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"Appareil pour la récupération des gaz non brûlés forait dans un convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut".
La présente invention concerne un appareil pour la récupé-; ration des gaz non brûlée formés dans un convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut, et, en particulier, un appareil de récupération à cloche de captage montée sur le convertisseur.
En général, pendant le processus d'affinage de la fonte en fusion dans un convertisseur à insufflation d'oxygène pure par le haut, des éclaboussures se produisent dans le convertisseur
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par suite de l'effervescence violente du bain et une partie des matières en fusion est projetée contre la paroi intérieure de la cloche de captage surmontant le convertisseur, et cela en dépit du réglage judicieux dudit processus d'affinage par in- sufflation d'oxygène. Ce phénomène se présente surtout pendant le stade moyen du processus d'affinage lorsque la réaction de décarburation est la plus aotive.
Toutefois, dans les convertie seurs à insufflation par le haut du type habituel, dans les- quels les gaz forces pendant le processus d'affinage sont brûlés au niveau du bec du convertisseur, les matières en fusion, qui sont généralement constituées par un laitier et un métal fondu, sont partiellement projetées sur la paroi intérieure de ladite col che par suite de l'effervescence violente du bain produite par les réactions qui s'y effectuent, mais ne se solidifient pas lorsque la température des gaz présents dans la cloohe at- teint une valeur de 1800 à 2000 C par suite de leur combustion pendant ledit stade moyen du processus d'affinage, de manière à ne pouvoir se déposer sur ladite paroi que nous forme d'une couche relativement mince,
même loreque la paroi cet refroidie par de l'eau. Au coure du processus d'affinage par insufflation d'oxygène, cette couche fond et retourne au bain, de manière que le processus d'affinage ne subit aucune influence nuisible de la part du phénomène en question.
D'autre part, en ces d'emploi d'un appareil pour la récupération des gaz formés dune un convertisseur à insufflation d'oxygène pure, les réactions chimiques n'effectuent aveo une telle violence dans la masse en fusion., que le bain se met en effervescence à un degré tel que des éclaboussures se produisent et que les matières en fusion sons partiellement projetées sur la partie inférieure de la paroi Intérieure de la cloche de captage, où elles restent adhérentes et qu'elles encrassent de manièce à entraver sérieusement le fonctionnement de l'appareil
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de récupération.
Or, suite à des recherches effectuées pour remédier à cet inconvénient, les auteurs de la présente invention ont réussi à éliminer le phénomène nuisible en question, c'est-à- dire l'encrassement de la paroi intérieure de la cloche de oap- tage de l'appareil de récupération par des matières fondues projetées contre ladite paroi à partir du bain en fusion et restant adhérentes après leur solidification.
Un objet de la présente invention consiste en ce qu'elle vise à éviter que les éclaboussures projetées 4 partir du bain en fusion oontre la paroi intérieure de la cloche de captage d'un appareil pour la récupération des gaz non brûlés formés ' dans un convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut, ne ne restent adhérentes par solidification, ni/l'encrassent, et cela en premier lieu dans le stade moyen du processus d'affinage par soufflage.
Un deuxième objet de la présente invention consiste en ce qu'elle vise, d'une part, à augmenter le rendement des conver- tisseurs à insufflation d'oxygène par le haut et munis d'une cloche pour la captation des gaz non brûlée formés pendant le processus d'affinage en ce qui ooncerne leur production d'aoier ' affiné, et, d'autre part, à rendre continu le processus de ré- cupération desdits gaz.
D'autres objets et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description suivante d'un exemple d'exécution donné à titre purement indicatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente partiellement en coupe une vue d'un appareil conforme à la présente invention, la figure 2 représente une coupe de la cloche de captage montrant les dépôts métalliques encrassant la paroi intérieure de celle-ci; et la figure 3 représente une coupe transversale du dispoei-
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tif de la figure 2 pratiquée suivant un plan passant par la ligne A-A de celle-ci.
En se référant à la figure 1 du dessin annexé, on voit qu'une cloche de captage 3 est, d'une part, montée sur la partie supérieure d'un convertisseur par l'entremise d'un dispositif d'étanohéité 8, et, d'autre part, raccordée à un refroidisseur 1 au moyen d'un dispositif de raccord le. Ó Le dispositif d'étanchéità 8 en question se compose d'une jupe 10 à mouvement vertical, d'un anneau à joint d'étanchéité hydraulique et d'un cylindre.. hydraulique 12 pour la commande des déplacements verticaux de ladite jupe. Un gaz inerte est insufflé par une tuyère 11 pour former un rideau de gaz.
Un système de refroidissement, constitué par des tubes 1 parcourus d'eau froide, est prévu contre la paroi intérieure de la cloche de captage 1 et protégé par une couche 4 d'un matériau réfrao- taire non basique approprié, tel que des briques de silice.
Cette couche de briques protectrices s'étend sur toute la zone inférieure de la paroi interne de ladite cL-oche et cela jusqu' aux 2/3-3/4 de la hauteur totale de la partie verticale de cette dernière. La cloche 1 est montée sur une base 14 reposant à son tour sur un support 15. La paroi de la cloche est munie d'une ouverture 1 pour l'introduction d'un flux et d'ouvertures ± pour le réglage de la pression régnant à l'intérieur de la cloche. L'insufflation de l'oxygène se fait au moyen de la lance 13
Le convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut selon la présente invention est un appareil du genre précédemment mentionné.
Toutefois, conformément au procédé de l'inventior pour la récupération des gaz non broies formés dans le convertisseur, la cloche de captage de l'appareil de récupération est d'une conception sensiblement plus compliquée et plus efficace que celle des cloches de captage habituelles, et cela dans le
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but de maintenir l'appareil aussi étanche que possible pendant le processus d'affinage par soufflage.
Une jupe 10. munie tout autour d'une fente 11 pour,l'insufflation d'azote en vue de la formation d'un rideau de gaz inerte, est attachée à la partie inférieure de la cloche 1 pour faciliter le réglage de la largeur de la fente entre cette dernière et le bec 2 du convertieeeur . fendant le processus de soufflage, la largeur de ladite fente entre la jupe 10 et le bac 2 du convertisseur reste in- férieure à 300 mm.
Pour éviter toute entrée indésirée d'air atmosphérique dans l'appareil,un rideau d'azote est formé devant ladite fente et la pression régnant à l'intérieur de la cloche au niveau du beo de convertisseur *et réglée de manière à être égale à la pression atmosphérique ou être supérieure à celle-ci de quelques mm de Hg (surpression, nulle ou quelques mm de Hg) pendant le processus 4'affinage. Dans ces conditions, le gaz for mé dans le convertisseur a une teneur en 00 de 60-90% et une teneur en O2 inférieure à 0,1 % et n'est, pas brûle.
La températu- . re régnant 4 l'intérieur de la cloche est . mime loraque'il s'agit d'un convertisseur de grande capacité (par exemple 130 tonnes), au plue égale à 1350-1450 C (température mesurée à la paroi intérieure de la cloche 3). Il en résulte que, lorsque la tempréature régnant à l'intérieur du convertisseur pendant le stade d'effervescence du bain a atteint un niveau de 1500 à
1550 C, des éolabouseures de la charge en fusion sont projettée contre la paroi interne de la cloche refroidies par le système à l'eau froide, où elles se refroidissent rapidement et adhèrent facilement, de manière à former des croûtes dont l'épaisseur augmente progressivement.
C'est ainsi qu'une semaine déjà après la mise en marche du convertisseur, les matières projetées cent la paroi interne refroidie de la cloche y ont formé une crodte relativement épaisse, comme le montrent les figures 2 et 3. La croûte ainsi formée peut au niveau de sa plus forte épaisseur
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(niveau B, (figure 2) s'étendre sur environ la moitié du dia- mètre intérieur de la cloche 3.
D'autre part les cloutée encras sant les zones inférieures de lu clocha en question adhérent partiellement .au dispositif d'étanchéité 8, ce qui a pour conséquence non soulèvent d'entraver les déplacements verticaux de la jupe 10, mais également de boucher les ouvertures pour le réglai de la pression et, par conséquent, d'empêcher oe dernier. De plus, l'aspiration des gaz formée dans le convertisseur s'en trcuve sérieusement entravée, voire interrompue, ce qui empêche la marche continue de l'appareil. La diminution du rende ment du convertisseur, due aux quantités de métal adhérant aux parois, de la cloche, constitue également un inconvénient sérieur du procédé en question.
Or, lors de recherches étendues effectuées pour trouver un procédé permettant d'éviter que les matières liquides projetées contre la paroi intérieure de la cloche de captage n'y adhèrent et ne l'encrassent, les auteurs de la présente invention ont trouvé que les matières en question se composent principalement d'un laitier de nature fortement basique, contenant du calcium et du silicium dans une proportion Cao/SiO2 égale à 3/1-5/1 et des grains de fer, et ayant un point de fusion d'environ 1400 C
En se basant sur les résultats desdites recherches,
les auteurs de la présente invention ont réussi à élaborer un procédé permettant d'éviter de manière particulièrement efficace que leedites matières projetées à partir de la charge en fusion n'encrassent la paroi de la cloche de captage de l'appareil pour la récupération des gaz formés dans le convertisseur à insufflation d'oxygène par le haut. Ce procédé est caractérisé par le fait que les parties inférieures ie la paroi de la cloche adjacentes au bec du convertisseur sont sur toute leur périphérie et jusqu'à une hauteur suffisante munies d'un revêtement d'an matériau réfractaire de natur- non basique.
Si, par exemple, la-
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dite paroi de la cloche cet doublée d'une couche de briques acides, telles que des briques de silice, leu briques réfrac- taires et les matières projetées, constituées principalement d'un laitier de nature fortement basique contenant du calcium @ et du silicium dans un proportion CaO/SiO2 égale à 3/1-5/1; réagiront entre elles avec formation d'une substance vitreuse de fusion d'un point /relativement bas, recouvrant constamment les briques et leur conférant un aspect lisse et luisant, oe qui permet d'éviter que les matières projetées n'adhèrent à la paroi et ne l'encrassent.
Si l'on emploie des briques neutres, telles que des briques de chrome, de carbone ou de carbure de silicium, les matières projetées y adhérent facilement en se solidifiant, mais, dès que les croûtes ainsi formées ont atteint une certaine épaisseur, elles se détachent spontanément des briques sous l'effet de leur propre poids, et celles-ci ont, comme dans le cas précédent, un aspect bien lisse et luisant. Dans ce dernier cas toutefois, se présente l'inconvénient que le métal en fusion projeté contre la paroi de la cloche a une tendance à attaquer le ciment employé au jointoyage des briques, de sorte que celles- ci risquent de tomber lorsque la couche de métal s'en est dé- tachée.
D'autre part, l'emploi de briques de graphite pour le revêtement réfractaire en question permet de réduire considérablement les quantités de matière encrassant la paroi de la cloche et de limiter dans une forte mesure la destruction du revêtement par fusion. C'est la raison pour laquelle, en dépit de son prix relativement élevé, le graphite constitue le meilleur matériau pour le revêtement réfraotaire de la paroi de la cloche.
Par suite de la température relativement basse des parties inférieures de la paroi intérieure de la cloche pendant le processus d'affinage par soufflage -température égale. environ 1350-1450 C et en tout cas inférieure à celle de l'acier à la
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fin du processus d'affinage (16000) - et par suite du refroi- dissement de la face dorsale dudit revêtement par les tubes par- courue d'eau froide, le revêtement en question a une durée de vis relativement longue et ne doit être renouvelé qu'après un nombre relativement élevé d'affinages, nombre s'élevant à en- viron 60 en cas d'emploi de briques de silice, à environ 300 en cas d'emploi de briques neutres et à environ 800 en cas d'emploi de briques de graphite.
On pourra donc avoir recours soit à des briques de nature non basique, soit à des briques de nature neutre, soit encore à des briques de graphite pour la construction du revêtement intérieur de la paroi de la cloche à protéger. Il est toutefois également possible/le revêtir les zones supérieures de la partie verticale de la cloche 1 d'un matériau réfraotaire de nature non basique et les zones infé- rieures de graphite, ce qui constitue un procédé particulière- ment économique et efficace.
La zone de la paroi de la cloche qui s'encrasse le plus facilement, c'est-à-dire la zone inférieure de la partie ver- ticale de la cloche qui s'étend jusqu'aux 2/3-3/4 de la hauteur totale de cette partie, doit en tout cas être recouverte d'une couche de briques réfractaires. L'épaisseur de cette oouche est de préférence égale à environ 10 cm. Lorsque la couche en ques- tion est trop épaisse, la différence de température entre la face interne des briques .4 et leur faoe dorsale (face en contact aveo le dispositif de refroidissement 7) devient trop grande, ce qui provoque le danger que les briques de fendillent et s'effritent.
On conçoit dès lors qu'il est préférable pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention de choisir des briques à conductibilité thermique relativement élevée pour la construction dudit revêtement réfractaire. Il est, d'autre part, à souligner que les briques employées pour le revêtement selon la présente invention peuvent être remplacées par un en-
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duit de nature non basique. C'est ainsique, par exemple, le recouvrement des tubes de refroidissement d'une couche de PS-160 (peinture commerciale principalement composée de 8i02 et de .
Al2O3 avec des teneurs respectivement égales à 45, 8-50, 6% et 41-42,9) d'une épaisseur de 2 mm (4,4 kg/m2) permet d'eaoomp- ter les meilleurs résultats*. ' Orâce au traitement précédemment décrit de la paroi in- terne de la cloche 3, celle-ci restera constamment bien propre et, même en cas de soufflage ininterrompu, l'ouverture pour l'introduction de flux et les ouvertures ± pour le réglage de la pression du four ne seront jamais bouchées, la jupe n'éprou- vera aucune difficulté dans ces déplacements verticaux et la récupération des gaz non brûlés formés dans le convertisseur s'effectuera dans des conditions tout 4 fait normales et parfaite -ment sures.
De plue, comme le diamètre intérieur de la cloche est égal au diamètre du bec du convertisseur sur lequel celle-ci est montée, les matières projetées contre la paroi interne de ladite cloche par suite de l'effervescence du bain de métal en fusion retournent au bain en découlant de ladite paroi.
Il s'en- suit que le procédé selon la présente invention permet d'aug- , menter le rendement du convertisseur de la valeur habituelle moyenne de 90% à la valeur de 92,5% valeur pratiquement impoa- soble à atteindre dans les convertisseurs du type habituel, dans lesquels les gaz formée pendant le processus d'affinage sont entièrement brûlée et dont la cloche de captage a un diamètre intérieur sensiblement supérieur à celui du bec du convertisseur, de manière que le métal en fusion projeté contre la paroi in- térieur de ladite cloche risque de se perdre à l'extérieur du convertisseur en découlant de la paroi en question.
Il est à souligner que l'appareil conçu conformément à la présente invention et décrit dans les lignes précédentes pré- sente non seulement des avantages considérables au point de vue
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parement métallurgique grâce au fait qu'il permet de récupérer de manière particulièrement efficace et parfaitement sure les gaz non brûlée formés dans le convertisseur à insufflation par le haut pendant le processus d'affinage, mais également des avantagea économiques appréciables grâce au fait qu'il permet d'augementer le rendement du convertisseur dans une mesure non ou à peine réalisable avec les convertisseurs du type habituel à combustion des gaz formés pendant l'affinage.
. REVENDICATIONS. l.- Appareil pour la récupération des gaz non brûlée for- mée pendant le processus d'affinage dans un convertisseur à insufflation d'oxygène parte haut, caractérisé en ce que le- dite convertisseur est directement surmonté d'une cloche pour le oaptage desdits gaz, dont la paroi intérieure de la partie basale est tout autour munie d'un revêtement d'un matériau ré- fractaire de nature non basique.