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*Procédé de récupération de gaz non brûlée formés dans un convertisseur a insufflation d'oxygène par le haut*,
La présente invention concerne un procédé de récupé- ration de gaz non braies formés dans un convertisseur a in- sufflation d'oxygène par le haut, dans lequel les gaz formés sont brûles pendant les stades initial et terminal du pro- cessus d'affinage par insufflation, mais non braies et récu- pères sous forme de gaz à haut pouvoir calorifique pendant le stade d'insufflation maximum.
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Le gaz résiduaire, évacué d'un convertisseur,est on gaz précieux, contenant 80 à 95 % de CO. Toutefois, lorsque pendant le processus d'affinage par insufflation d'oxygène, la teneur en oxygène de l'atmosphère du convertisseur s'élè- ve à un degré tel qu'il se situe dans le domaine explosif, l'oxygène réagit vivement avec le monoxyde de carbone, ce qui produit un grave danger d'explosion.
D'autre part, dans le stade initial du processus d'af- finage par insufflation, lorsque la réaction du silicium pré- sent dans la fonte en fusion avec l'oxygène s'amorce, la vi- tesse de la réaction du carbone également présent dans ladite fonte en fusion avec l'oxygène insufflé (réaction de décarbu- ration) est tellement petite et le débit des gaz traversant l'appareil de récupération est tellement réduit que le fonc- tionnement du ventilateur a aspiration forcée en devient in- ,table.
Pendant ce stade, les conditions dans lesquelles s'écoulent les réactions dans le bain de fonte en fusion sont telles, que le laitier surnageant est de nature boueuse et est projeté contre la paroi intérieure de la jupe qui surmonte le convertisseur et dont l'atmosphère intérieure ne contient que de l'azote, du gaz carbonique (C02) et du monoxyde de carbone (CO). La conséquence en est que la chaleur transmise au lai- tier est tellement réduite, que celui-ci se solidifie et adhè- re à la paroi de ladite jupe à basse température, ce qui en- trave les déplacements verticaux de cette dernière.
Or, la présente invention concerne un procédé permet- tant d'éviter les différents inconvénients inhérents au pro- cédé de récupération habituel des gaz formés dans les conver- tisseurs à insufflation d'oxygène par le haut.
Un premier objet de l'invention consiste en ce qu'elle vise l'élimination du susdit danger d'explosion qui se présen-
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te dans le stade initial et le stade terminal du processus d'affinage par insufflation.
Un deuxième objet de l'invention consiste en ce qu'il le vise à améliorer la stabilité de fonctionnement du venti- lateur à aspiration forcée lorsque le débit des gaz aspires est petit, et à stabiliser le réglage de la pression régnant à l'intérieur du refroidisseur.
Un troisième objet de l'invention consiste en ce qu'el- le vise à éliminer le risque que le laitier ne se dépose sur la paroi interne de la jupe du convertisseur pendant le stade Initial du processus d'affinage par insufflation, et, par conséquent,à faciliter les déplacements verticaux de ladite jupe.
Un quatrième objet de l'invention consiste en ce qu'il le vise à accélérer les processus d'élimination du silicium et du carbone présents dans la fonte pendant le stade initial du processus d'affinage par insufflation.
Un cinquième objet de l'invention consiste en ce qu'il* le vise à économiser le gaz inerte insufflé et à faire coin- eider, dans la mesure du possible, la fin du processus de dé- carburation avec celle du processus d'insufflation.
Cela signifie que la présente invention a pour objet un procédé d'affinage dans un convertisseur à Insufflation d'oxygène par le haut, pendant les stades initial et terminal duquel la fente entre le bec du convertisseur et la jupe sur- montant ce dernier est large, de manière que l'air atmosphé- rique est positivement aspiré dans le convertisseur. Pendant ces stades,les gaz formés dans le convertisseur sont brûlés par l'oxygène de l'air ainsi aspiré et par l'oxygène insufflé, et puis évacués dans l'atmosphère. Au contraire, dans le stade d'insufflation maximum d'oxygène,les gaz formés à l'intérieur du convertisseur ne sont pas brûlés de manière à pouvoir être
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récupérés.
Dans le susdit proche d'affinage par insufflation d'oxygène par le haut dans le convertisseur, la quantité de gaz formée dans ce dernier pendant les stades initial et ter- 'Minai de la période d'insufflation par l'air entrant par le bec par aspiration forcée, est supérieure à celle formée dans les procédés habituels, ce qui a pour effet une bonne stabi- lisation tant du fonctionnement du ventilateur à aspiration forcée que du système de réglage de la pression régnant à l'intérieur du refroidisseur.
De plus, lorsque ladite jupe s'est déplacée vers le haut, le laitier boueux ne peut pas l'atteindre. Et si néanmoins une partie du laitier parvient à se déposer sur la jupe, les quantités de chaleur transmises à celle-ci par radiation directe à partir du bain d'acier en fusion et par convection à partir de l'atmosphère chaude du convertisseur, suffisent à maintenir le laitier à l'état li- quide ou semi-liquide, de manière qu'il retombe spontanément dans le bain.
De plus, le procédé en question permet d'écc- nomiser le gaz inerte et d'atteindre tous les autres objets précédemment mentionnés
Les caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront plus clairement de la description détail- lée suivante d'un exemple d'exécution, illustrée par le dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente une vue d'ensemble schématique d'un appareil selon la présente invention pour la récupération des gaz non brûlés formés lors du processus d'affinage dans un convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut; et la figure 2 reproduit le diagramme caractérisant la marche de 1 'appareil de récupération en question, c.à.d. la courbe représentant la quantité de gaz formés en fonction du temps d'insufflation.
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La figure 1 représente de manière schématique un con- vertisseur 1 muni des ouvertures 2 pour l'insufflation d'un gaz inerte, d'une ouverture supérieure 3 ou bec, d'une jupe à déplacement vertical et d'une lance .2 pour l'insufflation d'oxy- gène.
L'appareil de récupération proprement dit comporte une cloche de refroidissement 6 ou refroidisseur, un séparateur de poussière 7, une vanne 8 pour le réglage du débit gazeux, un ventilateur à aspiration forcée 9., un réservoir à gaz 10, une vanne à trois voies 11 permettant soit de diriger les gaz non braies vers ledit réservoir 10, soit d'envoyer les gaz brûles vers la cheminée, et finalement une conduite 12 pour l'évacua- tion des gaz à faible teneur en CO formés immédiatement après les stades initial et terminal du processus d'affinage par in- sufflation d'oxygène.
La pression régnant à l'intérieur du refroidisseur est constamment contrôlée dans la partie supérieure de la cloche et réglée au moyen de la vanne 8 pour le réglage du débit gazeux.
Au début, la pression régnant à l'intérieur du refroidisseur 6 est réglée de manière à être négative (sous-pression) pour que l'air soit positivement aspiré par la fente formée entre le bec 3 et le bord Inférieur de la jupe . En même temps, de l'oxygène est insufflé dans le convertisseur 1 par la lancer.
La quantité d'air ainsi aspirée correspond au niveau du point A de la figure 2; elle est égale à environ 1/3-2/3 de la quanti- té maximum de gaz formée pendant le stade d'insufflation maxi- mum, quantité correspondant au sommet de la courbe de la figure 2 (point D). Le CO formé est broie par l'oxygène de l'air aspi- ré et par la partie de l'oxygène Insufflé non consommée dans les autres réactions* Cependant, la quantité d'air aspirée est réglée de telle manière que la quantité du mélange gazeux, com- posé des gaz de combustion et de l'air restant, correspond au point A de la figure 2. Ce mélange gazeux est envoyé vers
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l'appareil de récupération et est évacué par la cheminée 12 au moyen du ventilateur à aspiration forcée.
D'autre part, comme il vient d'être exposé ci-dessus,grâce à l'élévation de la température du bain d'acier en fusion par la combustion complète des gaz formés, l'élimination du silicium par réaction avec l'oxygène insufflé est accélérée et la température de la paroi de la jupe s'élève à un degré suffisant pour y éviter le dépôt de laitier.
Le métal déposé sur la jupe pendant le stade initial du processus d'affinage ne fond pas par suite de la température relativement basse (environ 10000C) des gaz formés pendant ce stade, le point de fusion du métal étant égal à environ 1500 C. mais fond et retombe dans le bain dès que la température desdits gaz s'élève jusque 1400-1800 C. par suite de leur combustion totale,
4 à 8 minutes après le début du processus d'insuffla- tion, la teneur en monoxyde de carbone du gaz formé atteint une valeur suffisamment élevée pour permettre une récupération avantageuse.
A ce moment, le débit de l'air entrant par la fente entre le bec du convertisseur et la jupe est diminué et la vanne à trois voies 11 est placée de manière à envoyer le gaz non brûlé vers le réservoir 10 La partie de courbe de la fi- gure 2 située entre les points A et B correspond au stade de combustion des gaz, qui sont évacués dans l'atmosphère au lieu d'être récupérés. Après 6 minutes, lorsque la quantité de gaz formée atteint la valeur correspondant au point C' de la figure 2, le débit d'air aspiré est diminué et les gaz non brûlés sont récupérés et emmagasinés. Le débit de l'air aspiré peut être réduit par l'un des procédés suivants;
1.- La pression régnant a l'intérieur du refroidisseur est graduellement rendue positive (surpression) au moyen de la vanne régulatrice .
2.- De l'azote est insufflé par les ouvertures d'in-
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sufflation de gaz intere 2 pour former un rideau d'azote, et la fente entre le bec et la jupe est fermée.
3.- Le jupe est graduellement descendue pour diminuer la fente entre son bord Inférieur et le bec du convertisseur.
4.- Les trois méthodes précédentes sont combinées.
L'entrée d'air est coupée par l'une ou l'autre des méthodes précédentes et seuls les gaz formés dans le conver- tisseur sont récupérés*
En tout cas, l'aire située entre les points BCC' de la figure 2 doit être "remplie" de gaz, dont la quantité doit être constante. Ce remplissage se fait soit au moyen de gaz de combustion formés suite à la pénétration d'air dans le conver- tisseur, soit au moyen d'un gaz inerte approprié, tel que de l'azote provenant dudit rideau d'azote ou de l'azote insufflé*
La présence de CO2 à coté du CO dans le gaz récupéré est peu nuisible au point de vue chimique, bien qu'elle en diminue la valeur.
Par conséquent, lorsque la quantité des gaz formés dans le convertisseur et emmagasinés dans le réservoir 10 est tombée Jusqu'à un niveau correspondant au point B de la figure 2, c.à.d. jusqu'à une valeur égale à 1/3-2/3 de la va- leur maximum atteinte dans le stade d'insufflation maximum (sommet D de la courbe de la figure 2), le CO peut être mélan- gé avec des quantités suffisantes de gaz de combustion ou de gaz inerte pour que le débit gazeux traversant l'appareil de récupération reste égal à 1/3-2/3 du débit gazeux du stade d'insufflation maximum et continue donc à imposer au ventila- teur à aspiration forcée une charge suffisante a assurer le fonctionnement stable de ce dernier.
Lorsque la quantité de gaz formés dans le convertisseur est tombée jusqu'au niveau E:, la pression régnant à l'intérieur du refroidisseur est de nou- veau rendue négative (sous-pression), la jupe se déplace vers le haut pour ouvrir la fente entre le bec du convertis-
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seur et son bord inférieur, et de l'air atmosphérique est de nouveau positivement aspiré en vue de la combustion complète du gaz. La quantité des gaz formés s'élève alors de nouveau jusqu'au point E et la vanne à trois voies est en même temps placée de telle manière que les gaz decombustion sont envoyés vers la cheminée 12 pour être évacués dans l'atmosphère.
Le débit de l'air entrant par ladite fente ont alors réglé de manière que la quantité de gaz formée est constante et que le mélange gazuex composé du gaz de combustion et de l'air restant est constamment aspiré et évacué Jusqu'à la fin du processus d'affinage par Insufflation d'oxygène.
Cela signifie que pen- dant le stade correspondant à la partie BCDEF du diagramme de la figure 2 les gaz formés et non brûlés dans le convertisseur sont récupérés, et que pendant le stade terminal correspondant à la partie FG dudit diagramme (stade terminal du processus d'affinage ayant une durée de 2 à 10 minutes) les gaz sont com- plètement brûlés suivant un processus similaire à celui du sta- de initial avec formation d' un mélange gazeux, qui est évacué dans l'atmosphère. La fin du processus d'affinage est signalée par la couleur de la flamme.
D'autre part, grâce à un réglage judicieux des alter- nances d'évacuation et de récupération aux points B et f, un gaz inerte approprié, tel que l'azote, peut être insufflé pour éviter tout risque d'explosion.
Exemple :
Capacité du convertisseur d'essai : 130 tonnes
Charge de fonte en fusion du con- vertisseur : 103,4 tonnes
Composition de la fonte en fusion : 4,5% C, 0,5% de Si, 0,87% de Mn, 0,17% de P et 0,002 % de S Production d'acier affiné : 111 tonnes
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Composition de l'acier affine: 0,04 % de C, 0,01 % de Si,
0,10 % de Mn, 0,020% de P et 0,019 % de S (X) Environ 4 Minutes après le début du processus d'affina- ge par insufflation, la tente entre le bec du convertisseur et la jupe est largement ouverte et de l'air atmosphérique est introduit. a) Débit des taz à évacuer:
env., 30,000 N m3/h b) Température des gaz 1300 . 1600 C c) Pression dans la cloche du refroidisseur : 0 à 0,8 mm Hg d) Largeur de la fente entre la bec du convertisseur et le bord inférieur de la ju- pe : 240 mm (II) Pendant 20 minutes, c.à.d. de 4 à 24 minutes après le début du processus d'affinage par insufflation d'oxygène, la fente entre le bec du convertisseur et le bord inférieur de la. jupe est rendue étroite, la pression dans la cloche du refroi- disseur est rendue positive et le bec du convertisseur est fer- mé par rapport à l'atmosphère par un rideau d'azote* a) Débit d'azote insufflé: 15.000 N m3/h b) Largeur de la fente en- tre le bec et la jupe :
10 mm c) Débit du gaz 30.000 - 50.000 N m3/h d) Température des gaz à récupérer : 1.520 - 1540 C e) Pression dans la cloche du refroidisseur t Maintenue constante à 1,3 mm de Hg (XII) 24 minutes après le début du soufflage, la fente en- tre le bec et le bord inférieur de la jupe est de nouveau lar- gement ouverte, et le soufflage est arrête 26 minutes après le débute
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a) Débit des gaz 4 évacuer 3?. 000 N m3/h b) Température des gaz t 1.400- 1600 C c) Pression dans la cloche du refroidisseur 1 0 à -1,0 mm de Hg d) Largeur de la fente en- :
tre le bec et la jupe t 240 mm
REVENDICATIONS.
1. Procédé de récupération des gaz non brûlés formée dans un convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut, compre- nant un premier stade (stade initial) dans lequel de l'air est positivement aspiré par la fente largement ouverte entre le bec du convertisseur et la jupe qui surmonte ce dernier, et le gaz formé dans le convertisseur est complètement brûlé par l'air ainsi aspiré, de manière à accélérer le processus d'élimination du silicium présent dans la fonte en fusion, les gaz ainsi for- més étant évacués sous forme d'un mélange de gaz de combustion et d'air, stade initial suivi d'un stade d'insufflation maxi- mum dans lequel le débit de l'air entrant dans le convertis- seur est judicieusement réglé et les gaz formés et non brûlés sont récupérés.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.