EP0954615A1 - Procede et installation pour le traitement de l'acier en poche - Google Patents

Procede et installation pour le traitement de l'acier en poche

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EP0954615A1
EP0954615A1 EP98901944A EP98901944A EP0954615A1 EP 0954615 A1 EP0954615 A1 EP 0954615A1 EP 98901944 A EP98901944 A EP 98901944A EP 98901944 A EP98901944 A EP 98901944A EP 0954615 A1 EP0954615 A1 EP 0954615A1
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bell
liquid metal
treatment
steel
installation
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Hubert Stomp
Albert Feitler
Jean-Luc Roth
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SMS Mevac GmbH
Original Assignee
Paul Wurth SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0037—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by injecting powdered material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0025—Charging or loading melting furnaces with material in the solid state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle

Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for the treatment of liquid metal, in particular ladle steel.
  • liquid metal in particular ladle steel
  • processing methods are among others the so-called CAS, CAS-OB, HALT, etc.
  • the liquid metal contained in the bag is subjected to various treatments in a confined area, delimited by the bell plunging into the liquid metal. Below the bell, a bubbling gas is injected into the liquid metal to homogenize it during the treatment. Turbulence therefore forms on the surface of the liquid metal which leads to increased local wear of the bell on its lower edge.
  • the object of the present invention is to propose a method and a device making it possible to minimize the local wear of the bell during the treatment of liquid metal in the ladle.
  • This object is achieved by a process aiming at minimizing the local wear of a bell during a treatment of a liquid metal in a pocket, characterized in that the bell is made to rotate around an axis during the treatment of the metal liquid.
  • the bell or more precisely the refractory lining of the lower edge of the bell is attacked by thermal shock and by chemical corrosion under the effect of metal and slag projections.
  • the wear is mainly caused by flaking of the refractory lining.
  • the speed of rotation of the bell is between 0.5 and 2 revolutions / min during the treatment of the liquid metal.
  • the speed of rotation of the bell can be adapted according to the diameter of the bell, according to the treatment applied to the liquid metal and / or according to the composition and the viscosity of the slag which covers the liquid metal in the pocket.
  • the pocket can continue to rotate around its axis even when it is removed from the bath after the treatment of the liquid metal.
  • the bell rotates around a vertical axis, substantially perpendicular to the surface of the molten metal respectively of the liquid steel.
  • a plant for carrying out the method comprising a drive device for driving the bell in a rotational movement during the '.raitement the liquid metal.
  • FIG. 1 shows a cross section of a bell and a pocket filled with liquid steel at rest
  • FIG. 2 shows a cross section of a bell and a pocket filled with liquid steel in the working position
  • FIG. 3 shows an enlargement of a bell drive device.
  • a pocket 10 comprising a refractory lining 15 is filled with liquid steel 20 and is placed below a refractory hood 30.
  • the hood 30 is lowered until its lower edge 40 plunges into the liquid steel 20
  • the bell 30 is connected to a supply conduit 50 through which the combustible materials and the alloying elements are introduced into the liquid steel 20. It comprises a driving device 60 which can drive the bell in a rotational movement around . of a vertical axis.
  • An inert or reducing bubbling gas can be introduced into the liquid steel 20 either by a porous plug (not shown) arranged in the bottom of the pocket 10 or by a lance (not shown) which is introduced into the pocket 10.
  • This bubbling gas is used to homogenize the liquid steel 20 contained in the pocket 10 during the treatment of the steel 20.
  • This bubbling gas creates turbulence on the surface of the steel 20 which causes local wear of the bell 30 and in particular from the lower edge 40 of the bell 30.
  • Figure 3 shows an enlarged view of the drive device 60 of the bell 30.
  • the upper end of the bell 30 comprises a ball bearing 70 secured to the bell 30 which allows the bell 30 to perform a rotational movement around its vertical axis.
  • the upper part 75 of the bearing 70 is fixed to the bell 30 while the lower part 85 of the bearing 70 can rotate freely.
  • the lower part 80 bears against a stop 85 arranged below the bearing 70.
  • this bearing 70 must be protected against the penetration of impurities.
  • the bell 30 is held in position using a fastening system
  • the fixing system of the bell 30 can comprise p. ex. fixing nippers.
  • a gear ring 90 On the upper part 75 of the bearing 70 is a gear ring 90.
  • the bell 30 is rotated using a motor 100 preferably comprising a reduction gear 110 making it possible to vary the speed of rotation of the bell 30.
  • the motor 100 drives the ring gear 90 by means of a toothed wheel 120 secured to the motor 100.
  • a toothed wheel 120 secured to the motor 100.
  • the supply duct 50 is sealed relative to the bell 30 by a baffle 130.
  • the bell 30 and the supply conduit 50 comprise an internal coating of refractory material. This coating is not shown in the figures for reasons of clarity of the drawing.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DE L'ACIER EN
POCHE
La présente invention concerne un procédé et une installation pour le traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche. II existe à l'heure actuelle, une série de procédés de traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche, selon lesquels une cloche ou un tube est plongé(e) dans le métal liquide contenue dans une poche. De tels procédés de traitement sont entre autres les procédés dits CAS, CAS-OB, HALT, etc.
Dans ce genre de procédés, le métal liquide contenu dans la poche est soumis à différents traitements dans une zone confinée, délimitée par la cloche plongeant dans le métal liquide. En dessous de la cloche, on injecte un gaz de barbotage dans le métal liquide pour l'homogénéiser pendant le traitement. Il se forme dès lors à la surface du métal liquide des turbulences qui conduisent à une usure locale accrue de la cloche sur son bord inférieur. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif permettant de minimiser l'usure locale de la cloche pendant le traitement de métal liquide en poche.
Ce but est atteint par un procédé visant à minimiser l'usure locale d'une cloche pendant un traitement d'un métal liquide en poche, caractérisé en ce que l'on fait tourner la cloche autour d'un axe pendant le traitement du métal liquide.
Le fait de soumettre la cloche à un mouvement de rotation permet de minimiser l'usure locale de la cloche. En effet; comme la cloche tourne pendant le traitement du métal liquide, une usure accrue à un endroit donné due à des turbulences dans le métal liquide n'est plus à craindre. La cloche s'use en effet régulièrement sur tout son pourtour.
Ces cloches étant chères et le remplacement des cloches usées nécessitant un certain temps, le présent procédé permet aussi de diminuer les frais de fonctionnement de l'installation. Un tel procédé est particulièrement utile lors de la mise en oeuvre du procédé pour le traitement de l'acier liquide en poche décrit dans le brevet européen EP 0 110 809. Dans un tel procédé, par lequel on chauffe l'acier contenu dans la poche par aluminothermie et par lequel on ajoute un certain nombre d'éléments d'alliage à l'acier, la cloche est sollicitée de manière asymétrique:
- sur un côté "chaud", la cloche ou plus précisément le revêtement réfractaire du bord inférieur de la cloche est attaqué(e) par des chocs thermiques et par corrosion chimique sous l'effet de projections de métal et de laitier . L'usure se fait principalement par écaillage du revêtement réfractaire.
- sur le côté "froid" et éventuellement en utilisation intermittente lorsque le réfractaire s'est refroidi, la cloche "s'engraisse" par solidification de projections de métal et/ou de laitier. Ces phénomènes d'usure locale et d"'engraissement" réduisent considérablement la durée de vie de la cloche et augmentent ainsi le coût de production par le procédé d'addition et de chauffage sous cloche. Le procédé proposé prolonge la durée d'utilisation d'une cloche réfractaire, en minimisant l'usure locale , en réduisant T'engraissement" local et même en compensant l'usure locale par un revêtement réalisé in situ.
Selon un premier mode de réalisation avantageux, la vitesse de rotation de la cloche est comprise entre 0,5 et 2 tours/min pendant le traitement du métal liquide. La vitesse de rotation de la cloche peut être adaptée en fonction du diamètre de la cloche, en fonction du traitement appliqué au métal liquide et/ou en fonction de la composition et de la viscosité du laitier qui recouvre le métal liquide dans la poche. Bien entendu, la poche peut continuer à tourner autour de son axe même lorsqu'elle est retirée du bain après le traitement du métal liquide.
Selon un autre mode de réalisation préféré, la cloche tourne autour d'un axe vertical, sensiblement perpendiculaire à la surface du métal liquide respectivement de l'acier liquide. Selon un autre aspect de la présente invention, on propose également une installation pour la mise en oeuvre du procédé comprenant un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation pendant le '.raitement du métal liquide. Un mode d'exécution préféré d'une installation selon l'invention est décrit à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels:
- la Figure 1 montre une section transversale d'une cloche et une poche remplie d'acier liquide au repos;
- la Figure 2 montre une section transversale d'une cloche et une poche remplie d'acier liquide en position de travail et
- la Figure 3 montre un agrandissement d'un dispositif d'entraînement de la cloche.
Une poche 10 comprenant un revêtement réfractaire 15 est remplie d'acier liquide 20 et est placée en dessous d'une cloche réfractaire 30. Dans la positon de travail, pendant le traitement du métal liquide, la cloche 30 est abaissée jusqu'à ce que son bord inférieur 40 plonge dans l'acier liquide 20
(Figure 2).
La cloche 30 est reliée à un conduit d'alimentation 50 par lequel les matières combustibles et les éléments d'alliages sont introduits dans l'acier liquide 20. Elle comprend un dispositif d'entraînement 60 pouvant entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour. d'un axe vertical.
Un gaz de barbotage inerte ou réducteur peut être introduit dans l'acier liquide 20 soit par un bouchon poreux (non représenté) aménagé dans le fond de la poche 10 soit par une lance (non représentée) qui est introduite dans la poche 10. Ce gaz de barbotage sert à homogénéiser l'acier liquide 20 contenu dans la poche 10 pendant le traitement de l'acier 20. Ce gaz de barbotage crée des turbulences à la surface de l'acier 20 qui provoquent une usure locale de la cloche 30 et en particulier du bord inférieur 40 de la cloche 30.
La Figure 3 reprend une vue agrandie du dispositif d'entraînement 60 de la cloche 30. L'extrémité supérieure de la cloche 30 comprend un palier à bille 70 solidaire de la cloche 30 qui permet à la cloche 30 d'effectuer un mouvement de rotation autour de son axe vertical. La partie supérieure 75 du palier 70 est fixée à la cloche 30 tandis que la partie inférieure 85 du palier 70 peut tourner librement. Lorsque le palier 70 n'est pas sous contrainte, la partie inférieure 80 s'appuie contre une butée 85 aménagée en dessous du palier 70. Bien entendu, ce palier 70 doit être protégé contre la pénétration d'impuretés.
La cloche 30 est maintenue en position à l'aide d'un système de fixation
(non représenté) prenant appui par en dessous sur la partie inférieure 80 du palier 70 qui pousse la cloche 30 contre le conduit d'alimentation 50. Le système de fixation de la cloche 30 peut comprendre p. ex. des tenailles de fixation.
Sur la partie supérieure 75 du palier 70 est aménagée une couronne dentée 90. La rotation de la cloche 30 est effectuée à l'aide d'un moteur 100 comprenant de préférence un réducteur 110 permettant de varier la vitesse de rotation de la cloche 30. Le moteur 100 entraîne la couronne dentée 90 par l'intermédiaire d'une roue dentée 120 solidaire du moteur 100. Bien entendu, il existe d'autres moyens bien connus des hommes de métier pour imprégner un mouvement de rotation à une telle cloche.
L'étanchéité du conduit d'alimentation 50 par rapport à la cloche 30 est assurée par une chicane 130.
La cloche 30 et le conduit d'alimentation 50 comprennent un revêtement interne en matériau réfractaire. Ce revêtement n'est pas représenté sur les figures pour des raisons de clarté du dessin.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour minimiser l'usure locale d'une cloche pendant un traitement d'un métal liquide en poche caractérisé en ce que l'on fait tourner la cloche autour d'un axe pendant le traitement du métal liquide.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la cloche est comprise entre 0,5 et 2 tours/min.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait tourner la cloche autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la surface du métal liquide.
4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'installation comprend un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation.
5. Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement comprend une couronne dentée solidaire de la cloche entraînée par un moteur par le biais d'une roue dentée.
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