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La presente invention se situe dans le domaine
de l`elaboration des métaux, notamment de l'acier.
Elle concerne plus précisément les récipients métallurgi-
ques d`affinage, notamment les convertisseurs d'aciérie
à soufflage d'oxygène d'affinage par le haut, et dont
le fond est pourvu d'éléments réfractaires perméables.
On connait des trai-tements métallurgiques qui
consistent à soume-ttre un bain de métal en fusion à un
brassage pneumatique par injection controlée d'un
fluide de brassage, habituellement un gaz iner-te comme
l'azote ou l'argon, au travers d'éléments refractaires
perméables montés dans le revetement réfractaire
habituel qui forme le fond du récipient contenant le
bain (FR-A- Z 322 ~02, US n 3 259 484).
L'application d'une telle technique de brassage
à un convertisseur d'aciérie à l'oxygène soufflé par
le haut, se développe actuellement dans le monde entier
sous la dénomination commerciale "procédé LBE" (marque
de commerce) (Lance - Brassage - Equilibre). Ce procédé
tend à réaliser, comme son nom l'indique, l'équilibre
entre métal et laitier et permet ainsi de cumuler dans
une large mesure les avantages respectifs des procédés
classiques d'affinage à soufflage d'oxygène par le
haut et à soufflage d'oxygène par le bas.
De nombreuses solutions ont déjà été proposées
pour conférer aux éléments réfractaires une perméabilité
sélective suffisante pour assurer un débit de fluide de
brassage satisfaisant, tout en évitant une pénétration
; en sens inverse du métal en fusion. Parmi les solutions
connues, on petu notamment ci-ter celle décrite dans la
demande de brevet européén publiée n 0021 861 e-t qui
consis-te à méanger des passages interstitiels au sein
d'une masse
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refraetaire e~anche, soit à l'ald~ de corps a paroi i.lsse
incorpores à un bloc refractaire monoli-thique, soi~ par
assemblage de plaquettes refractaires juxtaposees avec
interposit.ion entre elles d'entreto.ises calibrees.
Par ailleurs, ces elements, col~me tout mat~riau
refractaire, s'usent inevitablemen-t all contact du métal en
fusion. Cette usure est en outre accelerée en raison m~me
du souf1age gazeux qui provoque des mouvements de convec-
tion du metal liquide tr~s sensibles au niveau des eléments
de so~lfElage, mais don-t les effets induits se t:on~ egalement
sentir sur la duree de vie du reEracta.ire classique environ-
nant. A ce~ égard, l'expérience montre que, dans le cas des
convertisseu-s traditionnels à sou~flage ~'oxygène pa~ le
haut (type L.D.), le fond s'use generalement ,nvins vite que
le refractaire en paroi, alors que c'est plu~.ot le contraire
qui se passe lorsque ces convertisseurs sont munis dans le
fond d'elements refractaires per~a~1es.
Sinon à devoir fréquem.~ent réparer le fond et
remplacer les éléments perméables usagés, ce qui serai.
fortement pénalisant, le problème qui se pose est donc
celui de savoir s'il est possible de ralentir la vitesse
d'usure de ces éléments, et ceci tout en préservant leur
perméabilité.
Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé
pour am~l~orer la durée de vie des él~ments réfractaires
perméables équipant le fond des récipients métallurgiques
d'affinage, not~mm~nt les convertisseurs d'aciérle a souf-
flage d'oxygène par le haut, lesdits éléments servant pour
l'injection contrôlee d'un fluide de brassage dans le bain
de métal en fusion contenu dans le récipient, procédé
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carac~érise en ce que au cour~ de l'af.Einage d'une charge
~ue].conque, on ~orme un laiti.er fluide ~ue l'on consexve
ensuite dans le con~.~ertisseur apres coulee du métal en
fusion par basculement dudit récipien~; en ce quc l'on
redresse le récipient en position vertica'e de manière que
le laitier ~e dépose et se répart-sse sur le fond, et en ce
que on laisse sécher ledit laitier et assurei sa prise tout
en maintenant dans les éléments réfractaires perméables une
presslon suEfisante pour assurer un debit permanent de fluide
de brzssage.
~ our fixer les idées, dans le cas d'un cvnvertis-
seur d'aciérie d'une capacité superieure ~ 200 t, on pourra
maintenir, dans les eléments ~epress~on assurant l:n débit
de fluid~ de brassage de llordre de 30 m3/h environ par
élément, compte en m3 aazeux,
Le cas eshéant, cn pourra parfaire la réparti-tion
du laitier sur le fond en faisant basculer 12 convertisseur
de part et d'autre de sa position verticale~
Par la suite on considerera que le récipient métal-
lurgique d'afrinage est un convertisseur d'aciérie a l'oxy-
gene soufflé par le haut (type L.D.) etant entendu que l'in-
vention s'applique egalement a tout récipient métallurgique,
susceptible de basculer autour d'un axe horizontal et dans
lequel l'opération d'affinage s'accompagne de la formation
d'un laitier.
La technique de dépôt selon l'invention peut ~re
ef~ectuée systématiquement apres chaque charge, ou tout au
moins après chaqu~ charge ayant conduit à une mise à nu,
meme partielle, des éléments reLractaires perméables,
La méthode proposée est d 7 une grande simplic~té et
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ne ~,ose aucune ~ifficulte non maltrisee. Elle suppose unique-
nent la precauti~n de former, a~l cours, ou plus sir~lplement en
fin d'affina~e d'une charge, un laitier capable, de par sa
fluidite, de couler le long de la paroi du convertisseur, de
s'étaler ensui~e sur le fond et d'y coller en durcissant. En
pratique, cela se résume pour l'homme de métier à une verlfi-
cat on visuelle de l'aptitude du lai-tier à repondre à ces
trois exigences, que l'on entend d'ailleurs désigner par
l'expression "on :Eorme un lai~ier fluide" util.isée dans la
formation ci-a~ant de l'objet de l'invention.
Ainsi, si le laitier n'est pas asse7 1uide, son
étalement et son collage ~prise mecanique! sur le fond ne
sont plus assurés. Pour y parvenir, on pourra lui rajouter,
en fin d'-~f~inag~, des agents fluidifiants,- tels que du
spath-fluor, ou autre fondant habituel, qui abaisse sa tempe-
rature de fusion. Inversement, si ie laitier esi trop fluide,
son temps de durcissement est inutilement 1Ong. De plus, il
est ~ craindre que son point de fusion relativement trop bas
entrainera sa disparition du fond dès le debut du traitemer.t
d'a finage de la charge suivante. Dans ce cas, on rajoutera
au laitier des agents epaississants, par exemple de la dolo-
mie ou tout autre oxyde refractaire ou melange d'oxydes
refr~ctaires dont on a un usage courant en acierie.
Une fois durci et en prise mecanique sur le fond,
le laitier forme une couche refractaire qui soustrait les
elements permeables d'un contact direct avec le bain de
metal en fusion. Par ailleurs, la presence de ces elements
perméables dans le fond n'implique aucune autre exigence
au cours du durcissement du laitier que celle qui consiste
~ maintenir au travers d'eux un faible débit de fluide de
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brassacJe, dé~.it que l'on peut qualifier "de sécuri.te" et
qul, d~ surc~oîL, ne penalise aucunement la productivité,
puisqu'il s'opere pendant le durcissement necessaire du
laitier.
De plus~ ce debit que l'on peut considerer comme
perdu (c'est-a-dire non utilise pour le traitement du bain
proprement dit), n'alourdit que tres faiblement le co~t
global de l'operat..on, compte tenu de sa valeur relativement
faible par rapport ~ celle mise en oeuvre lors du brassage
du bain (de l'ordre de 150 m3jh). On pe~.t même dire que les
consëquences sur le coût sont pratiquement negligeables, si
on p~end soin de choisir un gaz largement disponible dans
le commerce, comme i'azote par exemple, ou le cas echeant,
un ga~ de recuperation produiL dans l'usine elle-meme, comme
le CO2.
Une f~is la couche de laitier durcie, le convertis~
seur est pret pour une nouvelle charge. On constate dès le
debut du traitemen- d'affinage, que non seulement la perméa-
bilité du fond est conservée, mais qu'elle a meme sensible-
ment augmenté par rapport au niveau qu'elle avait au cours
de l'affinage des charges effectuees sans depôt prealable
~ de laitier sur le fond.
Cn rappelle à toutes fins utiles, qu'un indicateur
possible du "niveau" de permeabilité peut être constitué par
le rapport pression/debit de fluide dans la conduite d'amenée
de ce dernier à l'élément réfractaire perméable. Ce rapport
peut atre déterminé ~ partir d'une valeur de référence prise
lorsque l'élément est à l'état neuf par soufflage a vide, ou
au cours de l'affinage de la première charge au convertisseur.
En ce qui concerne les résultats obtenus sur la
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~erméa~iiité, l'explication n'est pas encore totalemerltéluc1dæe:
. l'obser~ation semble montrer que la préservation
de la perméabilite est assuree par la présence d'un reseau
de canaux reliant la face de soufflage de l'élér.lent à la
surface libre -du fond au travers de la couche de laitier
déposé, ce reseau se formant lors du séchage de ladite cou--
che grace au soufflase permanent du fluide de brassage;
. quant a l'améliora-tion de cette perméabilité, il
pourrait s'agir d'un phénomène in-terne à l'element refrac-
taire perm~able. ~n peut penser a priori que l'explication
est d'origine thermique Le refroidissement du fond, dont
l'effet est accentue par le f ux permanent de flui~e de
brassage, serait de nature à creer au sein des éléments de
soufflage des contraintes mec^niques qui, en se liberant
donnent naissance à un reseau de micro-fissures, s'amorçant
p~ feren~iellement en paroi des passages originels prevus
pour le fluide de brassage.
On peut également penser a une explication de
nature aéromécanique le fluide de brassage pouvant pour une
part, circuler lateralement dans des zones de moindre perte
de charge qui se forment éventuellement à l'interface de la
couche de laitier deposee et du fond refractaire preexistant.
Comme on l'a dé~a d~t, la technique selon l'inven-
tion peut être mîse en oeuvre à tout moment, entre deux
charges quelconaues d'une même campagne ou meme d~s 1a fin
de la premiere charge, sur un convertisseur a l'état neuf.
Il faut également souligner que, grâce a llamélio-
ration de la durée de vie des éléments perméables obtenue
par la mise en oeuvre de l'invention, ce n'est plus 1a tenue
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du fond qul iimite la dur~e dtune campagne. .~utrement di.t,
12 fond n'est plus u~ l~.rohlè~le pour l'usure du convertis-
seur, de sorte que l'on se retrouve, sur ce plan, dans la
meme situation qu'avec un convertlsscur classi.que ~ souf1age
d'o~gane par le haut (type L.D.).
Par ailleurs, l~invention s'applique quel que soit
le type d'el~ments réfractaires perméables util.isés. Il doit
être souligné cependant que d'excellents résultats ont pu
etre obtenus avec les él~ments Gvoqués au début e-t dont on
].0 pourra ~oir plus alnple connaissance en se reportant à la
description détaillee qui en est fai'~e dans la demande de
brevet europeen n 0021 ~61 déja citée.
