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La présente invention concerne une méthode
d'injection dans un bain métallique d'une poudre de carbone ou
contenant du carboner en vue de désoxyder ou de carburer le
bain. L'invention s'applique spécialement bien à un bain d'acier
fin d'élaboration.
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 conver-
tisseur en position horizontale, ou par une porte du four
Martin ou du four electrique.
Cette méthode usuelle présente un certain nombre
d'inconvénients :
a) Elle nécessite un dispositif spécial d'insuffla-
tion, mobile sur le plancher de travail, devant le convertis-
seur ou devant le four.
b~ Ce dispositif est encombrant.
c) La lance insuffle le carbone en surface du bain,
car elle ne pénètre jamais beaucoup dans le bain.
d) Flammes 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 remplaçant la lance d'injection par
une tuyère soufflant le carbone pulvérulent au-dessous de la
. .
surface du bain métallique, 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.
Or, il est utile que la tuyère considérée serve à
-1- ~
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l'affinage du bain, en soufflant un gaz oxydant qui peut être
de l'oxygene pur, pendant les phases d'oxydation, et serve
ensuite à la désoxydation ou a la carburation de ce bain. Mais
il ne faut pas que de la poudre de carbone reste deposee en
certains endroits du circuit, et explose ensuite lors de
l'admission de l'oxygène.
Le but de la présente invention est d'eviter le risque
precite et de fonctionner en toute securite, en utilisant une tuyere
double, c'est-a-dire a deux tubes concentriques.
10A cet effet, la presente invention a pour objet une
methode de desoxydation et de carburation d'un bain metallique
par injection d'une poudre de carbone ou d'une poudre contenant
- du carbone, au moyen d'une tuyere immergee constituée de deux
tubes concentriques, caractérisée en ce que le tube peripherique
est alimente séparement par un fluide protecteur de la tuyère
contre l'usure et le tube centrai est alimente au moyen d'une
conduite provenant du confluent de deux conduites distinctes dont
l'une est obligatoirement fermee lorsque l'autre est ouverte, la
première de ces deux conduites etant alimentee d'abord par un
gaz de balayage choisi dans le groupe constitué par l'azote,
l'argon et le gaz carbonique, puis par un gaz oxidant, puis à
nouveau par le même gaz de balayage, et est ensuite fermée,
tandis que la deuxième de ces deux conduites est d'abord fermée,
puis est alimentée en gaz de balayage précité, puis en un gaz
:neutre porteur de la poudre de carbone ou contenant du carbone,
choisi dans le groupe constitué par l'azote et l'argon, enfin en
gaz de balayage précité, avant d'etre fermée a nouveau.
Suivant une caractéristique particulière de l'invention,
deux vannes automatiques sont placées chacune sur l'une des deux
conduites aboutissant au confluent, et sont fermées chacune
lorsque l'autre est ouverte. On peut utiliser avantageusement des
vannes à boule a ouverture totale.
2 -
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Il est souvent utile d'effectuer un décrassage du bain
métallique entre chaque phase d'oxydation et chaque phase de
désoxydation et de carburation.
Comme on le comprend, c'est le balayage, séparant la
phase d'oxydation de la phase de désoxydation ou carburation, et
inversement, qui assure la sécurité. Des vannes bien disposées,
et éventuellement automatiques, évitent toute fausse manoeuvre.
~~ Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire
ci-après a titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation
de la méthode de désoxydation et de carburation selon l'invention.
Dans un convertisseur de 60 tonnes d'acier par coulée,
soufflant de l'oxygene pur de bas en haut, on dispose dans le
... .
' fond du convertisseur de 7 tuyères a deux tubes concentriques,
l'une d'entre elles seulement appliquant la méthode selon
l'invention de désoxydation et de carburation du bain métallique.
c ~
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La figure 1 est un schéma de principe des cicruits
d'alimentation de la tuyère appliquant la méthode selon l'in-
vention.
La figure 2 est une première variante de ce schéma.
La figure 3 est une deuxième variante.
Selon la figure 1, le tube central 1 de ladite tuyère
est alimenté par une partie de conduite coudée 2 elle-meme
alimentée par un raccord 3 en forme de Y. La branche 4 est
-~ alimentée en oxygène pur par l'intermédiaire de la vanne 5.
Elle peut aussi recevoir de l'azote. La branche 6 est alimentée
en azote par l'intermédiaire de la vanne 7.
La branche 6 peut recevoir de la poudre de graphite
en provenance d'un distributeur de poudre 8, dont la pression
intérieure est réglée par la manoeuvre d'une vanne 9.
Le tube extérieur 10 de ladite tuyère est alimenté
par la conduite 11 soit en fuel-oil, soit en azote.
L'opération métallurgique comporte deux phases, de
durées très inégales.
lère phase: durée: 12 minutes. C'est la phase
d'oxydation, ou de conversion proprement dite.
Pendant cette première phase, les sept tuyères doubles
soufflent de l'oxygène pur à un débit moyen total de 250 Nm3/mn,
en consommant 1,5 litre de fuel-oil de protection par minute de
soufflage et par tuyère. Pour la tuyère spéciale appliquant
l'invention, la vanne 5 est ouverte, tandis que la vanne 7 est
fermée.
A la fin de cette phase d'oxydation, l'oxygène de la
conduite 4 est remplacé par de l'azote, puis la vanne 7, admet-
tant de l'azote sans poudre de graphite, est ouverte, tandis
que la vanne 5 se ferme, et que la vanne 9 reste fermée. Ainsi,
on réalise un premier balayage de la branche 4, du raccord 3, du
~ coude 2 et du tube central 1 par l'azote qlli a traversé la
:,
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.".;
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vanne 5, et on réalise ensuite un deuxième balaya~e par l'azote
de la branche 6, qui traverse la vanne 7.
2ème_~hase: Durée: une minute.
C`est la phase de dés~xydation et d'éventuelle carbu-
ration, après le décrassage du laitier, effectué entre les
deux phases.
Pendant cette deuxième phase, six des sept tuyères
doubles sont alimentées en azote dans leurs deux circuits,
tandis que la tuyère double selon l'invention est alimentée en
azote contenant de la poudre de graphite dans son tube central,
et en azote sans poudre dans son tube extérieur.
Dans cette deuxième phase, la vanne 5 reste fermée,
la vanne 7 reste ouverte et la vanne 9 s'ouvre, afin d'aug-
; menter la pression interne du distributeur de poudre et d`in-
troduire ainsi un certain débit de poudre de graphite dans la
branche 6.
Ainsi, le tube central 1 de la tuyère appliquant l'in-
vention peut recevoir par exemple un débit d'azote de 20 Nm3/mn.
tenant en suspension 3 Kg de poudre de graphite par mètre cube
normal d'azote, tandis que le tube extérieur 10 de ladite tuyère
est parcouru par un faible débit d'azote de balayage sans poudre.
Pour une consommation de carbone pulvérulent 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 % à 0,050 %, pour une
teneur en carbone qui passe de 0,020 % à 0,050 %, tandis qu~
sa teneur en azote ne s'accroit que de 0,0007 ~, passant de
0,0030 % à 0,0037 %.
Pour plus de sécurité, si l'on craint que la vanne 7
ne soit pas étanche lorsqu'elle est fermée, et qu'ainsi, pen-
dant la première phase, dite d'oxydation, de l'oxygène risquede refluer dans la conduite 6 en amont de la vanne 7, on peut
avantageusement réaliser un montage selon l'une ou l'autre des
deux variantes représentées sur les figures 2 et 3, et qui,
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toutes deux, assurent une pression d'azote en amont de la vanne
7 fermée, cette pression d'azote étant réglée de telle manière
que l'oxygène de la conduite 4 ne puisse pas refluer en amon~
de la vanne 7.
Selon la figure 2, la conduite 6 comporte succes-
sivement, d'amont en aval: une vanne de réglage 12, un débit
mètre 13, l'orifice de sortie du distributeur 8 de poudre de
carbone, une vanne 7 et un raccord en forme d'Y.
Pendant la première phase, dite d'oxydation, la vanne
7 est fermée, tandis que la vanne de réglage 13 est maintenue
ouverte, si bien que la pression d'azote en amont de la vanne 7
est égale à 1~ pression d'alimentation, puisqu'il n'y a prati-
quement pas de débit. Cette pression d'azote est réglée de
telle fa~con qu'elle s'oppose à toute remontée d'oxygène à
travers la vanne 7 si celle-ci n'est tout à fait étanche.
Pendant la deuxième phase, dite de désoxydation et de
carburation, les vannes 7 et 12 sont ouvertes. L'ouverture de
la vanne 12 est telle que le transport du débit voulu de poudre
de carbone s'ef~ectue dans de bonnes conditions. Le débit
d'azote est mesuré par le débit mètre 13. La vanne 9 est égale-
ment ouverte.
Selon la figure 3, qui représente un autre variante,
la conduite 6 comporte successivement, d'amont en aval: une
première vanne automatique 14, une vanne de réglage 12, un débit
mètre 13, une deuxième vanne automatique 15, l'orifice de sortie
du distributeur 8 de poudre de carbone, une vanne 7, et un
raccord 3, en Eorme d'Y. De plus, un by-pass, commandé par une
vanne 16, existe entre l'amont de la vanne 14 et l'aval de la
vanne 15.
Dans la première phase, dite d'oxydation, les vannes
~ 7, 9, 12, 14, 15 sont fermées, mais la vanne 16 de by-pass
- est ouverte, établissant en amont de la vanne 7 une pression
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: d'azote réglée par la vanne 16 pour s'opposer à toute remontée
d'oxygène à travers la vanne 7 si celle-ci n'est pas étanche.
Dans la 2ème phase, la vanne 16 est fermée, tandis
que les vannes 7, 9, 12, 14 et 15 sont ouvertes. C'est la
vanne de réglage 12 qui détermine le débit d'azote convenable
pour transporter le débit voulu de poudre de carbone en pro-
venance du distributeur 8.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du
cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionne-
ments de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyenséquivalents.
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 avec 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 métallurgiques.
L'invention s'applique spécialement bien aux conver-
tisseurs d'aciéries à l'oxygène pur, aussi bien ceux qui
soufflent à travers le fond, de bas en haut, que les conver-
tisseurs à lance verticale.
