CA1206007A - Procede de traitement pour ameliorer la permeabilite des fonds de recipients metallurgiques pourvus d'elements refractaires permeables, et materiaux pour sa mise en oeuvre - Google Patents
Procede de traitement pour ameliorer la permeabilite des fonds de recipients metallurgiques pourvus d'elements refractaires permeables, et materiaux pour sa mise en oeuvreInfo
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Abstract
ABREGE DESCRIPTIF
Procédé de traitement pour améliorer la perméa-bilité des fonds de récipients métallurgiques pourvus d'éléments réfractaires perméables pour l'injection contrô-lée d'un fluide de brassage dans le bain de métal en fusion.
Ce procédé selon l'invention se caractérise en ce que, on prépare un béton réfractaire bien coulable, c'est-à-dire capable d'atteindre le fond du récipient à partir du bec en coulant le long de la paroi latérale, en ce que, après avoir vidé le récipient de son contenu, on y déverse le béton, le récipient étant en position basculée, puis on le redresse à la verticale pour assurer la répartition du béton sur le fond, et on le laisse sécher et assurer sa prise sur le fond tout en maintenant dans les éléments réfractaires perméables une pression suffisante pour procu-rer un débit permanent de fluide de brassage.
L'invention permet d'améliorer la perméabilité des éléments perméables neufs ou usagés et s'applique en parti-culier aux convertisseurs d'aciérie à soufflage d'oxygène d'affinage par le haut.
Procédé de traitement pour améliorer la perméa-bilité des fonds de récipients métallurgiques pourvus d'éléments réfractaires perméables pour l'injection contrô-lée d'un fluide de brassage dans le bain de métal en fusion.
Ce procédé selon l'invention se caractérise en ce que, on prépare un béton réfractaire bien coulable, c'est-à-dire capable d'atteindre le fond du récipient à partir du bec en coulant le long de la paroi latérale, en ce que, après avoir vidé le récipient de son contenu, on y déverse le béton, le récipient étant en position basculée, puis on le redresse à la verticale pour assurer la répartition du béton sur le fond, et on le laisse sécher et assurer sa prise sur le fond tout en maintenant dans les éléments réfractaires perméables une pression suffisante pour procu-rer un débit permanent de fluide de brassage.
L'invention permet d'améliorer la perméabilité des éléments perméables neufs ou usagés et s'applique en parti-culier aux convertisseurs d'aciérie à soufflage d'oxygène d'affinage par le haut.
Description
~2~6C~
La présente invention se situe dans l.e domaine de l'élaboration des métaux, notamment de l'acier. Elle con-cerne plus précisément les récipients métallurgiques, parti-culi~rement les converti.sseurs d'affinage, dont le fond es pourvu d'élémen-ts réfractaires perméables.
On connaît des traitemen-ts métallurgiques qui con-si.stent à soume-t-tre un bain de métal en fusion ~ un brassage pneumatique par injection contrôlée d'un fluide de brassage, habituellement un gaz inerte tel que l'azote Oll l'argon, au travers d'éléments réfractaires perméables incorporés au revêtement réfractaire habituel du récipient contenant le bain et débouchant sous la surface de ce dernier~ Plus généra-lement, ces ~léments de soufflage sont logés dans le fond du recipient (FR-A~ 2 322 202, US n 3 259 4~4).
L'application d'une telle- technique de brassage à
un convertisseur d'aciérie à l'oxyqène d'affina~e soufflé
par le haut se d~veloppe actuellemerl-t dans le monde entier sous la d~nomination commerciale "procédé LBE" (marque de commerce) (Lance - Brassage - Equilibre). Ce procédé tend a réaliser, comme son nom l'indique, l'équilibre entre métal et laitier et permet ainsi de cumuler, dans une large mesure~ les avantages respectifs des proced'es classiques d'affinage à souf-flage d'oxygène par le haut et à soufflage d'oxygene par le bas.
De nombreuses solutions ont déjà été proposées visant à conférer aux éléments réfractaires une perméabilité
sélec-tive suffisante pour assurer un débit de fluide de brassage satisfaisant, tout en évitant une pénétration en sens inverse du métal en fusion. Parmi les diverses solu-tions proposées à cet égard, on peut noter en particulier celle décrite dans la d~mande de brevet européen ..
n 0021861 (publiée le 07 janv:ier 1981~ et qui co~siste à
former des zones de passage de très faible dimension dans un matériau réfractaire compact habituel. Ceci est ob-tenu, soit en incorporant des corps étrangers longitudinaux (~irection de soufflage) au sein d'une masse réfractaire monoli-thique, soit par juxta-position de plaquettes réfractaires avec in-terposi-tion entre elles de cales d'é~ar-tement calibréesO
Par ailleurs, ces éléments, comme tout matériau réfractaire, s'usen-t inévitablement au contact du métal en fusion. Ce-tte usure est en outre acceleree en raiscn mme du soufflage gazeux qui provoque des mouvements de convec-tion très sens:ibles au niveau des éléments de soufflages et dont les effets induits se font également sent:ir sur la durée de vie du réfractaire classique environnant. Mais on réussit aujourd'hui, notammen-t grâc-e aux éléments de type ~evoqué ci-avant, à li.miter leur vlt:esse d'usure à peu de chose près à celle du rev~tement r~fractaire classique cons-tituant le fond, lequel retrouve ai.nsi une duree de vie com-parable à cel~e qu'il présente dans les convertisseurs classi-~ues à soufflage d'oxygène par le haut (type L.D.).
Un autre problème se pose en pratique consi.stant dans le fait que la permeabilité des élements de soufflage a tendance à dimineur en cours d'utilization. Ce phénomène apparalt d'ailleurs quelque peu parado~al r car il accompagne l'usure progressive normale du fond, et qu'on est donc en droit de penser quel les éléments s'usant pratiquement à la meme vitesse que le fond, leur perméabilit~e devrait au con-traire augmenter dans le temps, suite ~ une diminution des pertes de charge dans les espaces de soufflage.
Sinon à remplacer frequemment les eléments perméa-bles lorsque leur perméabilite ne permet plus de faire passer les débi~s de gaz voulus, (ce qui serait non seule-mell~ fortement pénalisant, mais encore ôterait tou-t l'in-téret procuré par une durée de vie des elémen-ts égale à
celle du fond), le problème revient à savoir s'il existe une méthode simple, efficace, et peu coateuse perme-t-tant de réhausser le niveau de perméabilité de ces éléments, sans avoir à intervenir directement sur eux, e-t no-tammen-t sans devoir 1.es remplacer par des éléments neufs.
Dans le bu-t d'apporter une solution à ce problème, l'invention a pour objet un procédé de traitement pour améliorer la perméabili-té des fonds de récipien-ts métallur-~i~ues, notammen-t les converti.sseurs d'aciérie ~ souEflage d'oxygène d'afEinage par le haut, lesdits fonds étant pour-vus d'élémen-ts réfrac-taires perméables pour l'introduction contrôlée d'un fluide de brassage dans le bain de metal en Eusion contenu dans le réciplent, procédé caractérise en ce q~e, après avoir vidë le récipi~3nt de son contenu au -terme de l'afflnage d'une char~e quelconque, on dépose dans le fond un béton en matériau réfractaire compatible avec le matériau réfractaire constitutif du fond, ledit béton pré-sentan-t une fluidi-té suffisante pour assurer son étalement sur le fond; et en ce que on laisse le ~éton sécher et assurer sa prise~ tou-t en maintenant dans les éléments réfrac-taires perméahles une pression suffisante pour procurer un débit permanent de fluide de brassage.
Pour fixer les idées, dans le cas d'un convertis-seur d'une capacité supérieure ~ 200 t, on pourra maintenir dans les éléments une pression assurant un débit de fluide de l'ordre de 30 m3~h environ par élément compté en m3 ga~eux.
Conformément à un mode opératoire particulier pré-féré, on prépare un bet~n ré:Eractaire bien coulable, capable ~r 7 ~Z~3~7 diatteindre le fond du récipient à partir du bec en coulantle long de la paroi la-térale; on déverse ce béton dans le récipient par le bec~ le récipient é-tant en position incli-née, par exemple en position intermédiaire entre la posi-tion redressée et la position complè-tement basculée qu'il pré-sente en fin de coulée du métal en fusion, puis on le redresse à la ver-ticale pour assurer la réparti-tion du beton sur le fond et on laisse le béton secher et assurer sa prise, tout en maintenant dans les éléments réfrac-taires per-méables une pression suffisante pour assurer un débit defluide de brassaye.
Le cas ~chéant, on pourra faire basculer le réci-pierlt de part: et d'autre de sa position ver-ticale pour par-falre l'etalement du bé-ton sur le ~ond.
Dans ce qui sui-t, on considèrera que le récipient métallurgique es-t un convertisseur d'afinage à l'oxygène soufElé par le haut au moyen d'ulle lance verticale émergée, étan-t en-tendu que l'invention s'applique é~alement à tout autre récipient métallurgique, par exemple, les poches ou les fours à arc.
En outre, on convient de qualifier de "béton"
aussi bien les bétons -tra~itionnels à prise hydraulique à
froid (température d'utilisation :Lnférieure à 100C) que les produits réfractaires ~oudronnés, tels que de la dolomie ou de la magnésie goudronnées par exemple, donc à liaison "carbone" et que l'on met en oeuvre généralement entre 130 et 180C environ.
Par l'expression "un beton en materiau refractalre compatible avec le matériau réfractaire constitutif du fond", on entend désigner toute matière réfractaire capable, . ~
compte tenu de la nature du fond, de coller su:r ce dernier lors de sa solidifica-tion. Il s'agit par exemple d'un beton magnésien si le fond a une prédominance en magnésie, ou un bé-ton dolomitique si le fond est a base de dolomie, etc...
En outre, par l'expression "béton réfractaire bien coulable" on entend qualifier une préparation de ce dernier qui le rend plus fluide que la fluidité qui résulte~
rait d'une préparation conforme aux prescriptions du fabri-cant du bé-ton. Au-trement dit, i.l s'agit généralement de ren-dre ce bé-ton bien humide, c'es-t-à~dire con-tenant un excès d'eau par rapport aux prescripti.ons habituelles de fa~on ~ ;
atteindre une teneur de l'ordre de l0~ en poids.
Par ailleurs, il es-t cla:ir que plus l'eau ser.a en excès plus le -temps de séchaye sera long.
D'un autre coté~ l.a limite inérieure du taux d'humidité à adopter dol-t tenir compte de la capaci~-é, c'est-à-dire de la taille du récipient ",~otamment cle sa hauteur et du d~amè-tre du fond, ainsi que de ~sa masse thermique, afin que le béton puisse, en étant introdui-t par l'extrémité
ouverte supérieure (le bec) atteindre le fond, puis une fois le fond atteint, s'y étaler avant de se solidifier.
Pour fixer les idées, des series d'essais effectues sur un convertisseur de 240 t ont montré que la teneur en eau se situe préferentiellement entre 8 et l0% en poids, c'est-à-dire l a 2 points de plus que ce que preconise au maximum le fabricant (jusqulà 7~, mais plus generalement compris entre 3 et 6%)o On va maintenant donner trois exemples de composi-tions ponderales de betons utilisables selon l'inven-tion.
Les deux premiers sont destines à recouvrix un fond de \
~2~
con~ertisseur en briques de magnésie, le dernier peut etre pré~u pour un fond dolomitique.
I. _ton magnésien hydrau~Lue MgO : 97,3~ du poids du granulat (solides~
CaO : lj0~ du poids du granulat (solides) SiO2: 0,4~ du poids du granulat (solides~
~23: 1,3% du poids du granulat (solides) H2O : 8 à 10% du poids du béton où R2O3 représente l'ensemble des oxydes présents de métaux tels que Al, Ti, Cr...
II. Béton m~_ésien ~ ~onné
MgO : 90~ en po,ds du granulat (solides) CaO : 2~ en poids du granulat (solides) SiO2: 1~ en poids du granulat ~solides) Fe2O3: 10% en poids du granulat (solides) Goudron: 10~ en poi.ds du béton III. B~ton dolomitique ~oudronn~
MgO : 41,0% du potds du granulat (solides) CaO : 57,0~ du po:ids du granulat (solides) Fe2O3: 0,6% du poids du granulat (solides) Al2O3: 0,5% du poids du granulat (solides~
SiO2 ~ 0,7~ du poids du granulat (solides) Goudron: 10% du poids du béton Comme on le voit, la méthode selon l'invention est simple, peu co~-teuse et ne pose aucune difficulté non maî-trisée. La présence d'éléments réfractaires perméables logés dans le fond n'implique aucune autre exigence au cours du sechage du béton que celle qui consiste à maintenir au tra-vers d'eux un débit minimal de fluide de brassage, débit que l'on peut qualifier ~Ide sécurité".
. ,.
~2~
De plus, ce débi-t que l'on peut considérer comme perdu (c'est-à-dire non utilisé pour le trai-tement du bain proprement dit) n'alourdi-t que très faiblement le co~t global de l'opération, conpte tenu de sa valeur relativement minime par rapport à celle mise en oeuvre lors du brassage du bain (de l'ordre de 150 m3/h par élément). Gn peut même dire que les conséquences sur le co~t sont pratiquement négligea-bles, si on prend soin cle choisir un gaz largement disponi~
ble dans le co~merce, comme l'azote par ex,emple, ou le cas échéant, un gaz de récupération produit dans l'uslne elle-meme, comme le ~2-Une fois séché, le béton es~ en prise mécanique surle ~ond et forme une couche réEractaire pouvant a-tte~ndre dans la zone centrale, une épaisseu.r moyenne comprlse entre 5 et 20 cm environ (convertisseur ~e 240 -t). Le convertisseur est alors pret pour. le traitement d~e nouvelles charges. on constate dès la premi~re charge -tralitée q~te, non seulement la perm~abilité du fond es-t conser~ée, mais qu'elle a de plus très sensiblement augmente par rapport au niveau qu'elle avait avant l'apport ~u beton.
On rappelle à toutes ~ins utiles, qu'un indicateur possible du "niveau" de permeabilite peut etre constitue par le rapport pression/debit de ~luide de brassage dans la con-duite d'amenee de ce dernier à l'element refractaire permea-ble. Ce rapport peut être determine à partir d'une valeur de reference, l'element permeab].e étant pris à l'état neu~ avec souf~lage a vide ou au cours de l'af~inage de la première charge au convertisseur.
L t explication des ré~ultats obten~s n'est pas encore totalement élucidée-. l'observation semble montrer, que la préservation de la pe.rméabilité est assurée par la présence d'un reseau de canaux relian-t la face de soufflage de l'élément à la surface libre au fond au travers de la couche de coulis rapportee, ce reseau se formant lors du sechage de ce-tte couche grâce au soufflage permanent du fluide de brassage;
. quant ~ l'am1ioration de cette perméabilité, il pourrait s'agir d'un phenomène interne à l'élémen-t rëfrac~
taire perméable lui même. On est en efe-t en droit de penser que l'origine se trouve vraisemblablement dans les effets de choc -thermique provoqués au sein des éléments de soufflage par la coulée de la masse de béton froid (température infé-rieure ~ 100C ou à 200C selon la nature du bet.on) et amplifi~s encore par le 1ux permanent de fluicle de brassage.
On peut supposer que les contraintes thermiques qui en résul-tent au sein des éléments de souffla~e par contraction de la matière provoque, en se libérant, une formation de micro-Eissures s'amorçant préfërentiellement en paroi des passa~es originels prévus pour le fluide de brassage.
Ces hypothèses s'appuient, entre autres, sur le fait que l'on constate statistiquement une amélioration plus importante de la perméabilité de ces éléments lorsque toute la masse de béton liquide destiné à recouvrir le fond est coulée rapidement, en une seule fois, dans le récipient (ce mode opératoire constituant d'ailleurs une mise en oeuvre préférée de l'invention).
D'un autre coté~ il a été constaté, compte tenu de l'importante masse thermique du fond, que la température du beton apporté n'influait pas de façon sensible sur la perméa-bilité.
~ 8 --.~ .,................... .
Mais on peut egalement penser à une explication purement aéromecanique, le fluide de brassage pouv.ant pour une part circuler latéralement dans des zones de moindre perte de charge qui se forment eventuellement ~ l'interface de la couche de béton deposee et du fond refractaire pré-existant.
La technique selon l'invention peut être mise en oeuvre à tou-t moment, aussi bien entre deux campagnes d'af-finage, qu'en-tre deux charges d'une même campagne, ou même avant la premiere charge, sur un convertisseur à l'etat neuf.
On comprend qu'accessoirement l'invention assure egalement une réparation ou une rénovation des fonds usés.
Par ailleurs, l'invention s'applique que] que soit le type d'éléments ré-fractaires permeables montés dans le fond~ Il doit etre cependant souligné., que d'excellents resulta-ts ont eté obtenus avec des elements tels que ceux evoqués au debut, et dont on pourra avoir plus ample connais-sance en se reportant à la description detaillee qui. en est 20 faite dans la demande de brevet européen n 0021861 ~publiée le 07 janvier 1981) déja citée.
.~
La présente invention se situe dans l.e domaine de l'élaboration des métaux, notamment de l'acier. Elle con-cerne plus précisément les récipients métallurgiques, parti-culi~rement les converti.sseurs d'affinage, dont le fond es pourvu d'élémen-ts réfractaires perméables.
On connaît des traitemen-ts métallurgiques qui con-si.stent à soume-t-tre un bain de métal en fusion ~ un brassage pneumatique par injection contrôlée d'un fluide de brassage, habituellement un gaz inerte tel que l'azote Oll l'argon, au travers d'éléments réfractaires perméables incorporés au revêtement réfractaire habituel du récipient contenant le bain et débouchant sous la surface de ce dernier~ Plus généra-lement, ces ~léments de soufflage sont logés dans le fond du recipient (FR-A~ 2 322 202, US n 3 259 4~4).
L'application d'une telle- technique de brassage à
un convertisseur d'aciérie à l'oxyqène d'affina~e soufflé
par le haut se d~veloppe actuellemerl-t dans le monde entier sous la d~nomination commerciale "procédé LBE" (marque de commerce) (Lance - Brassage - Equilibre). Ce procédé tend a réaliser, comme son nom l'indique, l'équilibre entre métal et laitier et permet ainsi de cumuler, dans une large mesure~ les avantages respectifs des proced'es classiques d'affinage à souf-flage d'oxygène par le haut et à soufflage d'oxygene par le bas.
De nombreuses solutions ont déjà été proposées visant à conférer aux éléments réfractaires une perméabilité
sélec-tive suffisante pour assurer un débit de fluide de brassage satisfaisant, tout en évitant une pénétration en sens inverse du métal en fusion. Parmi les diverses solu-tions proposées à cet égard, on peut noter en particulier celle décrite dans la d~mande de brevet européen ..
n 0021861 (publiée le 07 janv:ier 1981~ et qui co~siste à
former des zones de passage de très faible dimension dans un matériau réfractaire compact habituel. Ceci est ob-tenu, soit en incorporant des corps étrangers longitudinaux (~irection de soufflage) au sein d'une masse réfractaire monoli-thique, soit par juxta-position de plaquettes réfractaires avec in-terposi-tion entre elles de cales d'é~ar-tement calibréesO
Par ailleurs, ces éléments, comme tout matériau réfractaire, s'usen-t inévitablement au contact du métal en fusion. Ce-tte usure est en outre acceleree en raiscn mme du soufflage gazeux qui provoque des mouvements de convec-tion très sens:ibles au niveau des éléments de soufflages et dont les effets induits se font également sent:ir sur la durée de vie du réfractaire classique environnant. Mais on réussit aujourd'hui, notammen-t grâc-e aux éléments de type ~evoqué ci-avant, à li.miter leur vlt:esse d'usure à peu de chose près à celle du rev~tement r~fractaire classique cons-tituant le fond, lequel retrouve ai.nsi une duree de vie com-parable à cel~e qu'il présente dans les convertisseurs classi-~ues à soufflage d'oxygène par le haut (type L.D.).
Un autre problème se pose en pratique consi.stant dans le fait que la permeabilité des élements de soufflage a tendance à dimineur en cours d'utilization. Ce phénomène apparalt d'ailleurs quelque peu parado~al r car il accompagne l'usure progressive normale du fond, et qu'on est donc en droit de penser quel les éléments s'usant pratiquement à la meme vitesse que le fond, leur perméabilit~e devrait au con-traire augmenter dans le temps, suite ~ une diminution des pertes de charge dans les espaces de soufflage.
Sinon à remplacer frequemment les eléments perméa-bles lorsque leur perméabilite ne permet plus de faire passer les débi~s de gaz voulus, (ce qui serait non seule-mell~ fortement pénalisant, mais encore ôterait tou-t l'in-téret procuré par une durée de vie des elémen-ts égale à
celle du fond), le problème revient à savoir s'il existe une méthode simple, efficace, et peu coateuse perme-t-tant de réhausser le niveau de perméabilité de ces éléments, sans avoir à intervenir directement sur eux, e-t no-tammen-t sans devoir 1.es remplacer par des éléments neufs.
Dans le bu-t d'apporter une solution à ce problème, l'invention a pour objet un procédé de traitement pour améliorer la perméabili-té des fonds de récipien-ts métallur-~i~ues, notammen-t les converti.sseurs d'aciérie ~ souEflage d'oxygène d'afEinage par le haut, lesdits fonds étant pour-vus d'élémen-ts réfrac-taires perméables pour l'introduction contrôlée d'un fluide de brassage dans le bain de metal en Eusion contenu dans le réciplent, procédé caractérise en ce q~e, après avoir vidë le récipi~3nt de son contenu au -terme de l'afflnage d'une char~e quelconque, on dépose dans le fond un béton en matériau réfractaire compatible avec le matériau réfractaire constitutif du fond, ledit béton pré-sentan-t une fluidi-té suffisante pour assurer son étalement sur le fond; et en ce que on laisse le ~éton sécher et assurer sa prise~ tou-t en maintenant dans les éléments réfrac-taires perméahles une pression suffisante pour procurer un débit permanent de fluide de brassage.
Pour fixer les idées, dans le cas d'un convertis-seur d'une capacité supérieure ~ 200 t, on pourra maintenir dans les éléments une pression assurant un débit de fluide de l'ordre de 30 m3~h environ par élément compté en m3 ga~eux.
Conformément à un mode opératoire particulier pré-féré, on prépare un bet~n ré:Eractaire bien coulable, capable ~r 7 ~Z~3~7 diatteindre le fond du récipient à partir du bec en coulantle long de la paroi la-térale; on déverse ce béton dans le récipient par le bec~ le récipient é-tant en position incli-née, par exemple en position intermédiaire entre la posi-tion redressée et la position complè-tement basculée qu'il pré-sente en fin de coulée du métal en fusion, puis on le redresse à la ver-ticale pour assurer la réparti-tion du beton sur le fond et on laisse le béton secher et assurer sa prise, tout en maintenant dans les éléments réfrac-taires per-méables une pression suffisante pour assurer un débit defluide de brassaye.
Le cas ~chéant, on pourra faire basculer le réci-pierlt de part: et d'autre de sa position ver-ticale pour par-falre l'etalement du bé-ton sur le ~ond.
Dans ce qui sui-t, on considèrera que le récipient métallurgique es-t un convertisseur d'afinage à l'oxygène soufElé par le haut au moyen d'ulle lance verticale émergée, étan-t en-tendu que l'invention s'applique é~alement à tout autre récipient métallurgique, par exemple, les poches ou les fours à arc.
En outre, on convient de qualifier de "béton"
aussi bien les bétons -tra~itionnels à prise hydraulique à
froid (température d'utilisation :Lnférieure à 100C) que les produits réfractaires ~oudronnés, tels que de la dolomie ou de la magnésie goudronnées par exemple, donc à liaison "carbone" et que l'on met en oeuvre généralement entre 130 et 180C environ.
Par l'expression "un beton en materiau refractalre compatible avec le matériau réfractaire constitutif du fond", on entend désigner toute matière réfractaire capable, . ~
compte tenu de la nature du fond, de coller su:r ce dernier lors de sa solidifica-tion. Il s'agit par exemple d'un beton magnésien si le fond a une prédominance en magnésie, ou un bé-ton dolomitique si le fond est a base de dolomie, etc...
En outre, par l'expression "béton réfractaire bien coulable" on entend qualifier une préparation de ce dernier qui le rend plus fluide que la fluidité qui résulte~
rait d'une préparation conforme aux prescriptions du fabri-cant du bé-ton. Au-trement dit, i.l s'agit généralement de ren-dre ce bé-ton bien humide, c'es-t-à~dire con-tenant un excès d'eau par rapport aux prescripti.ons habituelles de fa~on ~ ;
atteindre une teneur de l'ordre de l0~ en poids.
Par ailleurs, il es-t cla:ir que plus l'eau ser.a en excès plus le -temps de séchaye sera long.
D'un autre coté~ l.a limite inérieure du taux d'humidité à adopter dol-t tenir compte de la capaci~-é, c'est-à-dire de la taille du récipient ",~otamment cle sa hauteur et du d~amè-tre du fond, ainsi que de ~sa masse thermique, afin que le béton puisse, en étant introdui-t par l'extrémité
ouverte supérieure (le bec) atteindre le fond, puis une fois le fond atteint, s'y étaler avant de se solidifier.
Pour fixer les idées, des series d'essais effectues sur un convertisseur de 240 t ont montré que la teneur en eau se situe préferentiellement entre 8 et l0% en poids, c'est-à-dire l a 2 points de plus que ce que preconise au maximum le fabricant (jusqulà 7~, mais plus generalement compris entre 3 et 6%)o On va maintenant donner trois exemples de composi-tions ponderales de betons utilisables selon l'inven-tion.
Les deux premiers sont destines à recouvrix un fond de \
~2~
con~ertisseur en briques de magnésie, le dernier peut etre pré~u pour un fond dolomitique.
I. _ton magnésien hydrau~Lue MgO : 97,3~ du poids du granulat (solides~
CaO : lj0~ du poids du granulat (solides) SiO2: 0,4~ du poids du granulat (solides~
~23: 1,3% du poids du granulat (solides) H2O : 8 à 10% du poids du béton où R2O3 représente l'ensemble des oxydes présents de métaux tels que Al, Ti, Cr...
II. Béton m~_ésien ~ ~onné
MgO : 90~ en po,ds du granulat (solides) CaO : 2~ en poids du granulat (solides) SiO2: 1~ en poids du granulat ~solides) Fe2O3: 10% en poids du granulat (solides) Goudron: 10~ en poi.ds du béton III. B~ton dolomitique ~oudronn~
MgO : 41,0% du potds du granulat (solides) CaO : 57,0~ du po:ids du granulat (solides) Fe2O3: 0,6% du poids du granulat (solides) Al2O3: 0,5% du poids du granulat (solides~
SiO2 ~ 0,7~ du poids du granulat (solides) Goudron: 10% du poids du béton Comme on le voit, la méthode selon l'invention est simple, peu co~-teuse et ne pose aucune difficulté non maî-trisée. La présence d'éléments réfractaires perméables logés dans le fond n'implique aucune autre exigence au cours du sechage du béton que celle qui consiste à maintenir au tra-vers d'eux un débit minimal de fluide de brassage, débit que l'on peut qualifier ~Ide sécurité".
. ,.
~2~
De plus, ce débi-t que l'on peut considérer comme perdu (c'est-à-dire non utilisé pour le trai-tement du bain proprement dit) n'alourdi-t que très faiblement le co~t global de l'opération, conpte tenu de sa valeur relativement minime par rapport à celle mise en oeuvre lors du brassage du bain (de l'ordre de 150 m3/h par élément). Gn peut même dire que les conséquences sur le co~t sont pratiquement négligea-bles, si on prend soin cle choisir un gaz largement disponi~
ble dans le co~merce, comme l'azote par ex,emple, ou le cas échéant, un gaz de récupération produit dans l'uslne elle-meme, comme le ~2-Une fois séché, le béton es~ en prise mécanique surle ~ond et forme une couche réEractaire pouvant a-tte~ndre dans la zone centrale, une épaisseu.r moyenne comprlse entre 5 et 20 cm environ (convertisseur ~e 240 -t). Le convertisseur est alors pret pour. le traitement d~e nouvelles charges. on constate dès la premi~re charge -tralitée q~te, non seulement la perm~abilité du fond es-t conser~ée, mais qu'elle a de plus très sensiblement augmente par rapport au niveau qu'elle avait avant l'apport ~u beton.
On rappelle à toutes ~ins utiles, qu'un indicateur possible du "niveau" de permeabilite peut etre constitue par le rapport pression/debit de ~luide de brassage dans la con-duite d'amenee de ce dernier à l'element refractaire permea-ble. Ce rapport peut être determine à partir d'une valeur de reference, l'element permeab].e étant pris à l'état neu~ avec souf~lage a vide ou au cours de l'af~inage de la première charge au convertisseur.
L t explication des ré~ultats obten~s n'est pas encore totalement élucidée-. l'observation semble montrer, que la préservation de la pe.rméabilité est assurée par la présence d'un reseau de canaux relian-t la face de soufflage de l'élément à la surface libre au fond au travers de la couche de coulis rapportee, ce reseau se formant lors du sechage de ce-tte couche grâce au soufflage permanent du fluide de brassage;
. quant ~ l'am1ioration de cette perméabilité, il pourrait s'agir d'un phenomène interne à l'élémen-t rëfrac~
taire perméable lui même. On est en efe-t en droit de penser que l'origine se trouve vraisemblablement dans les effets de choc -thermique provoqués au sein des éléments de soufflage par la coulée de la masse de béton froid (température infé-rieure ~ 100C ou à 200C selon la nature du bet.on) et amplifi~s encore par le 1ux permanent de fluicle de brassage.
On peut supposer que les contraintes thermiques qui en résul-tent au sein des éléments de souffla~e par contraction de la matière provoque, en se libérant, une formation de micro-Eissures s'amorçant préfërentiellement en paroi des passa~es originels prévus pour le fluide de brassage.
Ces hypothèses s'appuient, entre autres, sur le fait que l'on constate statistiquement une amélioration plus importante de la perméabilité de ces éléments lorsque toute la masse de béton liquide destiné à recouvrir le fond est coulée rapidement, en une seule fois, dans le récipient (ce mode opératoire constituant d'ailleurs une mise en oeuvre préférée de l'invention).
D'un autre coté~ il a été constaté, compte tenu de l'importante masse thermique du fond, que la température du beton apporté n'influait pas de façon sensible sur la perméa-bilité.
~ 8 --.~ .,................... .
Mais on peut egalement penser à une explication purement aéromecanique, le fluide de brassage pouv.ant pour une part circuler latéralement dans des zones de moindre perte de charge qui se forment eventuellement ~ l'interface de la couche de béton deposee et du fond refractaire pré-existant.
La technique selon l'invention peut être mise en oeuvre à tou-t moment, aussi bien entre deux campagnes d'af-finage, qu'en-tre deux charges d'une même campagne, ou même avant la premiere charge, sur un convertisseur à l'etat neuf.
On comprend qu'accessoirement l'invention assure egalement une réparation ou une rénovation des fonds usés.
Par ailleurs, l'invention s'applique que] que soit le type d'éléments ré-fractaires permeables montés dans le fond~ Il doit etre cependant souligné., que d'excellents resulta-ts ont eté obtenus avec des elements tels que ceux evoqués au debut, et dont on pourra avoir plus ample connais-sance en se reportant à la description detaillee qui. en est 20 faite dans la demande de brevet européen n 0021861 ~publiée le 07 janvier 1981) déja citée.
.~
Claims (4)
1. Procédé de traitement pour améliorer la perméa-bilité des fonds de récipients métallurgiques, notamment de convertisseurs d'aciérie à soufflage d'oxygène d'affinage par le haut, lesdits fonds étant pourvus d'éléments réfrac-taires perméables pour l'injection contrôlée d'un fluide de brassage dans le bain de métal en fusion, procédé caractérisé
en ce que, après avoir vidé le récipient de son contenu, on dépose dans le fond un béton en matériau réfractaire compa-tible avec celui constitutif du fond, ledit béton présentant une fluidité suffisante pour assurer son étalement sur la surface du fond, et en ce qu'on laisse le béton sécher et assurer sa prise, tout en maintenant dans les éléments réfractaires perméables une pression suffisante pour procurer un débit permanent de fluide de brassage de l'ordre de 30 m3/h environ par êlêment, comptés en m3 gazeux.
en ce que, après avoir vidé le récipient de son contenu, on dépose dans le fond un béton en matériau réfractaire compa-tible avec celui constitutif du fond, ledit béton présentant une fluidité suffisante pour assurer son étalement sur la surface du fond, et en ce qu'on laisse le béton sécher et assurer sa prise, tout en maintenant dans les éléments réfractaires perméables une pression suffisante pour procurer un débit permanent de fluide de brassage de l'ordre de 30 m3/h environ par êlêment, comptés en m3 gazeux.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on prépare un béton réfractaire bien coulable, c'est-à-dire capable d'atteindre le fond du récipient à partir du bec en coulant le long de la paroi latérale; en ce que, après avoir vidé le récipient de son contenu, on déverse ce béton dans le récipient par le bec, le récipient étant en position basculée, puis on le redresse à la verticale pour assurer la répartition du béton sur le fond et on le laisse sécher et assurer sa prise tout en maintenant dans les élé-ments réfractaires perméables une pression suffisante pour procurer un débit permanent de fluide de brassage.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, après avoir déversé le béton dans le récipient, on fait basculer ce dernier de part et d'autre de sa position verticale afin de parfaire l'étalement du béton sur le fond.
4. Béton réfractaire magnésien hydraulique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelcouque des revendi-cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente une teneur pondérale en eau comprise entre 8 et 10%.
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