Brevet FR2262697A1 — publié le 19750926

La présente invention concerne l'affinage des métaux et plus parti culi e- rement la conversion pnematinue de la fonte en acier, notamment dans le cas des procédés continus. Elle vise a procurer une protection des Barnissages réfractaires des installations dans lesquelles un tel affinage est pratiqué dans leur partie soumise a une usure particulièrement élevée R cause des conditions thermiques, chimiques ou des conditions d'écoulement regnant localement en certains endroits. On voit par exemple le cas dans les installations d'affinage continu de la fonte en acier dans lescuelles un courant de fonte affiner est introduit dans un récipient d'affinage continu par un canal réfractaire débouchant dans le récipient d'affinage au voisinage de sa partie inférieure On constate une érosion localement très importante des réfractaires a l'endroit où le -courant de fonte débouche dans le récipient d'affinage, malgré aue les conditions thermiques ne soient pas particulièrement sévères à cet endroit.Cette érosion, dans le cas de la fonte d'affinage classique provient vraisemblablement de l'attaque des réfractaires par la silice formée nar l'oxydation du silicium présent dans la fonte au novent où celle-ci arrive en contact avec les conditions oxvdantes régnant dans le récipient d'affinage. Des conditions similaires ou différentes d'érosion préférentielle peuvent se trouver réunies en d'autres endroits des installations d'affinage ; l'usure accelérée des réfractaires qui en résulte en ces endroits sont évidemment un facteur de limitation important de la durée de vie des revêtements réfractaires de telles installations, ce qui estun'inconvénient pour leur exploitation. La présente invention, qui vise à remédier a ces inconvénients, consiste essentiellement à injecter dans le métal en fusion, au voisinage des endroits où de telles érosions préférentielles se produisent, un agent refroidissant dissociable tel qu'un hydrocarhure liouide ou gazeux, le gaz carhonioue, la vapeur d'eau, etc., dont la dissociation libère des produits oui nui modifient localement les conditions thermiques ou chimiques afin de contrecarrer l'action érosive du milieu sur le réfractaire. Avec ce résultat en vue, l'invention a particulièrement pour objet un procédé de protection des réfractaires d'une installation de conversion pneumatique continue de la fonte en acier dans laquelle un courant de fonte est introduit dans un récipient d'affinage par un canal réfractaire debouchant au-des- sous du niveau des matières dans ce récipient d'affinage, procédé caractéri- sé en ce qu'on introduit à l'endroit où ledit canal débouche dans le récipient d'affinage, un courant d'un agent de refroidissement dissociable à la tempera- ture de la fonte liquide co'nae les hydrocarhures gazeux ou liquides. Dans les installations dans lesquelles le courant de fonte est introduit dans le récipient d'affinage par un canal réfractaire descendant nui débouche au voisinage du fond du récipient d'affinage, le procédé est caractérisé en ce qu'on introduit dans le courant de fonte un courant d'un agent de refroidissement dissociable à la température de la fonte liquide, par exemple un hydrocarbure gazeux ou liquide, au moyen d'un injecteur qui traverse le garnissage réfractaire pour déboucher au voisinage de la partie la plus basse du canal à l'endroit où il débouche dans le récipient d'affinage. L'invention prévoit de pratiquer une telle injection à l'aide d'un ou de plusieurs injecteurs qui traversent le garnissage réfractaire pour déboucher au voisinage de la partie à protéger ou d'une brique réfractaire poreuse placée dans le garnissage au voisinage de la partie à protéger. Dans le cas de l'usure importante qui se produit à l'endroit où le canal d'introduction de fonte débouche dans le réacteur d'affinage, on peut placer un injecteur débouchant à l'intérieur du garnissage réfractaire à l'extrémité du canal, soit en traversant le garnissage par le fond du récipient d'affinage, soit de préférence en traversant la paroi latérale pour déboucher à la partie supérieure de la section de sortie du canal, soit dans le plafond du canal, soit dans la paroi latérale du réacteur d'affinage juste au-dessus de l'orifice de sortie du canal. Dans ce dernier cas, on peut disposer plusieurs injecteurs en nappe sur toute la largeur de l'orifice de sortie du canal. Une autre possibilité également prévue par l'invention consiste à utiliser comme injecteur une brique poreuse affleurant la surface intérieure du réfractaire soit au plafond du canal d'amenée de fonte, soit dans la paroi latérale du récipient d'affinage juste audessus de l'orifice de sortie du canal de fonte ; l'agent refroidissant est amené à la brique réfractaire poreuse par un tube d'alimentation et se diffuse par toute la surface de la brique poreuse. Dans les cas où l'on utilise un injecteur, celui-ci peut être très simple et se limiter le plus généralement à un tube consommable dont l'usure suit celle du réfractaire. De même, lorsqu'on utilise une brique poreuse, son usure suit celle du garnissage du récipient. On voit que 1 invention conduit à modifier localement les conditions thermiques et chimiquesrènant-en certains endroits d'une installation d'affinage et qui conduisent à une usure accélérée du réfractaire en ces endroits. Dans le cas particulier du canal d'introduction de fonte, le demandeur a expliqué l'usure se produisant à cet endroit par l'action de la silice formée par l'oxydation du silicium au moment où la fonte arrive en contact avec les conditions oxydantes règnant dans le récipient d'affinage. L'introduction continue d'un débit faible d'agent refroidissant procure par décomposition des produits réducteurs qui modifient localement la température et abaissent le potentiel d'oxydation des matières a cet endroit ; il en résulte une diminution très notable de l'usure des réfractaires en ce point et par conséquent une durée de vie accrue de l'ensemble du revêtement réfractaire de l'installation. On va maintenant décrire afin d'illustrer et de bien faire comprendre l'invention un exemple de mise en oeuvre dans une installation d'affinage continu de la fonte en acier, en se référant aux planches de dessin annexées, dans lesquelles - la figure 1 est une vue en coupe d'une installation d'affinage continu de fonte en acier équipée selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du récipient d'affinage ; et - la figure 3 est une vue en coupe transversale dans une autre variante de sise en oeuvre. Sur la figure 1, on voit que l'installation comprend un récipient d'affinage I appelé réacteur, un récipient de décantation 2 appelé décanteur, construits de façon classique avec une cuirasse métallique 3, et un revêtement réfractaire 4. La fonte liquide à affiner est introduite dans le réacteur par l'intermédiaire d'un puits vertical 5 et d'un canal légèrement descendant 6 arrivant dans le réacteur au voisinage de son fond. L'affinage est fait par insufflation d'oxygène au moyen d'une lance verticale 7 oui penètre dans le réacteur par une ouverture pratiquée dans son couvercle.Le soufflage de l'oxygène, qui contient éventuellement des matières scorifiantes pulvérulentes, est effectué avec une grandeçenergie dans le faible volume du réacteur, de telle façon cutil se forme par réaction avec le métal et les matières scorifiantes une abondante émulsion moussante laitier-metal-gaz qui s 'élève dans le réacteur et déborde dans le décanteur 2 par dessus un seuil 8. Dans le décanteur les phases métal et scorie se séparent et sont évacuées respectivement par un siphon 9 pour le métal et une ouverture latérale 10 pour le laitier. Les gaz issus de l'affinage sont évacués par une cheminée 11 placée 2 Itextt2- mité du décanteur située à l'opposé du réacteur, de façon à récupérer au maxi nana la chaleur sensible des gaz provenant du réacteur. te revêtement réfractaire des différentes parties de l'installation comporte un revêtement d'usure briqueté 12 et un revêtement réfractaire isolant 13. Les parties les plus exposees t(iermiquement, respectivement situées entre le puits à fonte 5 et le réacteur 1 et entre le réacteur I et le décanteur 2, sont refroidies par des boîtes en tôle à circulation d'air 14 et 15. ta fonte liquide à affiner est versée régulièrement dans le puits 5 par un dispositif d'alimentation non représenté ; l'acier élaboré, après passage par le siphon 9, déborde de façon continue par un bec 16 dans une poche de coulée également non représentée ; de son côté, le laitier nui s'écoule par l'orifice de décrassage 10 tombe également dans une poche non représentée. Au cours du fonctionnement, on constate tme usure plus ou moins régulière des réfractaires du réacteur et du canal d'entrée de fonte. Sur la figure 1, on a représenté en trait plein le profil d'usure du revêtement d'usure après 200 heures de soufflage d'oxygène dans le réacteur. On constate que le réfrac- taire du décanteur ne s'use pratiquement pas. Par contre, on peut constater une usure particulièrement importante à la sortie du canal defonte 6 dans le réacteur, plus importante que ne laisserait supposer la charge thermique à cet endroit. Comme indiqué plus haut, on attribue cette usure à l'action de la silice formée au moment où la fonte arrive en contact avec les conditions oxydantes régnant dans le réacteur. Afin de combattre cette usure préférentielle, on a disposé dans le refrac- taire, au moment où l'on a construit le revêtement, un tube en acier de 6 mm de diamètre intérieur, qui débouche dans la fonte près de l'endroit ou se produit cette usure localisée. Sur la figure 1 sont représentées plusieurs variantes de disposition repérées respectivement 17, 18 et 19. En 17 et 18 le tube arrive par le dessus de l'installation, longe la boîte de refroidissement 14 et traverse le revêtement de la paroi pour déboucher, en haut du canal d'amenée de la fonte 6 pour la variante 17, dans la paroi du réacteur juste au-dessus de l'orifice du canal dans la variante 18. Dans ce dernier cas, on dispose de préférence plusieurs injecteurs parallèles en nappe horizontale, comme représenté figure 2. Revenant à la figure 1, on voit une troisième variante 19 dans laquelle le tube arrive par le dessous de l'installation en traversant le garnissage du fond.Cette dernière variante est sans doute la moins commode. mais le choix sera fait dans la pratique en fonction des facilités de placement des tubes dans le garnissage, les résultats obtenus ntetant pas très différents dans les diverses versions. Une autre possibilité consiste à disposer dans le garnissage une brique réfractaire poreuse du genre de celles déjà bien connues et utilisées couramment pour le traitement de métaux liquides par des gaz, à laquelle l'agent de refroidissement est amené par un tube et dont la face affleurant la surface du revetement réfractaire diffuse l'agent de-refroidissement dans la fonte. A titre d'illustration, une telle disposition est représentée sur la figure 3, où l'on voit une brique réfractaire poreuse 20 qui fait partie du garnissage 12, disposée Juste au-dessus de l'orifice de sortie du canal fonte 6 dans le réacteur 1. tes moyens d'injection, dans les différentes variantes d'exécution décrites ci-dessus sont raccordés à des moyens d'alimentation en mazout à pression réglable non représentés, permettant d'injecter par le tube du mazout sous un débit compris entre 0,5 et 2,5 1/mon ; ce débit correspond a 0,5 à 2,5 1/tonne de fonte pour un débit dé fonte de 60 t/heure. Ce mazout, oui agit à la fois par sa température-de dissociation et par la formation des produits réducteurs qui en résulte, permet de modifier les conditions chimiques régnant à cet endroit et de diminuer considérablement l'usure du réfractaire oui en résulte. De cette façon, on peut ramener l'usure au hout de 200 heures au profil indicué par la ligne pointillée. Dans le cas où l'on utilise un produit réfractaire poreux comme dans la variante d'exécution représentée n la figure 3, on injecte plutôt comme agent refroidissant un hvdrocarbure gazeux tel aue le méthane. L'utilisation de mazout pourrait entraîner l'obstruction du réfractaire poreux par suite de la dissociation prématurée du mazout dans la masse du réfractaire. RER wDICATIONS 1) - Procédé de protection des réfractaires d'une installation de conversion pneumatique continue de la fonte en acier dans laquelle un courant de fonte est introduit dans un récipient d'affinage par un canal réfractaire debouchant au-dessous du niveau des matières dans ce récipient d'affinage, procédé caractérisé en ce auton introduit à l'endroit où ledit canal débouche dans ledit récipient d'affinage, un courant d'un agent de refroidissement dissociable à la température de la fonte liquide comme les hydrocarbures gazeux ou liquides. 2) - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agent de refroidissement dissociable est injecté dans le courant de fonte par au moins un injecteur qui traverse le garnissage réfractaire pour déboucher dans le canal d'introduction de la fonte. 3) - Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que l'agent de refroidissement dissociable est injecté dans le courant de fonte par au moins un injecteur qui traverse le garnissage réfractaire pour déboucher dans le récipient d'affinage juste au-dessus de la sortie du canal d'introduction de la fonte. 4) - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce oue l'agent de refroidissement dissociable est injecté dans le courant de fonte par une brique poreuse placée dans le garnissage réfractaire du canal d'introduction de la fonte à laquelle l'agent de refroidissement est amené de l'extérieur par un tube d'alimentation. 5) - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agent de refroidissement dissociable est injecté dans le courant de fonte par une brigue poreuse placée dans le garnissage réfractaire du récipient d'affinage juste au-dessus de l'orifice du canal d'introduction de la fonte, à laquelle l'agent de refroidissement est amené par un tube d'alimentation. 6) - Procédé de protection des réfractaires d'une installation de conversion pneumatinue continue de la fonte en acier dans laquelle un courant de fonte est introduit à la partie inférieure d'un récipient d'affinage par un canal réfractaire descendant qui débouche près du fond du récipient d'affinage, procédé caractérisé en ce au'on introduit dans le courant de fonte un courant d'un agent de refroidissement dissociable à la température de la fonte liquide, gazeux ou liquide, par un moyen d'injection placé dans le-garnissaRe réfractaire re au voisinage de la partie la plus basse du canal n Endroit ou où il débouche dans le récipient d'affinage.