Brevet FR2061542A1 — publié le 19710625

La pressente invention concerne la production d'acier par la mise en oeuvre de deux ou plusieurs fours du type å convertisseur acide ou basique à oxygène. La présente invention offre 11 avantage d'obtenir des fours des tonnages d'acier maximaux pendant n'importe quelle campagne sans pulvériser d'enduits de protection sur les garnissages des fours. Selon la présente invention, il est fourni une méthode de production d'acier par mise en oeuvre de deux ou plusieurs fours du type à convertisseur acide ou basique à oxygène pour obtenir des fours des tonnages d'acier maximaux pendant ntimporte quelle campagne sans pulvériser d'enduits de protection sur les garnissages des fours, qui comprend les opérations consistant à mettre en oeuvre un ou plusieurs desdits fours à un nombre sensiblement maximal de charges journalières de production d'acier pendant que l'on procède au regarnissage de n'importe quel autre desdits fours et, de même, à mettre en oeuvre ce dernier four, après regarnissage, à un nombre sensiblement maximal de charges journalières de production d'acier pendant qu'on procède au regarnissage d'un autre four, et dans les stades séparant les opérations de regarnissage à mettre en oeuvre chacun des fours à un nombre de charges journalières de production d'acier inférieur au maximum et en suivant un ordre tel que les périodes de production d'acier d'un four soient en partie chevauchées par les périodes de production d'acier des autres fours. Dans le brevet précédent des Etats-Unis d'Amérique 3.351.460 du même demandeur on décrit une méthode destinée à prolonger la durée des garnissages réfractaires des fours à température élevée du type à convertisseur acide ou basique à oxygène, qui consiste à pulvériser sur les garnissages du four une série d'enduits de protection de matières réfractaires tout en mettant en oeuvre en meme temps deux ou plusieurs fours selon un plan de travail programmé assurant une production d'acier journalière maximale sensiblement constante, au moins égale sensiblement à la capacité de production d'acier journalière maximale d'un four quand il est mis en oeuvre seul, et qui comprend les opérations consistant à mettre en oeuvre un desdits fours à un nombre de charges journalières de production d'acier sensiblement maximal pendant que l'on procède au regarnissage de l'autre un desdits fours1 et de même à mettre en oeuvre ce dernier four, après regarnissage, à un nombre de charges journalières de production d'acier sensiblement maximal pendant que l'on procède au regarnissage du premier four1 et dans les périodes séparant les opérations de regarnissage à mettre en oeuvre alternativement les deux fours,lkn à un nombre de charges journalières de productions d'acier inférieur au maximum, et l'autre également à un nombre de charges journalières do production d'acier inférieur au maximum, le nombre total de charges journalières de production d'acier cette fours étant au moins égal sensiblement au nombre maximum de charges par jouir dlun four seul, et pendant lesdites périodes intermédiaires séparant les opérations de regarnis sage, pendant que les fours sont temporairement hors d'tat de fonctionner pour produire de l'acier mais encore maintenus à la température de production de l'acier ou aux environs, pulvériser sur les garnissages des deux dits fours une série d'enduits protecteurs de altières réfractaires en quantités suffisantes pour empecher une défectuosité desdits garnissages pendant que les fours sont en cours de production drapier, les opérations de pulvérisation sur le-garnissage d'un four étant effectuées pendant les opérations de production d'acier de l'autre four. Il résulte de cette méthode, que la durée du garnissage de chaque four est considérablement prolongée et, en outre, le nombre total de charges de production d'acier et de fours est considérablement accru. La présente invention diffère du brevet précédent précité des E.U.A. NO 3.351.460 du meme demandeur en ce que les opérations de pulvérisation du garnissage sont omises. Ceci signifie une durée beaucoup plus courte pour les garnissages de fours mais le nombre total de charges de production d'acier des deux ours est accru comme on l'expliquera par la suite en faisant chevaucher partiellement les périodes de production d'acier des fours. Comme dans le brevet précité, la mise en oeuvre d'un four seul doit s'effectuer en trois stades. Prenant comme exemple particulier un four qui soit capable de produire 27 charges journalières au maximum quand il travaille sanl suivant un plan de travail de 24 heures en trois équipes, la mise en oeuvre du four se fera comme suit A. Pendant un stade initial (par exemple de 6 jours), le four doSt etre mis en oeuvre à moins de sa capacité maximale journallère (27 charges) mais à environ la moitié (en plus ou en moins) de sa capacité journalière maximale (par exemple 11 à .5 charges jourla hères). B. Pendant un stade intermédiaire (-5 jours par exemple), le four doit travailler à sa capacité journalière m:;:rnale, c'est-à- dire 27 charges journalières. C. 3ant un troisième stade ou stade final (6 jours par exemple), le four doit être mis en oeuvre pour produire environ le même nombre de charges journalières qu'au stade A c'esL-a-dire, il et 15 charges, mais de préférence à la moitié de sa capacité journalière maximale. De cette façon, en supposant que la durée du garnissage du four quand il est mis en oeuvre dans les conditions fixées soit de 17 jours, le nombre total de charges produites par le four sera de 315. Et en supposant que la durée du garnissage quand le four travaille dans des conditions normales (c'est-à-dire, à sa production journa lièvre maximale de 27 charges) soit te:viron 11 jours et demi, le nombre total de charges-produites par le four sera de même de 315. Ainsi, le four quand il est mis en oeuvre selon le plan de travail programme indiqué ci-dessus produira pendant la durée du garnissage du four le nombre total de charges au moins que le four pourrait produire quand il travaille à sa capacité journalière maximale. En faisant travailler deux fours en même temps chacun selon le processus ci-dessus mais suivant un plan de travail programmé dans lequel le stade A d'un four coïncide avec le stade C de l'autre four tt dans lequel le stade B d'un four coincide avec le regarnissage de l'autre four, on peut obtenir annuellement des deux fours des tonnages d'acier accrus, comme on l'expliquera ultérieurement. Avant de continuer par la description de la mise en oeuvre des fours, il pourrait être bon d'explique. la succession des opérations d > ns a production normale de l'acier dans ces types de fours. Elles se font de la manite suivante Temps Approximatif Opération 1 Chargement du four avec des riblons et de la fonte 2-15 minutes liquide Opération 2 Soufflage d'oxygène y compris l'introduction et le retrait 20-25 minutes de la lance. Opération 3 Vérification de la tempéra ture et de la composition 8-11 minutes Opération 4 Temps de coulée $8-15 minutes Opération 5 Retrait du laitier 1- 5 mnutes Durée totale pour la charge 37 à 71 minutes Dans la mise en oeuvre de deux fours selon un temps de travail programmé, chaque four est mis en ouvre sur des périodes de temps se chevauchant partiellement pour produirez disons, deux charges consécutives par période, chacune desquelles peut-être supposée prendre légèrement moins d'une heure du chargement à la coulée.On emploie une équipe et normale et la première charge dans une période de temps quelconque est produite par l'emploi de l'équipe au complet, et ensuite la seconde charge dans cette période est mise en route et soufflée à l'oxygène en utilisant l'équipe au complet. Après vérification de la température et de la composition, une partie de l'équipe travaillant sur un four va sur l'autre four et commence à le charger avec des riblons et de la fonte liquide pendant que le reste de l'équipe reste auprès du premier +our jusqu'à ce que le métal en fusion soit coulé dans la poche coulée et que le laitier soit retiré.En opérant de cette façon et en partageant l'équipe entre les deux fours, il est possible de gagner de 10 à 15 minutes dans la seconde charge de chaque période de production d'acier, de sorte que au bout de 24 heures un gain de 10 minutes pour un période de production d'acier de 2 charges donnera.3 charges supplémentaires. Le tableau suivant,qui est basé sur la mise en oeuvre de deux fours pendant 12 heures, rendra l'invention parfaitement claire. FOUR B FOUR A Opération 1 2 3 rn 4 5 '4 Opération 1 2 Mouvement d'une tartie de l'équipe 3 Opération 1 4 f 2 5 w 3 4 1J 1 ation 2 i 3 Mouvement d'une partie de 1 'équipe 4 Opération 1 3 5 2 4 5 Opération 1 2 Mouvement d'une partie de l'équipe 3 Opération 1 4 2 5 'w 3 w 4 '4 5 oe'4o Opération 1 2 3 3 Mouvement d'une partie de l'équipe 4 , 4 Opération I 5 2 3 w 4 'o) 5 Opération 1 2 o ouvement d'une partie de l'é ui e 3 2 2 4 oe 3 oeI 4 5 o" Opération 1 2 Mouvement d'une partie de l'équipe 4 Opération 1 2 3 4 5 Opération o la, Mouvement d'une partie de l1équipe 2 tI '4 d'une partie de I'ésuie 3 Opération 4 5 v 5 Le four A doit être mis en oeuvre pendant 2 charges consécutives en suivant les 5 opérations prévues ci-dessus pour chaque charge . A peu près à la fin de la seconde charge, c'est-à-dire, après l'exécution de l'opération 3, une partie de l'équipe doit passer sur le four B (qui a été maintenu au ralenti jusqu'à ce moment) et le mêttre en oeuvre pendant 2 charges consécutives. Le reste de l'équipe passera plus tard sur le four B après avoir terminé les opérations 4 et 5 de la mise en oeuvre du four A.Près de la fin de la seconde charge du four B, c'est-à-dire, après l'exécution de l'opération 3 dans cette charge, une partie de l'équipe qui sfcst occupée dru four B reviendra au four A (qui a été maintenu au ralenti pendant cette période de production d'acier du four B)pour le mettre en oeuvre pendant les 2 charges consécutives suivantes, le reste de l'équipe demeurant auprès du four B jusqu'à ce qu'il est effectué les opérations 4 et 5 de la mise en oeuvre du four B. En faisant ainsi passer ltéquipe d'un four à l'autre pendant une période de 24 heures, le four A produira 16 charges et le four B 14 charges soit un total de 30 charges, ce qui représente trois fois plus de charges que n'en peut produire un four quand il travaille seul.A noter que lorsqu'un four est mis en oeuvre pendant 2 charges consécutives, l'autre four est au ralenti pendant la majeure partie de cette période de production d'acier particulière et peut lui-même être dit se trouver dans une période de non production d'acier, étant maintenu à la température du fonctionnement du four ou aux environs pour le maintenir en état pour l'opération de produ-ti d'acier suivante. -tl aatsgoaligné qu len mettant en oeuvre chaque four selon le tableau ci-dessus, c'est-à-dire suivant un plan de travail programmé d'une série de périodes de production d'acier avec des périodes intermédiaires de non production d'acier diuns durEe légèrement inférieure, on évitera une détérioration prématurée des garnissages du four (comme il s'en produirait par une mise en oeuvre continue des fours). Autrement dit, les garnissages du four doivent être chauffés à une allure contrôlée et du fait de la possibilité de faire varier les périodes de production d'acier la valeur de l'arrivée de chaleur peut être étendue dans une mesure considérable. Il en zésul- te, par exemple, que l'établissement d'un état d'équilibre thermique sera évité jusqu 'environ la fin des stades initiaux de mise en oeuvre des fours et on obtiendra un bénéfice semblable mais à'.un moindre degré pendant les stades terminaux de la mise en oeuvre des fours. Ce qui suit est un exemple d'un programme mis en oeuvre pour exploita l'invention Commencer avec un nouveau garnissage réfractaire dans un four et continuer avec un plan de travail programmé établi pour le nombre de fours à faire travailler simultanément. Le plan de travail doit être agencé de manière à toujours faire fournir par un four un tonnage journalier maximal d'acier pendant qu'on procède au regarnissage d'un autre four, et mettre en oeuvre les deux fours simultanément dans les stades initial et final pour produire un total de 30 charges par jour.Un plan de travail programmé type de mise en oeuvre se présentera de la façon suivante Jours de Four neuf A Si.eux four B Nombre total de cycle Total fusionné Total fusionné charges produites des charges pro- des charges pro- par jour dans les duites par jour duites par jour deux fours Jour 1 15 3 240 # 30 Jour 2 30 255 ) 30 Stade A Jour 3 45 3 initial 270 Stade C 30 final Jour 4 60 3 285 3 30 Jour 5 75 3 300 30 Jour 6 90 ) 315 ) 30 Jours de Four neuf A Vieux four B Nombre total de cycle Total fusionné Total fusionné charges produites des charges pro- des charges pro- par jour dans les duites par jour duites par jour deux fours Jour 1 117 ) Regarnir 27 Jour 2 114 # Stade B Regarnir 27 intermé- Jour 3 171 Regarnir 27 Jour 4 198 )diapre Regarnir 27 Jour 5 225 3 Regarnir 27 Jour 1 240 ) 15 ) 30 Jour 2 255 )Stade C 30 )Stade A 30 Jour 3 270 ) 5 )initial 30 final Jour 4 285 ) 60 ) 30 Jour 5 300 ) 75 ) 30 Jour 6 31 ) 90 ) charges 30 Prenant un total 30 charges par jour pour les deux fours quand on les met en oeuvre pendant 6 jours consécutifs dans le sta de A du four A et dans le stade C du four B et prenant 27 charges par jour pendant 5 jours consécutifs de mise en oeuvre dans le stade B du four A et la période de regarnis sage du four B, o a un total de 315 charges produites en 11 jours,dOnnant une moyenne de 28,6 charges par jour pour les deux fours.Utilisant cette moyenne journalière de 28,6 charges par jour et en la multipliant par 365 jours par an, on obtient 10 439 charges comme nombre total de charges produites par les deux fours sur une période d'une année. Utilisant la production journalière moyenne de 27 charges par jour pour deux fours mis en oeuvre isolément et la multipliant par 365 jours par an, on obtient 9 855 charges par an comme production annuelle totale pour les deux fours mis en oeuvre isolément. Soustrayant ensuite 9 855 charges de 10 439 charges, on obtient 584 charges de plus par an, produites par la présente invention, que l'on ne pourrait en produire en faisant travailler les deux fours isolément. Prenant maintenant les 584 charges supplémentaires et supposant que chaque charge soit de 181 tonnes, on aura produit 105 937 tonnes d'acier de plus par an. On peut établir le plan de travail programmé de mise en oeuvre une fois qu'on s'est assuré des faits suivants par la mise en oeuvre effective d'un four. (1) Connattre le nombre moyen de charges par campagne que l'on pourrait produire en mettant un oeuvre un seul four. (2) Connaître le ombre de jours nécessaires au regarnissage du four. (3) Connaître le nombre maximal de charges c & e llon peut produire par jour en mettant un oeuvre un seul four. (4) Evaluer le nombre maximal de périodes de production et de non production d'acier, en mettant en oeuvre deux fours, que llon peut obtenir journellement et, à partir de ceci, le nombre maximal de charges que l'on peut atteindre par jour. En se basant sur les faits ci-dessus, il est possible d'établir un plan de travail programmé donnant le nombre de charges journalières maximal permettant d'obtenir le plus grand tonnage d'acier par an. On peut maintenant voir facilement combien deux, trois ou même davantage de fours peuventêtre mis en oeuvre suivant un plan de travail programmé pour produire des tonnages d'acier supérieurs par jour que l'on ne-pouait en obtenir en faisant travailler un fuur seul dans le cas d'un travail à deux fours ou deux fours ensemble dans le cas d'un travail à trois fours. Sur les dessins ci-joints La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un four basique à oxygène du type Linz-Donowitz en position basculée vers la gauche en vue de son chargement avec des riblons d'acier La figure 2 est une vue en coupe transversale du four représenté sur la figure 1 dans la même position basculée mais représentant l'addition de fer en fusion La figure 3 est une vue en coupe transversale du four représenté sur la figure 1 mais dans une position verticale en vue de l'addition de matières scorifiantes1,calcaire en poudre par exemple, etc. La figure 4 est une vue en coupe transversale du four représenté sur la figure 3 dans une position verticale pour le soufflage au moyen d'oxygène et représentant la lance à oxygène et la hotte à refroidissement par eau ; et La figure 5 est une vue en oeupe transversale du four représenté sur la figure 4 mais dans une position basculée vers la droite pour la coulée de l'acier en fusion dans une poche de coulée. En se reportant à la figure 1, en particulier, le four 10 avec son garnissage 11 est incliné suivant un angle approprié en vue de son chargement par des riblons d'acier 12 depuis la benne 13 montée sur le chariot 14. On notera que le garnissage Il du four sera gravement usé par frottement sur le côté du chargement comme on l'a indiqué par le repère numérique 15, donnant naissance ainsi à la première aire d'usure sur le garnissage. Dans certains cas on installe des briques résistantes à l'abrasion sur cette-aire pour limiter cette abrasion à une valeur minimale. La figure 2 représente le fer en fusion 16 versé sur les riblons 12 depuis la poche de coulée 17. L'addition de fonte liquide quand elle est versée sur les riblons ne provoque que peu ou pas d'abrasion ou d'érosion La figure 3 représente l'addition de matières scorifiantes, chaux en poudre par exemple 18, depuis la glissière surplombante 19. Là de nouveau il nty a que peu ou pas d'érosion ou d'abrasion provenant de la chaux, étant donné que cette dernière se présente sous une forme finement granulée. La igure 4 représente le four muni dlune hotte à refroidissement par eau 20 qui est munie d'un conduit pour amener les gaz chauds jusque dans un précipitateur approprié pour enlever lbs particules solides qu'il contient. La hotte 20 est munie dlune lance à oxygène 22 agencée de façon à souffler l'oxygène vers le bas sur le métal et les riblons en fusion. L'enveloppe 21 de ladite lance est agence de de façon à permettre à l'intérieur la circulation d'eau froide de façon à protéger ladite lance contre la détérioration provenant des températures élevées régnant dans le four.Dans cette opération, du fait des températures élevées que l'on y trouve et de l'effet de bouillonnement du métal en fusion et des scories se trouvant à 1 'in- térieur, il s'effectue une usure présentant un dessin déterminé. Ainsi, le garnissage 11 du four 10 subit une érosion en quatre emplacements définis repérés 25, 26, 27 et 28, et, de façon assez surprenante, le dessin d'usure aux repères 25 et 27 n'apparaît pas toujours sous une forme circonférentielle mais se produit aux positions 2,,4, 8-t-lO heures selon une coupe traversant le four avec les plus petits angles inclus se trouvant sur l'axe du mécanisme de basculement. Les, formes prises par l'usure aux repères 25 et 27 ne se produisent pas suivant une ligne verticale mais sont inclinées vers l'intérieur et sont provoquée par la fonte liquide et le laitier quand le four est dans la position basculée.Une forme d'usure grave s'établit également au repère îla par la jointure où le garnissage de la partie inférieure et le garnissage de la paroi cylindrique se séparent et l'espace qui les sépare est obturé avec une matière appropriée. Dans ce type de four, il n'yaaucune rotation mais seulement le basculement, de sorte qu'il ne peut y avoir de confusion sur la position des traces d'usure. La marque d'usure aux repères 26 et 28 affecte plus ou moins un dessin circonférentiel continu,aussi longtemps que les variables de mise en oeuvre du four sont maintenues constantes, et est provoquée par l'érosion et l'écaillage sous l'effet des températures élevées que l'on rencontre pendant la période de soufflage. Dans ce type de conversion du fer en acier, il n'est pas rare de couler une charge de 50 à 60 minutes à partir du moment où l'on a commencé le chargement avec des riblons et de la fonte liquide, lequel fait indique nettement qu'un déplacement beaucoup plus important de la fonte liquide a lieu dans le four qu'il ne s'en produirait dans un four à sole. La figure 5 représente la coulée du métal en fusion 30 dc-s-ia poche de coulée reposant sur le chariot 33. On a fait basculer le four de façon que le niveau du laitier 34 reste au- dessus de ltouver- ture du trou de coulée 35 de façon à empêcher qutune.p tis du'lai tier ne coule en dehors du four avec l'acier. La coulée et la vidange complète du four s'effectuent en basculant simplement le four un peu plus jusqu'à ce que tout le métal se soit écoulé. En certains cas, on vaporise de l'eau froide sur le laitier pour le congeler avant la coulée pour s'assurer qu'on ne coul pas de laitier. Ici de nouveau il ne se fait que peu ou pas d'érosion dans le four proprement dit mais il se fait une érosion considérable du trou de coulée qui nécessite très souvent sa réparation de façon à assurer une coulée convenable de la charge. La description précédente de la mise en oeuvre des fours dans un plan de travail programmé d'opérations de production d'acier et de non production d'acier permettra de voir que la présente invention doit permettre de produire journellement des quantités plus importantes d'acier nonobstant l'absence de pulvérisation pour protéger les garnissages dis four dans les aires d'usure. REVENDICATIONS 1. Une méthode de fabrication de l'acier par mise en oeuvre de deux ou plusieurs fours du type à convertisseur acide ou basique à oxygène pour obtenir des fours des tonnages d'acier maximaux pendant n importe quelle campagne sans pulvérisation d'enduits de protection sur tes garnissages des fours, qui comprend les opérations consistant à mettre en oeuvre un ou plusieurs desdits fours à un nombre sensiblement maximal de charges journalières de production d'acier pendant que l'on procède au regarnissage de n'importe quel autre desdits fours et, de même, à mettre en oeuvre ce dernier four, après regarnissage, à un nombre sensiblement maximal de charges journalières de production d'acier pendant qu'on procède au regarnissage d'un autre four, et, dans les stades séparant les opérations de regarnissage, à mettre en oeuvre. chacun des fours à un nombre de charges journalières de production d'acier inférieur au maximum et selon un ordre tel que les périodes de production d'acier d'un four soient en partie chevauchées par les périodes de production d'acier des autres fours. 2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque période de production d'acier de chacun des fours produit deux charges consécutives. 3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première charge de la période de production d'acier d'un four commence avant la fin de la seconde charge de la période de production d'acier précédente d'un autre four.