Brevet FR2134664A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne un dispositif pour exécuter des réactions métallurgiques continues de fusion en combinaison avec une rigole électromagnétique à contre-courant, dispositif dans lequel la rigole est disposée entre l'arrivée du métal ou la 5 sortie de la scorie, situés au niveau inférieur, et un réacteur, situé au niveau supérieur, servant à l'apport de la phase laitier et/ou à l'affinage et ayant une profondeur de "bain supérieure à celle de la rigole. L'invention concerne également un procédé pour faire fonctionner le dispositif. 10 On sait (iLrchiv BisenMttenwesen 39, 1968, pages 421/32 ; Stahl und Eisen 89, 1969, pages 1185/90) que, pour le même résultat, les réactions métallurgiques sur la rigole à contre-courant exigent des quantités de laitier beaucoup moindres que les procédés discontinus ou à courants de même sens. Comme l'ont montré en 15 particulier (voir l'article précité de Stahl und lisen, page 190? colonne de gauche) les essais pratiques exécutés sur la base des considérations théoriques des "Archiv", on ne peut s'attendre à des résultats considérablement supérieurs qu'avec de grandes tallations à rigole, car on peut, d'une part, y limiter la part de 20 mélange et, d'autre part, éliminer l'influence de la période de mise en route. l'encombrement de telles grandes installations va à 1'encontre des intérêts économiques. Le but de l'invention est d'indiquer des dimensions de ri-25 go le qui, du point de vue de l'encombrement, sont plus favorables à l'exécution de réactions métallurgiques continues de fusion en combinaison avec une rigole électromagnétique à contre-courant. Suivant l'invention, on atteint ce but du fait qu'au moins un autre réacteur est intercalé en cascade sur la longueur totale 30 de la rigole. Les considérations qui ont condu.it au dispositif seloa l'invention sont les suivantes: L'économie de laitier mentionnée au début dans l'emploi du procédé à contre-courant ne peut se rapporter qu'aux additions qui, 35 pour éliminer les éléments indésirables d'accompagnement du métal? dissolvent ces éléments. Quand, au contraire, ces éléments sont fixés chimiquement par un partenaire réactionnel, une quantité stoechiométrique déterminée est nécessaire à cet effet. On ne peut pas abaisser cette quantité dans le procédé à contre-courant parce-40 qu'elle dépend de la teneur des éléments indésirables d'accompagné- 72 1^281 2 2134664 ment dans le métal de départ. Un tel partenaire réactionnel stoe-chiométriquement nécessaire en une quantité déterminée est par exemple constitué par de l'oxygène dans l'affinage de la fonte, ou le soufre pour fixer le cuivre contenu dans le plomb. Pour la simpli-5 cité, on décrira ci-après l'invention pour l'affinage de la fonte, mais on peut également l'utiliser pour toute autre réaction entre tin métal et un laitier ou d'autres phases (roches, speiss, phases gazeuses). Dans le cas de la fonte phosphoreuse, qu'on traite générale-10 ment par le procédé Thomas ou par le procédé EDAC, on a besoin de quantités d'oxygène plus importantes que pour la fonte pauvre en phosphore. De façon correspondante, les quantités de laitier sont considérablement plus importantes pour la fonte phosphoreuse. la scorification intermédiaire dans le procédé IDAC exige, beaucoup de 15 temps et constitue une opération qui ne fait pas partie du procédé à contre-courant sur la rigole électromagnétique à contre-courant. Mais, pour amener, dans le dispositif mentionné au préambule de la présente description, à l'instant correct et à l'endroit de la réaction, la quantité d'oxygène qui est stoechiométriquement néces-20 saire, et conserver en même temps l'avantage de faibles quantités de laitier, il est nécessaire d'amener l'oxygène ou le minerai, ou les deux, sur la totalité du parcours de la phase réagissant sur la rigole à contre-courant. Gn risque alors de voir apparaître des perturbations dans les écoulements et l'attaque du revêtement ré-25 fractaire de la rigole. lie dispositif suivant l'invention, dans lequel au moins un autre réacteur est intercalé en cascade sur la longueur totale de la rigole, évite ces difficultés» Jusqu'à cinq, mais de préférence trois, réacteurs sont intercalés. 30 Dans une forme préférée d'exécution, les différentes sections de la rigole divisée par les réacteurs font un angle les unes avec les autres et les réacteurs forment les sommets de ces angles. Dans une autre forme préférée d'exécution, la rigole présente, sur l'ensemble de sa longueur, des ouvertures pour l'évacuation ou 35 l'apport d'une phase métal et/ou d'une phase laitier. Chaque ouverture servant à évacuer la phase laitier est de préférence située peu en amont d'un réacteur intercalé. lies réacteurs constitués par des convertisseurs à insufflation sont particulièrement avantageux. Chaque convertisseur à in-40 sufflation possède de préférence pour la phase métal une capacité 72 15289 3 2134664 correspondant à une durée moyenne de séjour comprise entre 5 et 30 minutes. le dispositif suivant l'invention convient en particulier pour un procédé dans lequel on introduit dans le réacteur des ma-5 tières formant un laitier (composés inorganiques sous forme de laitier, de roches, de speiss, etc.) et on insuffle des gaz réagissants et/ou inertes. On soutire de préférence, sur l'ensemble de la longueur de la rigole, des fractions de la phase métal et/ou de la phase lai-10 tier et on réintroduit certaines parties qui constituent alors une matière circulant en circuit fermé. Des exemples d'exécution, de l'invention sont représentés au dessin annexé et décrits ci-après plus en détail. Sur ce dessin: la figure 1 est m schéma d'un dispositif suivant l'inven-15 tion avec un réacteur intercalé ; la figure 2 est un schéma conforme à la figure 1 mais avec deux réacteurs intercalés; et les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en plan de dispositions préférées du dispositif suivant l'invention. 20 Sur la figure 1, le réacteur, constitué par un convertisseur à insufflation, est désigné par 1. la rigole à contre-courant 5,10 est divisée en deux sections par un autre convertisseur à insufflation 2. les lances 7,8 pénètrent dans les convertisseurs 1,2. la phase métal est désignée par 4 et la phase laitier par 6. On éva-25 eue du convertisseur 1 le métal affiné et élaboré par umisiphon ou une autre rigole électromagnétique 12. Sur la figure 2, la rigole à contre-courant est divisée en quatre sections par trois convertisseurs intercalés 2,3»11. Une lance 7,8,9 pénètre dans chaque convertisseur. 30 Ainsi que le montrent les figures 3 et 4» une disposition, dans laquelle les différentes sections en lesquelles la rigole est divisée font un angle entre elles, constitue un dispositif suivant l'invention dont l'encombrement est particulièrement faible. les convertisseurs à insufflation,18, 2, 3» 11» occupent les sommets 35 des angles et sont reliés par les sections de rigole 10, 5, 15. le fonctionnément dix dispositif suivant l'invention est le suivant: Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut à titre d'exemple, le traitement continu de la fonte Thomas constitue, du point de vue écono-40 mique, un problème intéressant pour les usines sidérurgiques. Il 72 15289 4 2134664 faut alors disposer de grandes quantités d'oxygène pour la ecori-fication. Pour amener au moment voulu l'oxygène à l'endroit de la scorification et conserver en même temps l'avantage de faibles quantités de laitier, il serait nécessaire, d'après l'état connu 5 de la technique, d'amener à la rigole de l'oxygène ou du minerai ou les deux. On risque alors que la couche, de toute façon mince, d'environ 1 à 3 cm, de fonte liquide soit transpercée, ce qui amène des perturbations dans les écoulements et l'attaque de la matière réfractaire. Pour échapper à ces difficultés, on intercale, 10 suivant l'invention, un, ou éventuellement plusieurs convertisseurs 2, 3, 11, dans lesquels on insuffle la majeure partie de l'oxygène gazeux et on ajoute du minerai et de la chaux. Cela a en outre l'avantage d'imprimer à ces endroits un mouvement turbulent intense à l'ensemble du métal et du laitier. 15 lia figure 1 représente un dispositif à deux étages. Dans le convertisseur 1, on introduit de l'oxygène, de la chaux, du minerai et éventuellement d'autres additions. L'acier est affiné et élaboré dans le convertisseur 1 lui-même. Dans la section 5 de rigole, le laitier effectue un travail d'oxydation, dans lequel il 20 perd en partie ses oxydes de fer. Le potentiel d'oxygène est à nouveau remonté dans le convertisseur intercalé 2 par insufflation d'oxygène et addition de minerai. Le fer y est également fortement affiné. Des réactions finales d'affinage font à nouveau perdre au laitier son potentiel d'oxygène dans la section inférieure 10 de 25 rigole. Comme le montre la figure 3, des ouvertures 14,13, destinées à l'évacuation de la totalité ou d'une partie du laitier contenu dans la section de réaction de la rigole qui est en amont^sont en outre ménagées dans les différentes sections 10, 5» 15. Ces lai-30 tiers peuvent être réintroduits (voir les flèches) dans la zone du convertisseur situé a un niveau plus élevé, auquel cas on produit dans le convertisseur concerné un laitier nouveau ou seulement partiellement nouveau. Ainsi que le montre la figure 4, on peut également évacuer 35 des fractions du métal à travers des ouvertures 16,17 ménagées dans différentes sections de la rigole. Suivant leur concentration, ces fractions peuvent constituer le métal élaboré désiré, ou bien on peut les ajouter (voir les flèches) dans des convertisseurs situés à un niveau plus bas pour diluer le métal qui s'y trouve. 40 Après la mise en mouvement turbulent intense du laitier et 72 15289 s 2134664 du métal dans le convertisseur et la réaction intense qui s'ensuit entre eux, le mélange,, sous forme d'émulsion, du laitier et d'une partie du métal quitte le convertisseur et continue à réagir sur la rigole. les gouttelettes de métal tombent du laitier et pénètrent dans le courant ascendant de métal, après avoir réagi avec l'oxyde de fer et l'oxygène du laitier. Les avantages particuliers de l'invention viennent de ce que - la longueur totale de la rigole à contre-courant est fortement diminuée , - la disposition des différentes sections de la rigole faisant un angle entre elles diminue fortement 1'encombrement , - l'usure de la matière réfractaire est plus faible, parce que les températures les plus élevées apparaissent dans les réacteurs (convertisseurs) et qu'il faut considérer que dans les réacteurs, outre une plus grande profondeur de bain, la distance aux parois latérales soumises à l'usure est plus grande. 72 15289 6 2134664 REl/EHDICATIOKS 1. Dispositif pour exécuter des réactions métallurgiques continues de fusion en combinaison avec une rigole électromagnétique à contre-courant, dispositif dans lequel la rigole est disposée 5 entre l'arrivée du métal ou la sortie de la scorie, situés au niveau inférieur, et un réacteur, situé au niveau supérieur, servant à l'apport de la phase laitier et/ou à l'affinage et ayant une profondeur de bain supérieure à celle de la rigole, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'au moins un autre réacteur est 10 intercalé en cascade sur la longueur totale de la rigole. 2. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel jusqu'à cinq, mais de préférence trois, réacteurs sont intercalés. 3» Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les différentes sections de la rigole divisée par les réacteurs font 15 un angle les unes avec les autres et les réacteurs forment les sommets de ces angles. 4. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel la rigole présente, sur l'ensemble de sa longueur, des ouvertures pour l'évacuation ou l'apport d'une phase métal et/ou d'une phase lai- 20 tier. 5. Dispositif suivant la revendication 4, dans lequel chaque ouverture servant .à évacuer la phase laitier est située peu en amont d'un réacteur intercalé. 6. Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les 25 réacteurs sont constitués par des convertisseurs à insufflation. 7. Dispositif suivant la revendication 6, dans lequel chaque convertisseur à insufflation possède pour la phase métal une capacité correspondant à une durée moyenne de séjour comprise entre 5 et 30 minutes. 30 8. Procédé pour faire fonctionner le dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on introduit dans le réacteur des matières formant un laitier (composés inorganiques sous forme de laitier, de roches, de speiss, etc.), et qu'on insuffle des gaz réagissants et/ou inertes. 35 9. Procédé suivant la revendication 8, dans lequel on soutire, sur l'ensemble de la longueur de la rigole, des fractions de la phase métal et/ou de la phase laitier, et on réintroduit certaines parties, qui constituent alors une matière circulant en circuit fermé.