Brevet FR2645543A1 — publié le 19901012

i Brique de lavage au gaz calcinée et utilisation de celle-ci La présente invention a pour objet une brique de la- vage au gaz calcinée, de porosité orientée, ainsi que son utilisation particulière. Depuis 30 ans environ, le traitement sous vide des coulées d'acier a vu son champ d'application s'élargir, dans la métallurgie secondaire. Le dégazage au gaz de la- vage ainsi que la décarburation sous vide font partie de ces applications. La réaction carbone -oxygène, dépendante de la pres- sion, est utilisée pour la décarburation sous vide des coulées d'acier non calmé. On peut atteindre ainsi des te- neurs en carbone parfois très faibles, inférieures à 0,01%. Plus la pression partielle de CO est faible, plus les te- neurs finales en carbone sont basses. Pour la décarburation fine des aciers non alliés, on connait entre autres, le procédé RH et le procédé DH. Dans le procédé RH (Ruhrstahl-Heraeus), l'acier li- quide, provenant de la poche de coulée, est envoyé dans un tube ascendant, au moyen d'un gaz de transport, en parti- culier de l'argon, introduit dans le tube ascendant, au- dessus du niveau de l'acier, et acheminé à travers le tube ascendant, sous l'effet de l'augmentation de volume du gaz, puis envoyé dans le récipient d'évacuation, sous l'effet de la différence de pression entre la pression atmosphéri- que extérieure et la dépression régnant dans ce récipient d'évacuation. L'acier aspiré dans le récipient d'évacuation est fragmenté, ce qui provoque une forte augmentation de la surface et par conséquent un bon dégazage. L'oxygène introduit en même temps et qui, pendant toute la durée du traitement, est fourni entre autres par le laitier, donne lieu à la formation de monoxyde de carbone qui se dégage dans le récipient sous vide, ce qui permet d'obtenir la décarburation souhaitée. Par insufflation supplémentaire d'oxygène, on a tenté d'optimiser la décarburation fine à des valeurs aussi basses que possible. Dans ce contexte, on peut mentionner aussi une va- riante du procédé RH cité, à savoir le procédé RH-OB. Pour accélérer la décarburation, on insuffle ici de l'oxygène dans le métal en fusion, par des buses refroidies au gaz. On obtient une décarburation rapide en particulier par une grande vitesse de circulation du métal en fusion, et par conséquent en augmentant le débit de gaz de trans- port, ainsi qu'en augmentant le diamètre du tube ascendant de l'installation sous vide. Par un apport contrôlé d'oxygène, on peut abaisser la teneur en carbone à des valeurs pouvant aller jusqu'à 0,002%. Mais on a cet inconvénient que le soufflage d'oxy- gène entraîne des coûts de gaz élevés et surtout une usure très prématurée, dans la région de l'introduction du gaz, par rapport au reste de la maçonnerie réfractaire. L'invention se propose de fournir des moyens de per- fectionner le traitement des coulées de métal, dans des installations sous vide, en particulier d'augmenter la durée de vie tout en réduisant les coûts et en assurant des taux de décarburation aussi élevés que possible. L'invention repose sur la découverte que ceci peut être atteint par intégration d'une brique de lavage au gaz calcinée, spéciale, dans le récipient d'évacuation, cette brique de lavage au gaz servant à insuffler un gaz inerte, tel que de l'argon. Il s'est avéré., de manière surprenante, qu'en renon- çant à insuffler séparément de l'oxygène, on peut réduire la teneur en carbone qui passe par exemple de 0,03% à moins de 0,0002 %, en quelques minutes, parfois même à des va- leurs inférieures à 0,001%. Ces teneurs en carbone ne peu- vent être obtenues, même avec les installations OB connues, que par utilisation de quantités considérables d'oxygène, avec les inconvénients qui en résultent, comme exposé ci- dessus. L'invention propose donc une brique de lavage au gaz, de porosité orientée, qui contrairement aux briques de la- vage usuelles, telles que celles utilisées par exemple dans la métallurgie en poche, est calcinée. Cette brique de lavage au gaz calcinée doit comporter plusieurs canaux, à peu près parallèles entre eux, qui sont formés par de petits tubes implantés séparément. C'es petits tubes sont mis en place dans une brique de lavage au gaz calcinée, préalablement préparée, qui comporte un nombre correspondant de canaux de passage pra- tiqués pour recevoir les tubes. Les canaux de passage peuvent être percés, par exem- ple après la calcination de la brique de'lavage, ou prati- qués juste avant la calcination. Les tubes, en particulier des tubes métalliques (éven- tuellement aussi des tubes de céramique frittée à densité maximale) sont collés dans les canaux de passage, avec une colle réfractaire, ou scellés à l'aide d'un mortier réfrac- taire. La brique de lavage peut être une brique de lavage au gaz coulée, broyée ou pressée. La brique de lavage au gaz calcinée, ainsi préparée, présente une grande résistance à l'érosion et aux infil- trations. Grâce au tube d'arrivée de gaz, mis en place après la calcination, lors d'une étape de procédé séparée, le courant de gaz inerte, introduit par un conduit d'ali- mentation approprié, peut être insufflé, de manière bien dosée, dans le métal en fusion. Comme on l'a déjà dit plus haut, on a constaté qu'en intégrant une brique de lavage au gaz appropriée dans la paroi d'un récipient sous vide avec dégazage de quantités partielles, il était possible d'obtenir, de manière sur- prenante, une décarburation fine et même très fine des coulées d'acier. Ceci s'applique en particulier dans le cas d'une utilisation de la brique de lavage au gaz dans un réci- pient sous vide, en vue de la mise en oeuvre d'un procédé de dégazage continu RH ou d'un procédé de dégazage RD-DH Heber. Mais la brique de lavage au gaz décrite peut aussi être intégrée dans un récipient sous vide d'une instal- lation RH-OB, comme on le verra plus en détail ci-après. La brique de lavage au gaz est de préférence inté- grée dans la paroi latérale du récipient d'évacuation, dans la région de la coulée d'acier, de préférence face à la région d'entrée du métal en fusion. Le gaz inerte, introduit par la brique de lavage au gaz, se répartit sous une forme extrêmement fine, dans la région de dégazage du métal en fusion. Grâce à l'utilisa- tion d'une brique de lavage au gaz, de porosité orientée, on peut régler des vitesses d'écoulement élevées pour le courant de gaz inerte, ce qui est important pour une répar- tition uniforme du gaz inerte dans le métal en fusion. A cet effet, on prévoit aussi de disposer plusieurs briques de lavage au gaz du type précité, qui sont placées dans le récipient d'évacuation, soit proches les unes des autres, juxtaposées ou faiblement espacées, soit face à face. On peut aussi répartir plusieurs éléments de lavage au gaz suivant une couronne. L'utilisation des briques de lavage au gaz décrites empêche, presque totalement, une usure prématurée dans la région d'introduction du gaz, face à la paroi latérale du récipient d'évacuation. On a constaté, de manière surprenante, que l'envoi du gaz inerte, de la manière décrite, suffit à lui seul à permettre l'obtention de teneurs en carbone,extrêmement faibles, de la coulée d'acier, telles que celles citées plus haut, en renonçant à tout apport extérieur séparé d'oxygène. Un autre avantage réside dans le fait qu'il suffit d'introduire dans le tube ascendant de l'installation des quantités réduites de gaz inerte, ce qui réduit aussi l'usure à cet endroit. Ceci est d'autant plus important que cette région est la plus sensible de l'installation d'évacuation, en ce qui concerne la durabilité du matériau réfractaire. La brique de lavage au gaz peut être facilement intégrée dans le récipient inférieur de l'installation d'évacuation, de préférence à une faible distance au-des- sus de son fond. On introduit ainsi dans l'acier une éner- gie optimale de brassage et de mélange du gaz inerte qui y est uniformément répartie. Comme il a été dit plus haut, l'intégration de la brique de lavage au gaz citée permet de renoncer à un apport d'oxygène séparé. Mais il est évidemment possible aussi d'utiliser la brique de lavage au gaz décrite, dans le récipient d'évacuation, en vue de la mise en oeuvre d'un procédé RH-OB. Dans ce cas, on peut réduire considérable- ment la quantité d'oxygène insuflée dans le métal en fu- sion, de sorte que l'on obtient de la même manière les avantages décrits, bien que dans une mesure légèrement inférieure. L'invention est décrite ci-après plus en détail en référence au dessin annexé, dans lequel: La figure 1 représente en perspective et en coupe, la zone de transition entre la poche et le récipient sous vide d'une installation RH; La figure 2 montre, à échelle agrandie et en coupe suivant II-II de figure 1, un détail de cette installation; La figure 1 montre un tube 10 destiné à aspirer le métal en fusion hors de la poche de coulée (non représentée) ainsi qu'un autre tube 12, placé à côté, par lequel le métal en fusion retourne dans la poche de coulée, dans un procédé en continu, après avoir traversé-le récipient d'évacuation 14. La partie vue en coupe du tube 10, en particulier, montre la maçonnerie 16 réfractaire, placée à l'intérieur du tube, tandis que la référence 18 désigne la maçonnerie réfractaire à l'intérieur du récipient d'évacuation 14. A une faible distance au-dessus du fond 20 du ré- cipient sous vide, on a intégré une brique de lavage au gaz du type précité, dans la paroi latérale, face à la zone d'entrée 22. La tubulure de raccordement du gaz 24 de la brique de lavage est ici visible. Dans la vue en coupe à plus grande échelle de cette portion donnée par la figure 2, on voit comment la brique de lavage au gaz 26 est intégrée dans la paroi latérale du récipient sous vide 14. Il ressort de cette vue que la brique de lavage au gaz est placée dans la deuxième rangée de briques, au-dessus du fond 20, et est alignée fronta- lement avec la face intérieure de la maçonnerie réfrac- taire 18. Le fait de placer la brique de lavage au gaz 26 juste au-dessus du fond 20 s'est révélé particulièrement avanta- geux, en ce qui concerne la répartition du gaz dans l'acier en fusion, la hauteur de la brique de lavage au gaz 26, au-dessus du fond 20, devant correspondre à peu près à la largeur de la brique 26 elle-même. En plaçant la brique de lavage au gaz 26 face à l'entrée 22, le courant de gaz inerte insufflé est répar- ti, de manière optimale, dans le métal en fusion circulant. - REVENDICATIONS - 1. Brique de lavage au gaz, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de canaux sensiblement parallèles les uns aux autres, qui sont formés par de petits tubes qui, sous forme d'éléments séparés, ont été collés ou scellés dans des canaux de passage, préparés à cet effet, après la calcination de la brique de lavage au gaz (26). 2. Utilisation d'une brique de lavage au gaz (26) calcinée selon la revendication 1, dans un récipient sous vide (14) avec dégazage de quantités partielles, en vue de la décarburation fine de coulées d'acier. 3. Utilisation selon la revendication 2 dans un récipient sous vide (14), en vue de la mise en oeuvre d'un procédé de dégazage RH, RH-DH ou RH-OB. 4. Utilisation selon la revendication 2 ou 3, carac- térisée en ce qu'on intègre une ou plusieurs briques de lavage (26), dans la paroi latérale (18) du récipient d'évacuation (14), dans la région de l'acier en fusion. 5. Utilisation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que la ou les briques de lavage (26) sont intégrées dans la paroi latérale (18), face à la zone d'entrée (22) du métal en fusion. 6. Utilisation selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5, caractérisée en ce que la brique de lavage (26) est placée, à une courte distance au-dessus du fond (20) du récipient d'évacuation (14), dans la maçonnerie réfractaire (18).