Brevet FR2244000A1 — publié le 19750411

La présente invention concerne un procédé de fabrication de l'acier comportant un souflage d'oxygène par le fond (appeIé"Q-BOP" pour "quality basic oxygen process"). Ce procédé relativement nouveau de fabrication de l'acier possède des avantages nets par rapport au procédé Martin conventionnel et meme par rapport au procédé plus récent k l'oxygène basique insufflé par le haut (procédé BOP) qui remplace couramment les ateliers de fours Martien. Comme le procédé BOP plus conventionnel, le nouveau procédé è oxygène soufflé par le fond est un procédé basique utilisant un mélange d'un courant d'oxygène et de scories basiques contenant de la chaux pour éliminer les impuretés de la fonte brute en fusion.A la différence duprocédé BOP toutefois, le procédé Q-BOP souffle oxygène vers le haut au travers de tuyères situées å la surface inférieure du métal en fusion. Chaque tuyère k oxygène est entourée d'une tuyère concentrique plus large servant u l'injection simultanée d'un gaz protecteur qui peut entre du gaz naturel, du propane ou autre hydrocarbure, hydrogène, azote, argon, ammoniac, oxyde de carbone, gaz carbonique,ouautre,Ce gaz protecteur agit comme réfrigérant et il retarde le contact entre l'oxygène et Le métal fondu, en réduisant le taux de réaction entre 15 métal fondu et l'oxygène arrivant auxtuyères, ce qui évite une érosion rapide des tuyères et des matériaux réfractaires environnants.De préférence, la chaux en poudre est entraînée dans l'oxygène et elle est insufflée dans le bain pour fondre les impuretés oxydées provenant du fer fondu. Le convertisseur typique Q-BOP est muni de six tuyères disposées uniformément sur le fond le long d'un cercle autour de l'axe vertical du convertisseur. Afin d'assurer une pression d'oxygène et une teneur en chaux uniformes a chaque tuyère, l'oxygène entrainant la chaux est d'abord introduit dans un distributeur cylindrique allongé et fixé k la base et dans l'axe du convertisseur, à égale distance de chaque tuyère. Le distributeur peut avoir une chambre cylindrique ou annulaire, telle que le flux d'arrivée peut circuler autour. Des tuyauteries radiales individuelles alimentent chaque tuyère a partir du distributeur, aussi bien par la force centrifuge que par la pression, ce qui assure une teneur uniforme en chaux.Le gaz protecteur est introduit dans chaque tuyère individuellement partir d'une tuyauterie annula-ire entourant les tuyères. Bien que le dispositif de distribution ci-dessus procure une alimentation uniforme 9 chaque tuyère, il est plutôt compliqué si l'on considère la petite surface mise en jeu et, par suite, des difficultés considurables se sont présentées. En particulier, puisque le distributeur doit alimenter toutes les tuyères, il doit etre plutbt large et occuper la plus grande partie de la place å l'intérieur du cercle des tuyères. En fait, les tuyères sont disposées si près du distributeur que le travail d'entretien pour celui-ci est très compliqué et que, bien entendu, cela allonge le temps pour ce travail d'entretien. Les différentes tuyères qui présentent une usure excessive peuvent entre bouchées et les diverses tuyauteries d'oxygène peuvent etre fermées par des plaques de brides avec quelques difficultés.Toutefoiss si une tuyère brûle entièrement et que le métal coule par le trou qui en résulte, l'extension du dommage 9 la tuyauterie d'une autre tuyère et au dispositif de distribution de chaux nécessite dans ce dispositif le démontage et le remplacement de tout le raccordetient de la tuyère avec le dispositif de distribution. Un but de l'invention est de procurer un dispositif simplifié de distribution par tuyères pour un convertisseur à Q-BOP. En conséquence, l'invention présente un dispositif de distribution pour fournir de l'oxygène2 un matériau en poudre et un fluide protecteur à un certain nombre de tuyères au travers du fond d'un convertisseur d'affinage d e 1 ' a c i e pour insuffler v e rs le haut le matériau en poudre entraîné par l'oxygène dans une charge de métal en fusion et pour insuffler en meme temps le fluide protecteur par une entrée concentrique au courant d'oxygène contenant le matériau en poudre, le dispositif comprenant : une tubulure d'alimentation encerclant lesdites tuyères en dessous du fondu convertisseur pour former un moyen de circulation irmé et continu, un certain nombre de moyens de circulation individuels disposés le long de ladite tubulure dali- mentation pour diriger le mélange d'oxygène et de matériau en poudre depuis ladite tubulure d'alimentation vers les différentes tuyères, au moins deux moyens destinés å l'introduction de mélanges frais d'oxygène et de matériau en poudre dans ladite tubulure d'alimentation et disposés de façon sensiblement uniforme le long de la tubulure d'alimentation2 et un moyen dlintroduc- tion du fluide protecteur dans lesdites tuyères. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris å la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en plan dine réalisation d'un dispositif de distribution par tuyère pour un convertisseur A procédé Q-BOP conformément a l'invention - la figure 2 représente une vue latérale en coupe des tuyères de la figure 1. Selon la figure 1, un mode de réalisation de l'invention comporte un certain nombre de tuyères 10 réparties uniformément sur une ligne circu la ire et passant au travers du fond 12 (figure 2) du convertisseur (non représenté) pour le procédé Q-BOP.-Bien que six tuyères 10 soient utilisées dans l'exemple représenté, un nombre plus ou moins grand de tuyères peut être utilisé sur une ligne circulaire ou non circulaire. Comme indiqué sur la figure 2, chaque tuyère 10 consiste en une tuyauterie centrale 14 de tuyère pour l'injection d'un mélange d'oxygène et de matériau en poudre, tel qu'oxygène et chaux2 et une tuyauterie périphérique'plus grande 16 pour l'injection d'un fluide de protection, tel qu'un gaz protecteur. Les deux tuyauterie 14 et 16 sont fixées ensemble à la bride 18 par des écrous et boulons 20.L'oxygène est admis à la tuyauterie centrale de la tuyère par l'entrée 22, alors le gaz protecteur est admis à la tuyauterie périphérique 16 par- l'entrée 24. Selon la figure 1, une chambre à gaz 30 cylindrique, à profilde faible hauteur, est fixée sur le fond du convertisseur, dans l'axe de celui-ci et b égale distance des tuyères environnantes 10. La chambre à gaz 30 est fabriquée de préférence à partir d'une courte portion de tube d'acier ayant des plaques terminales circulaires 32 soudées. Le gaz protecteur est introduit dans la chambre k gaz 30 par la tubulure principale 34 de gaz protecteur qui pénètre dans la chambre 30 par le centre de la plaque 32. Le gaz protecteur est alors amené à l'entrée 24 de gaz protecteur de chaque tuyère 10 au travers des tuyaux de sortie 36, des coudes 38 à 90 , des tuyaux flexibles d'alimentation 40 qui sont courbés en sens inverse des aiguilles d'une montre vers les entrées 24 des tuyères 10. L'oxygène ou l'oxygène entrainant la chaux pénètre dans le dispositif de distribution par la tubulure principale à oxygène 50 dont le flsv principal d'oxygène est divisé en deux parties qui pénètrent par le raccord en Y 52 dans les tubulures d'alimentation en oxygène interieure 54 et extérieure 56. En utilisant un certain nombre de coudes å 45" 58 et des longueurs droites de tuyau 60, les deux lignes d'alimentation en oxygène 54 et 56 commencent par entourer les tuyères 10. La tubulure intérieure 54 a une forme octogonale entourant complètement les tuyères 10 pour former une ligne continue dans le sens des aiguilles d'une montre et retourner à la tubulure principale par le raccord en Y 62. Six raccords en Y différents 64 sont disposés de façon appropriée le long de la tubulure 54 pour amener l'oxygène et la chaux aux tuyères 10 par l'intermédiafre des tubes flexibles 68. La ligne 56 entoure seulement partiellement les tuyères 10 et débouche dans la tubulure 54 par un raccord en Y 70. I1 est a noter que la tubulure 54 alimente la moitié des tuyères 10 avant de rejoindre la tubulure 56 et qutelle alimente l'autre moitié des tuyères 10 après la jonction. Pour simplifier la construction du dispositif de distribution ci-dessus, tous les tubes flexibles 40 et 68 sont de même longueur, de façon qu'une seule dimension soit nécessaire. Cela exige toutefois que les petites longueurs de tuyaux 66 se raccordant au tube flexible 68 soient de longueurs différentes. Ceci résulte de ce qu'il y a seulement six tuyères 10 mais huit côtés à la tubulure 54 de forme octogonale. La configuration du dispose tif serait bien entendu plus uniforme si la tubulure 54 avait le môme nombre de côtés qu'il y a de tuyères 10, dans ce cas, 6. Toutefois, la tubulure.54 est octogonale plutôt qu'hexagonale simplement a cause de la disponibilité de coudes 58 à 45e tout prêts. Nais la tububure 54 pourrait revêtir n'importe quelle forme désirée. En fonctionnement, le dispositif de distribution se comporte essentiellement suivant la description physique effectuée clairement cidessus. Le mélange d'oxygène et de chaux est introduit en chaque tuyère 10 à partir de la tubulure 54 au travers du raccord en Y 64 et du tube flexible 68. Après que les trois premiers tubes aient été alimentés, la pression de la tubulure est, bien sûr, abaissée de façon appréciable. Toutefois, la pression de la tubulure est remontée après la troisième tuyère par l'arrivée de la tubulure d'alimentation extérieure 56. Par suite, la pression on oxygène et le taux d'alimentation sont suffisamment uniformes chaque tuyère pour éviter des complications. Puisque la tubulure 54 forme une boucle fermée, il n'y a pas de points morts où la chaux en poudre peut s'accumuler.De plus, les raccords en Y 64 sont disposés le long de sections droites du tube 60, si bien qutil est moins probable que les forces centrifuges poussent la chaux en poudre vers l'extérieur de la tubulure 54 et l'empêchent ainsi d'emprunter la dérivation du raccord en Y 64. On voit facilement que le gaz protecteur pénètre dans la chambre à gaz 30 par la tubulure principale 34 et qu'il est distribué à une pression uniforme à chaque tuyère lOpar l'inter médiaire des tuyaux de sortie 36 et des tuyaux flexibles 40. La construction notablement aérée telle que décrite ci-dessus permettra un entretien aisé du dispositif utilisant des éléments standards. L'essentiel de l'invention est de procurer une tubulure 54 d'alimentation en oxygène et chaux, fermée et continue autour des tuyères 10, sous le fond du convertisseur Q-BOP, L'alimentàtion par ladite tubulure peut se faire soit dans le sens des aiguilles d'une montre soit en sens inverse. Les différentes tuyères 10 sont alimentées individuellement, dans une configuration circulaire ou une autre, à partir de cette tubulure 54. Afin d'égaliser notablement les pressions d'oxygène et les taux de chaux a chaque tuyère 10, la tubulure fermée continue d'alimentation en oxygène et chaux est munie d'au moins deux moyens pour y introduire des mélanges frais d'oxygène et de chaux disposés å des distances sensiblement égales le long de ladite tubulure fermée continue. Dans le mode de réalisation décrit, les deux moyens mentionnés étaient notamment diamétralement opposés. Evidemment trois ou plus peuvent autre utilisés s'ils sont espacés régulièrement de façon 9 procurer une distribution équilibrée eux tuyères. Bien que le mode de réalisation ci-dessus ait été prévu pour un convertisseur Q-BOP ayant six tuyères disposées en cercle, la mEme-invention pourrait entre utilisée avec plus ou soins de tuyères, ou avec différentes configurations. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'home de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement å titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'inven tion. REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution pour fournir de l'oxygène, un matériau en poudre et un fluide protecteur à un certain nombre de tuyères au travers du fond d'un convertisseur d'affinage de l'acier, pour insuffler vers le haut le matériau en poudre entrain par l'oxygène dans une charge de métal en fusion et pour insuffler en meme temps le fluide protecteur par une entrée concentrique au courant d'oxygène contenant le matériau en poudre, caractérisé en ce qu'il comprend : une tubulure d'alimentation encerclant lesdites tuyères en dessous du fond du convertisseur pour former un moyen de circulation fermé et continu, un certain nombre de moyens de circulation individuels disposés le long de ladite tubulure d'alimentation pour diriger le mélange d'oxygène et de matériau en poudre depuis ladite tubulure d'alimentation vers les différentes tuyères, au moins deux moyens destinés k l'introduction de mélanges frais d'oxygène et de matériau en poudre dans ladite tubulure d'alimentation et disposés de façon sensiblement uniforme le long de la tubulure d'alimentation, et un moyen d'introduction du fluide protecteur dans lesdites tuyères. 2. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'introduction de fluide protecteur dans lesdites tuyères comprend un distributeur cylindrique fixé dans l'axe du fond du convertisseur d'affinage, ayant une entrée axiale pour l'admission du fluide protecteur dans ce convertisseur, un certain nombre de sorties radiales et un moyen de circulation reliant chaque sortie radiale à une tuyère individuelle pour amener le fluide protecteur aux tuyères. 3. Dispositif de distribution selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de circulation reliant chaque sortie radiale a une tuyère individuelle comprend un tuyau flexible. 4. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite tubulure d'alimentation consiste en un certain nombre de longueurs droites de tuyaux reliés ensemble pour former une configuration fermée i l'aide d'un certain nombre de tubes de raccordement coudés et d'au moins deux tubes de raccordement en Y, lesdits tubes de raccordement en Y comprenant lesdits moyens d'introduction du mélange frais d'oxygène et de matériau--en poudre dans ladite tubulure dralimentation. 5. Dispositif de distribution selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits moyens individuels de circulation disposés le long de ladite tubulure d'alimentation comprend un tube de raccordement en Y inséré dans la tubulure d'alimentation et un tube flexible reliant ledit tube de raccordement en Y à une tuyère individuelle pour conduire le mélange d'oxygène et de matériau en poudre à la tuyère.