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CONVERTISSEUR POUR L'ELABORATION DE L'ACIER.
La présente invention est relative à un convertisseur pour l'é- laboration de l'acier à partir de fonte phosphoreuse, à revêtement basique contenant de la chaux libre et à tuyères d'insufflation dans le bain métal- lique, d'un gaz oxydant contenant beaucoup de vapeur d'eau.
On sait que dans les convertisseurs à revêtement basique utili- sés jusqu'à présent, le revêtement est constitué par la dolomie calcinée contenant de la chaux libre. Le mélange oxydant insufflé dans le bain pas- se dans des tuyères ménagées directement dans le revêtement basique.
On sait d'autre part que dans les convertisseurs à revêtement siliceux, le mélange oxydant .passe dans des tuyères en argile réfractaire qui sont noyées dans le revêtement siliceux.
Des expériences ont permis de constater que lorsqu'on fabrique de l'acier par conversion d'une fonte phosphoreuse contenue dans un revête- ment basique, au moyen d'un mélange gazeux oxydant à base d'oxygène ou d'air fortement enrichi en oxygène, qui tend à élever rapidement la température du bain, et d'une quantité de vapeur d'eau suffisamment importante pour em- pêcher une rapide élévation de la température, par suite de la chaleur ab- sorbée par la décomposition de l'eau en hydrogène et en oxygène, les tuyères pour le passage du mélange oxydant se détruisent notamment à partir de leur extrémité opposée à celle en contact avec le bain.
Cette destruction est tellement rapide qu'elle nécessite le rem- placement du fond du convertisseur (ou du bloc de tuyères dans le cas du soufflage latéral) bien avant que le remplacement de ce fond ou de ce bloc eût été indispensable si le mélange oxydant n'avait pas contenu de vapeur d'eau ou n'en avait contenu que très peu.
Le demandeur estime que cette destruction est due à une hydrata- tion de la chaux libre dans le revêtement, par l'eau contenue dans le mélan- ge oxydant, cette hydratation ne s'effectuant que lorsque la température de la chaux en contact avec la vapeur d'eau est inférieure à environ 600 C.
La présente invention a comme objet un convertisseur à revêtement basique dont les tuyères d'insufflation peuvent rester en service au moins aussi longtemps que le fond ou le bloc de tuyères dont elles font partie.
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A cet effet, dans le convertisseur suivant l'invention, les parois des canaux pour le passage du gaz sont constitués. tout au moins sur leur longueur maintenue à température inférieure à environ 600 G pendant une conversion, par une matière peu fusible et peu oxydable et contenant au maximum 10% de chaux libre.
Lorsque la teneur en chaux libre monte au-delà de la%, la des- truction des parois s'accélère rapidement. Au contraire, en dessous de cet- te teneur, la tenue des parois s'améliore progressivement..
Il est avantageux de choisir, pour constituer les parois des canaux susdits, une matière qui contient au maximum 5% de chaux libre et il est évident que l'invention est réalisée dans les meilleures conditions par l'emploi d'une matière ne contenant que très peu ou pas du tout de chaux libre.
Etant donné que l'invention tend à éviter l'hydratation de la chaux libre au contact du mélange gazeux refoulé dans le bain, on peut se contenter de réaliser de la façon qui vient d'être décrite, uniquement les parties du revêtement qui sont en contact direct avec le mélange gazeux.
Le reste du revêtement, entre les parties directement en contact avec la vapeur d'eau, peut être d'une composition quelconque compatible avec une conservation suffisamment longue en présence du baino On peut notamment employer pour le reste du revêtement tel qu'il vient d'être défini, de la dolomie calcinée contenant une proportion assez importante de chaux libre.
Un revêtement mixte de ce genre est évidemment moins coûteux qu'un revête- ment uniforme en chrome magnésite qui pourrait être employé pour réaliser l'invention. Il est aussi beaucoup plus résistant qu'un revêtement sili- ceux qui ne serait pas détruit par le mélange gazeux mais serait rapidement attaqué par le bain métallique traité.
Dans une forme d'exécution avantageuse, les canaux susdits sont ménagés, de manière connue en soi dans des convertisseurs à revêtement aci- de, dans des carotttes en argile réfractaire cuite qui, suivant l'invention, sont séparées du revêtement basique par un écran dont la composition est telle qu'il ne réagit, ni avec le revêtement basique, ni avec l'argile ré- fractaire, dans les conditions d'utilisationo
En particulier, chaque carotte en argile réfractaire est entou- rée d'une feuille métallique.
Dans une autre forme d'exécution avantageuse, les canaux susdits sont constitués par des manchons en métal peu fusible et peu oxydable.
Dans cette forme d'exécution, le manchon ne peut donc pas être à base de fer. On obtient des résultats satisfaisants en employant, pour constituer ces manchons, soit du nickel, soit du cuivre, soit du cobalt, soit du cupro-nickel, soit du chrome-nickel, soit du chrome-nickel-silicium.
Des tubes d'une épaisseur de l'ordre de 1 millimètre donnent, en pratique, de bons résultats.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution du convertisseur suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe axiale dans une première forme d'exé- cution du convertisseur suivant l'inventiono
La figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe semblable à celle de la figure 1 dans le fond du convertisseur suivant cette dernière figure, cette coupe correspondant au plan désigné par la ligne II-II de la figure 30
La figure 3 est une coupe transversale à travers le fond, cette coupe correspondant au plan désigné par la ligne III-III à la figure 2.
La figure 4 est une coupe axiale dans une autre forme d'exécu- tion du convertisseur suivant l'inventiono
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La figure 5 est, à plus grande échelle, une coupe semblable à celle de la figure 4 dans le fond du convertisseur suivant cette dernière figure, cette coupe correspondant au plan désigné par la ligne V-V de la fi- gure 6.
La figure 6 est une coupe transversale à travers le fond, cette coupe correspondant au plan désigné par la ligne VI-VI de la figure 5.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. '
Le convertisseur représenté aux figures 1 à 3 est un convertis- seur à revêtement basique 2 constitué, par exemple, par de la dolomie cal- cinéeo Celle-ci contient, comme on le sait, une proportion assez importante de chaux libre.
Un mélange gazeux oxydant, contenant de la vapeur d'eau en forte proportion, est amené par une conduite 3 dans une boîte à vent 4 qui répar- tit ce mélange entre différentes tuyères 5 ménagées dans le fond 6.
Chacune des tuyères 5 est constituée par une carotte en argile réfractaire dans laquelle sont ménagés des canaux 7 pour le passage du mé- lange gazeux. Chaque carotte en argile réfractaire 5 est séparée du revê- tement basique 2 par un écran 8 qui ne réagit, ni avec le revêtement basi- que 2, ni avec l'argile réfractaire de la carotte 5 dans les conditions d'utilisation du convertisseuro
L'écran 8 représenté est constitué par une feuille métallique en fer ou en cuivre, par exemple, qui forme autour de la carotte en argile réfractaire 5 un tube présentant, sur toute sa longueur, une étroite fente 9. Celle-ci permet d'appliquer convenablement la feuille métallique 8 con- tre la carotte 5 lorsque la dolomie constituant le revêtement basique 2 est tassée autour de chaque tuyère engagée dans une plaque de base métallique 10.
Les feuilles métalliques 8 interposées entre le revêtement ba- sique 2 et les carottes en argile réfractaire 5 sont peu fusibles et peu oxydables dans les conditions où elles sont utilisées. Elles peuvent être remplacées par d'autres matières jouissant des mêmes propriétés et notamment par une couche de matière à base de carbone. On peut, à cet effet, avant tassement du pisé dolomitique 2 autour des tuyères en argile réfractaire 5, enduire ces tuyères d'ùne couche de goudron métallurgique, c'est-à-dire de goudron provenant de la cokéfaction de charbon dans un four à coke.
Par sa carbonisation, ce goudron donne lieu à un dépôt de carbone qui isole l'argile réfractaire du revêtement basique. Par l'emploi d'un écran entre l'argile et le revêtement basique, on évite qu'il se forme, à haute tempé- rature, des combinaisons entre ces deux matières, plus fusibles que chacune d'elles et donnant lieu à une perforation relativement rapide du fond.
Il est à noter qu'en pratique, il n'est pas indispensable d'em- pêcher d'une manière absolue la formation de constituants fusibles de ce genre, mais qu'il suffit de freiner suffisamment cette formation pour qu'on ne doive pas remplacer les tuyères avant que l'épaisseur du revêtement ré- fractaire soit devenue suffisamment petite pour nécessiter le remplacement du fond. On sait que ce remplacement doit généralement être effectué après 40 à 50 opérations de conversion.
Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4 à 6, le mé- lange oxydant contenant de la vapeur d'eau est introduit dans le convertis- seur à travers des tuyères individuelles 11 constituées par des manchons 12 en un métal peu fusible et peu oxydable,.
Pour réaliser ces tuyères, on peut opérer d'une manière très a- nalogue à celle dont on opére dans la réalisation de tuyères individuelles, dans le cas où le mélange oxydant ne contient pas ou ne contient que très peu de vapeur d'eauo
Avant de tasser la dolomie constituant le revêtement basique, on enfonce dans la pièce de fond 10 des baguettes (généralement en bois) et
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on entoure ces baguettes des manchons métalliques 12. Etant donné qu'on a intérêt à utiliser des manchons de faible épaisseur afin de réduire le prix du convertisseur, ces baguettes servent de noyaux aux tubes et em- pêchent leur écrasement au cours du tassement de la dolomie.
Les baguet- tes sont calcinées lors de la cuisson du fonde
Un métal qui théoriquement convient parfaitement pour consti- tuer les manchons 12 est le platins, mais son prix très élevé en prohibe l'emploi.
En pratique, on obtient des résultats satisfaisants en employ - ant, pour constituer ces tubes, soit du nickel, soit du cuivre, soit du co- balt, soit des alliages à base de ces métaux et notamment des cupro-nickel, des 'chrome-nickel, des chrome-nickel-silicium.
Par "cupro-nickel" ou par "chrome-nickel" il faut comprendre, dans le présent brevet, non seulement les alliages de cuivre et de nickel ou de chrome et de nickel dans lesquels ces métaux sont alliés dans des proportions différentes d'un alliage à l'autre mais également les alliages à base de cuivre et de nickel ou de chrome et de nickel dans lesquels les deux métaux de base sont alliés à un ou plusieurs autres métaux.
Par le fait que l'hydratation de la chaux par la vapeur d'eau n'a lieu que pour des températures au maximum voisines de celles du rouge, on peut imaginer de ne disposer ces tubes que sur une longueur correspon- dant à celle pour laquelle ces températures ne sont pas atteintes. Il est à noter toutefois, que lors de la mise en marche du convertisseur, la par- tie du revêtement voisine de la face intérieure de celui-ci n'a pas encore eu le temps d'être portée aux températures pour lesquelles l'hydratation ne se produit plus et, de ce fait, l'épaisseur du revêtement qui pourrait être dépourvue de tubes 12 est très faible.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de cer- tains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces mo- difications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des re- vendications suivantes.
REVENDICATIONS.-
1. - Convertisseur pour l'élaboration de l'acier à partir de fonte phosphoreuse, à revêtement basique contenant de la chaux libre et à tuyères d'insufflation dans le bain métallique d'un gaz oxydant contenant beaucoup de vapeur d'eau, caractérisé en ce que les parois des canaux pour le passage du gaz sont constituées, tout au moins sur leur longueur maintenue à température inférieure à environ 600 C pendant une con- version, par une matière peu fusible, peu oxydable et contenant au maximum.
10% de chaux libre.