel est contenu la fonte à transformer en acier. C'est d'après les procédés d'affinage à l'oxygène ( LD, LD-AC, OLP etc )- qu'est produit de loin le plus grand pourcentage du tonnage mondial annuel d'acier, obtenu par la voie de la transformation de fonte. Dans ces procédés on utilise de l'oxygène industriellement pur, qui est insufflé à l'état .gazeux en un jet ou en plusieurs jets et à grande vitesse à travers la lance dans le bain se trouvant à l'intérieur du convertisseur. On imagine aisément qu'on a besoin d'un débit très important d'oxygène gazeux pour affiner dans un court laps de temps, qui n'est en règle générale guère beaucoup plus long qu'un quart d'heure, une masse très importante d'un bain métallique, qui peut dépasser 300 tonnes constituées par la fonte en¬ fournée et les ajoutes éventuelles de ferraille et/ou d'autres additions métalliques ou non métalliques.This refining operation of cast iron in steelworks is carried out mainly by using an injection of oxygen in gaseous form, by means of a vertical central metal lance, from the top to the bottom, in the inside of a converter in which the cast iron to be transformed into steel is contained. It is by oxygen refining processes (LD, LD-AC, OLP etc) - that is produced by far the largest percentage of the world's annual tonnage of steel, obtained by the transformation of cast iron. In these processes, industrially pure oxygen is used, which is blown in the gaseous state in a jet or in several jets and at high speed through the lance in the bath located inside the converter. We can easily imagine that we need a very large flow of gaseous oxygen to refine in a short time, which is generally not much longer than a quarter of an hour, a very large mass of a metal bath, which can exceed 300 tonnes constituted by en¬ furnace cast iron and any additions of scrap and / or other metallic or non-metallic additions.

Lors du soufflage d'oxygène d'affinage par le haut, en au moins un jet primaire, il est avant tout important que le mouvement du bain, qui résulte de l'énergie d'impact du jet ou des jets d'oxygène primaire et du dégagement des bulles de monoxyde de carbone ( CO ) provenant de l'oxydation du carbone de la fonte, reste suffisamment intense. Il est tout aussi important qu'à son point d'impact l'oxygène insufflé se trouve réparti de façon judicieuse entre le métal et la scorie, afin que tout au long de l'opération jd'affinage les déséquilibres entre métal et gaz et entre métal et scorie persistent et font progresser les réactions d'affinage. En fait, conduire l'affinage revient à maintenir à tout moment un rapport bien déterminé entre la vitesse de décarburation de la fonte et la vitesse d'oxydation de la scorie. Pour parvenir à cela l'aciériste dispose surtout de deux paramètres d'action bien définis, à savoir la variation de la hauteur de la lance d'injection par rapport à la surface du bain dans le convertisseur et la régulation du débit d'oxygène passant à travers la lance, c.-à-d. de la quantité d'oxygène gaz insufflé par unité de temps. Il peut varier un seul des paramètres ou agir sur les deux paramètres à la fois et opérer avec des jets plus ou moins durs et pénétrants ou mous et oxydants pour la scorie. L'équipement du stand d'affinage, qui est utilisé pour l'injection contrôlée de l'oxygène, consiste essentiellement en un corps de lance mobile verticalement. Ce dernier comprend, outre des conduites d'amenée pour le gaz et des conduites d'alimentation et d'évacuation pour l'eau de refroidissement avec les appareils de contrôle et de régulation affé¬ rents, plusieurs conduits et circuits concentriques, tant pour l'oxygène gaz, que pour l'eau de refroidissement. La lance se termine en bas par une tête en cuivre coulé ou usiné. Cette dernière comprend des circuits pour l'eau de refroidissement, ainsi qu'un nombre donné de tuyères d'accélération du gaz. Ce nombre correspond au nombre de jets d'oxygène primaire, et éventuellement d'oxygène secondaire, qu'on prévoit pour une aciérie donnée. Généralement les lances multitrous comportent entre 2 et 5 tuyères primaires supersoniques, avec des angles d'inclinaison de 7° à 10° par rapport à l'axe du corps de la lance, les jets étant d'autant plus durs que le nombre de tuyères est plus petit. A côté de ces tuyères primaires, des tuyères secondaires, qui débitent de 1'oxygène à vitesse subsonique et sous des angles d'inclinaison plus importants, peuvent être prévues pour opérer la postcombustion de l'oxyde de carbone ( CO ) dégagé par le bain en cours de décarburation.When blowing refining oxygen from above, in at least one primary jet, it is above all important that the movement of the bath, which results from the impact energy of the primary oxygen jet or jets and the release of carbon monoxide (CO) bubbles from the oxidation of carbon in the cast iron remains sufficiently intense. It is just as important that, at its point of impact, the blown oxygen is judiciously distributed between the metal and the slag, so that, throughout the refining operation, the imbalances between metal and gas and between metal and slag persist and advance the refining reactions. In fact, conducting refining amounts to maintaining at all times a well-defined ratio between the decarburization speed of the cast iron and the oxidation speed of the slag. To achieve this, the steelmaker above all has two well-defined action parameters, namely the variation of the height of the injection lance relative to the surface of the bath in the converter and the regulation of the flow of oxygen passing through the spear, i.e. the amount of oxygen gas blown in per unit of time. It can vary only one of the parameters or act on the two parameters at the same time and operate with more or less hard and penetrating jets or soft and oxidizing for slag. The equipment of the refining stand, which is used for the controlled injection of oxygen, essentially consists of a vertically movable lance body. The latter comprises, in addition to supply lines for the gas and supply and evacuation lines for the cooling water with the related control and regulation apparatus, several concentric conduits and circuits, both for the oxygen gas, only for cooling water. The lance ends at the bottom with a cast or machined copper head. The latter includes circuits for cooling water, as well as a given number of gas acceleration nozzles. This number corresponds to the number of jets of primary oxygen, and possibly secondary oxygen, that is expected for a given steelworks. Generally the multi-hole lances comprise between 2 and 5 supersonic primary nozzles, with angles of inclination of 7 ° to 10 ° relative to the axis of the body of the lance, the jets being all the harder as the number of nozzles is smaller. In addition to these primary nozzles, secondary nozzles, which deliver oxygen at subsonic speed and at greater angles of inclination, can be provided to effect the afterburning of the carbon monoxide (CO) released by the bath. during decarburization.

Le corps de lance est solidaire d'un chariot mobile horizontalement et verticalement à l'extérieur et au-dessus du convertisseur, pourqu'au début de l'opération d'affinage la lance puisse non seulement être mise en position dans le bec du convertisseur, mais aussi pourque la distance de la tête de la lance par rapport à la surface du bain à affiner puisse être variée au cours du déroulement de l'affinage même. Ainsi, au cours du soufflage d'une charge, la lance est rapprochée ou éloignée de façon répétitive de la surface du bain suivant un schéma bien defini .The lance body is integral with a carriage movable horizontally and vertically outside and above the converter, so that at the start of the refining operation the lance can not only be placed in position in the nozzle of the converter , but also so that the distance from the head of the lance relative to the surface of the bath to be refined can be varied during the course of the refining itself. Thus, during the blowing of a load, the lance is repeatedly moved towards or away from the surface of the bath according to a well defined scheme.

De, la même façon on modifie, également suivant un schéma spécifique bien défini, le débit momentané de l'oxygène pour tenir compte de l'état d'avancement des processus chimiques et physiques se déroulant à l'inté¬ rieur du convertisseur. Le temps de. réponse pour modifier le débit d'oxygène par régulation du degré d'ouverture d'une vanne n'est pas notable. Les durées pour repositionner la lance sont plus importantes.In the same way, the momentary oxygen flow rate is modified, also according to a specific well-defined scheme, to take account of the state of progress of the chemical and physical processes taking place inside the converter. Time to. response to change the oxygen flow by regulating the degree of opening of a valve is not noticeable. The times to reposition the lance are longer.

Ainsi, pour un convertisseur de l'ordre de grandeur de 200 tonnes 3 les débits d'oxygène varient normalement entre 400 et 700 Nm /min, et les distances extrêmes du nez de la lance, par rapport au niveau du bain dans le convertisseur, sont comprises entre 170 et 350 cm. Chacun de ces paramètres est changé au moins 6 fois au cours d'une charge. C'est-à-dire que les aciéristes modulent l'un sur l'autre la posi¬ tion de la lance et le débit momentané d'oxygène en suivant des schémas de soufflage bien connus, ce qui leur permet de conduire l'opération d'affinage et de faire progresser les réactions dans la direction dé¬ sirée. Bien sûr, les aciéristes cherchent à éviter le plus possible tous les mouvements de la lance. En effet, à cause de la grande inertie du chariot de translation avec le corps de lance parcouru par l'eau de refroidissement, le temps de réponse pour ce paramètre est assez long. D'un autre côté, en abaissant trop bas la lance - en vue d'un jet dur - on risque un endommagement de la tête de la lance sur de la ferraille non fondue surnageant le bain, alors que si on réduit trop le débit d'oxygène - en vue d'un jet mou - l'autoprotection de la tête de la lance contre la projection de métal et de laitier par l'écran de gaz devient moins efficace.Thus, for a converter of the order of magnitude of 200 tonnes 3 the oxygen flow rates normally vary between 400 and 700 Nm / min, and the extreme distances from the nose of the lance, relative to the level of the bath in the converter, are between 170 and 350 cm. Each of these parameters is changed at least 6 times during a charge. That is to say that the steelmakers modulate one on the other the position of the lance and the momentary flow of oxygen by following well-known blowing patterns, which allows them to conduct the operation refining and advancing the reactions in the desired direction. Of course, the steelmakers try to avoid as much as possible all the movements of the lance. Indeed, because of the great inertia of the traveling carriage with the lance body traversed by the cooling water, the response time for this parameter is quite long. On the other hand, by lowering the lance too low - in view of a hard jet - there is a risk of damaging the lance head on unmelted scrap supernatant from the bath, whereas if the flow rate is reduced too much oxygen - in view of a soft jet - self-protection of the lance head against the projection of metal and slag by the gas screen becomes less effective.

Malgré des efforts qui ont été entrepris dans cette direction, on n'a pas jusqu'ici réussi à se passer du déplacement répété de la lance au cours de l'affinage ou de le réduire simplement à un degré vraiment insignifiant, ce qui simplifierait d'autant la conduite de l'affinage.Despite efforts that have been made in this direction, we have so far failed to do without the repeated displacement of the lance during refining or simply reduce it to a really insignificant degree, which would simplify d 'as much the conduct of the refining.

Aussi le but de la présente invention est-il justement de prévoir une conduite simplifiée de l'opération d'affinage, cette conduite per¬ mettant de tenir la lance pratiquement immobile à un niveau prédéterminé et de réduire au minimum la cadence de changement du flux gazeux, sans pour autant rendre plus mauvaise la répartition de l'oxygène primaire d'affinage dans le convertisseur alors que l'énergie de brassage mécani¬ que transmise au bain par l'impact du gaz est encore augmentée. A cet effet le procédé d'affinage suivant la présente invention prévoit d'insuffler par en haut, dans un convertisseur d'aciérie conte¬ nant un bain à affiner, contre la surface de celui-ci, au moins deux jets supersoniques - d'oxygène primaire à un certain débit et il est _ essentiellement caractérisé en ce que l'on fait balayer à chacun des jets issus d'une lance non rotative successivement la même zone annu¬ laire du bain à une vitesse de balayage circulaire, qui varie suivant l'état physico-chimique du bain entre des limites inférieure et supé- - rieure, alors qu'en même temps la hauteur de la lance au dessus de la surface du bain, de même que le débit total du flux d'oxygène alimentant -le bain, sont tenus à des niveaux pratiquement invariables.The object of the present invention is therefore precisely to provide a simplified control of the refining operation, this control permitting to keep the lance practically immobile at a predetermined level and to minimize the rate of change of flow. gaseous, without making the distribution of the primary refining oxygen in the converter worse while the mechanical stirring energy transmitted to the bath by the impact of the gas is further increased. To this end, the refining process according to the present invention provides for blowing from above, into a steelworks converter containing a refining bath, against the surface thereof, at least two supersonic jets - of primary oxygen at a certain flow rate and it is _ essentially characterized in that each of the jets from a non-rotating lance is swept successively the same annular zone of the bath at a circular scanning speed, which varies according to the physico-chemical state of the bath between lower and upper limits - while at the same time the height of the lance above the surface of the bath, as well as the total flow rate of the oxygen flow supplying - bath, are kept at practically unchanging levels.

Pour conduire l'opération d'affinage en conformité avec la présente invention on a donc recours à au moins deux jets individuels séparés d' d'oxygène d'affinage primaire qui, d'un côté, doivent dévier d'un angle donné de l'axe de la lance pour balayer la zone annulaire prévue du bain, et qui, d'un autre coté, doivent tourner à une vitesse de rotation variable et réglable autour dudit axe de la lance. La conception et la configuration d'une lance d'affinage capable de subdiviser dans son intérieur un flux d'oxygène primaire en au moins deux jets distincts, qui quittent la lance à une vitesse supersonique et auxquels on peut imprimer une rotation de vitesse variable voulue autour de l'axe de la lance, ne font pas l'objet de la présente demande de brevet. Une telle lance est décrite dans une demande de brevet luxembourgeois déposée ce même jour. L'angle moyen de déflexion des jets d'une lance donnée par rapport à la verticale est choisi suivant la présente invention en tenant compte de la géométrie du convertisseur dans lequel la lance sera utilisée, ainsi-que de la^distance moyenne à laquelle on envisage de tenir la tête de lance par rapport à la surface du bain au cours de l'affinage. Cet angle de déflexion est fixé de telle sorte que le centre de la zone annulaire d'impact balayée par chaque jet individuellement se trouve sur un rayon à environ mi chemin entre le centre de la surface du bain, qui coincide avec l'axe vertical du convertisseur, et la paroi interne du revêtement du convertisseur. En général cet angle est compris entre 10' et 30' par rapport à la verticale. Les axes des tuyères des lances multitrous (2 à 5 orifices primaires ) classiques dévient aussi par rapport à l'axe central de la lance. Mais du fait que ces lances multi¬ trous classiques sont déplacées constamment en hauteur et que l'on cherche à ne provoquer que le minimum d'usure du revêtement mural du convertisseur, l'angle de déflexion est en moyenne plus fermé et ne dépasse d'ordinaire guère 10' à 15'. Ici aussi le taux d'utilisation de l'oxygène injecté sur la surface du bain est moins bon. En effet, la combinaison optimale entre le débit d'oxygène et la hauteur de la lance -avec son angle d'injection inhérent n'est donnée que pour une fraction de la durée totale de l'opération d'affinage.To conduct the refining operation in accordance with the present invention, therefore, recourse is had to at least two separate individual jets of primary refining oxygen which, on the one hand, must deviate by a given angle from the 'axis of the lance to sweep the annular zone provided for the bath, and which, on the other hand, must rotate at a variable and adjustable speed of rotation around said axis of the lance. The design and configuration of a refining lance capable of subdividing in its interior a flow of primary oxygen into at least two separate jets, which leave the lance at a supersonic speed and which can be rotated at a desired variable speed rotation around the axis of the lance, are not the subject of this patent application. Such a lance is described in a Luxembourg patent application filed the same day. The mean angle of deflection of the jets of a given lance with respect to the vertical is chosen according to the present invention taking into account the geometry of the converter in which the lance will be used, as well as the mean distance at which consider holding the lance head relative to the surface of the bath during refining. This angle of deflection is fixed so that the center of the annular zone of impact swept by each jet individually is on a radius about halfway between the center of the surface of the bath, which coincides with the vertical axis of the converter, and the inner wall of the converter lining. In general this angle is between 10 'and 30' relative to the vertical. The axes of the nozzles of conventional multi-hole lances (2 to 5 primary orifices) also deviate from the central axis of the lance. However, because these conventional multi-hole lances are constantly displaced in height and that it is sought to cause only the minimum wear on the wall covering of the converter, the deflection angle is on average more closed and does not exceed d 'ordinary hardly 10' to 15 '. Here too the rate of use of the oxygen injected on the surface of the bath is less good. Indeed, the optimal combination between the oxygen flow rate and the height of the lance - with its inherent injection angle is only given for a fraction of the total duration of the refining operation.

Comme la lance, qui débite les jets rotatifs permettant la conduite améliorée de l'affinage suivant la présente invention, reste pratique- ment à la même distance de la surface du bain au cours de toute l'opéra¬ tion d'affinage, le revêtement de la paroi du convertisseur est protégé au mieux. En fait il n'est pas exposé comme jusqu'ici de façon exagérée, ni à l'action directe de l'oxygène, ni au contact avec de la scorie trop oxydée et corrosive produite dans le voisinage direct de la paroi. Ceci est un résultat du fait que pour régler le rapport entre la vitesse de la décarburation et la vitesse d'oxydation de la scorie on n'a plus besoin de modifier la hauteur de la lance.Like the lance, which delivers the rotary jets allowing the improved conduct of the refining according to the present invention, remains practically at the same distance from the surface of the bath during the whole refining operation, the coating of the wall of the converter is best protected. In fact it is not exposed as so far exaggeratedly, neither to the direct action of oxygen, nor to contact with excessively oxidized and corrosive slag produced in the direct vicinity of the wall. This is a result of the fact that to regulate the ratio between the speed of decarburization and the speed of oxidation of the slag there is no longer any need to modify the height of the lance.

Le grand avantage du procédé suivant l'invention et les nouveaux effets qui en découlent, résultent avant tout du fait qu'au lieu du couple de paramètres de régulation classiques, que sont la hauteur de lance et le débit d'oxygène, on fait intervenir le paramètre unique et inédit qu'est la vitesse de rotation de plusieurs jets sur une même trajectoire circulaire. En effet, on peut aisément régler, en fonction de l'état d'avancement de l'affinage ou d'autres exigences - comme le moussage de la scorie ou le degré de postcombustion convoité -, tant la répartition de l'oxygène sur la surface du bain, que l'énergie de brassage mécanique transmise au bain par les jets en mouvement. C'est-à- dire qu'on parvient maintenant à obtenir, grâce à des moyens différents, l'équivalent de ce qu'il était convenu jusqu'ici d'appeler en affinage classique LD des jets d'oxygène durs ou mous. On a bien déjà essayé d'augmenter la surface de balayage d'une lance donnée en faisant tourner la lance toute entière. Outre l'inconvénient prémentionné, qui résulte de la grande inertie de la lance et de ses mécanismes de déplacement horizontal et vertical, il vient s'y ajouter à l'extrémité libre de la lance, qui a une extension verticale libre de 20 m et plus, une force de répulsion si, pour éviter un mécanisme de rotation - qui serait encore plus compliqué parceque la lance serait décentrée -, on met en rotation autour de son propre axe une simple lance axiale dont l'extrémité libre· est coudée. Par ailleurs la vitesse de la rotation mécanique d'une lance giratoire reste très réduite. En travaillant suivant les enseignements de la présente invention on peut par contre facilement obtenir des jets très mous en choisissant simplement pour la vitesse de rotation des jets un nombre de tours élevé par unité de temps. Comme la vitesse giratoire des jets peut être variée à volonté, on dispose ainsi d'une latitude de régulation à réponse très rapide si large qu'en réalité on peut se passer d'une variation du débit de l'oxygène. A la limite une simple vanne d'ouverture et de fermeture de l'amenée de l'oxygène suffirait grâce à la présente invention. En effet, au lieu de faire varier le débit intrinsèque du gaz, on change tout simplement la vitesse de la répartition instantanée de l'oxygène, en lui présentant par unité de temps une surface plus grande ou une surface plus petite, ce que l'on réalise en modifiant de façon appropriée la vitesse de rotation des jets. Cela revient à réduire la conduite de l'affinage à une simple régulation de la vitesse de rotation d'une pluralité de jets d'oxygène giratoires touchant le bain à une distance donnée du centre. Cette vitesse peut être très lente et ne comporter que quelques tours à la minute, tout comme elle peut aussi être très élevée et être un décuple de la-vitesse lente. Cette vitesse peut aller sans problème jusqu'à 60 tours/minute et plus. En pratique on s'accomodera en général de vitesses entre 0 et 10 tours/minute. En pouvant opérer ainsi à débit d'oxygène maximal tout en ayant un taux d'utilisation élevé, le temps de soufflage proprement dit est raccourci d'autant. Des gains de une minute à une minute et demie sur le temps du soufflage réel, c'est-à-dire à la limite 10 % sur ce temps, sont possibles.The great advantage of the process according to the invention and the new effects which result from it, result above all from the fact that instead of the pair of conventional regulation parameters, which are the lance height and the oxygen flow rate, the intervention is made the unique and unique parameter that is the speed of rotation of several jets on the same circular trajectory. Indeed, one can easily adjust, depending on the progress of the refining or other requirements - such as the foaming of the slag or the desired degree of post-combustion - as the distribution of oxygen on the bath surface, as the mechanical stirring energy transmitted to the bath by the moving jets. That is to say that we are now able to obtain, by different means, the equivalent of what had hitherto been agreed in conventional refining LD of hard or soft oxygen jets. We have already tried to increase the scanning area of a given lance by rotating the entire lance. In addition to the aforementioned drawback, which results from the great inertia of the lance and its horizontal and vertical movement mechanisms, it is added to the free end of the lance, which has a free vertical extension of 20 m and more, a force of repulsion if, to avoid a mechanism of rotation - which would be even more complicated because the lance would be decentered -, one puts in rotation around its own axis a simple axial lance whose free end · is bent. Furthermore, the speed of mechanical rotation of a gyratory lance remains very low. By working according to the teachings of the present invention, on the other hand, it is easy to obtain very soft jets by simply choosing a high number of revolutions per unit of time for the speed of rotation of the jets. As the gyratory speed of the jets can be varied at will, we thus have a latitude of regulation with a very fast response so wide that in reality we can do without a variation of the oxygen flow. Ultimately, a simple valve for opening and closing the oxygen supply would suffice thanks to the present invention. Indeed, instead of varying the intrinsic flow rate of the gas, we simply change the speed of the instantaneous distribution of the oxygen, presenting to it per unit time a larger surface or a smaller surface, which the this is achieved by appropriately modifying the speed of rotation of the jets. This amounts to reducing the conduct of ripening to a simple regulation of the speed of rotation of a plurality of gyratory oxygen jets touching the bath at a given distance from the center. This speed can be very slow and involve only a few revolutions per minute, just as it can also be very high and be ten times the slow speed. This speed can easily go up to 60 rpm and more. In practice we will generally accommodate speeds between 0 and 10 revolutions / minute. By being able to operate in this way at maximum oxygen flow rate while having a high utilization rate, the blowing time proper is shortened accordingly. Gains of one minute to one and a half minutes on the actual blowing time, that is to say at the limit 10% on this time, are possible.

Le nouveau procédé d'affinage faisant intervenir des jets d'oxygène primaire rotatifs convient tout aussi bien-pour l'affinage de charges normales de fonte hématite ou de fonte phosphoreuse que de charges à proportions élevées de ferraille. La flexibilité de la conduite permet de s'adapter sans grande peine aux conditions spécifiques et aux varia¬ tions de composition de telles charges. Dans le cas surtout d'une aug¬ mentation très substantielle de la mise de mitraille on a avantage à se servir, en plus de la conduite de l'affinage suivant l'invention, égale¬ ment de la pratique de la postcombustion. A cet effet on injecte de façon connue dans la cornue, à des pressions et à des débits plus ré¬ duits que pour l'oxygène primaire, de l'oxygène secondaire servant à brûler le monoxyde de carbone issu de la décarburation du bain et à conférer au bain un supplément de chaleur pour fondre la mitraille. Mais même sans cet artifice de la postcombustion, la capacité de fusion de mitraille du procédé suivant l'invention est meilleure qu'en LD simple, parcequ'il n'y pas seulement un jet central d'oxygène, mais un balayage d'une grande partie de la surface du bain avec au moins deux jets qui sont déviés latéralement et qui se suivent à tout au plus 180'.The new refining process involving rotary primary oxygen jets is just as suitable for refining normal loads of hematite or phosphorous cast iron as it is of loads with high proportions of scrap. The flexibility of the pipe makes it possible to adapt without great difficulty to the specific conditions and to the variations in composition of such loads. Especially in the case of a very substantial increase in the quantity of grapeshot, it is advantageous to use, in addition to the conduct of the refining according to the invention, also the practice of afterburning. To this end, injections are made in a known manner into the retort, at pressures and at rates which are more reduced than for primary oxygen, secondary oxygen used to burn the carbon monoxide resulting from the decarburization of the bath and to give the bath additional heat to melt the grapeshot. But even without this post-combustion device, the machine-melting capacity of the process according to the invention is better than in simple LD, because there is not only a central jet of oxygen, but a scanning of a large part of the bath surface with at least two jets which are deflected laterally and which follow each other at most 180 '.

De la même façon on peut pratiquer le nouveau procédé ensemble avec un quelconque des procédés connus de soufflage mixte, c'est-à-dire des procédés dans lesquels les réactions résultant du soufflage d'oxygène par le haut sont intensifiées et favorisées par un barbotage du bain obtenu par une insufflation d'un gaz à travers des injecteurs logés dans le fond du convertisseur. L'invention est illustrée plus en détail par deux représentations graphiques, telles qu'elles sont connues et usuelles en partie du moins dans la pratique de l'affinage de la fonte par soufflage de l'oxygène d'après le procédé LD.In the same way, the new process can be practiced together with any of the known methods of mixed blowing, that is to say processes in which the reactions resulting from the blowing of oxygen from above are intensified and favored by bubbling. of the bath obtained by blowing a gas through injectors housed in the bottom of the converter. The invention is illustrated in more detail by two graphic representations, as they are known and customary at least in part in the practice of refining cast iron by blowing oxygen according to the LD process.

La figure 1, qui se rapporte à la présente invention, présente la configuration générale des trois courbes qui sont relatives l'une à la variation de la vitesse giratoire des jets d'oxygène primaire exprimée en 'nombre de tours à la minute' -en haut-, l'autre au débit d'oxygène 3 d'affinage exprimé 'en Nra par minute' -au milieu- et la dernière à la hauteur de la lance en 'cm au dessus du niveau du bain'. Toutes ces grandeurs sont représentées en fonction du temps de soufflage en mi¬ nutes.Figure 1, which relates to the present invention, shows the general configuration of the three curves which are relative one to the variation of the gyratory speed of the primary oxygen jets expressed in 'number of revolutions per minute' -en top-, the other at the refining oxygen flow 3 expressed 'in Nra per minute' -in the middle- and the last at the height of the lance in 'cm above the bath level'. All these quantities are represented as a function of the blowing time in minutes.

La figure 2 montre, pour une charge LD tout à fait classique, l'allure générale des deux courbes relatives au débit de l'oxygène et à la hauteur de la lance. Les échelles et les unités sont les mêmes que celles utilisées dans la figure 1.FIG. 2 shows, for an entirely conventional LD charge, the general appearance of the two curves relating to the flow of oxygen and to the height of the lance. The scales and units are the same as those used in Figure 1.

Dans la figure 2, relative à une charge LD classique tout à fait normale, on voit qu'au cours de la phase initiale on souffle à lance plus haute un jet d'oxygène assez mou pour dissoudre d'abord la chaux et pour la faire réagir. Ensuite on augmente le débit en vue de l'affinage du bain avec un jet plus dur et plus pénétrant. La lance, qui est tenue plus élevée au début de l'opération pour accélérer la formation de la scorie, est maintenant abaissée par étapes au niveau le plus bas pour la décarburation, avant d'être remontée avant la fin du soufflage pour provoquer la formation d'une scorie de consistance appropriée pour le décrassage. Les valeurs figurant en ordonnée et en abscisse sont celles qui peuvent être d'application pour une charge de fonte hématite traitée de façon normale dans un convertisseur de.100 tonnes.In FIG. 2, relating to a completely normal conventional LD charge, we see that during the initial phase we blow with a higher lance a jet of oxygen which is soft enough to dissolve the lime first and to make it react. Then the flow rate is increased for refining the bath with a harder and more penetrating jet. The lance, which is held higher at the start of the operation to accelerate the formation of the slag, is now lowered in stages to the lowest level for decarburization, before being raised before the end of blowing to cause the formation a consistency slag suitable for scouring. The values appearing on the ordinate and on the abscissa are those which can be applied for a load of hematite cast iron treated in a normal manner in a converter of 100 tonnes.

Dans la figure 1, qui illustre les changements intervenus dans la conduite de l'affinage à la suite de la présente invention, on voit que le débit d'oxygène est tenu constant à la même valeur du début à la fin de l.'affinage. On débite ici toutefois plus d'oxygène que précédemment. Ceci est' posssible parceque la rotation des jets à une vitesse réglable permet un bien meilleur contrôle de l'affinage et le résultat en est un temps d'affinage plus court.In FIG. 1, which illustrates the changes which have occurred in the ripening process as a result of the present invention, it can be seen that the oxygen flow rate is kept constant at the same value from the start to the end of the ripening. . However, more oxygen is supplied here than previously. This is possible because the rotation of the jets at an adjustable speed allows much better control of the ripening and the result is a shorter ripening time.

La hauteur de la lance est elle aussi tenue à un même niveau cons¬ tant. Ce n'est que dans le cas de la fusion de quantités plus notables de ferraille, lorqu'on risquerait fort d'abîmer la tête de la lance sur la ferraile qui dépasse le niveau du bain, qu'on prévoit une phase initiale à hauteur de lance plus importante, comme illustré par la partie hachurée de la courbe. Cette mesure de précaution n'a absolument aucune autre incidence sur le processus, parceque la hauteur de lance plus importante n'est pas choisie pour influencer de façon spécifique et instantanée, par exemple la consistance ou la réactivité de la scorie, comme tel est le cas pour tous les changements de la position de la lance en soufflage LD pur.The height of the lance is also kept at the same constant level. It is only in the case of the fusion of more notable quantities of scrap, when there would be a strong risk of damaging the head of the lance on the scrap that exceeds the level of the bath, that an initial phase is planned at height. larger lance, as illustrated by the hatched part of the curve. This precautionary measure has absolutely no other effect on the process, because the higher lance height is not chosen to influence in a specific and instantaneous way, for example the consistency or the reactivity of the slag, as it is the case for all changes of the lance position in pure LD blowing.

Sur le diagramme supérieur on voit qu'au début du soufflage on a choisi une vitesse de rotation des jets très faible, justement parceque la lance à été tenue ici bien plus haute que le niveau standard à cause de la ferraille. Or, si la distance entre le nez de lance et le bain est élevée et si la rotation des jets est lente, on obtient sur le bain un impact relativement plus dur conduisant à l'amorçage des réactions.Cette manière d'amorcer le processus peut également être pratiquée en LD pur, où l'on ajoute moins ou presque pas de mitrailles. Dans ce dernier cas les valeurs pour la hauteur de lance et la vitesse de rotation seront alors toutefois moins extrêmes que précédemment. Après l'amorçage des réactions les conditions opératoires sont celles d'une première phase de soufflage, au cours de laquelle la hauteur de lance, ainsi que le débit de l'oxygène d'affinage restent rigoureusement constants, alors que la vitesse de rotation peut rester constante pour une charge idéale. Si la charge montre toutefois un comportement moins idéal, on peut réagir en augmentant ou en dimuinuant suivant les cas la vitesse de rotation des jets; dans le cas de la tendance au débordement de la scorie on ralentit la vitesse de rotation avant de l'augmenter de nouveau, comme montré à titre d'exemple par la partie pointillée de la courbe supérieure de la figure 1. Dans la deuxième phase de l'affinage les jets sont rendus plus durs en ralentissant par étapes la vitesse de rotation des jets pour une hauteur de lance gardée invariablement au niveau standard. Tout à la fin de l'affinage on rend le soufflage oxydant pour conditionner la scorie en vue de la'vidange, ce qui se fait de nouveau en ne changeant que la seule vitesse de rotation des jets. Les problèmes souvent rencontrés lors du soufflage, comme retard à 1'ignition, mauvaise formation de scorie, tendance à la projection etc, sont maintenant contrôlés plus facilement et aussi plus rapidement en n'intervenant que sur la seule vitesse de rotation des jets d'oxygène.primaire. Cette intervention est, comme déjà mentionné, à réponse instantanée, parceque les jets peuvent être accélérés et/ou freinés sans retard notable de la réponse à la consigne de commande. Le nouveau système, par ailleurs aussi plus simple que la conduite traditionnelle de l'affinage, se prête en surplus à merveille à une automatisation.On the upper diagram we see that at the start of the blowing we chose a very low speed of rotation of the jets, precisely because the lance was held here much higher than the standard level because of the scrap. However, if the distance between the lance nose and the bath is high and if the rotation of the jets is slow, a relatively harder impact is obtained on the bath, leading to the initiation of reactions. also be practiced in pure LD, where we add less or almost no grapeshot. In the latter case, the values for the lance height and the speed of rotation will then be less extreme than previously. After the initiation of the reactions, the operating conditions are those of a first blowing phase, during which the lance height, as well as the rate of refining oxygen, remain strictly constant, while the speed of rotation can stay constant for an ideal load. If, however, the load shows less ideal behavior, one can react by increasing or decreasing, as the case may be, the speed of rotation of the jets; in the case of the tendency to overflow the slag, the speed of rotation is slowed down before increasing it again, as shown by way of example by the dotted part of the upper curve of FIG. 1. In the second phase of refining the jets is made harder by slowing down in stages the speed of rotation of the jets for a lance height invariably kept at the standard level. At the very end of the ripening, the blowing is rendered oxidizing to condition the slag for the purpose of emptying, which is done again by changing only the speed of rotation of the jets. The problems often encountered during blowing, such as ignition delay, poor slag formation, tendency to splash, etc., are now controlled more easily and also more quickly by acting only on the rotation speed of the jets. primary.oxygen. This intervention is, as already mentioned, instantaneous response, because the jets can be accelerated and / or braked without notable delay in the response to the command setpoint. The new system, which is also simpler than the traditional method of ripening, is also ideally suited for automation.

Claims

1) Method for regulating the refining operation of pig iron in a steelworks converter involving the top blowing of at least two supersonic jets of primary oxygen at a certain flow rate against the surface of the bath to be refined , characterized in that the desired ratio between the speed of decarburization and the speed of oxidation of the slag is obtained by sweeping each of the jets from a non-rotating lance successively the same annular zone of the bath at a scanning speed circular, varying this speed according to the physico-chemical state of the bath between upper limit values and

- lower, while at the same time the height of the lance above the surface of the bath, as well as the total flow rate of the flow of oxygen supplying the bath are kept at substantially invariable levels.

2) Method according to claim 1, characterized in that the individual primary oxygen jets deviate by an angle between 10 ° and 30 ° from the central axis of the lance, which is fixedly held above the bath surface at a distance such that the center of the impact zone of each individual jet is on a radius about halfway between the vertical axis of the converter and the inside of the wall of the coating.

3) Method according to one of claims 1 to 2, -characterized in that in operation the speed of rotation of the jets around the axis of the lance is varied according to the physicochemical needs of refining between 1 and 60 revolutions per minute.

4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at the start of the operation a given flow rate is chosen for the refining oxygen - and that this flow rate is kept invariable until the end of the blowing, the total flow being higher than the usual flow in oxygen refining.

5) Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is deviated from the normal standard height of the lance only at the very start of ripening.

6) Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that apart from the rotary jets of central primary refining oxygen is injected laterally with respect to the latter a plurality of jets of secondary afterburning oxygen. 7) Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the movement induced in the bath is supported by at least one stream of bubbling gas blown through the refractory lining of the bottom of the converter.