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PROCEDE DE FABRICATION DE L'ACIER PAR SOUFFLAGE DE LA
FONTE,
Un procédé connu de fabrication de l'acier consiste à soumet- tre lets fontes au soufflage dans des convertisseurs en vue d'éliminer certains éléments nuisibles.
Dans ce mode d'élaboration de l'acier, le réglage de l'évo- lution de la température joue un rôle primordial dont l'importance s'accroît considérablement, spécialement dans le cas de la conversion suivant le.procédé Thomas et, dans les procédés de soufflage avec vent enrichi en oxygène.
Une température excessive de conversion présente des inconvénients tels qu'une fixation importante d'azote dans le bain. Dans le procédé Thomas, une température élevée empêche de réaliser une déphosphoration poussée sans nuire à la qualité du métal.
Le procédé habituel pour maintenir un niveau de température convenable consiste à régler l'apport de mitrailles. Si ce procédé est particulièrement économique, en ce sens qu'il permet de tirer le meilleur parti des calories en excès en les utilisant à la fusion de mitrailles, il est en pratique incapable d'assurer un réglage précis de la tempéra- ture; l'appareillage utilisé jusqu'à présent ne permet pas de réaliser un apport continu de mitrailles, et, d'autre part, l'action refroidissan- te de celles-ci est sujette à un retard considérable variant avec la dimension des mitrailles.
La présente invention concernant un procédé de fabrication de l'acier par soufflage des fontes, consiste à effectuer une injection de vapeur d'eau dans le vent de soufflage.
L'action refroidissante de la vapeur d'eau résultant de sa décomposition endothermique en ses constituants hydrogène et oxygène au contact du bain, est particulièrement efficace et rapide.
Dans le cas de soufflage à l'air atmosphérique, l'opération
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est conduite suivant l'invention, de façon à ménager un excédent de calo- ries en maintenant l'apport de mitrailles un peu en-dessous de son taux normal c'est-à-dire en-dessous de la quantité ordinairement nécessaire.
Dès que la température du bain tend à dépasser le niveau qu'on s'est as- signé, on refroidit par une injection dosée de vapeur d'eau dans le vent.
L'action est immédiate.
Le procédé est particulièrement simple et son application ne nécessite que des installations d'un coût insignifiant. La consomma- tion de vapeur d'eau est si petite qu'elle n'est pratiquement pas à con- sidérer dans le prix de revient de l'acier. Le vent produit par les soufflantes est d'ailleurs normalement à une température suffisamment élevée pour pouvoir contenir à l'état de vapeur des quantités d'eau beau- coup plus considérables que celleµ qui doivent être mises en jeu pour l'application de l'invention.
Le réglage de l'injection de vapeur c'est-à-dire le réglage de la quantité injectée peut être fait d'après la température estimée à la vue par l'opérateur. Il sera plus précis et pourra être rendu plus ou moins automatique si l'on dispose d'un pyromètre mesurant la tempéra- ture du bain ou de la flamme.
Subsidiairement et indépendamment des avantages déjà cités inhérents au maintien d'une température optimum, l'injection de vapeur d'eau présente d'autres avantages qui sont fonction de la quantité de vapeur d'eau injectée ; ainsi on peut citer l'apport d'un supplément d'oxygène provenant de la décomposition de l'eau ce qui se traduit par une réduction du temps de soufflage et, l'apport d'hydro- gène de même provenance, lequel diminue la pression partielle de l'azote dans les fumées ce qui entraîne une diminution supplémentaire de l'azote dans le bain.
Une variante de l'invention réside dans l'application du pro- cédé au cas où le soufflage se fait au moyen d'air enrichi en oxygène; avec le vent enrichi en oxygène il parait à première vue superflu de re- courir à la vapeur d'eau comme moyen de réglage de la température, l'apport d'oxygène étant lui-même susceptible de réaliser ce réglage. Cependant, ceci n'est vrai que pour des enrichissements très modérés du vent en oxy- gène, enrichissements qui n'ont pas une action décisive sur la teneur du bain en azote. Lorsque, dans le but de réduire la teneur finale du métal en azote, on accroît la teneur du vent en oxygène, voire même jusqu'à suppression totale de l'azote, on se trouve devant la nécessité impérieu- se de recourir à des moyens de réfrigération énergiques.
L'économie voudrait que l'on se bornât à utiliser des mi- trailles ou des oxydes de fer et des minerais. Mais ces additions se prêtent difficilement à un apport continu.
D'autre part, sauf le cas d'utilisation de carbonates ou d'hy- drates, elles ne produisent pas les dégagements gazeux souhaitables pour réduire la pression partielle de l'azote restant dans les fumées.
Suivant l'invention, il est préconisé de réduire la brutali- té de l'action de l'oxygène en lui associant de la vapeur d'eau. Les avantages résultant de l'utilisation de vapeur d'eau, en mélange à l'oxy- gène sont principalement de modérer à volonté l'échauffement du bain, ce qui est indispensable pour la bonne conservation des revêtements et ce qui exerce une action heureuse sur la teneur finale de l'acier en azote et en phosphore, de constituer un apport d'oxygène réduisant le prix de revient du vent et de réduire la teneur finale du métal en azote par le double effet de l'appauvrissement du vent en azote et de la dilution des fumées par les gaz. hydrogène et vapeur d'eau provenant de l'injection de la vapeur d'eau.
Il est à noter qu'un autre agent de dilution de l'oxygène a @ déjà été préconisé. Il s'agit du gaz carbonique, mais la vapeur d'eau est beaucoup mieux appropriée que¯le gaz carbonique au but-poursuivi.
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En effet, si l'on compare deux mélanges d'oxygène et vapeur d'eau d'une part, oxygène et gaz carbonique d'autre part, ces mélanges étant faits dans des proportions telles qu'ils aient chacun le même effet thermique sur le bain du convertisseur, on constate- que, pour une même dépense d'oxygène, le dégagement gazeux (H2 + 520)-dans le cas du premier mélan- ge est beaucoup plus abondant que le dégagement gazeux (C02 + CO) dans le cas du deuxième mélange.
D'autre part, l'emploi de la vapeur d'eau présente sur celui de l'anhydride carbonique, un avantage économique essentiel : lavapeur d'eau est d'obtention aisée et peu coûteuse ce qui n'est pas le cas pour le gaz carbonique.
Suivant une caractéristique additionnelle de l'invention, il est préconisé, pour obtenir un effet thermique analogue à celui de l'air atmosphérique, de constituer le mélange de manière qu'il contienne en poids environ 50% d'oxygène industriellement pur et 50% de vapeur d'eau, mais pour fondre des quantités supplémentaires de mitrailles, on augmen- te la proportion d'oxygène dans le mélange; ainsi on peut, par exemple, utiliser avantageusement des mélanges dont les concentrations en oxygène atteignent 60% en poids.
Une autre caractéristique du procédé prévoit l'utilisation de vapeur d'eau à l'état surchauffé jusqu'à environ 250 centigrades.
De cette manière est éliminé le risque de condensation de la vapeur au contact de l'oxygène et les dangers que cette condensation comporte.
L'injection de la vapeur d'eau s'effectue de préférence par un dispositif à trois vannes éliminant tout risque de condensation de la vapeur de la boîte à vent, en dehors du temps d'injection.
Ce dispositif schématisé dans la figure comprend une disposi- tion en forme de té dont chacune des trois branches est garnie d'une val- ve respectivement 1, 2 et 3, l'amenée de vapeur se faisant suivant la flèche X à travers le conduit 4. L'oxygène et l'air sont menés vers le convertisseur respectivement par les conduits 5 et 6.
Le dispositif fonctionne comme suit : avant l'addition de la vapeur, la vanne 1 est fermée, les vannes 2 et 3 ouvertes.
La vapeur condensée éventuellement dans la conduite à l'amont de la vanne 2 est chassée pour effectuer l'injection, on ouvre 1 et 2 et l'on ferme 3. Aussitôt après l'injection, on ferme 2 et on ouvre 1 et 3; le vent chasse la vapeur d'eau éventuellement déposée à l'aval de 1.
On ferme ensuite 1 et 2, -ouvre 3, ce qui supprime toute possi- bilité de repassage de vapeur et de dépôt d'eau dans les boites à vent pendant l'arrêt et, par suite, les dangers d'explosion sont supprimés.
Quant au moment de l'injection, il a été constaté que l'on peut avantageusement souffler, quelques instants avant la déphosphoration et ce jusqu'à la phase finale de la conversion, un mélange composé uni- quement d'oxygène pur et de vapeur d'eau. Il est évident que l'on peut souffler ce mélange pendant un temps plus ou moins long, voire même pen- dant toute la durée de la conversion suivant l'intérêt que l'on attache à la diminution de la teneur finale de l'acier en azote.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication de l'acier par soufflage de la fon- te au convertisseur caractérise en ce que l'on injecte de la vapeur d'eau. dans le vent de soufflage.