Brevet FR2007809A1 — publié le 19700109

i 2007809 L'invention concerne la récupération du gaz dégagé par la hotte ventilée à l'air d'un convertisseur d'acier à l'oxygène, qui produit de l'acier à partir de métal ferreux fondu, en faisant passer un courant d'oxygène gazeux pratiquement pur au-dessus et 5 dans le métal ferreux fondu. L'oxygène gazeux réagit avec le carbone contenu dans le métal ferreux fondu, et produit un gaz de dégagement contenant surtout de l'oxyde de carbone, qui est déchargé du convertisseur dans une hotte disposée autour de la gueule du converti s seur, 10 Les fours à oxygène basique et à lance d'oxygène convention nels sont conçus pour brûler complètement tout l'oxyde de carbone produit par le convertisseur, d'habitude en présence de grands volumes d'air, supérieurs aux besoins stoechiométriques. L'installation de lavage des gaz est, par nécessité,, très grande, et les 15 besoins en énergie sont d'autant plus grands. Un appareil à hotte de ce type est décrit dans le Brevet E.U.A. N° 3.372.917, et un appareil permettant de transférer le gaz dégagé à haute température dans un dispositif de trempe est décrit dans le Brevet E.U.A. N° 3.262.685. 20 Les procédés de non-combustion tendent à empêcher, ou du moins à limiter, la combustion en empêchant l'oxyde de carbone produit de venir au contact de l'air. La récupération de l'oxyde de carbone non brûlé, et un matériel de traitement de gaz plus économique et compact, sont les avantages directs de ces systèmes. Cependant, à 25 cause des méthodes de contrôle employées, on rencontre divers inconvénients. Tous les procédés antérieurs de non-combustion sont réglés par la détection d'une pression statique à l'entrée de la hotte qui recueille les gaz ou au voisinage de celle-ci. Ainsi, le système de réglage est accouplé à l'opération de fabrication d'acier elle-30 même. Un procédé de non-combustion est décrit dans le Brevet E.U.A. N° 3.215.523. D'autres méthodes de la technique antérieure consistent à utiliser une hotte ventilée à l'air, avec une élimination sélective des parties du gaz dégagé qui sont riches en oxyde de carbone et 35 non diluées par l'air, de la région centrale de la hotte. Une méthode et un appareil de ce type sont décrits dans le Brevet E.U.A. N° 3.186.831. Un système permettant de récupérer les gaz de rebut d'une zone de raffinage du métal et qui évite la formation d'un mélange explosif, est décrit dans le Brevet E.U.A. N° 3.186.747. 40 D'autres systèmes sont décrits dans le Brevet E.U.A. N° 3.352.088 69 14150 2 2007809 et dans le Brevet Britannique N° 1.096.795. Selon 1 invention il est fourni une méthode permettant de récupérer Jes gaz dégagés par le soufflage superficiel du fer avec de l'oxygène sensiblement pur dans un convertisseur équipé d'une 5 hotte ventilée à l'air, ce soufflage comportant une période de soufflage avec un intervelle intermédiaire de pointe correspondant à -un débit maximal d'oxygène et à la production d'oxyde de carbone, un mélange de gaz dégagé et d'air induit se formant dans ladite hotte, le mélange de gaz chaud obtenu étant recueilli de ladite 10 hotte, trempé avec un courant.de liquide de trempe qui est de préférence l'eau, ledit courant étant au moins en partie vaporisé dans ledit mélange de gaz, et la vapeur du liquide de trempe est enlevée de façon sensiblement complète dudit mélange de gaz froid pour donner un courant final de gaz froid et sec, méthode caracté-15 risée par le réglage du débit dudit courant final de gaz froid et sec à une grandeur sensiblement constante au cours de la période de soufflage, la grandeur du débit réglé dudit courant final de gaz froid et sec ayant une valeur qui maintient le débit d'air d'induction dans ladite hotte CL)au cours de l'intervalle intermédiaire 20 de pointe de ladite période de soufflage, à une grandeur qui est inférieure à la proportion requise pour la combustion complète de l'oxyde de carbone produit en gaz carbonique, (2) au cours de l'intervalle de début et au cours de l'intervalle de terminaison de la période de soufflage, à une grandeur qui est supérieure à la propor-25 tion requise pour la combustion complète de l'oxyde de carbone en gaz carbonique, de sorte que ledit mélange de gaz chaudscontient surtout : de 11 oxygène libre, de l'azote et du gaz carbonique au cours de l'intervalle de début de la période de soufflage; un mélange de gaz inertes formé surtout d'azote et de gaz carbonique entre 30 l'intervalle de début et l'intervalle intermédiaire de pointe de la période de soufflage; de l'oxyde de carbone, de l'azote et du gaz carbonique au cours de l'intervalle intermédiaire de pointe de la période de soufflage; un mélange de gaz inertes formé surtout d'azote et de gaz carbonique entre l'intervalle intermédiaire de 35 pointe et l'intervalle de terminaison de la période de soufflage; et de l'oxygène libre, de l'azote et du gaz carbonique au cours de l'intervalle de terminaison de la période de soufflage. Le système de la présente invention est un système dans lequel une combustion partielle réglée et prédéterminée du gaz de dégage-40 ment engendré est maintenue pendant la pointe de la période de 69 14150 3 2007809 -oufflage. Un volume ou un débit constant de gaz sec est aspiré à travers la hotte et le système de lavage des gaz. Ce volume est prédéterminé, mais réglable à volonté, et il est basé sur un pourcentage désiré de besoins stoechiométriques en air pour brûler 5 l'oxyde de carbone produit par l'oxygène soufflé, pendant la pointe de la période de soufflage. La hotte fixe est équipée d'une jupe qu'on peut manoeuvrer à distance dans un plan vertical pour faire varier la section annulaire à travers laquelle est aspiré l'air de ventilation. Avant que la lance d'oxygène soit abaissée dans le 10 convertisseur et que l'allumage se soit produit, on place la jupe dans une position arbitraire et indifférente,de préférence presque constamment abaissée, pour empêcher les soufflures. La production d'oxyde de carbone augmente rapidement jusqu'à un maximum. A mesure qu'elle augmente, 1'oxyde de carbone se combine à 1'oxygène de 15 l'air de ventilation induit et brûle en donnant du gaz carbonique dans la hotte. Puisqu'un volume constant de gaz sec est aspiré dans le système, la teneur en oxygène du gaz final décroît constamment tandis que la teneur en gaz carbonique augmente. Un rapport stoe-chiométrique est atteint avant que la pointe du soufflage n'appa-20 raisse, après quoi le pourcentage d'oxygène reste au zéro, tandis que le pourcentage d'oxyde de carbone augmente jusqu'à sa valeur maximale pendant la pointe du soufflage. Un tampon de gaz inertes composé de gaz carbonique, d'azote, et de pourcentages mineurs d'oxygène ou de gaz carbonique, sépare 25 le mélange initial riche en oxygène du gaz riche en gaz carbonique qui apparaît ensuite pendant la pointe de la période de soufflage. La quantité d'air de ventilation aspirée dans la hotte est automatiquement régularisée par les effets combinés de la réaction de combustion et de l'évacuation d'un volume constant de gaz sec. 30 Le volume de la composante de débit de l'air de ventilation est maximal avant 1'allumage, et atteint un minimum pendant la pointe du soufflage. Il ne dépend absolument pas de la position de la jupe. On peut cependant réaliser une ventilation optimale de l'atelier en abaissant à distance la jupe pour améliorer la vitesse 35 de capture de l'air de ventilation. Le système de commande est absolument indépendant de l'opération de fabrication de l'acier. On maintient constant le débit de gaz sec en mesurant le débit de gaz sec dans le système, après quoi le mélange de gaz chauds formé dans la hotte est trempé ou 40 refroidi d'une autre façon, et en réglant cette variable au moyen i 69 14150 4 2007809 d'une soupape d'étranglement comme un tube venturi réglable. Si on utilise une tour de refroidissement incorporée, le ventilateur à tirage induit aspirera essentiellement du gaz sec. On obtient alors un débit constant de gaz sec en étranglant le 5 système pour maintenir un ampérage constant au ventilateur. Ceci simplifie encore le système de commande quant à l'obtention d'un débit constant de gaz sec et réduit à peu près de moitié la puissance du ventilateur. Cette méthode fournit plusieurs avantages. Comme un débit 10 volumique constant de gaz sec; est maintenu, l'induction d'un excès d'air de ventilation est empêchée, et le système contient un débit volumique minimal de gaz. La formation d'un tampon ou d'un joint de gaz inertes, au cours d'une période où la teneur en oxygène ou en gaz carbonique du mélange de gaz aspiré de la hotte est inférieure 15 à la limite explosive, empêche la formation d'un mélange explosif en séparant les courants initial et final de gaz riche en oxygène du courant de gaz riche en oxyde de carbone pendant la pointe de la période de soufflage. La prévision d'un gaz inerte étranger pour la purge des gaz dégagés et pour la ventilation dans 1'espace qui 20 sépare la hotte et la gueule du convertisseur, ou bien au cours des périodes de production minimale de gaz dégagé par le convertisseur, n'est plus exigée dans ce système et est supprimée par la méthode de la présente invention. Le système de commande est complètement indépendant de l'opération de fabrication de l'acier. La 25 méthode englobe aussi les avantages supplémentaires de la récupération d'oxyde de carbone non brûlé, et d'un matériel de traitement de gaz plus économique et compact. La méthode fournit un système économique et fiable qui travaille de façon absolument indépendante de l'opération de fabrication de l'acier, et qui n'exige aucune 30 manipulation ou surveillance de l'opérateur dans l'installation de fabrication de l'acier. Si l'on se réfère maintenant aux dessins annexés, la Figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation de la présente invention, dans lequel un débit volumique de gaz sec sensiblement constant, 35 exprimé en moles constantes par minute ou en mètres cubes normaux constants par minute, est mesuré par mesure appropriée des variables opératoires du courant froid de gaz de fabrication saturé de vapeur provenant du liquide de trempe, La Figure 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation de 40 l'invention, dans lequel une tour de refroidissement intégrée est 69 14150 5 2007809 prévue en aval du dispositif de trempe des gaz, pour éliminer la vapeur d'eau par refroidissement et condensation et pour produire un gaz pratiquement sec à température sensiblement constante, le débit du gaz sec étant maintenu sensiblement constant par réglage 5 de la consommation de courant ou d'énergie du moteur du ventilateur à tirage induit, La Figure 3 illustre la variation typique des débits d'air de ventilation et d'oxyde de carbone produit passant dans la hotte du convertisseur, pour 100 moles du mélange de gaz secs déchargées de 10 la hotte, en fonction du temps à partir de l'allumage de début du soufflage, avec un débit sensiblement constant de gaz de décharge de la hotte, en moles par minute, et le débit d'air de ventilation, pour la pointe du soufflage, représentant 25 % des besoins stoechio-métriques pour la combustion de l'oxyde de^carbone produit, 15 La Figure 4 illustre la variation de composition du gaz sec déchargé de la hotte à débit constant (moles ou mètres cubes normaux constants par minute), l'air de ventilation, pour la pointe du soufflage, représentant 25 pour cent des besoins stoechiométri-ques pour la combustion totale de l'oxyde de carbone, 20 La Figure 5 représente la variation de composition du gaz sec déchargé de la hotte à débit constant (moles ou mètres cubes normaux constants par minute), l'air de ventilation, pour la pointe du soufflage, représentant 50 pour cent des besoins stoechiométri-ques pour la combustion totale de l'oxyde de carbone, 25 La Figure 6 est analogue à la Figure 4 en.ce qu'il est prévu 25 % de l'air de ventilation stoechiométrique pour la combustion de l'oxyde de carbone à la pointe du soufflage, cependant il est prévu sur la Figure 6 une augmentation échelonnée du débit de soufflage d'oxygène pour prolonger la durée du tampon de gaz inertes, et 30 La Figure 7 représente la variation de composition du gaz de décharge de la hotte, trempé à l'eau et saturé de vapeur d'eau, l'air de ventilation représentant 25 pour cent des besoins stoechiométrique s pour la combustion totale de l'oxyde de carbone produit pendant la pointe du soufflage. 35 Si l'on se réfère maintenant à la Figure 1, le convertisseur 1 d'acier à l'oxygène est équipé d'une lance d'oxygène, par laquelle de l'oxygène gazeux ou un courant de gaz formé principalement d'oxygène est déchargé au-dessus et dans une charge de métal ferreux fondu contenu dans l'enceinte 1. L'oxygène gazeux réagit avec le 40 carbone contenu dans le métal ferreux fondu à l'intérieur de 69 14150 6 2007809 11 enceinte 1, et produit un courant 3 de gaz de dégagement formé principalement ou totalement d'oxyde de carbone ainsi que d'une proportion mineure de fumées d'oxyde de fer solide pt de gaz inertes, qui monte du convertisseur, et qui est déchargée vers le haut 5 par la gueule supérieure du convertisseur. Un courant 4 d'air de ventilation est induit vers l'intérieur entre l'extrémité supérieure du convertisseur 1 et la jupe réglable 5 de la hotte 6, dans laquelle les courants 3 et 4 se mélangent et réagissent, l'oxyde de carbone du courant 3 réagissant avec l'oxygène du courant 4 pour 10 former du gaz carbonique. Le.mélange de gaz chauds obtenu dans la hotte 6 contient l'azote provenant "du courant 4 d'air de ventilation, du gaz carbonique, et un excès d'oxygène ou un excès d'oxyde de carbone, et il se forme à une température typiquement comprise entre 1000° C et 2000° C. 15 Le mélange de gaz chauds monte de la hotte 6 dans le conduit 7, qui transfère le courant de gaz chauds vers le bas dans un appareil de trempe convenable comme la chicane tronconique renversée 8. Un courant 9 de liquide de trempe, qui se compose habituellement d'eau, est envoyé par la buse 10 dans le conduit 7 au-dessus 20 de la chicane 8. Dans la plupart des cas, il sera prévu en pratique plusieurs buses comme la buse 10, chaque buse étant disposée de façon sensiblement tangentielle au conduit 7. L'eau de trempe descend sur la surface supérieure de la chicane 8, et est projetée de façon sensiblement transversale dans le courant de gaz depuis 25 l'extrémité inférieure de la chicane 8. Dans d'autres cas, on peut prévoir d'autres types de buses de pulvérisation transversales ou axiales. Le courant de gaz est ramené à une température réduite, typiquement comprise entre 40° C et 100° C, par contact direct avec le courant d'eau liquide projeté de l'élément 8, et il en 30 résulte une évaporation d'eau dans le courant de gaz. Le mélange de gaz obtenu, contenant de la vapeur d'eau ainsi qu'un excès de gouttelettes d'eau liquide, passe dans le coude incurvé 11 de séparation, dans lequel l'eau liquide entraînée est écrémée ou séparée du courant de gaz. L'eau séparée est recueillie des dalots 35 12, et peut être recyclée au courant 9 par des moyens non représentés, ou bien être traitée pour être débarrassée des particules solides avant d'être recyclée soit au courant 9, soit au courant 17 dont il sera question ci-dessous. Le courant de gaz froid obtenu est envoyé par le conduit 13 40 dans le laveur 14 à venturi, qui est pourvu d'une gorge réglable 15 69 14150 7 2007809 permettant de régler le débit de gaz. Le venturi vertical 14 est pourvu de plusieurs buses 16 transversales ou sensiblement horizontales, par lesquelles des courants 17 d'eau de lavage sont projetés de façon sensiblement horizontale et transversale sur le courant 5 de gaz très accéléré dans la section gorge du passage 14 à venturi. Il se produit une dispersion en gouttelettes des courants 17 de liquide dans le courant de gaz, et il en résulte un lavage du courant de gaz et une élimination des particules solides qui sont mouillées et transférées dans la phase gouttelettes de liquide. Le 10 mélange de gaz et de gouttelettes de liquide entraînées obtenu passe dans le coude incurvé 18 de cette invention, qui est pourvu d'une ou de plusieurs chicanes intérieures incurvées parallèles comme l'élément 19. Les gouttelettes d'eau liquide entraînées sont écrémées ou séparées du courant de gaz dans le poude 18, et l'eau 15 séparée est recueillie des dalots 20 et peut être recyclée au courant 17 par des moyens non représentés, ou bien être traitée pour être débarrassée des particules solides avant d'être recyclée au courant 9 ou au courant 17. Le courant de gaz lavés et froidsobtenu, alors saturé de vapeur 20 d'eau et sensiblement dépourvu de particules de solides ou d'eau liquide entraînées passe par le conduit 21 à la section 22 de mesure du débit, qui peut se composer en pratique d'un étranglement profilé ou d'une plaque à orifices ou d'un autre dispositif convenable permettant de mesurer la vitesse d'écoulement par des moyens 25 convenables, par exemple par mesure de la perte de charge dans un étranglement. lie courant de gaz passe de la section 22, par le conduit 23, dans la soufflante ou ventilateur 24 à tirage induit, qui décharge le gaz par le conduit 25 sous la forme d'un courant 26, lequel se dirige vers une cheminée ou vers un autre dispositif 30 d'élimination non représenté. Dans certains cas, on peut vouloir récupérer l'oxyde de carbone non brûlé pour l'utiliser comme gaz combustible, auquel cas on peut envoyer le courant 26 à une enceinte de stockage de gaz pendant les intervalles correspondant à une haute teneur en oxyde de carbone pendant la pointe de la période de 35 soufflage, avec décharge alternée du courant 26 à l'atmosphère entre les soufflages et au cours des intervalles de début et de terminaison de la période de soufflage. Si l'on revient à la section 22, un signal de mesure de la variation de pression due à l'étranglement de l'écoulement est 40 envoyé par la ligne 27 à tin relais enregistreur-contrôleur de 69 14150 8 2007809 calcul 28. Un signal de comparaison de pression normale de gaz est envoyé à l'unité 28 par la ligne 29, et la température du courant de gaz saturé de vapeur d'eau est mesurée par la ligne 30, qui transmet un signal pour actionner un générateur 31. L'unité 31 5 peut être un calculateur qui corrige la mesure de température pour la masse spécifique et la teneur en vapeur d'eau, et qui envoie un signal par la ligne 32 à l'unité 28 . La teneur en vapeur d'eau du courant de gaz est fonction de la température du gaz. Dans l'unité 28, les mesures des lignes 27 et 29 sont comparées et modifiées 10 selon la ligne 32, pour fournir une mesure et un enregistrement du débit de gaz sec en mètres cubes normaux ou en moles par minute. Les variations du débit de gaz sec par rapport à une grandeur voulue sont compensées par la transmission d'un signal de l'unité 28 dans la ligne 33, qui à son tour règle la commande 34 d'écoule-15 ment, laquelle transmet un signal pneumatique ou électrique par la ligne 35 pour commander la gorge réglable 15 du venturi 14, en réglant ainsi l'écoulement de gaz à un débit constant de gaz sec exprimé en moles constantes par minute, ou en mètres cubes constants par minute, mesuré dans des conditions normales de tempéra-20 ture et de pression. 69 14150 9 2007809 Si l'on se réfère maintenant à la Figure 2, il y est représenté un autre mode de réalisation de système de commande de débit de gaz sec entrant dans le cadre de la présente invention. Le convertisseur 36 d'acier à l'oxygène est équipé d'une lance 37 à oxygène, par 5 laquelle de l'oxygène gazeux ou un courant de gaz formé surtout d'oxygène est déchargé au-dessus et dans une charge de métal ferreux fondu contenu dans l'enceinte 36. L'oxygène gazeux réagit avec le carbone contenu dans le métal ferreux fondu à l'intérieur de l'enceinte 36, et produit un courant 38 de gaz dégagé formé principale-10 ment ou totalement d'oxyde de carbone ainsi que d'une proportion mineure de fumées d'oxyde de fer solide et de gaz inertes, qui monte du convertisseur 36 et qui est déchargé vers le haut par la gueule supérieure du convertisseur. Un courant 39 d'air de ventilation est induit vers l'intérieur entre l'extrémité supérieure du 15 convertisseur 36 et la jupe réglable 40 de la hotte 41, dans laquelle les courants 38 et 39 se mélangent et réagissent, l'onde de carbone du courant 38 réagissant avec l'oxygène du courant 39 pour former du gaz carbonique. Le mélange de gaz chauds obtenu dans la hotte 41 contient l'azote provenant du courant 39 d'air de ventilation, 20 du gaz carbonique, et un excès d'oxygène ou un excès d'oxyde de carbone. Le mélange de gaz chauds monte de la hotte 41 dans le conduit 42, qui transfère le courant de gaz chauds vers le bas dans un appareil de trempe de gaz convenable comme la chicane tronconique 25 renversée 43. Un courant 44 de liquide de trempe, qui se compose habituellement d'eau, est envoyé par la buse 45 dans le conduit 42 au-dessus de la chicane 43. Dans la plupart des cas, il sera prévu en pratique plusieurs buses comme la buse 45, chaque buse étant disposée tangentiellement au conduit 42. L'eau de trempe descend 30 sur la surface supérieure de la chicane 43, et est projetée de façon sensiblement transversale dans le courant de gaz depuis l'extrémité inférieure de la chicane 43. Dans d'autres cas, on peut prévoir d'autres types de buses de pulvérisation transversales ou axiales.Le courant de gaz est ramené à une température réduite par 35 contact direct avec le courant de liquide projeté de l'élément 43, et il en résulte une évaporation d'eau dans le courant de gaz. Le mélange de gaz obtenu, contenant de la vapeur d'eau ainsi qu'un excès de gouttelettes d'eau liquide, peut alors traverser des unités analogues aux éléments 11, 14 et 18 décrits plus haut et non re-40 présentées.En tout cas, le courant de gaz final contenant de la 69 14150 10 2007809 vapeur d'eau est envoyé dans la tour intégrée 46 de refroidissement; pour venir en contact direct avec le courant 47 d'eau froide, lequel se trouve à une température typiquement comprise entre 5° C et 20° C et refroidit le courant de gaz à une température très basse 5 et condense efficacement la quasi-totalité de la vapeur d'eau du courant de gaz. L'eau froide est recueillie de l'unité 46 dans le courant 48. Le gaz froid et sec obtenu est recueilli de l'unité 46 par le conduit 49, qui fait passer le gaz sec à travers le régulateur 10 50 à déflecteurs et dans le ventilateur ou soufflante 51 à tirage induit. La soufflante 51 décharge le gaz par le conduit 52 sous la forme d'un courant 53, qui se dirige vers une cheminée ou vers un autre dispositif d'élimination convenable, non représenté. Le courant 53 peut être utilisé de la même façon que le courant 26 15 décrit plus haut. Si l'on revient au ventilateur 51, un arbre 54 partant du moteur électrique 55 sert à faire tourner et à entraîner le ventilateur 51. L'ampérage du courant électrique ou de l'énergie électrique envoyé au moteur 55 est mesuré par la ligne 56, qui transmet une 20 mesure au dispositif de commande 57. Le dispositif de commande 57 transmet un signal électrique ou pneumatique par la ligne 58 à la commande 59 de soupape, laquelle ajuste à son tour le réglage de l'unité 50 pour assurer un débit de gaz sec sensiblement constant, lequel assure à son tour un ampérage ou une consommation d'énergie 25sensiblement constants pour l'unité 55. La Figure 3 représente les débits réels typiques des courants d'admission à la hotte du convertisseur, de l'allumage de départ de la période de soufflage à la pointe de la période de soufflage, avec un débit sensiblement constant d'élimination de gaz chauds 30 de la hotte, mesurés aux conditions normales. Au départ de la période de soufflage, zéro minute, il n'y a pas de débit réel d'oxygène gazeux dans le convertisseur, et aucun débit d'oxyde de carbone produit. Ainsi, 100 moles d'air de ventilation sont induites dans la hotte. A mesure que la vitesse de production totale réelle 35 d'oxyde de carbone augmente à partir de zéro, selon une vitesse d'augmentation idéalisée et sensiblement constante, l'oxyde de carbone réagit avec l'oxygène contenu dans l'air et brûle en donnant du gaz carbonique, pour fournir une augmentation nette de volume du gaz, en moles de gaz carbonique par rapport aux moles d'oxygène 40 provenant de l'air de ventilation. La vitesse d'induction de l'air 69 14150 2007809 de ventilation est ainsi réduite, puisque le nombre total de moles de gaz recueillies de la hotte est maintenu sensiblement constant. De zéro minute à 1,8 minute, le constituant oxygène de l'air de ventilation est en excès stoechiométrique par rapport à 11 oxyde 5 de carbone produit, et le mélange de gaz chauds formé dans la hotte après la combustion de l'oxyde de carbone contient de l'azote, du gaz carbonique et un excès d'oxygène. De 1,8 minute à 3,5 minutes, tout le constituant oxygène de l'air de ventilation est brûlé dans l'oxydation de l'oxyde de carbone, et un excès d'oxyde de carbone est 10 présent dans le mélange de gaz chauds, qui contient donc de l'azote, du gaz carbonique et de l'oxyde de carbone. Au cours de cet intervalle de 1,8 minute à 3,5 minutes, le débit réel d'air de ventilation continue de diminuer à une allure plus rapide, puisque le constituant oxyde de carbone non brûlé est ajouté au mélange de gaz 15 chauds à vitesse croissante et que le total du mélange de gaz chauds recueilli de la hotte reste constant. Au bout de 3,5 minutes, la pointe de la période de soufflage commence, avec production d'oxyde de carbone à vitesse sensiblement constante, consommation totale de l'oxygène contenu dans l'air de ventilation par oxydation de 20 l'oxyde de carbone, et induction correspondante d'air de ventilation réel à vitesse constante réduite. Le nombre total de moles d'air de ventilation réel plus la production totale réelle d'oxyde de carbone dépasse 100 moles pendant la pointe du soufflage, car il se produit une contraction nette du volume total de gaz dans la 25 hotte par suite de la réaction de l'oxyde de carbone avec l'oxygène contenu dans l'air de ventilation, et la formation du mélange final, de gaz chauds dans la hotte est maintenu constante à 100 moles. Des considérations inverses de celles représentées sur la Figure 3 s'appliquent au cours de l'intervalle de terminaison de la période 30 de soufflage, la production totale réelle d'oxyde de carbone diminuant de manière uniforme jusqu'à zéro et l'air total réel de ventilation induit augmentant jusqu'à 100 moles pour 100 moles de mélange de gaz déchargées de la hotte. Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, la composition 35 en pourcentage du mélange total de gaz secs déchargé- de la hotte, pour un débit constant de gaz déchargés de la hotte exprimé en moles ou en mètres cubes normaux par minute, est représentée pour la période de temps qui va du départ de l'allumage jusqu'à la pointe de la période de soufflage, pour la condition dans laquelle l'air 40de ventilation est maintenu à 25% des besoins stoechiométriques pour 69 14150 12 2007809 la combustion totale de l'oxyde de carbone produit pendant la pointe du soufflage. Ainsi, les courbes de la Figure 4 représentent la teneur du mélange de gaz chauds déchargé de la hotte. Pour les besoins de la comparaison, les courbes de la Figure 3 représentant 5 les courants d'air de ventilation réel et de gaz de production d'oxyde de carbone qui passent dans la hotte sont aussi représentées sur la Figure 4. La Figure 4 montre aussi qu'un intervalle de 0,85 minute de tampon de gaz inertes ou d'un mélange de gaz sensiblement inertes sépare l'intervalle initial, dans lequel le gaz contient 10 un excès net de teneur en oxygène libre, et la partie principale du soufflage, dans laquelle un excès d'oxyde de carbone se trouve dans le mélange de gaz. Au départ de la période de soufflage sur la Figure 4, à zéro minute, le mélange de gaz de la hotte est l'air, la composition de 15 l'air étant 79% en volume d'azote (gaz inertes nets) et 21% en volume d'oxygène (oxygène net) à la sortie de la hotte. A mesure que la production totale réelle d'oxyde de carbone augmente, de zéro à 1,3 minute, l'oxygène net diminue à cause de sa consommation dans l'oxydation de l'oxyde de carbone; et le total des gaz inertes 20 nets, formés d'azote et du gaz carbonique provenant de l'oxydation de l'oxyde de carbone, augmente jusqu'à ce qu'environ 93% du volume du mélange total de gaz secs déchargé de la hotte soient constitués par des gaz inertes. En ce point de 1,3 minute, la production d'un tampon de gaz sensiblement inertes commence, et de 1,3 minute à 25 1,8 minute, l'oxygène libre net du mélange de gaz déchargé diminue depuis environ 6% en volume jusqu'à sensiblement zéro, tandis que la quantité nette de gaz inertes augmente jusqu'à sensiblement 100% en volume. Les zones hachurées du diagramme, de 1,3 minute à 1,8 minute, servent à indiquer que le mélange de gaz déchargé de la 30 hotte pendant cet intervalle de temps est sensiblement inerte. Au bout de 1,8 minute, la production totale réelle d'oxyde de carbone est exactement suffisante pour brûler exactement toutl'oxygène libre contenu dans l'air de ventilation, et par conséquent la quantité nette d'oxygène est nulle et la quantité nette de gaz 35 inertœ contenue dans le mélange de gaz de décharge de la hotte est de 100%, c'est-à-dire que le mélange de gaz de décharge de la hotte se compose entièrement d'un mélange d'azote et de gaz carbonique. De 1,8 minute à 2,2 minutes, la vitesse de production d'oxyde de carbone dépasse la proportion requise pour brûler l'oxygène dans 40 l'air de ventilation, et par conséquent le courant de gaz de 69 14150 13 2007809 décharge de la hotte contient un excès d'oxyde de carbone libre, et le pourcentage volumique net de gaz inertes dans le mélange de gaz- secs diminue de 100% à 88%. Puisque la teneur nette en oxyde de carbone du mélange de gaz, entre 1,8 minute et 2,2 minutes, est 5 inférieure à 12% en volume, le mélange de gaz est sensiblement iner te au cours de cette intervalle de temps, et les zones hachurées, sur le diagramme de 1,8 minute à 2,2 minutes, servent à indiquer que le mélange de gaz déchargé de la hotte au cours de cet interval le de temps est sensiblement inerte. ÎO De 2,2 minutes à 3,5 minutes, la vitesse idéalisée de produc tion réelle d'oxyde de carbone augmente encore et par conséquent la teneur nette en oxyde de carbone du mélange de gaz de décharge de la hotte augmente jusqu'à une valeur maximale de 51%, tandis que le reste du mélange de gaz, formé de gaz inertes nets diminue 15 jusqu'à 49%. Au bout de 3,5 minutes la pointe du soufflage est atteinte, la vitesse de production totale réelle d'oxyde de carbone reste sensiblement constante, et la vitesse d'induction de l'air de ventilation réel demeure sensiblement constante. Ainsi, la teneur nette en oxyde de carbone du mélange de gaz chauds recueilli 20 de la hotte reste constante à 51% en volume, et la teneur nette en gaz inertes du mélange de gaz chauds reste constante à 49%. Il est évident que, au cours de la pointe du soufflage, la production totale réelle d'oxyde de carbone est de 68 moles pour 100 moles de mélange de gaz déchargé, tandis que la teneur nette 25 en oxyde de carbone du mélange de gaz déchargés est de 51% ou de 51 moles pour 100 moles de mélange de gaz déchargées. Ainsi, 17 moles d'oxide de carbone ou 25% de 1'oxyde de carbone produit sont consommés dans la réaction avec 1'oxygène libre provenant de l'air de ventilation, ce qui illustre le paramètre opératoire choisi pour 30 la Figure 4, en ce que l'air de ventilation représente 25% des besoins stoechiométriques pour la combustion de l'oxyde de carbone produit, pendant la pointe de la période de soufflage. En résumé, dans les conditions opératoires choisies de la Figu re 4, comprenant le concept inventif d'un débit constant de gaz 35 déchargé de la hotte exprimé en moles totales ou en mètres cubes normaux par minute, la vitesse de production totale réelle de l'oxy de de carbone augmentant d'une manière idéalisée sensiblement linéaire depuis le zéro jusqu'à une valeur maximale à 3,5 minutes lorsque la pointe de la période de soufflage est atteinte, et une 40 diminution concomitante de la vitesse d'induction réelle de l'air 69 14150 14 2007809 de ventilation, il se forme un tampon de gaz sensiblement inertes, d'une durée de 0,85 minute* entre les intervalles de la composition du mélange de gaz riche en oxygène libre et de la composition du mé-5 lange de gaz riche en oxyde de carbone libre, et par conséquent on prévient efficacement les possibilités d'explosion résultant d'un mélange de ces mélanges de gaz. Des considérations analogues s'appliquent au cours de l'intervalle de terminaison de la période de soufflage, la vitesse de 10 production totale réelle de A*oxyde de carbone diminuant d'une manière idéalisée sensiblement uniforme, et la vitesse d'induction de l'air de ventilation augmentant de façon correspondante pour assurer un débit constant de gaz secs déchargés de la hotte, et il se forme un second tampon de gaz inertes, formé sensiblement de 15 gaz inertes, au cours de l'intervalle de terminaison de la période de soufflage. La Figure 5 illustre les variations de la composition du gas sec entre le départ d'allumage de la période de soufflage et la pointe de la période de soufflage, l'air de ventilation représen-20 tant 50% des besoins stoechiométriques pour la combustion de l'oxyde de carbone produit pendant la pointe de la période de soufflage. Dans cette condition opératoire, et avec un débit constant de décharge de gaz secs de la hotte, la durée du tampon inerte de gaz inertes est prolongée jusqu'à 1,15 minute, contre la durée de 0,85 25 minute de la Figure 3. L'intervalle de durée du tampon de gaz inertes devient plus long à mesure qu'on traite de plus grands volumes totaux ou un plus grand débit de gaz de décharge de la hotte, correspondant à de plus grands pourcentages d'air théorique pour la combustion de l'oxyde de carbone. Le pourcentage net d'oxyde de 30 carbone contenu dans le mélange de gaz de décharge est de 26% pour la pointe de la période de soufflage, ce qui correspond à 26 moles d'oxyde de carbone pour 100 moles de gaz déchargés, c'est-à-dire à 50% de la production réelle totale d'oxyde de carbone, qui est de 52 moles d'oxyde de carbone pour 100 moles de gaz déchargés pen-35 dant la pointe de la période de soufflage. Une autre modification de la méthode de la présente invention peut être prévue pour prolonger la durée de l'intervalle du tampon de gaz inertes, au lieu ou en plus del'augmentation du pourcentage d'air de ventilation par rapport à la vitesse de production d'oxy-40 de de carbone pour la pointe de la période de soufflage. Cette 69 14150 15 2007809 modification de rechange est illustrée sur la Figure 6, et consiste en une augmentation échelonnée de la vitesse de soufflage de l'oxygène, avec "augmentation échelonnée correspondante de la vitesse totale réelle de production d'oxyde de carbone. Dans la séquence de 5 la Figure 6, la durée de l'intervalle de temps, depuis zéro minute à l'allumage jusqu'à la pointe du soufflage,est raccourcie à 3,0 minutes, et pour la pointe du soufflage le taux d'air de ventilation représente 25% des besoins stoechiométriques pour la combustion de l'oxyde de carbone produit, conditions analogues à la pointe 10 ou au taux de soufflage maximal de la Figure 4. Sur la Figure 6, la vitesse totale réelle de production d'oxyde de carbone passe rapidement à 35 moles pour 100 moles de gaz secs déchargés de la hotte au bout d'une minute, tandis que la vitesse d'induction de l'air de ventilation diminue rapidement, de' sorte que la production 15 d'un tampon de gaz inertes commence au bout de 0,7 minute et que sensiblement 100% des gaz inertes nets sont présents au bout d'une minute dans le mélange de gaz secs et chauds formé dans la hotte. De 1 minute à 2 minutes, la vitesse de soufflage de l'oxygène est maintenue sensiblement constante, et ainsi les vitesses de produc-20 tion totale réelle d'oxyde de carbone et d'induction totale réelle de l'air de ventilation restent sensiblement constantes et équilibrées de 1 à 2 minutes, pour une proportion stoechiométrique permettant la combustion totale de l'oxyde de carbone en gaz carbonique et la consommation totale de l'oxygène contenu dans l'air de 25 ventilation induit par oxydation de l'oxyde de carbone, de sorte que le pourcentage net de gaz inertes du gaz de décharge de la hotte reste constant à 100%, et qu'on ne décharge de la hotte qu'un mélange de gaz inertes contenant de l'azote et du gaz carbonique. Au bout de 2 minutes, la vitesse totale de production d'oxyde de 30 carbone augmente rapidement jusqu'à la vitesse maximale pour la pointe du soufflage, qui commence au bout de 3 minutes. La teneur nette en oxyde de carbone du mélange de gaz chauds passe de zéro au bout de 2 minutes à environ 12% au bout de 2,25 minutes, et par conséquent, au cours de cet intervalle de temps de 0,25 minute, 35 lô mélange de gaz chauds déchargés de la hotte contient de l'oxyde de carbone en proportion inférieure à l'intervalle d'explosion, et le gaz déchargé de 2 minutes à 2,25 minutes forme une partie du tampon de gaz inertes, qui s'étend donc de 0,7 minute à 2,25 minutes soit sur une durée de 1,55 minute. 40 La Figure 7 représente la composition du courant de gaz trempé 69 14150 16 2007809 à l'eau ou "humide" saturé de vapeur d'eau, qui est produit par l'air de ventilation pour 25% des besoins stoechiométriques pour la combustion de 1'oxyde de carbone pendant la pointe du soufflage, et la Figure 7 correspond donc au moins aux conditions opératoi-5 res de la Figure 4. Par suite de l'inclusion de vapeur d'eau dans le mélange de gaz total, le courant de gaz humide a une durée sensiblement prolongée de l'intervalle du tampon de gaz inertes, d'envi-» ron 2,1 minutes, contre l'intervalle de 0,85 minute de la Figure 4 pour le mélange de gaz secs de la hotte. L'effet de dilution de la lO vapeur d'eau ajoutée prolong'e ainsi efficacement la durée de l'intervalle du tampon de gaz inertes, cependant ce facteur de sécurité ajouté ne prend effet qu'en aval de l'appareil de trempe, et ne joue pas sur les considérations relatives au potentiel d'explosion dans la hotte et dans le conduit de gaz avant l'appareil de trempe. 15 En tout cas, l'effet de dilution de la vapeur d'eau est bénéfique en ce qu'il prolonge la durée de l'intervalle du tampon de gaz inertes dans le traitement ultérieur du courant de gaz trempés. De nombreuses solutions de rechange entrant dans le cadre de la présente invention se présenteront aux hommes de l'art, outre 20 celles qui sont mentionnées plus haut. Les intervalles des variables opératoires, comme les températures de gaz, constituent des modes de réalisation préférés de la présente invention pour l'utilisation optimale des concepts de l'invention, cependant on peut mettre l'invention en pratique en dehors de ces intervalles dans les 25 cas appropriés. Dans la plupart des cas, on emploiera comme liquide de trempe de l'eau ou une solution aqueuse composée surtout d'eau, cependant, dans certains cas, on pourra employer à cet effet d'autres liquides, comme une fraction d'hydrocarbures liquides qui serait au moins en partie craquée au cours de l'étape de trempe, 30 de façon à produire un gaz combustible enrichi comme produit final du procédé. Dans la plupart des cas, la vitesse d'induction de l'air de» ventilation dans la hotte au cours de l'intervalle intermédiaire de pointe de la période de soufflage,aura une grandeur sensiblement 35 constante représentant entre environ 25% et 50% de la proportion équivalant à une combustion complète de l'oxyde de carbone en gaz carbonique dans le gaz dégagé du convertisseur, et habituellement une proportion de moins .de 50%, puisqu'au-delà d'une proportion de 50% le volume du mélange de gaz chauds devient excessif par suite 40 de la dilutiona/ec le constituant azote inerte de l'air de 69 14150 17 2007809 ventilation, et la taille et le coût gui en résultent pour le dispositif de trempe, le dispositif de lavage des gaz, le ventilateur à tirage induit et le réseau de conduites associé deviennent excessifs. Au-dessous d'une proportion de ventilation de 25%, la longueur 5 de ladurée de l'intervalle du tampon de gas inertes est sensiblement raccourcie, à moins qu'il soit prévu une augmentation échelonnée de la vitesse de production totale réelle d'oxyde de carbone, et ainsi, dans la plupart des cas, l'air de ventilation sera maintenu pour la pointe du soufflage à une grandeur relative qui repré-10 sente au moins 10% des besoins stoechiométriques pour la combustion de l'oxyde de carbone produit pendant la pointe du soufflage. On va maintenant décrire un exemple d'application industrielle de la présente invention. Exemple 15 On a appliqué la méthode de la présente invention à la mise en oeuvre d'un convertisseur d'acier à l'oxygène de 180 tonnes nettes par charge. La vitesse de soufflage de l'oxygène était constante à 565i5 mètres cubes normaux par minute (MCNM) d'oxygène pendant la période de soufflage. On a fait travailler le système avec de 20 l'air de ventilation représentant 25% des besoins stoechiométriques pour la pointe du soufflage, selon la Figure 4, les résultats suivants concernent les débits des principaux courants de gaz de fabri-v cation en des points correspondants à différents moments à partir du départ de la période de soufflage. 25 Temps Production Air de (Minutes) d'oxyde de ventila- carbone (MCNM) tion (MCNM) Gaz sec dans hotte (MCNM) Gaz saturé(humide) MCNM Mètres cubes réels/ Minute 30 0,00 1,30 1,80 2,15 3,50 0 420 580 696 1132 1670 1460 1380? 1231 680 1670 1670 1670 1670 1670 1670 4530 5380 5240 4390 1811 5440 6800 6600 5440 69 14150 18 2007809 1. Une méthode de récupération du gaz dégagé du soufflage superficiel du fer avec de l'oxygène sensiblement pur dans un convertisseur équipé d'une hotte ventilée à l'air, ledit soufflage comportant une 5 période de soufflage à intervalle intermédiaire de pointe correspondant à un débit maximal d'oxygène et à une production maximale d'oxyde de carbone, un mélange de gaz dégagé et d'air induit se formant dans ladite hotte, le mélange de gaz chauds obtenu étant recueilli de ladite hotte, trempé avec un courant de liquide de trempe, qui lO est de préférence l'eau, ledit courant étant au moins en partie vaporisé dans ledit mélange de gaz, et la vapeur du liquide de trempe est. enlevée de façon sensiblement complète dudit mélange de gaz froids pour fournir un courant final de gaz secs et froids, méthode caractérisée par le réglage du débit dudit courant final de gaz 15 froids et secs à une grandeur sensiblement constante pendant la période de soufflage, la grandeur du débit réglé dudit courant final de gaz secs et froids étant à un niveau qui maintient la vitesse d'induction de l'air dans ladite hotte (1) pendant l'intervalle intermédiaire de pointe de ladite période de soufflage, à une gran-20 deur inférieure à la proportion requise pour la combustion complète en gaz carbonique de l'oxyde de carbone produit, (2) pendant l'intervalle de départ et pendant l'intervalle de terminaison de la période de soufflage, à une grandeur supérieure à la proportion requise pour la combustion complète de l'oxyde de carbone en gaz carbonique, 25 de sorte que ledit mélange de gaz chauds contient surtouts de l'oxygène libre, de l'azote et du gaz carbonique pendant l'intervalle de départ de la période de soufflage; un mélange de gaz inertes formé principalement d'azote et de gaz carbonique entre l'intervalle de départ et l'intervalle intermédiaire cte^lPii^période de soufflage; 30 de l'oxyde de carbone, de l'azote et du gaz carbonique pendant l'intervalle intermédiaire de pointe de la période de soufflage; un mélange de gaz inertes formé surtout d1azote et de gaz carbonique entre l'intervalle intermédiaire de pointe et l'intervalle de terminaison de la période de soufflage; et de l'oxygène libre, de l'azo-35 te et du gaz carbonique pendant 1'intervalle de terminaison dé la période de soufflage. 2. Une méthode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la vitesse d'induction de l'air dans ladite hotte pendant l'intervalle intermédiaire de pointe de ladite période de soufflage cor- 40 respond à moins de 50% de la proportion équivalant à une combustion 69 14150 19 2007809 complète en gaz carbonique de l'oxyde de carbone dans ledit gaz dégagé. 3. Une méthode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit mélange de gaz chauds se forme à une température 5 comprise entre 1000° Ç et 2000° C, et que ledit mélange de gaz froids se forme à une température comprise entre 40® C et 100° C. 4. Une méthode selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que le débit dudit courant d'oxygène sensiblement pur pendant l'intervalle intermédiaire de pointe de ladite période de 10 soufflage est sensiblement plus grand que le débit dudit courant d'oxygène sensiblement pur pendant les intervalles de départ et de terminaison de la période de soufflage, par le fait que le débit dudit courant d'oxygène sensiblement pur augmente rapidement de manière échelonnée avant l1intervalle intermédiaire de pointe de 15 ladite période de soufflage, et par le fait que le débit dudit courant d'oxygène sensiblement pur diminue rapidement de manière échelonnée après l'intervalle intermédiaire de pointe de ladite période de soufflage, de sorte que les intervalles de la période de soufflage pendant lesquels il se forme un mélange de gaz inertes 20 sont sensiblement prolongés- 5. Une méthode selon les revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée par le fait que le débit dudit courant final de gaz froids et secs est réglé à une grandeur sensiblement constante pendant la période de soufflage,par aspiration dudit courant final de gaz froids et 25 secs dans un moyen d'induction mécanique de gaz, ledit moyen d'induction mécanique de gaz étant entraîné par un moteur électrique, et par étranglement du débit d'entrée dudit courant de gaz froids et secs dans ledit moyen d'induction mécanique de gaz pour maintenir un ampérage de courant électrique sensiblement constant pour ledit 30 moteur électrique. 6. Une méthode selon la revendication 5, c caractérisée par le fait que ledit moyen d'induction mécanique de gaz est un ventilateur à tirage induit. 7. Une méthode selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, carac-25 térisée par le fait que la vapeur d'eau est enlevée de façon sensiblement complète dudit mélange de gaz froids pour former ledit courant final de gaz froids et secs par refroidissement plus poussé du mélange de gaz froids trempés contenant de l'eau vaporisée à une température plus basse, de sorte que la vapeur dseau est condensée 40 sélectivement dudit mélange de gaz.