Brevet FR2146968A1 — publié le 19730309

La présente invention concerne un convertisseur d'affi- nage des métaux, par exemple un convertisseur d'aciérie, sans fond amovible, muni de tuyères interchangeables en cours de campagne, et utilisable soit pour la conversion de fonte en acier, soit pour un affinage partiel acier, soit pour affinage d'une matte de cuivre ou de nickel, soit pour tout autre affinage métallique. Dans les convertisseurs d'aciérie usuels, soufflant de bas en haut, tels que les convertisseurs Thomas par exemple, toutes les tuyères de soufflage sont groupées dans une pièce réfractaire massive appelée fond, parce quelle se place au fond du convertisseur. les tuyères usuelles de convertisseurs Thomas, soufflent soit de l'air ordinaire, soit de l'air enrichi en oxygène. L'usure du fond, déterminée par l'usure des tuyères qu'il contient, est sensiblement plus rapide que l'usure du revêtement du convertisseur. C'est pourquoi le fond constitue une pièce réfractaire amovible, séparée du revêtement par un joint réfractaire damé ou coulé, que l'on démolit et que lton reconstitue à chaque changement de fond. Or, on connait maintenant un nouveau type de tuyères, à double alimentation séparée, par exemple conformes au certificat d'addition nO PV 70/23078 du 23 Juin 1970 des demandeurs, soufflant un gaz oxydant, qui peut Btre de l'oxygène pur, dans le tube central de chaque tuyère, et un fluide protecteur, qui peut être du fueloil, à la périphérie de chaque tuyère. Dans ces conditions, la durée du fond augmente très sensiblement et peut même rejoindre ou dépasser la tenue du revêtement du convertisseur. Du même coup, les changements de fond au cours de la vie du revêtement se trouvent supprimés. Te but de la présente invention est d'éviter les complications résultant de la présence d'un fond amovible, et du joint réfractaire existant entre le fond et la base du revêtement du convertisseur. Â cet effet, la présente invention a pour objet un convertisseur d'affinage des métaux dans lequel le revêtement réfractaire de la cuve et du fond du convertisseur est confectionné en une seule partie, et qui est caractérisé en ce que la cuirasse et le rev8tement réfractaire sont traversés au-dessous du niveau du b;ain par au moins une tuyère de soufflage à double alimentation séparée, dont le jet central est un gaz oxydant pouvant être de l'oxygène pur, et pouvant tenir en suspension des solides à l'état pulvérulent, et dont le jet périphérique est un liquide contenant du carbone, pouvant etre du fuel-oil. Suivant une variante de réalisation de la présente inven- tion, des tubes fourreaux sont noyés dans la masse réfractaire constituant le revêtement du convertisseur, à chaque emplacement de tuyère, et les tuyères correspondantes formées de tubes peuvent être introduites dans leur fourreau après cuisson du revtement réfractaire. De même, il est possible de les changer en service, entre deux charges du convertisseur. La disposition des tuyères peut être traditionnelle , c'est-à-dire qu'elles sont alors groupées au fond du convertisseur, et soufflent de bas en haut. Mais elles peuvent aussi etre réparties à la base de la partie verticale du revêtement réfractaire, et elles soufflent alors obliquement, ou horizontalement. Enfin, les tuyères peuvent Qtre placées latéraleinent, et elles soufflent alors obliquement ou horizontalement, fln peu audessous de la surface du bain. Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, la partie supérieure de la cuirasse du convertisseur et de son revêtement, partie située au-dessus de la cuve et qui comprend le bec d'enfournement des matières, est démostableX rar enlèvement de clavettes ou par tout autre moyen connu, ce qui facili- te et accélère la démolition du revêtement usé et la confection du revêtement neuf. Comme on le comprend, L'intérêt principal du convertisseur selon l'invention est que son revêtement réfractaire ne comporte pas de fond réfractaire mobile et remplaçable, ni aucun joint réfractaire entre une telle partie mobile et la partie fixe du revdtement . Seule, la majeure partie de chaque tuyère est mobile, et encore cette mobilité n'est pas forcément utilise en cours de campagne. Naturellement un tel convertisseur selon l'invention n'est utilisable en pratique que si la durée en service des tuyeres est au moins égale à celle du revetement.Mais on connait maintenant des tuyères spéciales qui atteignent ce résultat.Ce sont des tuyères à double alimentation séparée, alimentées au centre par le gaz oxydant d'affinage qui peut être de 11 oxygène pur, et à la périphérie par un fluide protecteur. De cette absence de partie réfractaire mobile, tel qu'un fond usuel, et de l'absence de son joint, découlent plusieurs avantages pratiques, a) - l'ensemble du revêtement réfractaire est damé ou maçonné d'une seule pièce. b) - I1 ensemble du revêtement réfractaire est cuit d'une seule pièce. c) - les défauts de tenue du joint réfractaire disparaissent avec celui-ci. Il en est de même pour les défectuosités de tenue de la périphérie du fond, au contact du joint. De la tenue dus tuyères au moins égale à celle du revête- ment résulte l'avantage supplémentaire de pouvoir placer des tuyères ailleurs que dans le fond du convertisseur, par exemple dans la base de sa partie verticale, soufflant obliquement vers le haut, ou encore au-dessus du niveau du bain, brillant dans ce dernier cas de l'oxyde de carbone en gaz carbonique et dégageant ainsi de la chaleur en supplément qui, d'une part se communique au bain métallique et accroti ainsi le bilan thermique de la conversion, et d'autre part s1 oppose à la formation d'un éventuel loup de bec. Dans la variante selon laquelle la partie supérieure du convertisseur, située au-dessus de la cuve, est démontable il n1 est pas nécessaire de conserver une plaque de fond amovible, et la cuirasse du convertisseur peut alors, à sa base etre réalisée d'une seule pièce, sans aucune partie démontable autre que les tuyères proprement dite; Affin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire -ci-après, à titre d'exemple non limitatif, par rapport à un convertisseur Thomas usuel à fond amovible, un convertisseur aciérie selon l'inventiot. la figure 1 représente une coupe vertical d'un convertis csear Thomas usuel à fond amovible. la figure 2 représente une coupe verticale d'un gonvertis- seur d'aciérie conforme à un premier mode de réalisation selon l'invention. La figure 3 représente une coupe verticale d'un convertisseur d'aciérie conforme à un deuxième mode de réalisation selon l'invention, suivant la variante avec partie supérieure amovible. Sur la figure 1, on voit que la protection réfractaire d'un convertisseur Thomas usuel comporte un revêtement 1, un fond 2 et un joint 3 généralement en dolomie goudronnée, damée ou coulée. le fond 2 est percé de multiples tuyères telles que 4, qui sont alimentées en vent de soufflage, à partir d'une bote à vent 5, fermée par un couvercle 6, et comportant une paroi latérale 7 munie d'une part d'une ou de plusieurs arrivées de vent, telles que 8, et d'autre part, de "corbeaux" ou pièces métalliques, telles que 9, qui se logent dans des alvéoles telles que 10 situées de place en place sur la paroi latérale 7. le fond 2 repose sur un plaque de fond 11, généralement en fonte ou en acier percée d'autant de trous qu'il y a de tuyères et calée contre le contrefort 12 de la cuirasse métallique 13 du convertisseur au moyen de coins telles que 14 intercalés entre les corbeaux tels que 9 et la plaque de-fond 11. Cette plaque de fond 11 constitue l'une des parois de la boîte à vent 5. Pour changer un fond de convertisseur Thomas usuel, il faut donc successivement t a) ouvrir le couvercle 6 de la boite à vent 5. b) Dégager les coins tels que 14 et les corbeaux tels que 9. ) Enlever la plaque de fond 11. d) Démolir ce qui reste du fond réfractaire 2. e) Mettre en place dans le convertisseur un fond neuf sur sa plaque. f) Caler la plaque par corbeaux et coins. g) Damer ou couler un nouveau joint réfractaire 3 entre le nouveau fond et la base du revêtement 16. h) Refermer le couvercle 6 de la boite à vent 5. Toutes ces opérations sont longues et compliquées. Sur la figure 2, il s'agit d'un premier mode de réalisation d'un convertisseur d'aciérie selon l'invention, muni d'un petit nombre de tuyères dont la vitesse d'usure est sensiblement égale à celle du revetement, et qui sont amovibles. Elles sont à double alimentation séparée, et alimentées, dans le conduit central, en gaz oxydant sous pression, et dans le conduit périphérique, en fluide protecteur contre l'usure, également sous pression. Sur la figure 2, la cuirasse 15 du convertisseur selon l'invention comporte à sa base, comme dans un convertisseur Thomas usuel, une plaque de fond 16 calée contre le contrefort 17 de la cuirasse 15 par un système de coins tels que 18 et de corbeaux tels que 19. Mais cette plaque de fond 16, contrairement au convertisseur Thomas usuel, est déjà en place au,moment de la confection du revêtement réfractaire 22 de tout le convertisseur selon l'invention, ainsi que les fourreaux tels que 20, dans lesquels coulisseront ultérieurement les tuyères. Chaque fourreau tel que 20 est disposé en face d'un trou, tel que 21, de la plaque de fonde Autour de chacun des fourreaux, on peut soit enfiler des briques de forme munies dtun trou, soit damer un pisé réfractaire ou un mélange de dolomie goudronnée.Ces briques de forme, ou ce pisé, ou ce mélange damé, qui garnissent le fond du convertisseur, sont confectionnés en même temps que le revêtement réfractaire 22 de la paroi latérale du convertisseur, et peuvent sature de même nature, ou de nature différente. C'est ainsi qu'on peut confectionner le fond et la paroi, tous deux en briques de forme, ou encore tous deux en pisé damé, ou encore le fond en dolomie-goudronnée damée, et la paroi latérale en briques de forme. Lorsque la confection de l'ensemble du revêtement réfractaire du convertisseur est achevée, on procède à la cuisson de cet ensemble au moyen d'un brûleur de type classique. Après la cuisson, on enfile les tuyères telles que 23 dans les fourreaux tels que 20, munies de leur dispositif 24 de double alimentation sous pression et on les raccorde par les ajutages 25 et 26 aux circuits d'alimentation en gaz oxydant et en fluide protecteur (non représentés sur la figure 2). Après la campagne du convertisseur, lorsque le revêtement latéral et le revêtement du fond sont usés tous deux à peu prés simultanément, on enlève les coins tels que 18 et les corbeaux tels que 19, puis la plaque de fond 16, et l'on démolit le revetement du fond, puis le revêtement latéral, d'une manière connue. Afin dtaccroître encore le bilan thermique de la conversion; on peut aussi introduire dans le revêtement22 au-dessus du niveau du bain et du laitier, d'autres tuyères à double alimentation séparée, non représentées sur la figure 2, destinées à briller en gaz carbonique l'oxyde de carbone issu du bain, la chaleur correspondante servant à la fois à améliorer le bilan thermique de la conversion et à éviter la formation d'un loup de bec, dans les cas où celui-ci aurait tendance à se former. Sur la figure 3, qui correspond à un autre mode de réalisation d'un convertisseur d'aciérie selon l'invention, la partie supérieure 27 de la cuirasse est clavetée à la partie inférieunb28, par l'intermédiaire des brides telles que 29 et 30. La partie inférieure 28 constituant la cuve est légèrement conique, et c'est sur elle qu'est fixée la ceinture 31, comportant les deux tourillons de basculement (non représentés). Cette partie inférieure 28 de la cuirasse ne comporte pas de plaque de fond amovible, mais simplement un nombre d'orifices, tels que représentés en 32, égal au nombre de tuyères de soufflage. Par ces orifices tels que 32, on enfile les tuyères comme il a été décrit ci-dessus pour le premier mode de réalisation. A la fin de la campagne du revêtement,czl- ddmonte la partie supérieure 27 et ce qui reste de son revêtement réfractaire 33, en enlevant les clavettes serrant les brides telles que 29 et 30. L'accès à l'intérieur de la partie inférieure 28 et de ce qui reste de son rev8tement réfractaire 74 est alors très facile, ce qui permet la démolition et la vidange de la partie réfractaire à éliminer dans un temps très court, sans avoir besoin de imposer d'un accès par le bas du convertisseur. On se trouve ainsi dispensé de placer une plaque de fond amovible, et la cuirasse 28 de la cuve et du fond peut etre réalisée d'une seule pièce. I1 est bien entendu que l1on peut sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATION 1 - Convertisseur d'affinage de métaux par soufflage d'un gaz oxydant à travers le bain métallique au moyen d'au moins une tuybre à double alimentation séparée, dont le jet central est constitué par un gaz oxydant, qui peut être de 11 oxygène pur, et qui peut tenir en suspension des solides à l'état pulvérulent, et dont le jet périphérique est un liquide apportant du carbone, pouvant store du fuel-oil, ce convertisseur étant caractérisé en ce que le revêtement réfractaire de sa cuve et celui de son ond sont con sectionnés en une seule opération, puis subissent ensemble la m8me cuisson, et en ce que des tubes fourreaux, traversant la cuirasse du convertisseur, sont noyés dans la masse réfractaire constituant le revêtement du convertisseur, à chaque emplacement de tuyère, chaque tuyère étant ensuite introduite dans son tube-fourreau, après la confection du revêtement réfractaire.