Brevet FR2085619A1 — publié le 19711224

La présente invention est relative à des perfectionnements aux procédés d'affinage de la fonte pour transformer celle-ci en acier, procédés dans lesquels on insuffle de l'oxygène industriellement pus ou un gaz oxydant riche en oxygène par au moins une tuyère débouchant sous la surface du bain et notamment par au moins une tuyère placée dans le fond du convertisseur. On sait que l'affinage pneumatique de la fonte avec insufflation par le fond du convertisseur ne se prete généralement pas à l'utilisation d'oxygène pur, à cause notamment de l'attaque subie par le revêtement réfractaire entourant les tuyères qui garnissent le fond de la cuve d'affinage. Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été préconisé d'employer des tuyères constituées de deux conduits concentriques avec insufflation d'oxygène par le conduit central et de gaz à dissociation endothermique par le conduit périphérique. Les résultats obtenus avec un tel mode d'insufflation se sont révélés intéressants et on a pu constater la bonne tenue des revetements réfractaires entourant lesdites tuyères avec la censèquence d'une augmentation de la durée de vie des fonds de convertisseurs équipés de la sorte. L'idée qui est à la base de ces procédés cunnus est que la dissociation moléculaire endothermique du gaz insufflé par le conduit périphérique de la ou des tuyères d'injection se produit à l'endroitoù le jet d'oxygène débouche dans le bain métallique, et a un effet refroidissant suffisant pour combattre toute augmentation excessive de température des tuyères et du fond du convertisseur et ainsi empêcher une détérioration prématurée desdites tuyères et dudit fond de convertisseur. Partant d'une conception toute différente des phénomènes en question, le demandeur a trouvé que l'effet protecteur du fluide entourant le jet d'oxygène peut être obtenu sans recourir à l'utilisation d'un gaz à dissociation endothermique, utilisation que les aciéristes considèrent jusqu'à présent comme une condition nécessaire pour obtenir les résultats vises. Dans ce but, il a imaginé un procédé dans lequel la protection du fond est due essentiellement à l'action mécanique du fluide entourant le jet d'oxygène. Le procédé objet de la présente invention, destiné à l'affinage de la fonte avec insufflation par au moins une tuyère à double conduit concentrique située sous la surface du bain et de préférence dans le fond du convertisseur, d'un jet central d'oxygène industriellement pur ou d'un gaz oxydant riche en oxygène, est essentiellement caractérisé en ce qu l'on souffle par le conduit périphérique de la ou desdites tuyères un fluide dont les conditions physiques sont telles qu'il forme un écran continu autour du jet d'oxygène sur une longueur suffisante à partir de la sortie de la tuyère, pour éviter toute action nocive sur le réfractaire, due aux réactionsde l'oxygène sur le bain métallique. Une modalité avantageuse du procédé suivant l'invention consiste à insuffler le fluide par le conduit périphérique à une pression suffisante pour obtenir la protection mécanique désirée. De préférence, la pression du fluide insufflé par le conduit périphérique à la sortie de celui-ci est sensiblement égale à la pression de l'oxygène, lorsque celui-ci sort de la tuyère. Un autre moyen de mettre le fluide dans les conditions physiques suffisantes pour assurer une protection mécanique autour du jet d'oxygène, etlceci constitue une ass modalité avantageuse du procédé suivant l'invention, consiste à imprimer au fluide périphé rique un mouvement giratoire augmentant fortement la turbulence du voile protecteur autour du jet d'oxygène. Un moyen simple de réaliser ce mouvement giratoire consiste à injecter le gaz protecteur par des rainures hélicoldales pratiquées dans l'enveloppe du tube à.oxygène. Un dispositif propre à réaliser ce moyen consiste à utiliser deux tubes concentriques sertis l'un dans l'autre et pourvus d'un certain nombre de rainures ménagées soit à la surface extérieure du tube intérieur, soit à la surface intérieur du tube extérieur, soit encore selon ces deux dispositions simultanément. Le procédé suivant l'invention permet ainsi d'échapper à la sujétion de l'utilisation d'un gaz à dissociation nettement endothermique, que les aciéristes considèrent jusqu'à présent comme une condition nécessaire à la réussite du procédé. C'est ainsi que suivant une modalité avantageuse du procédé suivant l'invention, on peut utiliser un fluide à dissociation exothermique ou neutre ou à dissociation faiblement endothermique. Egalement suivant l'invention, le fluide en question est constitué d'un hydrocarbure liquide ou gazeux ou d'un mélange de tels hydrocarbures. Sans sortir du cadre de la présente invention, d'autres fluides peuvent être utilisés séparément ou en mélange pour obtenir les effets vantés ci-dessus. Un autre avantage du procédé suivant l'invention et spécialement de la modalité consistant à utiliser un gaz à dissociation exothermique réside dans le fait qu'il permet d'éviter la formation de métal solidifié autour des tuyères, inconvénient que l'on rencontre généralement lorsqu'on utilise comme fluide protecteur des gaz à pouvoir refroidissant trop intense tels que des gaz à dissociation nettement endothermique. Cet inconvénient des procé dés connus est particulièrement grave lorsqu'il se produit, car il peut conduire à des bouchages de tuyères. Le remède généralement utilisé consiste à diminuer la quantité de gaz protecteur à dissociation nettement endothermique mais ceci entraîne une diminution de l'effet refroidissant et protecteur. On peut également suivant l'invention utiliser comme fluide protecteur injecté par le conduit périphérique, de l'azote ou de l'air atmosphèrique. Dans ce cas, on a constaté, de manière inattendue que, notamment si l'on utilise de l'azote, des problèmes de nitruration de l'acier ne se posent pas. A titre d'exemple non limitatif de tuyères ainsi protégées, on dispose d'une cornue de 20 tonnes de capacité dans laquelle on souffle de l'oxygène avec un débit de l'ordre de 65 m3/minute ce qui correspond à un temps de soufflage de l'ordre de 15 à 20 minutes. Pour ce faire, on dispose d'oxygène et d'hydrocarbure gazeux à la pression efficace de 7 kg/cm2. 10 tuyères sont nécessaires pour réaliser cette insufflation, chacune d'elles étant constituée d'un tube central en cuivre de diamètre intérieur égal à 13 mm et de diamètre extérieur égal à 17 mm et d'un tube extérieur en cuivre également, de diamètre intérieur égal à 19 mm et de diamètre extérieur égal à 23 mm. A la pression d'alimentation, le débit de l'hydrocarbure 3 est de l'ordre de 10t de celui de l'oxygène, soit 6,5 m minute On obtient de cette façon un écran continu autour du jet central d'oxygène, et on assure d'une façon particulièrement efficace la protection du fond du convertisseur. REVENDICATIONS t. Procédé d'affinage de la fonte avec insufflation par au moins une tuyère à double conduit concentrique située sous la surface du bain et de préférence dans le fond du convertisseur, d'un jet central d'oxygène industriellement pur su d'un gaz oxydant riche en oxygène, caractérisé en ce que l'on souffle par le conduit périphérique de la ou desdites tuyères un fluide dont les conditions physiques sont telles qu'il forme un écran continu autour du jet d'oxygène sur une longueur suffisante à partir de la sortie de la tuyère, pour éviter toute action nocive sur le réfractaire, due aux réactions de l'oxygène sur le bain métallique. 2, Procédé tel que defini dans la revendication 1, caractérisé en ce que l'on insuffle le fluide par le conduit périphérique E une pression suffisante pour obtenir la protection mécanique dé spirée. 3. Procédé tel que défini dans la revendication 2, caractérise en ce que la pression du fluide insufflé par le conduit péri sérique à la sortie de celui-ci est sensiblement égale à la pres sinon de l'oxygène, lorsque celui-ci sort de la tuyère. 4. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, prise isolèment, caractérisé en ce que l'on imprime au fluide périphérique un mouvement giratoire augmentant fortement la turbulence du voile protecteur autour du jet d'oxygène. 5. Procédé tel que défini dans la revendication 4, caractérisé en ce que l'on réalise ce mouvement giratoire en injectant le gaz protecteur par des rainures hélicoldales pratiquées dans l'enveloppe du tube à oxygène. 6. Procédé tel que défini dans la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise deux tubes concentriques sertis l'un dans l'autre et pourvus d'un certain nombre de rainures ménagées soit à la surface extérieure du tube intérieur, soit à la surface intérieure du tube extérieur, soit encore selon ces deux dispositions simultanément. 7. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, prise isolèment, caractérisé en ce que l'on utilise un fluide à dissociation exothermique ou neutre ou à dissociation faiblement endothermique. 8. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, prise isolèment, caractérisé en ce que le fluide en question est constitué d'un hydrocarbure liquide ou gazeux ou d'un mélange de tels hydrocarbures. 9. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, prise isolèment, caractérisé en ce que le fluide protecteur injecté par le conduit périphérique est de l'azote. 10. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, prise isolèment, caractérisé en ce que le fluide protecteur injecté par le conduit périphérique est de l'air.