Brevet FR2039382A1 — publié le 19710115

La présente invention due à Monsieur Jean DÂUBERSr, Ingénieur à la S.A. ESPERANTCE-LONGDOZ, est relative à un procédé et dispositif de désulfuration en poche de bains métalliques, particulièrement intéressants pour des bains de fonte et d'acier. Dans le présent exposé, il sera surtout question de fonte, mais les considérations émises ainsi que les revendications sont également valables pour l'acier et en général pour tous les métaux susceptibles de subir un traitement de désulfuration dans les conditions décrites ci-dessous. Les procédés de désulfuration en poche de la fonte liquide au moyen d'agents désulfurants, tels que de la soude ou de la chaux éventuellement en présence de carbone sont d'utilisation courante, mais ne donnent des résultats satisfaisants qu'à condition d'assurer un brassage suffisant pour maintenir un contact intime entre le bain métallique et l'agent désulfurant. Pour assurer un tel brassage, on a déjà préconisé d'effectuer l'insufflation d'un gaz approprié, de préférence neutre ou réducteur, par le fond de la poche à travers le bain métallique. L'inconvénient de cette méthode résulte de ce que, si on effectue cette insufflation à faible débit, seuls les éléments de fonte sont renouvelés à l'interface fonte-laitier et il n'y a pas d'agitation suffisante à 1' interface. De cette façon, la masse du laitier ne participe pas aux réactions de désulfuration. Si, pour remédier à cet inconvénient, on veut augmenter le débit ou la pression du gaz insufflé dans le but de provoquer un mouvement dans le laitier surmontant le bain métallique, on constate qu'il se produit rapidement des projections impossibles à maitriser. Une autre méthode destinée à assurer un contact intime entre le bain métallique et le laitier consiste à effectuer un brassage mécanique dudit laitier au moyen d'un agitateur mobile approprié, de façon à renouveler constamment les éléments en contact avec le bain métallique sous-jacent0 Dans ce cas, le renouvellement de la fonte à l'interface fonte-laitier n' est pas assuré et les taux de désulfuration deviennent rapidement insuffisants. La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients. I1 repose sur la constatation que quatre conditions sont nécessaires pour désulfurer efficacement, en poche, un bain de fonte par une scorie basique surnageante,à savoir : 1) Le maintien de cette scorie dans un état suffisamment fluide et chaud; 2) l'augmentation des surfaces de réaction entre scorie et métal, par exemple par brassage au niveau de l'interface, formation de bulles; 3) le renouvellement du métal participant à la réaction, de façon à faire par ticiper à cette réaction l'ensemble du métal; 4) le renouvellement de la scorie participant à la réaction, de façon à faire participer à cette réaction l'ensemble de la scorie0 Les procédés connus utilisent généralement un seul moyen d'agitation.Il en résulte que ce moyen unique est incapable de réaliser, avec le maximum d'efficacité, chacune de ces quatre conditions0 Le procédé, objet de la présente invention, combine plusieurs moyens différents, chacun de ces moyens étant plus particulièrement apte à la réalisation d'une ou plusieurs de ces conditions, de telle façon que l'ensemble de ces conditions soit réalisé avec le maximum d'efficacité. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que l'on assure le renouvellement du métal à l'interface métal-laitier en insufflant par le fond de la poche un faible débit de gaz et en ce que, simultanément, on assure le renouvellement du laitier à l'interface métal-laitier ainsi que l'agitation de l'interface proprement dit en ffectuant le brassage dudit laitier par le haut au moyen d'un agitateur mobile. Le gaz insufflé par le fond de la poche peut être un gaz faiblement oxydant, neutre ou de préférence réducteur. Suivant une modalité opératoire de l'invention, le brassage du laitier est effectué par contact direct en plongeant un agitateur mécanique dans le laitier et en communiquant audit agitateur un mouvement approprié. Dans ce cas, il est évidemment recommande' de veiller à ce que l'agitateur agisse au niveau de la surface de contact métal-scorie. Suivant une variante préférentielle de l'invention, le brassage du laitier est effectué pneumatiquement en maintenant au-dessus et à proximité du laitier un agitateur muni de brdleurs à axe sensiblement vertical et débitant vers le bas, en insufflant dans le système d'alimentation des dits beurs un mélange d'oxygène et de combustible fluide à une pression suffisamment forte pour que les flammes produites pénètrent dans le laitier et atteignent l'interface métal-laitier, et en communiquant audit agitateur un mouvement approprié, ce qui permet en outre de chauffer le laitier et de la maintenir dans un état de fluidité et de température conférant au brassage une efficacité maximum. Le mouvement communiqué à l'agitateur est avantageusement un mouvement de rotation autour d'un axe vertical. Egalement suivant l'invention, le mouvement de rotation communiqué à l'agitateur est avantageusement réalisé de façon discontinue, alternativement dans un sens puis dans l'autre. Dans le but d'assurer l'insufflation de gaz dans l'agitateur pendant toute la durée de son mouvement, on effectue avantageusement le raccordement dudit agitateur au système extérieur d'alimentation en gaz au moyen de tuyaux flexibles. Toujours suivant l'invention, l'amplitude de la rotation de l'agitateur est avantageusement limitée à une valeur permettant de maintenir le ou les tuyaux fle- xibles de raccordement dans le domaine desdéformations élastiques. Le fluide combustible mélangé à l'oxygène pour constituer l'alimentation des brdleurs de l'agitateur est avantageusement du gaz naturel. La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'insufflation de gaz par le fond de ladite poche dans le but d'assurer le brassage du bain métallique et un agitateur destiné à effectuer avec ou sans contact direct le brassage du laitier par le haut. Dans le cas où l'agitateur est destiné à effectuer avec contact direct le brassage du laitier par le haut, cet agitateur comprend, suivant la figure 1 donnée à titre d'exemple non limitatif, un conduit (1) pouvant se déplacer le long et autour de son axe longitudinal (2-3), un caisson (5) allongé suivant un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (2-3) dudit conduit (1) dont il est solidaire par l'ex- trémité (4), des moyens de déplacer ce conduit (1) le long de son axe longitudinal (2-3), de façon à pouvoir plonger le caisson (5) dans le laitier, des moyens de faire tourner le conduit (1) autour de son axe (2-3), de telle façon que le caisson (5) remue le laitier par contact direct. Dans le cas où l'agitateur est destiné à effectuer sans contact direct le brassage du laitier par le haut, cet agitateur comprend, suivant la figure 2 donnée à titre d'exemple non limitatif, un conduit (1) dont l'extrémité (2) perpendiculaire à son axe longitudinal (3-4) est obturée hermétiquement, un caisson (5) allongé suivant un plan perpendiculaire à l'axe (3-4) et raccordé au conduit (1) avec lequel il communique par l'extrémité libre (6), des bradeurs à gaz (7) disposés dans le caisson (5) sur la face (8), de telle façon que leur alimentation puisse être effectuée par l'intermédiaire de l'espace intérieur du conduit (1) et du caisson (5), des moyens de faire tourner le conduit (1) autour de son axe longitudinal (3-4) et des moyens d'insufflation de gaz dans le conduit (1) pour alimenter les brûleurs à gaz (7) pendant le mouvement de rotation. Egalement suivant l'invention, les moyens d'insufflation de gaz dans le conduit (1) sont avantageusement constitués par une ou plusieurs tubulures (9) débouchant dans le conduit (1) par des orifices pratiqués dans la partie supérieure de sa paroi latérale, la ou les dites tubulures étant destinées à être raccordées aux tuyaux flexibles d'alimentation extérieure. Le caisson (5) possède avantageusement, suivant l'invention, une forme à découpes et de préférence une forme d'étoile à plusieurs branches. Dans le but d'augmenter la résistance de l'agitateur, le conduit (1) est relié au caisson (5) au moyen de raidisseurs (10) appropriés. Â titre d'exemple non limitatif, la figure 3 ci-annexée donne une représentation en plan d'un agitateur en forme d'étoile à 3 branches. Les mimes parties du dispositif ont été repérées par les mêmes indices numériques que ceux utilisés pour la figure 2. Grâce au procédé et au dispositif décrits ci-dessus, on peut obtenir des taux élevés de désulfuration non seulement avec des bains de fonte et d'acier, mais également avec des bains de tous autres métaux susceptibles de se prêter à un tel traitement de désulfuration. L'agitateur muni de brûleurs est particulièrement intéressant parce que les laitiers utilisés-peuvent être des laitiers basiques de composition courante ou bien de composition spéciale, comme c'est le cas pour les laitiers aluminocalciques utilisés dans les procédés Perrin de désulfuration de l'acier. Le pouvoir hautement désulfurant de ces laitiers est en effet subordonné au maintien d'une température élevée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrite, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de lt art, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. RhE.tDICATIONS 1. Procédé de désulfuration en poche d'un bain métallique surmonté d'une couche de laitier approprié, caractérisé en ce que lton assure le renouvellement du métal à l'interface métal-laitier en insufflant par le fond de la poche un faible débit de gaz et en ce que simultanément, on assure le renouvellement du laitier à l'interface métal-laitier ainsi que l'agitation de l'interface proprement dit en effectuant le brassage dudit laitier par le haut, au moyen d'un agitateur mobile. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le brassage du laitier est effectué par contact direct en plongeant un agitateur mécanique dans le laitier et en communiquant audit agitateur un mouvement appropriés 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le brassage du laitier est effectué pneumatiquement en maintenant au-dessus et à proximité du laitier, un agitateur muni de brdleurs à axe sensiblement vertical et débitant vers le bas, en insufflant dans le système d'alimentation des dits brûleurs, un mélange d'oxygène et de fluide combustible à une pression suffisamment forte pour que les flammes produites pénètrent dans le laitier et atteignent l'interface métallaitier, et en communiquant audit agitateur un mouvement approprié, ce qui permet en outre de chauffer le laitier et de le maintenir dans un état de fluidité et de température conférant au brassage une efficacité maximum. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mouvement communiqué à l'agitateur est un mouvement de rotation autour d'un axe vertical. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le mouvement de rotation communiqué à l'agitateur est réalisé de façon discontinue, alternativement dans un sens puis dans 1' autre. 6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, dans le but d'assurer l'insufflation de fluide dans l'agitateur pendant toute la durée de son mouvement, on effectue le raccordement dudit agitateur au système extérieur d'alimentation en fluide au moyen de tuyaux flexibles. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'amplitude de la rotation de l'agitateur est limitée à une valeur permettant de maintenir le ou les tuyaux flexibles de raccordement dans le domaine des déformations élastiques. 8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide combustible mélangé à l'oxygène pour constituer l'alimentation des brailleurs de l'agitateur est au gaz naturel. 9. Dispositif pour la désulfuration d'un bain métallique en poche, en vue de la mise en oeuvre du procédé décrit dans l'une ou l'autre des revend,cations 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'insufflation de gaz par le fond de ladite poche dans le but d'assurer le brassage du bain métallique et un agitateur destiné à effectuer avec ou sans contact direct le brassage du laitier par le haut0 10 Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, dans le cas où l'agitateur est destiné à effectuer avec contact direct le brassage du laitier par le haut, cet agitateur comprend, suivant la figure 1, un conduit (1) pouvant se déplacer le long et autour de son axe longitudinal (2-3), un caisson (5) allongé suivant un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (2-3) dudit conduit (1) dont il est solidaire par l'extrémité (4), des moyens de déplacer ce conduit (I),le long de son axe longitudinal (2-3), de façon à pouvoir plonger le caisson (5) dans le laitier, des moyens de faire tourner le conduit (1) autour de son axe (23),due telle façon cue le caisson (5) remue le laitier par contact direct. 11. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, dans le cas où l'agitateur est destiné à effectuer sans contact direct le brassage du laitier par le haut, cet agitateur comprend, suivant la figure 2, un conduit (1) dont 1' extrémité (2) perpendiculaire à son axe longitudinal (3-4) est obturée hermétiquement, un caisson (5) allongé suivant un plan perpendiculaire à l'axe (3-4) et raccordé au conduit (1) avec lequel il communique par l'extrémité libre (6), des b,-û- leurs (7) à axe sensiblement vertical et débitant vers le bas, disposés dans le caisson (5) sur la face (8), de telle façon que leur alimentation puisse être effectuée par l'intermédiaire de l'espace intérieur du conduit (1) et du caisson (5), des moyens de faire tourner le conduit (1) autour de son axe longitudinal (3-4) et des moyens d'insufflation de fluide dans le conduit (1) pour alimenter les bru- leurs (7) pendant le mouvement de rotation. 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens d'insufflation de fluide dans le conduit (1) sont constitués par une ou plusieurs tubulures (9) débouchant dans le conduit (1) par des orifices pratiqués dans la partie supérieure de sa paroi latérale, lavou les dites tubulures étant destinées à être raccordées aux tuyaux flexibles d'alimentation extérieure. 13. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le caisson (5) possède une forme à découpes. 14. Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le caisson (5) possède une forme d'étoile à plusieurs branches. 15. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que, dans le but d'augmenter la résistance de l'agitateur, le conduit (1) est relié au caisson (5), au moyen de raidisseurs (10) appropriés.