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Patent 1213147 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1213147
(21) Application Number: 440228
(54) English Title: METHOD AND INSTALLATION FOR THE TREATMENT OF STEEL IN THE CASTING LADLE
(54) French Title: PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DE L'ACIER EN POCHE
Status: Expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 39/105
  • 53/91
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C21C 5/32 (2006.01)
  • C21C 5/34 (2006.01)
  • C21C 7/00 (2006.01)
  • C21C 7/064 (2006.01)
  • C22B 9/10 (2006.01)
(72) Inventors :
  • METZ, PAUL (Luxembourg)
(73) Owners :
  • ARBED S.A. (Afghanistan)
(71) Applicants :
(74) Agent: NORTON ROSE FULBRIGHT CANADA LLP/S.E.N.C.R.L., S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1986-10-28
(22) Filed Date: 1983-11-02
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
84 472 Luxembourg 1982-11-17

Abstracts

French Abstract

PRECIS
L'invention concerne un procédé pour le traitement
d'un bain d'acier contenu dans une poche métallurgique, par
l'intermédiaire de laitiers, caractérisé en ce que l'on forme
dans la poche même des laitiers réactifs d'une composition
donnée, par combustion au moyen d'oxygène d'éléments métalli-
ques et éventuellement non-métalliques en proportions corres-
pondant à la composition désirée des laitiers, et que l'on
effectue simultanément un brassage du bain en vue d'y répartir
la chaleur créée par cette combustion. L'invention vise
également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé,
caractérisée en ce qu'elle consiste en une poche métallurgique
comportant des moyens pour délimiter une zone de travail dans
le bain, ces moyens coopérant avec des moyens pour injecter
dans la zone de travail des matières solides et gazeuses, des
moyens étant prévus pour introduire dans le bain un courant
ascendant de gaz de barbotage, dirigé sur la zone de travail.
L'invention permet de réaliser la formation, in situ, de lai-
tiers réactifs, laquelle conduit à une accélération et à une
amélioration des réactions de désulfuration, de désoxydation et
d'épuration, tout en permettant simultanément une augmentation
notable et facilement réglable de la température du bain
métallique.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme il suit:
1. Procédé pour le traitement d'un bain d'acier contenu
dans une poche métallurgique, par l'intermédiaire de laitiers,
caractérisé en ce que l'on forme dans la poche même des laitiers
réactifs d'une composition donnée, par combustion au moyen
d'oxygène d'éléments métalliques et éventuellement non-métal-
liques en proportions correspondant à la composition désirée
desdits laitiers, et que l'on effectue simultanément un bras-
sage du bain en vue d'y répartir la chaleur créée par ladite
combustion.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce
que l'on ajoute dans le bain par le haut des matières combus-
tibles ainsi qu'éventuellement des matières scorifiantes, et
que l'on ajoute au même point d'impact de l'oxygène, tout en
réglant les quantitiés des matières ajoutées de manière à
former au point d'impact dans la poche les laitiers ayant la
composition désirée.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en
ce que les matières combustibles sont choisies dans le groupe
constitué par l'aluminium métallique, le carbure de calcium,
le calcium-silicium et le calcium-aluminium.
4. Procédé suivant les revendications 2 ou 3, caractérisé
en ce que les matières scorifiantes sont choisies dans le groupe
constitué par la chaux, le spath-fluor et leur mélange.
5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce
que l'on effectue le brassage du bain en injectant un gaz neu-
tre ou réducteur par des éléments perméables logés dans le
fond de la poche, sensiblement au-dessous du point d'impact
des matières ajoutées par le haut.
- 15 -
6. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce
que l'on effectue le brassage du bain en injectant un gaz neu-
tre ou réducteur par une lance plongeant dans le bain et débi-
tant au-dessous du point d'impact des matières ajoutées par le
haut.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en
ce que avant de démarrer l'ajoute des matières solides et ga-
zeuses, on décrasse le bain et on le recouvre d'une couche
de chaux en poudre.
8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en
ce que l'on délimite sur la surface du bain une zone de
travail où le métal est mis à nu, en vue d'éviter un contact
entre la scorie qui recouvre le bain avec les laitiers formés
au cours du processus.
9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en
ce que avant de démarrer l'ajoute des matières solides et ga-
zeuses, on dépose au point d'impact un coussin de laitier de
départ.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en
ce que le laitier de départ est un laitier préfabriqué, de
la chaux ou un autofondant constitué de poudres exothermiques.
11. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé
suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle con-
siste en une poche métallurgique comportant des moyens pour
délimiter une zone de travail dans le bain, lesdits moyens
coopérant avec des moyens pour injecter dans ladite zone des
matières solides et gazeuses, des moyens étant prévus pour in-
troduire dans le bain un courant ascendant de gaz de barbotage,
dirigé,sur ladite zone.
- 16 -
12. Installation suivant la revendication 11, caractéri-
sée en ce que les moyens délimitant la zone de travail consis-
tent essentiellement en un tube plongeur muni d'un capuchon
qui est destiné à traverser les scories pour fondre ensuite
dans le métal liquide et pour mettre à nu ladite zone, ledit
tube étant serti dans un couvercle qui recouvre la poche.
13. Installation suivant la revendication 12, caractéri-
sée en ce que le tube plongeur est un tube à compartiment
unique.
14. Installation suivant la revendication 13, caracté-
risée en ce qu'elle comporte à l'intérieur du tube plongeur
un plateau.
15. Installation suivant la revendication 14,caractérisée
en ce que le plateau est fixé à une goulotte.
16. Installation suivant la revendication 13, caracté-
risée en ce qu'elle comporte à l'intérieur du tube plongeur une
cuvette.
17. Installation suivant la revendication 16, caractéri-
sée en ce que la cuvette, flottant dans le bain de métal, est
munie de pièces d'écartement et est prolongée vers le bas par
un cône.
18. Installation suivant la revendication 12, caractéri-
sée en ce que le tube plongeur est un tube subdivisé en plu-
sieurs compartiments.
19. Installation suivant la revendication 18, caractéri-
sée en ce que le tube plongeur est subdivisé par une cloison
de séparation en un premier compartiment dans lequel aboutit
les moyens d'injection des matières solides et gazeuses et en
- 17 -
un second compartiment qui communique avec le premier comparti-
ment par une ouverture pratiquée dans la cloison de séparation,
le second compartiment étant ouvert vers le bas et les moyens
destinés à fournir le courant ascendant de gaz neutre ou ré-
ducteur étant disposés en-dessous dudit second compartiment.
20. Installation suivant la revendication 12, caracté-
risée en ce que les moyens d'injection des matières solides et
gazeuses sont constitués par au moins une lance verticale
débitant par le haut, laquelle lance est sertie dans le couver-
cle du tube plongeur.
21. Installation suivant les revendications 12 ou 20,
caractérisée en ce que les moyens destinés à fournir le gaz de
barbotage sont constitués par des éléments perméables logés
dans le fond de la poche.
22. Installation suivant les revendications 12 ou 20,
caractérisée en ce que les moyens destinés à fournir le gaz de
barbotage sont constitués par une lance submergée.
23. Installation suivant la revendication 11, caractéri-
sée en ce que les moyens d'injection des matières par le haut
sont constitués par une lance multiflux, approvisionnée en
oxygène par une première conduite et en matières solides par
une seconde conduite, ces matières étant stockées dans des
réservoirs munis de doseurs alvéolaires, la seconde conduite
étant raccordée à une source de gaz porteur neutre ou réducteur.
24. Installation suivant la revendication 11, caractéri-
sée en ce que les moyens d'injection des matières par le haut
comportent une première lance véhiculant les matières solides
par l'intermédiaire d'un gaz porteur et une deuxième lance dé-
bitant l'oxygène, lesdites lances débitant sur un point d'im-
pact commun.
- 18 -
25. Installation suivant la revendication 12, caractéri-
sée en ce que le tube plongeur est recouvert au moins partiel-
lement de matériaux qui sont le siège d'un dégagement gazeux
lorsqu'ils sont en contact ou avoisinent les laitiers ou les
métaux en fusion.
26. Installation suivant la revendication 25, caractéri-
sée en ce que le revêtement est constitué par un dépôt de car-
bonate de calcium, de magnésium ou de soude mélangé à des liants.
27. Installation suivant la revendication 25, caractéri-
sée en ce que le revêtement est constitué par des matériaux
combustibles.
28. Installation suivant la revendication 27, caractéri-
sée en ce que les matériaux combustibles sont constitués par
du bois ou des agglomérés de bois ou de carton.
- 19 -

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.

12~3~7
La présente invention concerne un procédé pour le
traitement métallurgique de l'acier en poche, ainsi qu'une
installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Depuis plusieurs années, et notamment en raison de
l'introduction de la coulée continue, de plus en plus d'acié-
ries procèdent à des traitements métallurgiques dans la poche
destinée au transport de l'acier du convertisseur ou du four
électrique vers les installations de coulée. Ces traitements
sont de di~férentes natures. Les procédés les plus couram-
ment employés sont:
1. Les procédés de déphosporation;
~ . Les procédés de désulfuration par injection aumoyen d'un gaz neutre ou r~ducteur de matières désulfurantes
sous forme métallique telles que par exemple le calcium-
silicium, ou sous forme de laitiers, tels des laitiers Perrin
ou des laitiers constitués par exemple de chaux et de spath-
fluor etc.; d'au~res matières telles que le magnésium ou le
carbure de calcium, peu~ent ~galement être utilisées,
3. Les procédés de désoxydation par addition ou par
injection d'aluminium, de ferro-silicium, de calcium-silicium
etc.; les processus de désulfuration et de désoxydation peuvent
d'ailleurs etre combinés,
4. Les procédés de réchauffage par arc électrique
ou par induction;
5. Les procédés d'affinage ou de purification de
l'acier, soit par le vide, soit par simple barbotage avec ou
sans ajoutes de laitier.
La Société Demanderesse s'occupe depuis de nombreuses
années à l'élaboration respectivement au perfectionnement de
ces méthodes, si bien qu'elle a acquis de profondes connais-
sances se rapportant notamment à la r~gulation des réactions
'~
lZ131~7,
m~tallurgiques entre les laitiers et le métal.
Le but de l'invention consiste à exploiter ces nouvel-
les connaissances. Ainsi il a été trouvé que la formation, in
situ, de laitiers réactifs, que l'on prépare par combustion au
moyen d t oxygène d'éléments métalliques, auxquels on ajoute
éventuellement des éléments non-métalliques, conduit à une
accélération et à une am~lioration des réactions de désulfu-
ration, de désoxydation et d t épuration, tout en permettant
simultanément une augmentation notable et facilement réglable
de la température du bain métallique. L'opération selon l'in-
vention peut s'effectuer dans le four d'élaboration de l'acier
ou tout autre appareil, mais s'applique d'une maniere particu-
lièrement efficace dans la poche à acier.
La présente invention a donc pour objet un procédé
pour le traitment d'un bain d'acier contenue dans une poche
métallurgique par l'intermédiaire de laitiers, caractérisé en
ce que l'on forme dans la poche même des laitiers réactifs d'une
composition donn~e, par combustion au moyen d'oxygène d~'élé-
ments métalliques et éventuellement non-métalliques, en pro-
portions correspondant à la composition désirée des laitiers,et que l'on effectue simultanément un brassage du bain en vue
d'y répartir la chaleur créée par cette combustion.
De préférence on ajoute au métal liquide et au moyen
d'une lance, des matières combustibles telles que 1'aluminium
m~tallique, le carbure de calcium, le calcium-silicium, le
calcium-aluminium ainsi qu'éventuellement des matières scori-
fiantes, telles que la chaux et/ou le spath-fluor, véhiculées
par un gaz porteur neutre ou réducteur, et on injecte parallè-
lement au même point d'impact de 1'oxygène, tout en réglant les
quantités des ajoutes et de l'oxygène, de manière à former au
point d'impact dans la poche les laitiers ayant la composition
souhaitée.
lZ~3~7
Le procédé selon l'invention conduit simultanément
à la formation d'un laitiertrès chaud et particulièrement ~éac-
tif et à une augmentation substantielle de la température de
1 T acier contenu dans la poche, à condition de réaliser égale-
ment une convection de la chaleur créée à travers le bain.
Il fut trouvé en effet selon llinvention que la simple
insufflation, telle qu'elle est décrite ci-dessus, peut donner
lieu à une augmentation de la température du bain, à condition
que celui-ci soit agité ou mis en mouvement par llinsufflation
d'un gaz auxiliaire neutre ou réducteur, insufflé soit par un
ou plusieurs éléments perméables logés dans le fond de la po-
che, sensiblement en-dessous du point d'impact de la lance
d'injection, soit par une lance auxiliaire débitant également
sensiblement en-dessous de ce même point d'impact.
Le procéd~ suivant l'invention vise en particulier
llutilisation simultanée de moyens permettant d'éviter le con-
tact immédiat entre la scorie qui recouvre le métal, avec les
laitiers formés au cours du processus. Ces moyens qui seront
décrits plus en détail par la suite sont essentiellement
constitués par un tube plongeur qui permet d'avoir accès au
métal dans la poche, tout en évitant la présence dans la zone
de travail des scories entra~nées lors du transvasement du
m~tal dans la poche.
Il est également prévu, suivant llinvention, de ne
démarrer le processus qu'après avoir déposé au point dlimpact,
en-dessous de la tête de lance, une quantité suffisante de
laitier de départ. En effet, il n'est pas à recommander de
démarrer une réaction du type proposé sur une surface de métal
nue, mais de prévoir un coussin de laitier qui peut être par
exemple de la chaux, du laitier préfabriqu~ solide ou liquide,
ou un autofondant comme de la poudre exothermique.
-- 3 --
3~7
La scorie qui recouvre le métal après coulée en po-
che est enlevée dans la mesure du possible, Pour atténuer les
effets des restes de scories, on recouvre la sur~ace du bain
avec une couche protectrice qui est de pr~férence de la chaux.
Ensuite, on abaisse sur les rebords de la poche un couvercle
et on d~marre le processus de traitement, éventuellement après
avoir protégé la partie de la surface du bain qui est exempte
~u mélange scorie/chaux, par du laitier de départ, comme dé-
crit plus haut.
L1installation suivant l'invention consiste en une
poche métallurgique qui est caractérisée en ce qu'elle comporte
des moyens pour délimiter une zone de travail dans le bain, ces
moyens coopérant avec des moyens pour injecter dans la zone
de travail des matières solides et gazeuses, des moyens étant
prévu~ pour introduire dans le bain un courant ascendant de gaz
de barbotage, dirig~ sur la zone de travail.
De préférence, les moyens délimitant la zone de
travail sont constitu~s par un tube plonyeur qui est muni
éventuellement d'un capuchon en vue de permettre une pénétra-
tion à travers la couche de scories et la mise à nu de la zonede travail. Ce tube plongeur peut être soit un tube à compar-
timent unique, soit un tube subdivisé en plusieurs compartiments.
Les mo~ens d injection des matières solides et gazeu-
ses sont préférablement cons~itués par une ou plusieurs lances
verticales débitant par le haut, tandis que les moyens destinés
à fournir le gaz de barbotage sont constitués de préférence par
des éléments perméables logés dans le fond de la poche et/ou
par une lance submergée.
D'autres avantages du proc~dé et de l'installation
suivant l'invention ressortiront de la description ci-après
des dessins annexés qui représentent de façon schématique des
1213147i
formes d'exécution possibles d'une installation suivant l'in-
vention. Dans ces dessins:
la fig. 1 montre une coupe à travers une forme d'exé-
cution de l'installation, mettant en oeuvre un tube plongeur
à compartiment unique,
la fig. 2 montre une coupe à travers un tube plon-
geur à deux compartiments: et
les fig. 3 et 4 montrent deux variantes d'exécution
de l'installation représent~e en fig. 1.
En fig. 1 on distingue la poche 1 munie d'une couche
de réfractaire non représentée, dans le fond de la poche est
logé un élément perméable 2 servant à injecter le gaz de bar-
botage inerte ou réducteur G. Un unique élément 2 a été repré-
qenté pour des raisons de commodité. On distingue également
le couvercle 4 qui recouvre la poche pour éviter les pertes
thermiques et pour empecher llenkrée de 1'air ambiant et qui
sertit le tube plongeur 5, ce dernier présente à sa base un
capuchon 5e en tôle fine, destiné à traverser la couche de
scories qui nage sur 1~ bain d'acier 3 dans la poche pour éviter
que ces scories pénètrent dans le tube 5. Après l'enfoncement
du tube 5 dans le bain 3, c'est-a-dire après la pose du couver-
~ cle 4 sur la poche 1, le capuchon 5e ayant traversé la couche
de scories,,fond dans le métal liquide. Le barbotage obtenu
par un gaz injecté par le bas, permet dans bien des cas d'éviter
l'utilisation du capuchon 5e en créant une zone libre de scorie
dans la région du tube 5. Le tube 5 est muni d'un couvercle
5c qui présente des échappements pour gaz 5d. Ce couvercle
sertit une lance 6 servant à l'introduction de matières solides
et gazeuses.
Le tube 5 comporte également un revêtement de protec-
tion intérieur et extérieur (non-représent~). Au cours d'essais,
il fut en effet constaté que le tube plongeur était soumis à
lZ13~ 471
une usure relativement importante provoquée d'un côté par la
température élev~e régnant à l'intérieur du tube et d'un autre
côté par l'attaque des composés particulièrement réactifs
auxquels il est exposé. Pour augmenter la dur~e de vie de ces
tubes, on peut évidemment les recouvrir sur leur surface in-
terne de revêtements réfractaires spéciaux contenant par
exemple des composés de zirconium ou de chrome-magnésie. Or
ces revêtements ne sont pas seulement chers, mais également
difficiles à déposer. En outre, étant donné les conditions
d'emploi de ces tubes, de tels revêtements ne doivent pas seu-
lement supporter des températures élevées, être insensibles
à des laitiers d'une réactivité ~levée, mais également bien
adhérer au tube lors de chutes ou d'élévations brusques de
température. Il s'est avéré particulièrement avantageux
d'utiliser un revêtement composé de matériaux dégageant soit
sous l'action de températures élevées, soit par réaction avec
le bain métallique respectivement les laitiers et/ou avec l'o-
xygene de combustion, un gaz capable de diminuer ou d'éliminer
le contact entre conteneur et contenu. On pe7lt utiliser en
i 20 principe n'importe quels mat~riaux présentant les qualités
précédemment décrites qui:n'aboutissent pas, par suite de leur
décomposition, à l'introduction de matières ind~sirables dans
le bain de m~tal. Il est évidemment avantageux de choisir ou
d'inclure des matériaux qui se décomposent partiellement en
composés ayant un effet bénéfique sur le traitement métallur-
gique en cours.
Des revêtements protecteurs adéquats peuvent être
obtenus par dépôt de carbonate de calcium, de magnésium, de
soude, etc. mélangé à des liants, qui seront projetés selon
des méthodes connues sur la surface du récipient métallurgique
ou du dispositif qu'on va introduire dans le métal liquide.
12~3147
Ces matières, au contact de la chaleur des réactions respec-
tivement du bain métallique ou des laitiers, dégageront leur
CO2~ tout en provoquant une réaction endothermique qui contra-
rie l'effet corrosif des hautes températures engendrées par la
réaction.
Le revêtement protecteur pourra également être consti-
tué de matières combustibles telles que du bois, des agglomérés
de bois et/ou de carton, Il ne sort pas du cadre de l'invention
de constituer des revêtements protecteurs au moyen d'un mélange
de matières combustibles et de carbonates en employant par exem-
ple du bois aggloméré respectivement des cartons additionnés
et/ou imprégnés de carbonates de préférence basiques.
Dans le cas où le revêtement ne peut pas être appliqué
par projection ou des techniques équivalentes, on peut conce-
voir la forme g~ométrique du matériau à protéger de manière
telle que le revêtement protecteur combustible soit automati-
quement maintenu en place par la pression statique du métal
ou du laitier. Dans cet ordre d'idées, on donnera par exemple
à un tube plongeur une forme qui s'évase légèrement en entonnoir
~O vers le bas.
On peut utiliser soit une seule lance, qui devra donc
être un engin multiflux, capable de débiter par des canaux
s~parés des matières solides et gazeuses éventuellement non-
compatibles et dont le contact avant la sortie de la lance doit
être évité. En effet, on peut facilement imaginer qu'il faut
éviter que la poudre d'aluminium métallique et l'oxygène
n'entrent en contact dans la lance d'insufflation elle-même.
Pour éviter la mise en oeuvre d'une lance complexe, on peut
également pr~voir deux lances, dirigées vers un même point d'im-
pact et dont l'une servira à injecter les matières combustiblesvéhiculées par du gaz inerte et 1'autre à fournir 1'oxygène.
-- 7 --
12~3~47
En fig.'l il est représenté une seule lance 6 multi-
flux, approvisionnée en oxygène par une conduite 11 et en ma-
tières combustibles par une conduite 7. Ces matières sont sto-
ck~es dans des réservoirs 8 munis de doseurs alvéolaires 9,
la conduite 7 est raccordée à une source de gaz inerte G qui
peut être un gaz neutre ou réducteur. Il est également repré-
senté une lance 10 destinée à fournir du gaz de barbotage G
et qui peut se substituer à l'élément perméable 2 ou- le
compléter dans le cas où le débit du ou des ~lements perméables
2 s'avérait insuffisant pour distribuer la chaleur créée par
voie chimique à travers le bain et pour effectuer une épuration
valable du bain par un contact étendu entre le métal et les
laitiers épurants créés in situ. Enfin, la poche 1 est munie
d'un système de trou de coulée 20.
La fig. 2 représente un tube plongeur 50 dont la
principale particularité consiste en ce qu'il est subdivisé
en deux compartiments 5a et 5b. Le compartiment Sa délimite
la zone de travail dans laquelle on introduit par l'interm~-
diaire de la lance 6 des matières solides et de l'oxygène.
Quant au compartiment 5b, il communique avec le compartiment
5a par l'ouverture 30 qui est pratiquée dans la cloison de
séparation entre les deux compartiments. Le compartiment 5a
est muni à sa base d'un fond 12 qui présente une ouverture 12a
de faible envergure, tandis que le compartiment 5b est ouvert
vers le bas. On distingue également les revêtements de protec-
tion thermique intérieur 51 et extérieur 52.
Le'but de la forme d'exécution représentée en fig. 2
est d'obtenir une combustion aussi complète que possible des
matières injectées dans le compartiment 5a, l'opération de
chauffage et d'affinage du métal ayant lieu essentiellement
dans le compartiment 5b, qui ne contient que le laitier chauf-
fant et affinant à très faible teneur en matières désoxydantes.
~2~3~47.
Ce double tube est utilisé lorsqu'on veut fabriquer des aciers
à très basse teneur en matières désoxydantes. Dans ce cas, on
veillera à ce que les éléments perméables 2 ou la l~nce lO,
fournissant le gaz de barbotage G, se trouvent en-dessous du
compartiment Sb, dans lequel a lieu l'opération d'affinage
ainsi que la transmission calorifique, Ainsi, le laitier form~
en 5a déborde dans la partie 5b où il se fait un barbotage in-
tense entre le métal et le laitier chaud.
Dans le cas de l'emploi du double tube, il n'est par
ailleurs pas nécessaire d'injecter le mélange chauffant et affi-
nant au moyen d'une lance et d'un gaz porteur dans la zone 5a~
En effet, il suffit en principe de laisser s'écouler ce mélange,
par exemple en chute libre dans la zone 5a et d'injecter l'oxy-
gène nécessaire à la combustion des éléments thermogènes dans
cette zone, en veillant à y créer une turbulence suffisante.
Un tube plongeur, tel que représenté en fig. 2, est
de construction assez complexe et d'un entretien difficile et
coûteux. Un moyen simple permettant d'éviter le contact entre
le bain métallique, d'une part, et les matières combustibles
ainsi que de l'oxygène, d'autre part, réside en un plateau ou
cuvette, disposé au point d'impact respectivement de chute des
matières combustibles et l'ox~gène, il doit être disposé d'une
manière telle que les réactions entre les matières combustibles
et l'oxygène aient lieu sur le plateau ou dans cette cuvette et
que le laitier formé déborde de ce plateau ou de cette -cuvette,
et entre en contact avec le bain métallique, grâce à la mise
en mouvement du bain métallique par l'insufflation du gaz
auxiliaire neutre ou réducteur, insufflé soit par un ou plu-
sieurs éléments perméables logés dans le fond de la poche, soit
par une lance auxiliaire débitant également sensiblement en-
dessous de ce même point d'impact.
~L2~47,
En fig. 3, les ~léments semblables à ceux représen-
tés en fig. 1 sont munis des mêmes réferences. Un plateau 13,
sur lequel les matières combustibles réagissent avec l'oxygène,
est suspendu à la goulotte 6. Les matières combustibles et
les fondants sont stockés dans des réservoirs, 8, munis à leur
base de doseurs vibrants 9a débitant dans une goulotte vibrante
7a, cette opération pouvant également se faire en chùte natu-
relle par un guidage 7a débitant par l'intermédiaire d'un sas
(non repr~senté) dans la goulotte 6. La goulotte 6 sera de
préférence refroidie à l'eau, un gaz neutre ou réducteur G
empêchera les pénétrations de gaz de laitier ou de métal. Le
tube 5 est muni dans sa partie intérieure par un revêtement
protecteur Sf en bois imprégné de magnésie de 2 cm d'épaisseur.
Dans une autre variante d'exécution représentée en
fig. 4 on introduit l'oxygène dans le tube plongeur 5 au moyen
de deux lances lla, éventuellement refroidies à l'eau. Les
lances lla, qui sont reliées à la conduite d'oxygene 11, ainsi
que la goulotte 6 servant dans ce cas uniquement à l'introduc-
tion des matières solides, aboutissent en regard d'une cuvette
13a flottant dans la couche de laitier 1~. La cuvette a des
pièces d'écartement(non-représentées) permettant de la centrer.
Elle est munie d'un cone dont la pointe est dirig~e vers le bas
de manière ~ obtenir un mouvement de bain propice, grâce au gaz
insufflé par le bas.
L'exemple A suivant illustre la mise en oeuvre d'un
procédé suivant l'invention à l'aide d'une installation repré-
sentée en fig. 1 ou 2.
EXEMPLE A
.
120 tonnes d'acier se trouvent dans un poche. Après
décrassage soigneux, on remplace la scorie par de la chaux en
poudre. La température du métal est de 1610~C, la teneur en
soufre est de 0,015%. on veut abaisser cette teneur et chauffer
-- 10 --
~2~3~47,
le métal à 1670~C pour pouvoir couler le métal en continu pen-
dant 50 minutes.
L'élément thermogène insufflé sera de l'aluminium
sous forme de poudre ou de granules, mélangé à du carbure de
calcium, également en poudre ou en granules dans une proportion
de 1,6 kg de CaC2 à 0.74 kg dtAl, ainsi qu'éventuellement 3 à
10% de CaF2 destiné à améliorer la fluidité de la scorie.
Il fut trouvé qu'en injectant par tonne d'acier 1 kg
de ce mélange avec 0,7 à 0,9 m3 d'oxygène, on augmente la tem-
pérature du bain métallique de 18~. Pour aboutir à l'augmenta-
tion de la température de 60~C, il faut injecter 3,3 kg de mé-
lange par tonne d'acier, soit 400 kg de mélange Al CaC2, sans
tenir compte des 20 kg de fluorure de calcium destinés à régler
la viscosité de la scorie. Les 400 kg sont injectés en 20
minutes, ce qui correspond à une augmentation de température
de 3~C par minute. Pendant toute la durée de l'opération, un
intense courant d'argon est injecté par,l'élément perméable 2
et/ou par la lance 10. L'injection d'argon est poursuivie
pendant 5 minutes après l'injection. Après cette opération,
la température visée de 1670~C était atteinte et le métal ne
contenait plus que 0,004% de soufre, tout en ayant une excellen-
te pureté micrographique.
Les proportions ainsi que le~ quantités à ajouter
sont évidemment fonction des matières à injecter. Ainsi, pour
fabriquer suivant l'invention un laitier Perrin in situ, en
vue dtune épuration et d'un chauffage simultané, on peut ajouter
,un mélange de 35% d'A~ et de 65% CaO. La température augmente
d'environ 20~C par kg d'aluminium ajouté par tonne d'acier.
Il faut prévoir 0,6-0,7 Nm3 d'oxygène par kg d'aluminium ajouté.
On peut également mettre en oeuvre un alliage Ca-Al
pour fabriquer un laitier épurant et rechauffer simultanément
~2131~
l'acier. Dans ce cas, il faut prévoir l'addition dtun mélange
titrant sensiblement 50% de Ca-Al et 50% de CaO, avec une -
addition de 5 à 10% de spath fluor comme fluidifiant. Ce
mélange fournira une augmentation de 16 à 20~C par kg de Ca-Al
ajouté par tonne d'acier, tout en donnant lieu à un acier ti-
trant moins de 0,004% de S et ayant une grande pureté microgra-
phique.
L'exemple B suivant illustre la mise en oeuvre du
procédé à l'aide d t une installation représentée en fig. 3 ou 4.
EXEMPLE B
La poche 1 contient 100 tonnes d t acier provenant d'un
convertisseur où l'acier avait,dans le convertisseur, une tem-
pérature de 1 610~C, le métal contenu dans la poche a reçu les
additions de ferromanganèse, d'aluminium, de silicium etc.
nécessaires à l'obtention de son analyse finale et a été dé-
crassé de la majeure partie de la scorie provenant du conver-
tisseur. La température dans la poche est en ce moment de
1 575~C. La poche est ensuite xecouve~te d'une couche de chaux
en poudre qui neutralise le reste du laitier surnageant la po-
che. On procède ensuite à un barbotage en introduisant un gaz
neutre GI par le bouchon poreux 2 et/ou la lance de barbotage
~10. On obtient de cette manière une zone exempte de scories et
de chaux au milieu de la poche et on introduit le tube plongeur
5 muni intérieurement et extérieurement de réfractaires. Une
couche de 50 kg de laitier préfabriqué est ensuite introduite
dans le tube 5 et on commence l'addition d'un mélange de carbure
de calcium et de bauxite à haute teneur en A1203 et titrant en-
viron 70% d'A1203 préalablement calciné dans une proportion de
1 kg de carbure de calcium pour 1,25 kg de bauxite, de manière
à obtenir un laitier titrant environ 50% de CaO et 50% d'A1203,
sans tenir compte des impuretés. On introduit parallèlement
12~3147
de l'oxygène par les lances lla dans le jet des produits com-
bustibles Pt scorifiants. La température finalement atteinte
devra être de 1 605~C, alors que les pertes thermiques au cours
de l'opération sont de 1,3~C par minute. Le mélange injecté
avec l'oxygène permet une augmentation de la température de
~~C par kg de CaC2 par tonne d'acier et on recherchera une
augmentation effective de la température de 3~C par minute.
on injectera donc au total 6,25 kg par tonne d'acier de CaC2 et
7,8 kg/T de bauxite ainsi que 3,75 m3 d'oxygène par tonne d'a-
cier et on formera, grâce au brassage obtenu par le gaz neutre
G, un effet épurateur remarquable et l'augmentation de la tem-
pérature souhaitée.
Lors de la fabrication de nombreuses nuances d'acier,
il ne sera dlailleurs pas nécessaire ou même utile d'employer
des laitiers calcico-alumineux, un laitier calcique seul con-
duisant déjà à une désulfuration et a une désoxydation remar-
quable du métal sans entra~ner l'introduction de traces d'alu-
minium dans le bain métallique dont l'effet sur certaines nu-
anceC d'acier peut être perturbateur.
L'exemple C suivant illustre l'application du procédélors de l'uitilisation de carbure de calcium, seul ou avec
l'addition éventuelle de faibles quantités de spathfluor, en
vue d'améliorer la fluidité du laitier obtenu. L'exemple
s'appliquera à un acier de nuance à haut carbone, mais on aura
soin d'éviter l'addition d'aluminium, étant donné qu'on veut
fabriquer un acier, par exemple pour étirage ultra fin, dans
laquelle toute addition d'aluminium sera prohibée.
EXEMPLE C
~ La température des 100 tonnes d'acier dans le conver-
tisseur est, comme dans l'exemple précédent, de 1 610~C et de
1 535~C dans ~a poc~e décrassée, mise à nuance et recarburation
~Z~3~47,
comprises on procède exactement comme dans 1' exempIe pr~cédent,
la couche de laitier préfabriqué étant remplacée par un m~lan-
ge de 60 kg de chaux et de 10 kg de spathfluor introduit dans
le tube 5 et on commence l'addition du carbure de calcium, en
grains de 2-4mm, auquel on ajoute 10% de spathfluor. On in-
troduit parallèlement de l'oxygène par la lance lla dans le jet
du carbure de calcium, en ayant soin de ne pas bruler totalement
le carbure de calcium dans le laitier finalement formé, de
façon à maintenir à ce laitier un effet désoxydant et désulfu-
rant. La température finale est d'environ 1 560~C.
Le carbure de calcium injecté avec son addition despathfluor et l'~xygène, injecté de manière à obtenir un lai-
tier réducteur, entra~ne une augmentation de la température de
7~C par kg de CaC2 par tonne d'acier. L'augmentation des 50~C
recherchée (dont 30~C pour rechauffage effectif et 20~C pour
compenser les pertes thermiques encourues par la durée de l'op~-
ration, environ 1,3~C/minute) nécessitera l'addition de 7 kg
de CaC2 et de 3,64 m3/02 par tonne d'acier et on formera, grâce
au brassage obtenu par le gaz neutre GI, un effet épurateur
important sans traces d'~l dans l'acier et l'augmentation de
la température souhaitée.
- 14 -

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Forecasted Issue Date 1986-10-28
(22) Filed 1983-11-02
(45) Issued 1986-10-28
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(yyyy-mm-dd) 
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Drawings 1993-07-13 2 83
Claims 1993-07-13 5 193
Abstract 1993-07-13 1 36
Cover Page 1993-07-13 1 15
Description 1993-07-13 14 670