Brevet FR2225525A1 — publié le 19741108

La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés d'affinage de fonte au convertisseur. Ils sont applicables aux procédés dans lesquels on pratique llin- jection du gaz d'affinage par le fond du convertisseur ou latéralement, sous le niveau supérieur du métal liquide. Une évolution récente des idées en matière d'affinage de fonte par le fond du convertisseur a conduit à 11ap- parition d'un procédé dans lequel on pouvait, sans crainte de provoquer une usure rapide du fond, injecter sous forme d'oxygène commercialement pur tout le gaz d'affinage nécessaire à llélaboration dtune charge d'acier déterminée au convertisseur. La protection du fond ou des parois est obtenue grâce au fait que chaque tuyère, logée dans le fond et destinée à llaìnage de la fonte, est constituée de deux tubes coaxiaux, le tube central servant à ltintroduction de l'oxygène pur, le tube périphérique étant destiné à l'introduction drun fluide protecteur du fond du convertisseur. Ce procédé présente l'avantage de réduire la durée d'un affinage par rapport à celle nécessaire à l'affina- ge d'une même fonte selon les procédés de soufflage par le haut. I1 permet également un meilleur brassage, et par suite une meilleure homogénéisation du bain métallique. Il a toutefois été constaté que, dans certains cas, au cours de L'affinage d'une charge de fonte par soufflage par le fond d'un convertisseur muni de telles tuyères, il pouvait se former des amas métalliques autour des orifices d'injection d'oxygène dans le convertisseur, amas qui progressivement, en se développant vers l'ase de la tuyère drinjectiofl, réduisent la section utile de celle-ci et contrarient 11 efficacité de l'injection d'oxygène. Ces amas proviennent, soit d'une dimi nution de la pression d'insufflation de l'oxygène, soit d'une augmentation du débit du fluide de protection, qui a pour effet un refroidissement local trop intense du bain. Afin de remédier à cet inconvénient, en empëchant le développement de tels amas, on a déjà proposé d'augmenter la pression de soufflage du gaz d'affinage, injecté par les conduits centraux des tuyères ; toutefois l'augmentation de pression nécessaire pour contrarier efficacement le développement de ces amas peut avoir pour conséquence que le gaz d'affinage traverse la majeure partie du bain métallique sans réagir suffisamment avec le carbone et les impuretés du bain; en outre, le gaz à haute pression provoque des projections importantes de scories et de métal hors du convertisseur. Par contre, cette mrème haute pression de l'oxygène, augmente la pulvérisation du fluide liquide de production, ce qui assure une meilleure protection du réfractaire et combat ainsi des effets nocifs d'un débit de fluide (fuel) momentanément excessif. La présente invention a pour objet un procédé d'injection permettant de remédier efficacement et de manière très simple à l'inconvénient cité ci-dessus. Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel on effectue une opération d'affinage de fonte au convertisseur en insufflant dans le bain métallique, par le fond du convertisseur ou à travers sa paroi latérale sous le niveau supérieur du bain, un gaz d'affinage très oxydant, pouvant etre de lSoxygène commercialement pur, est essentiellement caractérisé en ce que l'insufflation dudit gaz d'affinage est réalisé sous la forme d'au moins un jet dit d'affinage, dont la pression est maintenue sous une limite telle que la durée de contact du gaz oxydant avec le bain métallique soit suffisante pour.assurer un achèvement satisfaisant des réactions d'af- finage, en ce que, autour dudit set d'affinage, on pratique dans le bain une deuxième insufflation d'un gaz également très oxydant, cette insufflation étant réalisée à débit faible, à pression élevée et en tout cas supérieure à celle de l'insufflation centrale d'affinage, et en ce qu'on introduit dans le bain, autour du deuxième jet de gaz oxydant, un fluide de protection des parois du convertisseur adjacentes à l'orifice de sortie de la tuyère, coté intérieur du convertisseur. I1 a été constaté que cette manière de procéder Permet, d'une part, d'assurer un contact prolongé entre le métal et le gaz d'affinage, sans risque de projection et, d'autre part, d'empecher le développement des amas métalliques susnommés, gràce à l'anneau de gaz oxydant à haute pression entourant le jet principal d'affinage. En pratique, on ajuste la valeur de la pression du jet central (appelée basse pression) pour obtenir le meilleur brassage du bain et celle, dite haute pression, du jet. annulaire pour maintenir les amas éventuels hors de la traJ"ectoire du jet central.Ce jet annulaire à haute pression ne risque pas de provoquer des. projec- tions, à cause de la faible valeur du débit correspondant; l'éner- gie cinétique de ce jet annulaire est tout juste suffisante pour protèger le jet central jusqu'au-dessus du niveau supérieur jugé maximum des dits amas métalliques. La nappe extérieure de fluide -liquide ou gazeux- de protection joue un role analogue à celui joué par le fluide de protection injecté dans un convertisseur à travers son fond, par les conduits périphériques des tuyères à deux conduits coaxiaux. La présente invention a également pour objet un dispositif, à savoir une tuyère, permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit, La tuyère, objet de la présente invention, destinée à etre placéè à travers le fond ou la paroi latérale d'un convertisseur, sous le niveau supérieur du bain métallique, est essentiellement caractèrisée en ce qu'elle se compose de trois tubes coaxiaux l'un à l'autre, le tube central étant raccordé à un dispositif d'alimentation en gaz oxydant à basse pression, le tube médian étant raccordé à un dispositif d'alimentation en gaz oxydant à haute pression, le tube extérieur étant relié à un dispositif d'alimentation en un fluide de protection. Constructivement la section de passage du tube central est nettement supérieure à celle des deux autres tubes. REVENDIC AT IONS 1 / Procédé d'affinage de fonte au convertisseur dans lequel on effectue une opération d'affinage de fonte au convertisseur, en insufflant dans le bain métallique, parle fond du convertisseur ou à travers sa paroi latérale sous le niveau supérieur du bain, un gaz d'affinage très oxydant, pouvant être de l'oxygène commercialement pur, c a r a c t é r i s é en ce que l'insufflation dudit gaz d'affinage est réalisée sous la forme d2au moins un jet dit d'affinage, dont la pression est maintenue sous une limite telle que la durée de contact du gaz oxydant avec le bain métallique soit suffisante pour assurer un achèvement satisfaisant des réactions d'affinage, en ce que, autour du dit jet d'affinage, on pratique dans le bain une deuxième insufflation d'un gaz également très oxydant, cette insufflation étant réalisée à débit faible, à pres sion élevée et en tout cas supérieure à celle de ltinsuffla- tion centrale d'affinage, et en ce qu'on introduit dans le bain, autour du deuxième jet de gaz oxydant, un fluide de protection des parois du convertisseur adjacentes à l'orifice de sortie de la tuyère, coté intérieur du convertisseur. 2 / Tuyère, suivant la revendication I, destinée à etre placée à travers le fond ou la paroi latérale d'un convertisseur, sous le niveau supérieur du bain métallique, c a r a c t é r i s é e en ce qu'elle se compose de trois tubes coaxiaux ltun à l'autre, le tube central étant raccordé à un dispositif d'alimentation en gaz oxydant à basse pression, le tube médian étant raccordé à un dispositif d'alimentation en gaz oxydant à haute pression, le tube extérieur étant relié à un dispositif d'alimentation en un fluide de protection.