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"Revêtemets de convertisseur à l'oxygène".
La présente invention est relative à une structure de four pour le procédé de fabrication d'acier à l'oxygène.
Plus particulièrement l'invention concerne la composition du revêtement actif pour de telles structures.
Dans le procédé de fabrication d'acier à l'oxygène, qui a été dénommé de diverses façons procédé LD, procédé Basse- mer à l'oxygène et procédé par convertisseur à l'oxygène, la structure du four est constituée essentiellement par une envelop-
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pe métallique dans laquelle est disposé un revêtement réfrac- taire, La revêtement des enceintes pour l'acier à l'oxygène a jusqu'à présent été extr1$ent simple* étant constitué par un revêtement interne ou "actif" de brique basique liée au goudron, liée chimiquement ou cuite, un revêtement extérieur ou de réser- voir en brique de magnésite cuite et habituellement une épaisseur intermédiaire d'un mélange de bourrage lié au goudron, de compo- sition analogue à celle du revêtement actif.
Au cours de l'évolution du procédé par convertis- seur à l'oxygène, de nombreuses matières différentes ont été es- sayées pour les revêtements actifs, avec divers degrés de succès, dans des recherches pour l'obtention d'une vie en service enco- re plus longue. A cause du fait que ces procédés travaillent avec des scories basiques, les matières de revêtement actif ont par nécessité été constituées par des matières basiques, princi- j palement de la dolomie et de la magnésite, sous de nombreuses formes et combinaisons. Bien que de nombreux types différents de matières de revêtement ont été essayés dans des recherches pour améliorer la vie en service, la pratique générale a été d' utiliser un seul type particulier dans un revêtement donné quel- conque.
En général, il semble que le plus grand succès du point de vue à la fois de l'exploitation et de l'économie a été ren- contré avec des revêtements actifs et constitués par des compo- , aitions chaux-magnésite liées au goudron, suivant le système chimique décrit par King et consorts dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique N de série 38. 438 et par Davies dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique N de série 108.989, où du Cr2O3 est ajouté à ces compositions.
Le but de King et consorts est de procurer une bir- que liée au goudron composée d'un grain d'au moins 96% de magné- site (MgO) et de chaux (CaO) combinées, qui offre une résistance ' maximum vis-à-vis des scories de début siliceuses produites au
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cours du fonctionnement d'un convertisseur & l'oxygène, Davies
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pïpose l'addition de jusqu'à 5% d'oxyde chromique à une compo- aition telle que décrite par King et consorts afin d'améliorer
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ta résistance à l'oxyde de fer (F*203) qui est présent dans les scories en tout temps et dont la teneur est particulièrement élevée dans les scories tardives.
Le tableau ni-après donne des analyses typiques des scories de début et tardives auxquelles il est fait allusion ci-avant :
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<tb> Scories <SEP> de <SEP> début; <SEP> Scories <SEP> tardive <SEP>
<tb>
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Silice (sio2) 32,1% 18,1 1 Chaux (CaO) 40,9 36,0 Oxyde de¯fer (1e203) ¯ 11,5 30,3 Oxyde de manganèse (MgO) 6,9 6,7 Magnésie (MgO) 5,7 S#7 Titane ('1'102) 1,4 1,4 Pentoxyde phosphoreux (P203) le5 1,5
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Etant donné qu'à la fois King et consorts at Daviet cherchent à obtenir une résistance maximum aux scories de conver- tisseur à l'oxygène, il. est évident que cette brique bien que de qualité élevée, peut ne pas être la plus désirable pour t'utili- sation dans les parties du revêtement où la résistance aux sec- ries n'estpas la considération la plus importante.
Un but principal de la présente invention est de procurer une enceinte perfectionnée de convertisseur à ).* oxygène, qui se caractérise par une vie améliorée grâce à l'utilisation d'un revêtement actif adapté au mieux aux conditions variables qu'on y rencontre.
D'autres buts rassortiront de la description ci après ;
Ces divers buts sont atteints suivant l'invention en dotant une enceinte de convertisseur à l'oxygène d'un revé- tement actif comportant plusieurs compositions. Les compositions
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particulières utilisées et leur emplacement ont été déterminer par des essais intensifs à l'échelle commerciale de différentes matières de revêtement, ainsi que par des études minéralogiques d'échantillons provenant de ces essais.
D'après ces données et ces informations, l'on a déterminé que la matière de revêtement qui se trouve normalement endessous de la surface habituelle du métal dans l'enceinte n'est pas particulièrement critique, Par conséquent, l'on revêt cette partie d'une matière réfractai- re basique dont la composition est normalement déterminée par des considérations économiques. D'une façon typique, cette par- tie du revêtement est composée de briques faites de dolentes stabilisées, de dolomies éteintes, de chaux éteinte, de magné- site naturelle éteinte et de magnésite synthétique éteinte ou d'une combinaison quelconque des matières précédentes, en diver- ses proportions, et dans chacune desquelles le système chimique essentiel n'est pas particulièrement critique.
La seconde zone principale d'une enceinte de convertisseur suivant l'invention est la zone de l'embouchure de la section conique et une partie de la paroi latérale située généralement au voisinage de l'en- droit où la section du cône rejoint ia partie de corps du con- vertisseur. Ces zones des revêtements se sont révélées être sou- mises à une abrasion énergique et à des chocs thermiques. Ceci est un résultat principal de l'impact des matières de charge dans cette zone particulière. L'impact peut évidemment arracher par abrasion les surfaces du revêtement. Etant donné que les matières chargées ont habituellement une température très faible par rapport à la température rencontrée par le revêtement pen- dant l'usage, un choc thermique peut également apparaître.
Dans ces zones, l'on prévoit une brique de magnésite imprégnée de gou- dron et cuite, ayant une teneur en MgO d'au moins 96% en poids.
Le restant du revêtement et, en tous cas, au moins la partie de de celui-ci qui s'étend depuis immédiatement en dessous/la ligne ou
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du niveau du métal Jusqu'au $omet de la zone d'éclabousemetn au-dessus du niveau des scories est reaguc avec un réfractaire qui est particulièrement résistant aux scories, Dans ce but, une brique de MgO.CaO liée avec du goudron et plus particuliè- rement une brique ayant une faible teneur en Cr2O3 est utilisés.
De cette façon, chaque zone- du convertisseur est caractérise* par la Meilleure combinaison de propriétés telle que déterminée par les conditions de fonctionnement, qui peut être obtenue et, par conséquent, l'on atteint une vie maximum pour le revêtement,
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exem- ple non limitatif et en se référant au dessin annexé qui est une vue en coupe d'une enceinte de convertisseur avec un revêtement divisé en zones suivant l'invention.
D'après le dessin, l'enceinte comprend un réser- voir métallique indiqué globalement par la référence 5. Habitu- ellement, le réservoir est de forme cylindrique sur la plus gran- de partie de sa section de corps 7 et comporte une zone de fond arrondie 8. Au-dessus de la partie de corps principal 7 se trou- ve une section de cône 9 avec une embouchure coupée en oblique.
Dans la forme de réalisation représentée, le réservoir 5 est muni d'anneaux 14 gree auxquels il peut être déplacé, par ex- emple par basculement ou par un mouvement analogue, pour les opérations de chargement et de déchargement.
La surface interne immédiate du réservoir 3 esc munie d'un revêtement 18 du type habituel, habituellement cons- titué par de la brique de magnésite cuite et ce revêtement est couvert à son tour avec un mélange de bourrage 20, lié au gou- dron, du même caractère général. Sur le mélange de bourrage 20 se trouve le revêtement actif qui est divisé en zones suivant les considérations de la présente invention.
A la partie inférieure de l'enceinte, le métal en
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fusion 22 recouvre normalement environ 40 % de la hauteur de la paroi latérale de la partie de corps cylindrique 7. La par- tie du revêtement actif dans 1* enceinte en.dessous du produit en fusion, qui comprend le fond de l'enceinte et qui est indi- quée par la référence 24, est faite suivant l'invention de matiëen réfractaire baeique classique. Par l'expression "matière réfrac- taire basique classique". l'on entend un produit réfractaire dont le caractère est basique, sans tenir compte du reste de la composition. Ces matières réfractaires classiques sont très sa- tisfaisantes pour cette partie du revêtement actif, parce qu'il ny a aucune rencontre directe avec l'oxygène ni de contact no- table avec les scories.
De plus, les conditions sont plutôt stables et ni l'abrasion, ni le fendillement ne sont des pro- blèmes importants. Il est possible, par conséquent, d'utiliser une brique basique contenant du goudron ayant une composition largement déterminée par des considérations économiques. De la dolomie éteinte, de la dolomie stabilisée, de la chaux éteinte, de la magnésie naturelle éteinte et des produits analogues, seuls ou en diverses combinaisons, peuvent être utilisés. Il doit être entendu toutefois, que dans certaines conditions de fonctionnement l'utilisation des matières réfractaires spécia- les spécifiées ultérieurement pour la partie supérieure de l' enceinte peut. être nécessaire .
Des propriétés typiques de deux des briques qui peuvent être utilisées dans ce but sont les suivantes :
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<tb> A <SEP> B
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> Dolomie <SEP> stabilisée <SEP> 60% <SEP> Dolomie <SEP> stabilisée
<tb>
<tb> + <SEP> 57, <SEP> brai <SEP> 40% <SEP> Magnésie <SEP> synthétique
<tb>
<tb> + <SEP> 5% <SEP> brai
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 1,2% <SEP> 2,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A12O3 <SEP> 0,8 <SEP> 0,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 4,8 <SEP> 3,0
<tb>
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<tb> Composition <SEP> Dolomie <SEP> stabilises <SEP> 60% <SEP> Dolomie <SEP> stabilisée
<tb>
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+ Va b r-a i z Magné.le synthétique
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<tb> 5% <SEP> brai
<tb>
<tb> CaO <SEP> 50,5 <SEP> 30,3
<tb>
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MgO 37,1 .
58,4 Perte d'allumage 5eo 592 Densité livred/pied3 175 185
EMI7.5
<tb> Module <SEP> de <SEP> rupture
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> livres/pouce <SEP> 1250 <SEP> 1500
<tb>
La brique 26 dans le revêtement actif au niveau et immédiatement au-dessus du niveau du produit en fusion vient en contact avec les scories pendant la plus grande parti* de la chauffe, Les éclaboussures prolongent cette zone au-dessus du niveau normal des scories, ainsi qu'à une ou deux lignes de bri- ques en-dessous du niveau du produit en fusion.
Pour résister aux conditions inhabituelles offertes par les scories, en pare ticulier celles d'une composition changeante telles qu'indiquées ci-avant, cette zone du revêtement actif est revêtue de briques liées au goudron résistant aux scories, par exemple des briques constituées de la façon définie dans la demace de brevet aux Etats-Unis d'Amérique précitée au nom de King et consorts, ou de préférence celles constituées suivant les enseignements de Davies dans la demande aux Etats-Unis d'Amérique N de série 108. 989.
D'une façon typique, des compositions ou des produits réfractaires de King et consorts comportent au moins 96 pour cent de MgO plus CaO, la teneur en MgO s'étendant de 50 à 95 pour cent et celle en CaO de 50 à 5 pour cent et il n'y a pas
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plus d'environ 4 pour cent au total de S102v À'2'03 et ye2C3' De préférence, la teneur en MgO plus CaO est d'au moins 97 pour cent et les oxydes restants ne constituent que moins de 3 pour cent.
Ces compositions peuvent être préparées suivant les pro- cédés normaux de la technique des réfractaires en utilisant un agent liant au goudron ou au brai en une quantité d'environ, 4
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en poids. à 8 pour cent/ Ces produits sont fréquemment et avantageusement fabriquée en préparant d'abord un grain à haute densité à par- tir de chaux, de magnésie, de dolomie ou de mélanges des pro- duits ci-avant. Un tel grain peut être préparé en pressant de la dolomie calcinée ou de la chaux ou de la magnésie à une pres- sion d'au moins 20.000 livres/pouce carré et en cuisant ensuite à une température d'au moins 3400* F.
D'autres procédés peuvent aussi être utilisés et seront évidents pour les techniciens en la matière en examinant la demande de brevet précitée au nom de King et consorts.
La brique pour la zone d'éclaboussure des scories peut également être fabriquée suivant les enseignements de la demande au nom de Davies, N de série 108,989. En général, les formes réfractaires de Davies sont analogues à celles de King et consorts, avec pour seule différence principale l'incorpora- tion d'une quantité d'environ 1 à 5 pour cent en poids d'oxyde chromique. Comme exposé dans la demande au nom de Davies préci- tée, tous les avantages de King et consorts sont obtenus de cette façon et la brique est en outre avantageuse en ce qu'elle est également particulièrement résistante aux scories tardives qui sont rencontrées lors de la mise en oeuvre du procédé par convertisseur à l'oxygène.
Des données typiques pour la compo- sition des propriétés de ces briques liées au goudron et résis- tantes aux scories sont les suivantes :
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<tb> Type <SEP> King <SEP> et <SEP> consorts <SEP> Type <SEP> Davies
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> 90% <SEP> MgO, <SEP> 10% <SEP> CaO <SEP> 90% <SEP> MgO, <SEP> 10"% <SEP> CaO,
<tb>
<tb>
<tb> + <SEP> rai <SEP> liant <SEP> 90%MgO,10
<tb>
<tb>
<tb> + <SEP> brai <SEP> xiant
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Densité <SEP> brute,
<tb>
<tb>
<tb> livree/pied3 <SEP> 184 <SEP> 187
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Module <SEP> de <SEP> rupture,
<tb>
<tb>
<tb> livres/pouce <SEP> 2 <SEP> 2000 <SEP> 2100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Les <SEP> compositions <SEP> de <SEP> Davies <SEP> comprennent <SEP> de <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pour <SEP> cent <SEP> de <SEP> CaO,
<SEP> 50 <SEP> à <SEP> 94 <SEP> pour <SEP> cent <SEP> de <SEP> MgfO <SEP> et <SEP> de <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> pour <SEP> cent
<tb>
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de Cr2O3, avec la teneur en SiO2, Al2O3 et Fe2O3 qui n'est pas supérieure à 4 pour cent, la teneur en MgO plus CaO étant d'au. moins 94 pour cent.
11 doit être entendu que bien que les exemples pré- cédents concernatn des briques, de larges blocs ou des formes monolithiques de ces compositions ne sont pas exclues. La fabri- cation de grands blocs liés au goudron par vibration, bourrage à l'air, aecouage, etc., est bien connue tout comme la pratique du bourrage ou de la mise en place par vibration de matières monolithiques dans le revêtement.
La troisième partie principale, désignée globale- ment par la référence 30, du revêtement actif est celle située autour de l'embouchure de l'enceinte et sur la paroi latérale que les matières de charge viennent frapper. Cette zone est au- jette à un déplacement vers des emplacements situés plus haut ou plus bas dans l'enceinte suivant l'endroit que viennent frap- per les mitrailles et le métal chaud. Cette partie du revêtement est soumise à des conditions qui entraînent une forte abrasion et d'importants fendillements. Pour cette partie du revêtement, la brique utilisée doit être imprégnée de goudron pour éviter une attaque excessive par les scories. Dans les grandes lignes, ces briques sont constituées par des briques de magnésite culte avec une teneur en MgO d'au moins 96 pour cent et de préférence plus.
Des briques pour ces emplacements peuvent être fabriquées à partir d'un grain de magnésite à haute pureté tel que décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique N de série 847.864. Dans ce procédé, de la magnésie éteinte subit une sé- rie d'opérations grâce à laquelle de la magnésie caustique cal- cinée maintenue à une température d'au moins 600 F. et dans des conditions évitant l'hydratation, est pressée à sec sous une pression d'au moins 20.000 livres/ pouce cané.
Les produits comprimés secs résultants, tout en étant toujours chauffés à
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au moins 600*?., sont transformés en briques sous uns pression d'au moins 20. 000 livres/pouce carré, tout en renvoyant: à l'ali- mentation au moins 15 pour cent de la matière comprimée précé- demment. L'extinction est alors réalisée, sans permettre aux corps produits par la seconde étape de compression d'avoir une température se réduisant, à une température habituellement de l'ordre d'au moins 2900F. et de préférence plus pour produire une magnésie éteinte d'au moins 98 pour cent de MgO et ayant un poids spécifique brut extrêmement élevé, par exemple d'au moins 3,30.
Cette magnésie éteinte à haute densité en vrac donne, lors du broyage, un minimum de grains plats qui semblaient js- qu'à présent gêner la densification.,pour la formation de formes réfractaires. La magnésie éteinte broyée est utilisée pour for- mr des briques qui sont cuites de la façon habituelle. Les briques cuites sont imprégnées de goudron, par exemple par ébul- lition dans du goudron ou en provoquant l'imprégnation par l' application d'une pression. En général, environ 8 pour cent de goudron sont utilisés. Les briques formées de cette façon gêné* rale sont excessivement résistantes à l'abrasion sous un impact répété, tout en étant résistantes au fendillement provoqué par des variations de température rapides et fréquentes.
Des pro- priétés physiques typiques de briques de ce genre sont les sui- vantes ;
Densité, livres/pied3 188
Module de rupture, livres/pouce 3100
Porosité apparente 15,5%
Modification linéaire à 3140 F 0,0%
Perte de fendillement en panneau (ASTMC/22) avec préchauffage à 3000 F.0,0% Essai de charge, 25 livres/pouce' 9 néant.
Défauts à 3000 F.
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Il convient de remarquer que les exigences de gran- de solidité et de résistance à l'abrasion pour cette partie du revêtement indiquent que l'on doit utiliser des briques à lex- clusion d'autres formes telles que les revêtements monolithiques.
Avec un revêtement actif divisé en zones de la ma- nière décrite, l'on obtient une vie maximum et une excellente économie. Chaque zone est dotée de caractéristiques convenant au mieux aux conditions qui sont rencontrées. Ainsi, l'on obtient une vie en service maximum en utilisant les meilleures matières de revêtement possibles en ces emplacements et en utilisant des compositions moins onéreuses dans des zones (par exemple le fond) où l'usureou le défaut du revêtement: n'est pas un danger impor- tant.
Tous les pourcentages donnés et-avant sont an poids, sauf spécification contraire,
Il doit être entendu que la présente invention n' est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sor- tir du cadre du présent brevet.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.