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" Procédé d'affinage de fonte et dispositifs pour la mise en pratique du procédé précédent ou similaire".
La présente invention concerne un procédé d'affinage de.fonte ainsi qu'un dispositif pour la mise en pratique du procédé, procédé faisant intervenir le soufflage d'un fluide contenant de l'oxygène en plusieurs endroits de la cavité intérieure d'un convertisseur, auquel cas il est prévu des jets de gaz indépendants.
On sait libérer de la fonte liquide des
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impuretés indésirables en opérant dans des convertisseurs par soufflage à l'oxygène et réduire simultanément la te- neur en carbone en correspondance avec la qualité désirée lors de la mise en oeuvre ultérieure de l'acier obtenu.
Le jet d'oxygène pur arrive sur la surface du bain de métal en fusion, c'est-à-dire la couche de laitier, en laissant subsister un certain intervalle, de sorte qu'il exista un volume constituant une zone de réaction dans laquelle se déroule ces processus. Ce procédé, appelé procédé de Linz-
Donawitz, est caractérisé en ce qu'on utilise un jet d'oxy- gène dirigé vers le bain, ce qui permet d'obtenir sur la surface du bain une zone de combustion constituant la zone de réaction d'intensité maximale. A cet égard, la zone de combustion doit, du fait de sa température élevée, être maintenue dans des limites déterminées afin de ne pas al- térer le garnissage du convertisseur.
Dans des convertisseurs modernes de grande contenance, par exemple de 100 à 300 tonnes de contenance, on obtient cependant de nouvelles conditions. De tels réci- pients présentent, dans la position de soufflage, des surfaces de bain de métal en fusion pour lesquels la zone de combustion produite ne correspond qu'à une faible fraction de la surface totale du bain, de sorte que le garnissage du récipient n'est absolument pas mis en danger. En outre, il s'est avéré en pratique que, lorsqu'on augmente la charge de forte ou bien de.mitraille @ ou bien de minerai, onne peut obtenir ni un échauffement suffi- sant ni un affinage rapide.
L'invention a pour but de remédier aux incon- vénients des réalisations connues et concerne un procédé d'af- finage de fonte par soufflage d'un fluide contenant de l'oxy- gène en plusieurs endroits de la cavité intérieure d'un conver- tisseur, auquel cas il est prévu plusieurs jets de gaz indé-
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pendants, procédé caractérisé en ce que, pour des cuves de convertisseur de grandes dimensions, on utilise au moins deux jets de gaz disposés l'un par rapport à l'autre à des écartements variables dans le sens horizontal au cours du déroulement d'une opération d'affinage, ce qui permet d'a- méliorer les conditions d'affinage de la fonte.
L'invention permet de fondre de plus grandes quantités de fonte, de mitraille, de minerai et d'additifs que dans les récipients de contenance moyenne connus jusqu'à maintenant.
A cet égard, on part du principe que le doublage des quanti- tés traitées dans le procédé n'est lié en aucune manière au doublage de la quantité de gaz de soufflage. La difficulté du problème posé est en outre augmentée du fait que, dans de tels récipients de grande contenance, on ne peut pas obtenir une répartition uniforme des différentes matières d'alimentation et par conséquent un résultat final satis- faisant.
Pour résoudre ce problème, il est prévu, suivant l'invention, pour des récipients de grande dimension, au moins deux jets de gaz qui sont maintenus, en ce qui concerne leurs positions relatives, à un écartement horizontal variable au cours du déroulement d'une opération d'affinage. On obtient d'abord un élargissement de la zone de combustion. L'élargisse- ment de la zone de réaction peut être réparti sur une surface considérablement agrandie du bain de fusion. L'échauffement du bain s'effectue par conséquent de façon plus uniforme.
En particulier, le procédé est caractérisé en ce que les zones de combustion, qui se déplacent les unes par rapport aux autres
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permettent d'obtenir une zone de réaction plus grande qu'au- paravant et dans laquelle on n'a plus à considérer les tem- pératures à coeur mais des plages plus uniformes qui ont un meilleur effet sur la combustion des impuretés du fer.
En outre, l'opération peut se dérouler rapidement en présen- ce de grandes quantités de matière première. En outre, pour / éviter une surchauffe, on peut, dans chaque zone de soufflage, arrêter un jet de gaz ou un autre de telle sorte que la four- niture totale d'énergie est réduite.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé essentiellement en ce qu'il permet d'obtenir un établissement correct de la zone de combustion en fonction de la section du convertisseur. Dans le cas d'une section de forme ellipti- que, le point de départ peut être choisi par exemple aux foyers de l'ellipse. En plus de l'armoçage plus rapide du processus métallurgique, on obtient d'une façon générale une évolution accélérée de l'opération. Un autre avantage consiste dans la possibilité de commande de l'évolution du processus, En effet, on dispose, comme moyen additionnel essentiel, de la possibi- lité de couper temporairement l'un des courants de gaz en vue de régler la température.
On a jusqu'à maintenant opéré, pour des raisons de différentes natures, avec plusieurs jetsd'oxygène.
Dans une installation connue, on utilise comme dispositif, pour éviter l'agglomération de morceaux de fer lors du soufflage de la fonte dans le convertisseur et inter- venant, additionnellement au courant de gaz d'affinage, une seconde lance qui, en vue d'effectuer une post-combustion des gaz à base d'oxyde de carbone s'accumulant au-dessus du bain dans la zone de l'embouchure du convertisseur, introduit un
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autre courant de gaz contenant de l'oxygène. L'évolution du processus d'affinage ne doit pas être modifiée par cette seconde lance.
On connaît également un procédé consistant à di- riger deux jets de gaz à base d'oxygène sur le bain de fusion.
Ce procédé est mis en pratique de manière à obtenir des écar- tements verticaux différents entre les buses de gaz et la couche de laitier et d'autre part une régulation du pourcentage d'oxygène. Le but de ce procédé est de choisir la teneur correcte en oxygène et de faire intervenir cet oxygène en temps et en @ quantité appropriés pour obtenir une évolution particulièrement correcte du processus, en particulier en ce qui concerne la décarburation et la déphosphoration. Pendant que l'un des jets débite à plein de l'oxygène, l'autre jet a un débit réduit.
En outre, on fait intervenir des modifications de la pression et du mélange de gaz. Les mesures décrites plus haut permettent d'obtenir un déroulement uniforme du processus de soufflage ainsi qu'une matière finale de haute qualité, par exemple pré- sentant une teneur en phosphore très faible.
Dans les procédés décrits plus haut, les dispositifs sont réglés de manière à obtenir un écartement prédéterminé pendant l'opération et la position mutuelle des lances de souf- flage ne doit pas être altérée.
Pour obtenir une post-combustion de l'oxyde de car- bone se dégageant au cours de l'opération d'affinage, on a dé- jà proposé d'utiliser une seconde lance incurvée, de façon 1 que les différents jets de gaz à base d'oxygène pénètrent centrale- ment et dans des positions verticales différentes dans la cavité intérieure du convertisseur.
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Aucun des procédés connus n'a cependant fait inter- ' venir des dispositifs proportionnés aux quantités d'acier ainsi produit.
L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en pratique du procédé précédent ou similaire.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est avantageux de déplacer l'un par rapport à l'autre deux courants de gaz arrivant parallèlement sur la surface du bain de fusion en modifiant constamment leur orientation. L'effet ainsi obtenu se traduit par une action de mélange additionnelle.
Le bain est mis er mouvement sous l'effet des impulsions pro- duites de sorte que les processus de réaction sont répartis sur une grande surface. Ceci permet d'obtenir d'une part une bonne uniformité de réaction et d'autre part une possibilité de réglage de l'intensité de réaction du début jusqu'à la fin de l'opération. On peut alors utiliser une caractéristique connue consistant à modifier l'écartement vertical des jets de gaz par rapport à la surface du bain de métal en fusion, séparément ou en commun et avec des alternances d'orientation constantes.
Des lances de soufflage d'un type connu sont sus- penues aux câbles d'un treuil qui est fixé sur un chariot. Egale- ment, la voie de guidage verticale du support de lance est fixée sur le châssis du transporteur. Avant le début de l'opération de soufflage, le chariot est amené dans une position déterminée au-dessus de l'embouchure du convertisseur. Le support de lance est déplacé vers le bas jusqu'à ce que la lance arrive par son extrémité de buse dans la position verticale correcte en vue du soufflage de l'oxygène sur la surface du bain de métal en fusion. A la fin du soufflage ou en cas de remplacement d'une lance, le support de lance est déplacé vers le haut puis, en cas
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de besoin et après que les travaux de montage ont été effectués, il est à nouveau descendu.
Le chariot sert alors de support pour un guide vertical dans lequel glisse ou roule un dispositif por- tant les connexions d'alimentation en fluide de la lance de soufflage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise une voie de guidage verticale et un chariot mobile sur cette voie et il est pourvu un dispositif de blocage pour les lances ainsi que d'une part plusieurs porte-lances réglables additionnellement dans le sens horizontal dans la condition de marche et d'autre paît des mécanismes de manoeuvre reliés à ces porte-lances et qui sont portés par un chariot déplaçable ver- ticalement. Ainsi, une lance de soufflage peut être déplacée, indépendamment de l'autre, additionnellement dans une direction horizontale. Avec une telle disposition, on arrive à balayer la totalité de la surface du bain de fusion et un mouvement de va-et-vient des lances permet d'obtenir l'effet précité de mélange ou de brassage du laitier avec une partie du métal du bain plus grande qu'auparavant.
Cette structure peut être construi te d'une manière relativement simple et elle permet une adapta- tion à des installations existantes. On ne rencontre aucune difficulté en ce qui concerne l'alimentation en fluide des lances car, déjà dans des installations connues, on sait prévoir sur des chariots déplaçables verticalement d'une part des tuyaute- ries flexibles et d'autre pait des raccords rigides et nécessai- res pour l'établissement des liaisons avec les tubulures de lances.
Le dispositif suivant l'invention permet en outre, en plus des avantages d'exécution pratique, l'utilisation de différentes phases opératoires en fonction des conditions
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de Quantité existantes. Ceci permet d'éviter l'introduction de d'oxygène excessive.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est possible de commander alternativement et en opposition de phase plusieurs des mécanismes de réglage. Une installation équipée de cette manière permet d'obtenir d'une part un brassage du bain et d'autre part un échauffement rapide favorisant la vitesse d'exé- cution de l'opération.
Suivant une autre caratéristique de l'invention, on peut ' obtenir d'autres imputons efficaces pour brasser le bain en cours d'opération, par exemple pour faire déplacer le laitier ou des parties de celui-ci, en disposant, sur la voie de guidage vertical, plusieurs chariots porte-lances, réglables en hauteur indépendamment les uns des autres et pourvus de porte-lances entraînés de manière à pouvoir être réglés dans le sens horizontal. Il est ainsi possible de déplacer verticalement les différentes lances indépendamment les unes des autres ainsi que de modifier l'écartement du jet de souffla- ge par rapport à la surface du bain de métal en fusion..
Suivant une autre caractéristique du dispositif de l'invention, il est prévu un guide à galets du chariot horizontal installé sur le chariot vertical, ce guide comportant plusieurs paires de galets s'appuyant sur le chariot horizontal et déplaçables dans des diredions vertiçales. On obtient ainsi un montage particu- lièrement favorable des porte-lances déplaçables verticalement et horizontalement, sans qu'il puisse se produire de coincement dans le guide dans l'une des directions précitées sous l'effet de moments de basculement.
L'invention s'étend également aux caractéristiques ré- sultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi
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qu'à leurs combinaisons possibles.
La description ci-après se rapporte aux dessins ci- joints représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels:
La figure 1 est une coupe verticale de la cuve de con- vertisseur, pourvue d'un guide de lances orienté verticalement et fixé sur un chariot;
La figure 2 est une vue de dessus de l'embouchure de convertisseur, la figure mettant en évidence les supports de guidage représentés schématiquement et utilisés pour les trai- nards porte-lances réglables verticalement;
La figure 3 représente à échelle grossie un détail de la partie entourée par le cercle en traits mixtes A sur la figure 1.
Sur la figure 1, le chariot 4 se déplace sur une voie horizontale 3, solidaire dtune ossature, au-dessus de la cuve de convertisseur 1 contenant le bain de métal en fusion 2. Sur cette voie sont fixés des guides verticaux 5 et 6. Ces guides peu vent être pourvus, au-dessus de l'embouchure du convertisseur 1, de prolongements non représentés sur la figure. Dans la position représentée sur la figure, le convertisseur 1 se trouve dans la condition de soufflage et le chariot 4 est amené dans une position permettant la descente des lances 7 et 8 jusqu'à la surface 9 du bain de fusion 2. Dans ce but, les traînards porte-lances 10 et 11, qui servent de supports pour les lances de soufflage 7 et 8, sont déplacés dans les guides 5 et 6.
Chacun des traînards porte-lances 10 et 11 comporte des tuyauteries d'alimentation en fluide 12, 13 et 14, fixées
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dans des positions rigides, ainsi que des tuyaux souples, aboutissant au chariot 4 et servant à l'alimentation en fluide de soufflage ou en fluide de refroidissement. Les traînards 10 et 11 sont suspendus à des treuils, par l'inter- médiaire de moyens d'entraînement, non représentés, ces treuils étant eux-mêmes fixés en position sur le chariot 4.
Comme le montre la figure 2, les guides 5 et 6 sont constitués par des poutres en double T, sur lesquelles peuvent par exemple se déplacer à l'aide de galets les traînards porte- lances 10 et 11. Outre la possibilité de déplacement vertical (figure 3), il est prévu une possibilité de déplacement trans- versal sur chacune des poutres de guidage 5 et 6, auquel cas il est prévu sur le traînard porte-lances 10 une console 10a qui sert de support pour un moteur de manoeuvre 15. Son piston 16 est relié avec la poutre 17 du support de lance, c'est-à-dire que chacune des lances est bloquée sur un support 17. Le chariot porte-lances 10 comporte en outre deux voies de guidage horizon- tales 18a et 18b, qui ont la forme de rails, de manière à assu- rer le guidage de plusieurs galets 19.
Le moteur de manoeuvre 15 peut être constitué par un moteur hydraulique ou électrique ( moteur linéaire) et il assure, lors de son enclenchement, le déplacement des lances
7 ou 8 dans une direction horizontale. Pour éviter des coince- ments dans la voie de guidage horizontale, les rails 18a et 18b sont écartés d'une distance assez importante.
Comme le centre de gravité de la lance et des raccords d'alimentation en fluide ne concordent pas avec le centre de gra vité superficiel du guide vertical, il est prévu un autre rail, désigné par 21 et qui est associé à un guide horizontal 20 per- pendiculaire au plan de la figure, dans les deux zones des premiers guides 18a et 18b. Le support de lance 17 est par
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conséquent soutens dans deux direeti.oos perpeod3.cn.'iaires entre elles et il peut être déplacé sans rcacontrer de grandes ré- sistances par le moteur de manoeuvre 15.
Sur les figures 1 et; 3.... représenté en traits forts l'une des positions-limites de la lance 7 à l'intérieur de sa plage de déplacement horizontal et en trait mixte l'autre position-limite de cette lance 7.
Il est possible d'utiliser le dispositif suivant l'invention représenté sur les dessins également sous une forme modifiée. Par exemple, la plage de réglage horizontal peut être élargie en disposant l'un des traînards porte-lances en avant des guides 5 et 6 et l'autre traînard en arrière de ceux-ci.
Dans ce cas, l'écartement entre les guides verticaux 5 ou 6 peut être considérablement augmenté, auquel cas il est possible simul- tanément de faire déplacer les lances de soufflage l'une devant l'autre pendant l'opération de soufflage. Malgré tout, on conserve la possibilité de réglage vertical indépendante des deux trainards porte-lances. Une telle disposition permet de compenser le moment de basculement qui s' exerce sur le chariot 4. En outre, on peut, de cette manière, augmenter la course de déplacement horizontale, si nécessaire.
L'invention ne limite en aucune manière le choix des moyens de guidage et il va desoi qu'OR pourrait utiliser, tout en restant dans le cadre de l'invention, à la place des guidages par galets des guidages par glissières on similaires.
Il est bien évident que l'invemtion n'est pas liai- tée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'au- tres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'in- vention.