Brevet FR2280712A1 — publié le 19760227

la présente invention concerne un procédé de désoxydation ou de carburation d'un bain métallique, et plus spécialement d'un bain d'acier en fin d'élaboration. Parmi les nombreux agents désoxydants de l'acier liquide, on accorde souvent la préfdrence au carbone, qui fournit un produit de désoxydation gazeux, l'oxyde de carbone, lequel, parce qu'il est gazeux, se dégage et ne laisse pas de trace, éventuellement nuisible, dans l'acier. De plus, une partie du carbone ajouté, qui n'a pas servi à la désoxydatien, peut produire une certaine carburation de l'acier. Une méthode assez souvent utilisée, parmi d'autres, pour apporter le carbone de désoxydation ou de carburation, consiste à insuffler, au moyen d ' une lance, de la poudre de carbone ou une poudre contenant du carbone en suspension dans un gaz porteur. la lance est introduite par le bec du convertisseur en position horizontale, ou par une porte du four hautin ou du four électrique. Cette méthode usuelle présente un certtn nombre d'inconvénients t a) Ralle nécessis un dispositif spécial d'insufflation, mobile sur le plancher de travail, devant le convertisseur ou devant le four. b) Ce dispositif est encombrant. c) La lance insuffle le carbone en surface du bain, car elle ne pénètre jamais beaucoap dans le bain. d) Flaimes et poussières rendent cette méthode très inconfortable pour le personnel d'exploitation. Le but de la présente invention est d'abord d'éviter tous ces inconvénients en replaçant la lance d'injection par une tuyère soufflant le carbone pulvérulent au-dessous de la surface du bain é- tallique, donc iMmergée. Mais avec une tuyère immergée, les difficultés qui se présentent sont complexes : la poudre de graphite est compatible avec de l'air, mais non avec de l'oxygène pur, pour des raisons de sécurité évidentes. Il a'est mssme pas question de pouvoir utiliser un mdme circuit d'abord en oxygène pur, puis, lors d'une phase suivante, en poudre de graphite en suspension dans l'air ou dans un gaz neutre, et ensuite, lors d'une phase ultérieure, de revenir à l'oxygène pur. Car de la poudre de graphite pourrait rester déposée en certains endroits du circuit, et ex- ploser ensuite lors de l'admission d'oxygène. Or, une tuyère immergée doit, en permanence, être alimentée, sous peine d'être envahie par du métal liquide en provenance du bain. Au contraire, l'innection de carbone ne s'e--fecle dans le bain que pendant un temps très court. .n dehors de cette Kssériode, si Ce même circuit, qui sert à la poudre de carbone, est alimenté par un gaz neutre ou par du gaz carbonique, qui sont refroirissants, la tuyère se bouche, au moins partiellement, et parfois totalement, p-rce que du métal se fige à son extrémité sous l'effet refroidissant dudit gaz; et si ce même circuit est alimenté par ae l'air, l'azote de l'air nitrure le bain métallique, en même temps que la tuyère s'use à la vitesse d'un fond de corvertisseur thomas, ce qui n'est plus reconnu comme satisfaisant. Un deuxième out de la présente invention, autre que celui d'éviter l'injection par lance, éj5 mentionné ci-aessus, en faisant appel à une tuyère imnergée, est de réaliser à la fois une vitesse d'une tuyère d'usure de la tuyère identique à la vitesse d'usure/à double tube concentrique, soufflant de l'oxygène pur au centre et périphériquement un Iluide protecteur, de limiter à un très faible niveau la nitruration du bain, de rendre possible en toute sécurité l'injection de poudre de carbone, et d'éviter aussi -toute obstruction du nez de la tuyère. A cet effet, la présente invention a pour objet une méthode de désoxydation et/ou de carburation d'un bain métallique, par in ou contenant du parbone jectiond'zepoudre de carbone/au moyen d au m oins une tuyère immergée, et caracterisée en ce cuevladite tuyère étant constituée de trois tubes concentriques, le tube central de ladite tuyère est alimenté soit en gaz neutre > soit en gaz carboniquependant la ou les phases d'oxydation, et en un gaz neutre porteur de la poudre de carbone pendant la ou les phases de désoxydation et/ou de carburation, le tube intermédiaire est alimenté en oxygène pendant la ou les phases d'oxydation, et en un gaz non oxydant pendant la ou les phases de dés oxydation ou de carburation, tandis que le tube périphérique est alimenté en un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure, pendant la ou les phases d'oxydation. L'alimentation du tube périphérique pendant la ou les phases de désoxydation et/ou de carburation peut se faire, suivant les cas, soit par le mêmv fluide protecteur que pendant la ou les phases d'oxydation, soit par un autre fluide protecteur, soit par un gaz neutre contenant ou non une proportion très faible d'oxygène. Ainsi, avec la méthode selon l'invention, tous les objectifs recherchés sont atteints a) Sécurité : le tube central de la tuyère triple ne reçoit jamais d'oxygène; les dép8ts de carbone qui peuvent rester ici et là dans le circuit alimentant le tube central sont ensuite balayés par le gaz neutre ou par le gaz carbonique utilisés en dehors de la phase réductrice de désoxydation/carburation. b) Non-obstruction de la tuyère : le bouchage de la tuyère pendant la phase d'oxydation est évité par le soufflage d'oxygène pur dans le tube intermédiaire. c) Vitesse d'usure : la vitesse d'usure de la tuyère triple est très satisfaisante, par suite de l'alimentation du tube périphérique en un fluide protecteur, par exemple des hydrocarbures. d) Nitruration du bain faible ou nulle : avec la tuyère triple, on n'est plus contraint, pour éviter le bouchage, de souffler de l'air, pendant la phase d'oxydation, dans le circuit conduisant ensuite la poudre de carbone; on peut utiliser, dans le tube central de la tuyère triple, soit de l'arBon, si son prix le permet, soit du gaz carbonique, si l'argon est trop cher. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la méthode de désoxydation selon l'invention. Dans un convertisseur de 60 tonnes d'acier par coulée, soufflant de l'oxygène pur de bas en haut, on dispose dans le fond du convertisseur de 7 tuyères à deux tubes concentriques, et d'une tuyère à trois tubes concentriques, cette dernière étant destinée à ap pliquer la méthode selon l'invention de désoxydation et et de carbura- tion du bain métallique. L'opération métallurgique comporte deux phases, de durées très inégales 1ère phase : durée~12 minutes. C'est la phase d'oxydation, ou de conversion proprement dite. Pendant cette première phase, les 7 tuyères doubles soufflent de l'oxygène pur à un débit moyen total de 250 hm3/mn, en consommant 1,5 litre de fuel-oil de protection par minute de soufflage et par tuyère, pendant que la tuyère triple est alimentée - dans son tube central, d'un diamètre de 21 mm, par un débit de gaz carbonique de 15 Nm3/mn, - dans le tube intermédiaire, dans une action annulaire comprise entre un diamètre de 25 mm et un diamètre de 28 mm, par un débit de 5 Nm3/mn d'oxygène pur, - dans le tube périphérique, dans une section annulaire comprise entre un diamètre de 38 mm et un diamètre de 39,5 mm un débit de fuel- oil de 1,5 litre/minute. 2èrne phase : durée : une minute. C'est 1 phase de d -soxyda- tion et d'éventuelle carburation, après le décrassage du laitier, effectué entre les deux phases. Pendant cette deuxième phase, les 7 tuyères doubles sont alimentes en azote dans leurs deux circuits, tandis rue la tuyère triple est alors alimentée - c-ns son tube central, par un débit d'azote de 20 Nm3/mn tenant en suspension 3Kg/Nm3 de poudre de graphite. - dans le tube intermédiaire, par un débit d'azote de 2 N3/mn, - dans le tube périphérique, par un faible débit d'azote de balayage Pour une consommation de carbone pulverulent de 60 Kg, et compte tenu du brassage du bain par l'azote, la teneur en oxygène de l'acier est ramenée de 0,100 C0 à 0,050 $, pour une teneur en carbone qui passe de 0,020 .; à 0,050 % tandis que sa teneur t azote ne s'ac- croit que de 0,0007 %, passant de 0,0030 % à 0,037 j, Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. C'est ainsi qu'il n'est pas exclu, dans certains cas particuliers, de faire fonctionner au même instant les tuyères oxydantes avec de l'oxygène, et la ou les tuyères désoxydantes et carburantes selon l'invention avec de la poudre de carbone, et/les divers fluides qui accompagnent normalement cette poudre en phase désoxydante. Dans cette variante, les tuyères oxydantes sont en phase oxydante, et la ou les tuyères selon l'invention se trouvent en phase désoxydante, au même instant. Cela peut procurer certains avantages métallurgigues.O L'invention s'applique spécialement bien aux convertisseurs d'aciéries à l'oxygène pur, aussi bien ceux qui soufflent à travers le fond, de bas en haut, que les convertisseurs à lance verticale. REVENCATIONS jo/ Méthode de désoxydation et/ou de carburation d'un bin me- tallique, notamment d'un bain d'acier, par injectiond'ur.epoudre de pu contenant du carbone carbone/au moyen au moins une tuyère immergée, et caractérisée en ce que, cette tuyère étant constituée de trois tubes concentriques : le tube central de lacite tuyère est alimenté soit en gaz neutre, soit en gaz carbonique pendant la ou les phases d'oxydation, et en un gaz neutre porteur de la poudre de carbone/pendant carbone pha- ses de désoxydation et/ou de carburation; le tube intermédiaire est alimenté en oxygène pendant la ou les phases d'oxydation, et en un gaz non oxydant pendant la ou les phases de dés oxydation ou de carburation, tandis que le tube périphérique est alimenté en un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure pendant la ou les phases d'oxydation. 20/ Méthode de désoxydation et/ou de carburation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube périphérique de la tuyère triple est alimenté, pendant la ou les phases de désoxydation et/ou de carburation, par le même fluide protecteur que pendant la ou les phases d'oxydation. 30/ Méthode de désoxydation et/ou de carburation selon la revendication i, caractérisée en ce que le tube périphérique de la tuyère triple est alimenté, pendant la ou les phases de désoxydation et/ou de carburation, par un fluide protecteur de la tuyère contre l'usure, qui est différent du fluide protecteur utilisé pendant la ou les phases d'oxydation. 40/ Méthode de dés oxydation et/ou de carburation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube périphérique de la tuyère triple est alimenté, pendant la ou les phases de désoxydation et/ou de carburation, par un gaz neutre, contenant ou non une proportion très faible d'oxygène.