Brevet FR2085621A1 — publié le 19711224

La présente invention est relative à un procédé d'affinage de la fonte avec insufflation d'oxygène industriellement pur, par au moins une tuyère débouchant sous la surface du bain et notamment par au moins une tuyère placée dans le fond du convertisseur. Il est connu d'insuffler par le fond du convertisseur un mélange d'oxygène industriellement pur ou de gaz oxydant très ri- che en oxygène et d'un gaz à dissociation endothermique, tel que la vapeur d'eau, l'anhydride carbonique ou un hydrocarbure. A cette fin, on préconise d'utiliser un convertisseur dont le fond est muni de tuyères à double conduit concentrique. L'insufflation d'oxygène est effectuée généralement par le conduit central et l'insufflation du gaz à dissociation endothermique, par le conduit périphérique. On réalise ainsi une protection efficace du fond du convertisseur, et on augmente notablement la durée de vie des fonds équipés de la sorte. Le demandeur a également proposé de réaliser la protection du fond du convertisseur et des tuyères en injectant autour du jet d'oxygène pur, de l'eau à l'état liquide en lieu et place de gaz à dissociation endothermique. L'avantage présenté par cette modalité réside dans le fait de combiner les effets de protection dus aux phénomènes de vaporisation et de décomposition de 11 eau. Sachant que l'on peut disposer, notamment en provenance de l'industrie pétrolière, d'hydrocarbures en grandes quantités et à bon marché, tels que par exemple les têtes de distillation (hexanes, heptanes, etc... et meme des éthers), le demandeur a imaginé de réaliser le protection du fond du convertisseur en entourant le jet central d'oxygène d'un voile, continu ou non, constitué par un mélange de tels hydrocarbures et de vapeur d'eau. Dans le procédé ainsi défini, la vapeur d'eau joue essentiellement un rôle de régu lateur des conditions physiques et chimiques du fluide constituant le voile entourant le jet d'oxygène pour obtenir à la sortie de la tuyère le meilleur effet refroidissant et par conséquent la protection la plus efficace du fond du convertisseur.Lorsque l'hydrocar- bure utilisé est liquide à la température ambiante, la vapeur d'eau constituant un des éléments du mélange, peut éventuellement etre utilisée pour vaporiser ledit hydrocarbure dans des conditions simples et économiqùes. L'idée nouvelle qui est à la base de la présente invention n'est donc pas uniquement de profiter des avantages particuliers en ce qui concerne leur pouvoir refroidissant, propres à chacun des éléments constitutifs du mélange utilisé, mais surtout de profiter de la présence de la vapeur d'eau pour lui faire jouer un rôle supplémentaire de conditionnement optimal du mélange protecteur, et le cas échéant, d'agent de vaporis-ation de l'hydrocarbure, ces résultats étant obtenus grâce à l'exploitation exaustive des propriétés de ladite vapeur d'eau. Le procédé objet de la présente invention dans lequel on effectue l'affinage de la fonte pour la transformer en acier en insufflant un jet central d'oxygène industriellement pur ou d'un gaz oxydant riche en oxygène par au moins une tuyère à double conduit concentrique située sous la surface du bain et- de préférence dans le fond du convertisseur est essentiellement caractérisé en ce que l'on souffle par le conduit périphérique de la ou desdites tuyères un mélange constitué d'un hydrocarbure et de vapeur d'eau de préférence légèrement surchauffée, ce mélange étant préalablement réalisé à l'extérieur de l'enceinte d'affinage. Suivant l'invention, lorsqu'on utilise un hydrocarbure liquide à la température ambiante, ledit hydrocarbure est vaporisé au moyen de la vapeur d'eau dans un appareil approprié à l'extérieur de l'enceinte d'affinage. Suivant une modalité avantageuse de l'invention, on règle la proportion de vapeur d'eau entrant dans la composition du mélange et/ou le taux de vaporisation de telle façon que ledit mélange soit dans des conditions physiques et chimiques optimales pour former un voile protecteur efficace autour du jet central d'oxygène à ltendroit où ce dernier débouche dans le bain métallique. Dans le procédé suivant l'invention, l'action de la vapeur d'eau est donc multiple et se définit à partir des considérations suivantes : 1. La vapeur d'eau est utilisée comme fluide vaporisateur du ou des hydrocarbures liquides constitutifs du mélange. 2. La vapeur d'eau est utilisée pour donner à la pression du mélange à la sortie de la tuyère, une valeur optimale assurant une protection efficace du réfractaire dans lequel sont situées les tuyères de soufflage. 3. La dissociation de lthydrocarbure utilisé ayant un effet thermique bien déterminé (endothermique, neutre ou exothermique), on peut régler l'endothermicité du mélange au moyen de la vapeur d'eau en faisant varier la quantité de celle-ci entrant dans le mélange. 4. La vapeur d'eau fournit à l'hydrocarbure avec lequel il est mélangé les éléments ou une partie de ceux-ci dont il a besoin lors de sa dissociation pour éviter que les produits de cette dissocia-tion n'entrent en partie ou tatalement en réaction avec 11 oxygène du jet central. Cette action a pour conséquence de réaliser un apport sensible de calories dans le bain sous la forme de gaz chauds. Suivant l'invention, le taux de vaporisation de l'hydro- carbure accompagnant la vapeur d'eau est réglé de telle façon que contlnu le mélange insufflé par le conduit périphérique forme un écran 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. La quantité de vapeur d'eau entrant dans la constitution du mélange dépend également de la nature de l'hydrocarbure utilisé, cette quantité de vapeur d'eau augmentant normalement en fonction du poids moléculaire de l'hydrocarbure. Pour les produits hydrocar burés de faible poids moléculaire, on utilisera avantageusement une quantité des vapeurs d'eau comprise entre 2 t et 20 z en poids de la quantité dthydrocarbure. REVENDICATIONS 1. Procédé dans lequel on effectue l'affinage de la fonte pour la transformer en acier en insufflant un jet central d'oxygène industriellement pur ou d'un gaz oxydant riche en oxygène par au moins une tuyère à double conduit concentrique située sous la surface du bain et de préférence dans le fond du convertisseur, caractérisé en ce que l'on souffle par le conduit périphérique de la ou desdites tuyères un mélange constitué d'un hydrocarbure et de vapeur d'eau, de préférence légèrement surchauffée, ce mélange étant préalablement réalisé à ltextérieur de l'enceinte d'affinage. 2. 2. Procédé tel que défini dans la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, lorsque l'on utilise un hydrocarbure liquide à la température ambiante, ledit hydrocarbure est vaporisé au moyen de la vapeur d'eau dans un appareil approprié à l'extérieur de l'en- ceinte d'affinage. 3. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des re prise isolément vendications 1 et 2,/caractérisé en ce que l'on règle la proportion de vapeur d'eau entrant dans la constitution du mélange et/ou le taux de vaporisation, de telle façon que ledit mélange soit dans des conditions physiques et chimiques optimales pour former un voile protecteur efficace autour du jet central d'oxygène à l'endroit où ce dernier débouche dans le bain métallique. 4. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des re prise isolément vendications 2 et 3,/caractérisé en ce que le taux de vaporisation de l'hydrocarbure accompagnant la vapeur d'eau est réglé de telle façon que le mélange insufflé par le conduit périphérique 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. 5. Procédé tel que défini dans l'une quelconque des reven prise isolément dications 1, 2 et 3,/caractérisé en ce que pour les produits hydrocarburés de faible poids moléculaire, on utilise une quantité de vapeur d'eau comprise entre 2 t et 20 z en poids de la quantité d'hydrocarbure.