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"Perfectionnements aux lances pour la fusion à l'oxygène".
La présente invention est relative à des traite- ments pour protéger de la chaleur et de l'oxydation des lances destinées à fournir de l'oxygène pour les opérations de fusion d'aciers à l'oxygène. Suivant la présente invention, un revête- ment résistant à la chaleur, qui a une affinité pour les scories
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des fours à sole ou des fours à arc électrique et des propriétés d'isolation thermique est appliqué à la surface extérieure d'un conduit formant lance, calorisé pour empêcher ainsi la transmis- sion de chaleur vers la paroi interne du conduit formant lance et pour maintenir ainsi la température de cette paroi interne à un point relativement bas.
Lorsque la lance ainsi revêtue est utilisée dans un four à sole ou un four à arc électrique, une quantité importante de scories en fusion adhère à la surface extérieure de cette lance et, du fait de l'effet d'isolation thermique de cette scorie et du fait également du revêtement ex terne, on évite ou on réduit le piquage et la combustion impor- tants de la lance au contact avec l'oxygène, En môme temps, un revêtement réfractaire qui a une bonne conductivité thermique et une résistance élevée à l'oxydation est appliqué à la surface interne de la lance, ce qui réduit ainsi au minimum le piquage et la combustion importants au contact avec l'oxygène gazeux à la tenr rature élevée utilisée , sans réduire l'effet de re- froidissement ,
sur la surface interne de la lance, dû à l'oxygè- ne passant dans cette lance à une vitesse élevée durant l'injec- tion d'oxygène. De la sorte, du fait des deux effets dus à ces revêtements différents, on obtient une lance stable d'une excel- lente durabilité.
Jusqu'à présent , les lances habituelles réalisées en acier doux et qui ont été soumises à un traitement de calori- sation convenable ont atteint une durabilité élevée à l'encontre des pertes dues à l'oxydation, à des températures élevées, et de telles lances sont largement utilisées pour injecter de l'oxy- gène dans les fours à sole et dans les fours à arc électrique pour la production d'aciers, mais ce type de lance présente généralement les désavantages suivants :
(1) La vitesse de consommation ou destruction de la
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lance calorisée est fortement influencée par des facteurs compli- qués, tels que la pression d'injection d'oxygène, la quantité et la vitesse de circulation de l'oxygène, les températures de l'atmosphère du four et de l'acier en fusion, les conditions physiques de la masse fondue et des scories , la durée d'opéra- tion , le type d'acier, la technique manuelle de manipulation de la lance, etc, En conséquence,, si l'un quelconque de ces facteurs est modifié, il y a de nombreux cas où le même produit montre une différence considérable en ce qui concerne la vitesse de destruction ;
(2) Si on utilise une pression élevée d'oxygène ga- zeux (plus de 6 kg/cm2) pour la fusion à l'oxygène, l'effet de refroidissement de l'oxygène sur la surface interne de la lance est très élevé , de sorte que la fusion de la lance est prati- quement évitée et que la consommation ou destruction de cette lance , du fait de la combustion et du piquage, est réduite au minimum , la durabilité étant ainsi augmentée, mais, dans l'in- jection avec une pression élevée d'oxygène gazeux, de nombreuses projections des scories ou de l'acier en fusion, contenant une quantité considérable d'oxygène, s'éparpillent violemment en s'attachant à la voûte et aux parois internes du four, de sorte que cette voûte et ses parois sont fortement attaquées , et que la durabilité du four est réduite.
Pour cette raison, certains ateliers sont inévitablement forcés à utiliser une injection à basse pression (moins de 5 kg/cm2), ce qui a pour résultat une augmentation de la consommation ou destruction de la lance, (3) Dans la fusion à l'oxygène, une quantité impor- tante de scories en fusion adhère à la surface externe de la lance; de telles scories consistent principalement en CaO, SiO2
FeO, MnO, MgO, A1020 et sont réfractaires ,en ayant un pou- voir d'ahérence relativement élevé et un effet important d'iso-
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lation thermique,de sorte que les scories ayant ainsi adhéré em- pêchent la fusion de la matière dela lance et de la couche de calo- risation prévue sur cette lance.
En même temps, la couche de sco- ries retarde la transmission de chaleur vers la surface interne de la lance, de sorte que sa température est réduite , ce qui réduit ainsi également le piquage et la combustion importants de la lance au contact avec l'oxygène gazeux aux températures élevées. Au contraire, si les scories n'adhèrent pas sur la sur- face externe de la lance, celle-ci entre en contact dfect avec l'acier en fusion, de sorte que le piquage et la combustion sur la paroi interne de la lance sont accélérés, malgré le fait que la surface interne de cette lance e. continuellement refroidie par de l'oxygène.
En même temps, il y a une forte tendance, à ce qu'on atteigne rapidement un état d'équilibre du fait de la pro- priété inhérente des métaux , de sorte que le danger de fusion de la matière de la lance et de la couche calorisée appliquée sur cette lance est augmenté, (4) La couche calorisée augmente habituellement de durabilité en proportion de l'augmentation de la teneur d'alumi- nium mais, par contre, son point de fusion devient graduellement plus bas.
En conséquence, dans le cas de conditions opératoires dans lesquelles la teneur d'aluminium de la couche d'alliage excè- de une certaine limite, le point de fusion coïncida avec la tempé- rature à la surface interne de la pointe de la lance ou devient plus bas que la température à laquelle la couche d'alliage com- mence à fondre, de sorte que la durabilité de la lance calorisée est naturellement limitée et ne peut pas être augmentée.
Un but de la présente invention est de procurer un procédé pour éliminer ces inconvénients et pour améliorer simulta- nément la durabilité de la lance calorisée dans une mesure de 2 ou
3 fois.
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Les lances calorisées sont revêtues uniformément sur leur surface extérne et sur leur surface interne, en utilisant des matières réfractaires spécialement mélangées. Le revêtement externe et le revêtement'interne sont respectivement réalisés de la façon suivante : (1) Le revêtement sur la surface'externe de la lance est réalisé en choisissant un mélange de 30 à 70 parties de pou- dres d'environ 200 mailles de.silicate ou de matières réfractaires telles que la mullite, des spinelles, la forstérite, le kaolin ou lagalmatolite, et de 70 à 30 parties de quartz d'environ 100 mailles. A ce mélange, on ajoute une quantité convenable de sili- cate de'sodium ou de silicate de potassium à titre de matière liante, et on mélange à fond.
Ensuite, le mélange.obtenu est appli- qué en couche uniforme sur la surface externe de la lance jusqu'à une épaisseur de 0,1 à 2 mm , puis on prévoit un séchage à l'air, (2) Le revêtement sur la surface interne de la lance est réalisé en choisissant un mélange de 30 à 70 parties d'une poudre d'environ 100 mailles , et de 70 à 30 parties d'une pou- dre d'environ 200 mailles , ces deux poudres étant de la même/com position et consistant en oxydes, carbures, siliciures, borures ou nitrures ayant une pureté supérieure à 95%.
A 100 parties de ce mélange, on ajoute environ 1 à 10 parties d'une poudre de sili- cate , telle que du kaolin, ou une terre de gaerome comme "mill- addition", et 10 à 30 parties de silicate de sodium ou de sili- cate de potassium comme matière liante, ainsi que 10 à 20 parties d'eau pour donner une fluidité à ce mélange, et 1 à 10 parties de graphite, de carbure de silicium ou de poudres métalliques pour améliorer la conductivité thermique , puis on mélange à fond
Ensuite, ce mélange qui est sous forme de boue est appliqué en couche uniforme sur la surface interne de la lance jusqu'à une épaisseur d'environ 0,4 mm , et on prévoit finalement un séchage à l'air.
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Après que ces revêtements ont été réalisés, ils sont encore séchés, par de l'air chaud à 50-100 C pendant plusieurs heures.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, on se référera au dessin annexé, où la figure 1 montre une élévation en coupe partielle de la lance calorisée comportant des revêtements réfractaires sur la surface interne et sur la surface externe suivant l'invention, tandis que la figure 2 est une vue en coupe transversale de la lance de la figure 1.
Suivant la présente invention, une lance en acier doux est calorisée et des revêtements protecteurs supplémentaires sont appliqués à la surface externe et à la surface interne de la lance 1, comme décrit ci-dessus. Sur les figures 1 et 2, la réfé rence 1 désigne le métal de base , la référence 2 désigne une couche calorisée, la référence 3 désigne une couche calorisée éga- lement, la référence 4 désigne le revêtement interne , tandis que la réfrénée 5 désigne le revêtement externe,
Dans la fusion à l'oxygène, en utilisant ce type de lance dans un four à sole ou à arc électrique, la surface externe' de la lance est entourée depuis sa pointe successivement par l'acier en fusion, les scories en fusion et l'atmosphère du four.
D'autre part, la surface interne est chauffée jusqu'à une tempé- rature élevée par la conduction thermique , et de l'oxygène gazeux de haute pureté et à haute vitesse traverse cette lance de sorte que les conditions opératoires de la surface externe et de la surface interne de la lance sont très différentes. Suivant 1'in vention, deux types de revêtements réfractaires différents, ayant des propriétés apparemment différentes, sont appliqués à la sur- face externe et à la surface interne des lances.
Le revêtement céramique appliqué à la surface externe a une résistance thermi- que élevée, un point de fusion élevé et une forte aptitude à l'adhé- rence, et il ne se craquelle pas ou ne se fend pas à la suite du
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choc thermique violent auquel il est soumis. De plus, il a une affinité élevée pour les scories des fours à sole ou à arc élec- trique , de sorte qu'une quantité importante de ces scories adhère sur ce revêtement en améliorant ainsi son propre effet d'isola- tion thermique.
Durant l'opération d'injection d'oxygène par cette.lance dans la fabrication d'acier, une quantité importante des scories adhère toujours à la surface externe de la-lance, sur laquelle le revêtement a été appliqué, ce qui retarde ainsi la transmission de chaleur par l'effet combiné des scories qui ont adhéré et du revêtement thermiquement isolant, en réduisant ainsi l'augmentation de température sur la surface interne do la lance. Ceci a pour résultat d'assurer les effets avantageux de suppression de la réaction chimique 'iolente entre l'oxygène en circulation et la surface interne de la lance. De plus, en utili- sant des dimensions de grains plus grandes que celles des autres matières réfractaires pour répartir de façon convenable les grains des matières céramiques mélangées, la résistance du revêtement lui-même est accrue.
Il en résulte que la lance ainsi revêtue suivant l'invention peut résister aux craquelures ou aux fendille- ments dus à des chocs mécaniques ou au frôlement à la température ambiante et , lorsqu'on- utilisé dans un four à sole ou dans un, four à arc électrique, la possibilité de production de craquelures ou de fendillements du revêtement , dus au choc thermique, est réduite au minimum. En outre, même lorsque la lance'est retirée du four après utilisation, la séparation de la couche de revote- ment et des scories qui y ont adhéré est évirée.
Le revêtement céramique interne appliqué suivant la présente invention a un' caractère féfractaire plus élevé ,un point de fusion élevé et une résistance d'adhérence plus élevée'., de sorte que des craquelures et des fendillements dus au choc thermique sont évités..Il a en outre une cpnductivité thermique élevée et une résistance élevée à 1'oxydation, de sorte que l'effet
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de refroidissement de l'oxygène passant dans la lance 4 haute vitesse n'est pas réduit. En conséquence, ce revêtement interne présente le grand avantage qu'il peut fortement réduire le pi- quage et la combustion importants de la lance au contact avec l'oxygène aux températures élevées .
Le choix des dimensions des grains des matières céra- miques pour la surface interne sert à augmenter la résistance du revête-ment lui-même, et l'utilisation de puretés plus élevées, telles que des puretés supérieures à 95% , est spécialement avan- tageuse du fait qu'une substance d'une pureté thermique plus basse a une plus faible conductivité thermique et, en conséquence, réduit l'effet de refroidissement de l'oxygène passant dans la lance calorisée , en assurant un effet néfaste sur la durabilité de la lance.
L'addition d'eau et la réduction de l'agent d'adhé- rence sont avantageuses , du fait que , si l'agent adhérent est en quantité excessive,non seulement la vitesse de séchage est violente, mais encore il y a possibilité de craquelures du revê- tement, lorsqu'il est séché, et l'eau dristallisation contenue dans le revêtement est chauffé jusqu'à une température élevée durant l'utilisation , de sorte que le revêtement se dilate sou- dainement et est chassée par l'oxygène passant à haute vitesse .
De ce fait, les phénomènes précédents peuvent être parfaitement évités en réduisant les agents adhésifs et en ajoutant les parties d'eau citées précédemment. De la sorte, aucun trouble ne se pro- ' duit dans le revêtement lorsque la lance est utilisée dans un four à sole ou à arc électrique.
La raison pour laquelle un composé de haute pureté est ajouté avec les parties définies précédemment de graphite, de carbure de silicium ou de poudres métalliques est de procurer une meilleure conductivité thermique pour le revêtement interne, et d'augmenter en outre l'effet de refroidissement de l'oxygène passant sur la surface interne de la lance calorisée, en augmen-
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tant ainsi la durabilité ,
La phase comportant un séchage supplémentaire par de l'air chaud dans un appareil de séchage, après le séchage à l'air des couches céramiques de revêtement , appliquées à la surface interne et à la surface externe de la lance calorisée, est impor- tante car, si on ne prévoyait pas une telle phase supplémentaire, .
il serait impossible d'assurer une résistance suffisante à sec du revêtement.
Los résultats de tests comparatifs de durabilité , réalisés sur le revêtement de lance suivant la présente invention et sur le revêtement obtenu par un procédé connu, sont donnés au tableau suivant.
EMI9.1
<tb> <SEP>
Consommation <SEP> Destruc- <SEP> Rapport
<tb> ou <SEP> destruc- <SEP> tion <SEP> ré- <SEP> de <SEP> dura-
<tb>
<tb> tion <SEP> en <SEP> % <SEP> elle, <SEP> bilité
<tb>
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.¯¯¯¯¯ mm/min. ¯¯¯¯¯¯¯
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<tb> Procédé <SEP> (lance <SEP> en <SEP> acier <SEP> doux <SEP> 100 <SEP> 400 <SEP> 1
<tb>
<tb> connu <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> (lance <SEP> calorisée <SEP> 30-20 <SEP> 60 <SEP> 3-5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L'inven- <SEP> lance <SEP> à <SEP> revêtement
<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> céramique <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 10
<tb>
REVENDICATIONS
1.
Un procédé pour réaliser une lance durable pour la fusion d'oxygène des aciers, qui consiste à revêtir la surface externe d'un conduit en acier doux calorisé par une composition de revêtement comprenant 100 parties en poids d'un mélange de 30 à 70 parties en poids d'une matière du groupe comprenant les silicates la mullite, les spinelles, la forsterite, le kaolin et l'agalmatolite, ayant une dimension de grains d'environ 200 mailles, et de 70 à 30 parties en poids de quartz ayant une di- mension de grains d'environ 100 mailles, avec une quantité conve- nable d'une matière liante du groupe comprenant le silicate de sodium et le silicate de potassium, et de l'eau en une quantité suffisante pour former une boue ce revêtement étant réalisé jusqu'à une épaisseur d'environ 0,3 à 2 mm ,
à sécher ensuite à
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l'air ce revêtement externe, à revêtir la surface interne de ce conduit par une composition de revêtement comprenant 100 parties en poids d'un mélange de 30 à 70 parties en poids d'une poudre d'environ 100 mailles et de 70 à 30 parties en poids d'une poudre d'environ 200 mailles d'un composé métallique du groupe compre- nant les oxydes, les carbures, les siliciures, les borures et le nitrures ayant une pureté d'au moins 95%, avec 1 à 10 parties en poids d'une "mill addition" consistant essentiellement en un sili- cate et 10 à 30 parties en poids d'une matière liante du groupe comprenant le silicate de sodium et le silicate de potassium, et 10 à 20 partie? en poids d'eau, ainsi que 1 à 10 parties en poids d'une matière du groupe comprenant le graphite ,
le carbure de silicium et des poudres métalliques , ce revêtement interne se faisant jusqu'à une épaisseur d'environ 0,4 mm, à sécher ensuite ce revêtement interne à l'air, puis à sécher en outre les deux revêtements dans de l'air chaud à 50-100 C pendant plusieurs heures.
2. Une lance durable pour la fusion à l'oxygène des aciers , consistant en un conduit d'acier doux calorisé compor- tant un revêtement externe séché à l'air, ayant une épaisseur de
0,3 à 2 mm et un revêtement interne séché à l'air , ayant une
0,4 épaisseur d'environ / mm , ce revêtement externe consistant en un mélange de 30 à 70 parties en poids d'une matière du groupe comprenant les silicates , la mullite, les spinelles, la forsté- rite, le kaolin et l'agalmatolite, ayant une dimension de grains d'environ 200 mailles, 70 à 30 parties en poids de quartz ayant une dimension de grains d'environ 100 mailles et une quantité convenable d'une matière liante du groupe comprenant le eilica- te de sodium et le silfate.
de potassium, le revêtement interne consistant en un mélange comprenant 30 à 70 parties en poids d'une poudre d'environ 100 mailles et 70 à 30 parties en poids d'une
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poudre d'environ 200 mailles d'une matière du groupe comprenant les oxydes , les carbures, les siliciures, les borures et les nitrures métalliques, ayant une pureté d'au moins 95%, 1 à 10 par- ties en poids d'un silicate servant comme "mill addition" , 10 à 30 parties en poids d'une matière liante du groupe comprenant le silicate, de sodium et le. silicate de potassium, et 1 à 10 par- ties en poids d'une matière du groupe comprenant le graphite, le carbure de silicium et les poudres métalliques,
3. Le procédé de fabrication d'une lance durable, tel que décrit ci-dessus, notamment avec référence au dessin annexé.
4. Lance durable pour la fusion à l'oxygène des aciers, telle que décrite ci-dessus, notamment avec référence au dessin annexé.
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"Lance improvements for oxygen fusion".
The present invention relates to treatments for protecting against heat and oxidation of lances intended to supply oxygen for the operations of melting oxygen steels. According to the present invention, a heat resistant coating which has an affinity for slag.
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hearth furnaces or electric arc furnaces and thermal insulating properties is applied to the outer surface of a lance duct, heat-insulated to thereby prevent the transmission of heat to the inner wall of the lance duct and to thus maintaining the temperature of this internal wall at a relatively low point.
When the lance thus coated is used in a hearth furnace or an electric arc furnace, a large quantity of molten slag adheres to the outer surface of this lance and, due to the thermal insulation effect of this slag and also by virtue of the outer coating, the significant pitting and burning of the lance in contact with oxygen is avoided or reduced. At the same time, a refractory coating which has good thermal conductivity and high resistance to leaching. Oxidation is applied to the inner surface of the lance, thereby minimizing significant pitting and burning on contact with oxygen gas at the high tenure used, without reducing the cooling effect,
on the inner surface of the lance, due to oxygen passing through this lance at a high velocity during the oxygen injection. In this way, due to the two effects due to these different coatings, a stable lance with excellent durability is obtained.
Heretofore, the usual nozzles made of mild steel and which have been subjected to a suitable heat treatment have achieved high durability against losses due to oxidation, at high temperatures, and such. Lances are widely used for injecting oxygen into deck furnaces and electric arc furnaces for steel production, but this type of lance generally has the following disadvantages:
(1) The rate of consumption or destruction of the
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heat lance is strongly influenced by complicated factors, such as the oxygen injection pressure, the quantity and speed of oxygen circulation, the temperatures of the furnace atmosphere and the molten steel , the physical conditions of the melt and the slag, the operating time, the type of steel, the manual technique of handling the lance, etc., Accordingly, if any of these factors are modified, there are many cases where the same product shows a considerable difference in the speed of destruction;
(2) If high gaseous oxygen pressure (over 6 kg / cm2) is used for oxygen melting, the cooling effect of oxygen on the inner surface of the lance is very high , so that the melting of the lance is practically avoided and that the consumption or destruction of this lance, due to the combustion and the pricking, is reduced to a minimum, the durability being thus increased, but, in the in - jection with a high pressure of gaseous oxygen, numerous projections of slag or molten steel, containing a considerable quantity of oxygen, scatter violently, attaching themselves to the vault and to the internal walls of the furnace, so that this vault and its walls are strongly attacked, and the durability of the furnace is reduced.
For this reason, some workshops are inevitably forced to use low pressure injection (less than 5 kg / cm2), which results in increased consumption or destruction of the lance, (3) In smelting at the oxygen, a large amount of molten slag adheres to the outer surface of the lance; such slag consists mainly of CaO, SiO2
FeO, MnO, MgO, and A1020 are refractory, having a relatively high power of aherence and a strong effect of iso-
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thermal expansion, so that the slag having thus adhered prevents the melting of the material of the lance and of the heat layer provided on this lance.
At the same time, the scooper layer retards the transmission of heat to the inner surface of the lance, so that its temperature is reduced, thus also reducing the significant pitting and burning of the lance upon contact with the lance. oxygen gas at elevated temperatures. On the contrary, if the slag does not adhere to the outer surface of the lance, the latter comes into perfect contact with the molten steel, so that pitting and combustion on the inner wall of the lance is accelerated, despite the fact that the internal surface of this lance e. continuously cooled by oxygen.
At the same time, there is a strong tendency that a state of equilibrium is quickly reached due to the inherent property of the metals, so that the danger of melting the material of the lance and the nozzle. The heat layer applied to this lance is increased, (4) The heat layer usually increases in durability in proportion to the increase in the aluminum content but, on the other hand, its melting point gradually becomes lower.
Accordingly, in the case of operating conditions where the aluminum content of the alloy layer exceeds a certain limit, the melting point coincided with the temperature at the inner surface of the tip of the lance or becomes lower than the temperature at which the alloy layer begins to melt, so that the durability of the heat lance is naturally limited and cannot be increased.
An object of the present invention is to provide a method for eliminating these drawbacks and at the same time improving the durability of the heat lance to an extent of 2 or
3 times.
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Heat-insulated lances are coated evenly on their outer and inner surfaces, using specially mixed refractories. The external coating and the internal coating are respectively made as follows: (1) The coating on the external surface of the lance is carried out by choosing a mixture of 30 to 70 parts of powders of approximately 200 mesh size. .silicate or refractory materials such as mullite, spinels, forsterite, kaolin or lagalmatolite, and from 70 to 30 parts of quartz of approximately 100 meshes. To this mixture is added a suitable amount of sodium silicate or potassium silicate as a binder material, and mixed thoroughly.
Then the resulting mixture is applied in a uniform layer on the outer surface of the lance to a thickness of 0.1 to 2 mm, followed by air drying, (2) The coating on the lance The inner surface of the lance is made by choosing a mixture of 30 to 70 parts of a powder of about 100 meshes, and 70 to 30 parts of a powder of about 200 meshes, these two powders being Same / com position and consisting of oxides, carbides, silicides, borides or nitrides having a purity greater than 95%.
To 100 parts of this mixture are added about 1 to 10 parts of a silicate powder, such as kaolin, or gaerome earth as a "mill addition", and 10 to 30 parts of sodium silicate or of potassium silicate as a binding material, as well as 10 to 20 parts of water to give fluidity to this mixture, and 1 to 10 parts of graphite, silicon carbide or metal powders to improve thermal conductivity, then we mix thoroughly
Then, this mixture which is in the form of slurry is applied in a uniform layer on the inner surface of the lance to a thickness of about 0.4 mm, and finally air drying is provided.
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After these coatings have been made, they are further dried, by hot air at 50-100 C for several hours.
For a better understanding of the invention, reference will be made to the accompanying drawing, where FIG. 1 shows a partial sectional elevation of the calorized lance comprising refractory coatings on the internal surface and on the external surface according to the invention, while Figure 2 is a cross-sectional view of the lance of Figure 1.
In accordance with the present invention, a mild steel lance is heat-treated and additional protective coatings are applied to the outer surface and the inner surface of the lance 1, as described above. In FIGS. 1 and 2, reference 1 designates the base metal, reference 2 designates a heat-insulated layer, reference 3 designates a heat-insulated layer also, reference 4 designates the internal coating, while reference 5 designates the external coating,
In oxygen smelting, using this type of lance in a hearth or electric arc furnace, the outer surface of the lance is surrounded from its tip successively by molten steel, molten slag and l atmosphere of the oven.
On the other hand, the inner surface is heated to a high temperature by thermal conduction, and high purity and high velocity oxygen gas passes through this lance so that the operating conditions of the outer surface and of the internal surface of the lance are very different. According to the invention, two different types of refractory linings, having apparently different properties, are applied to the outer surface and the inner surface of the lances.
The ceramic coating applied to the outer surface has high thermal resistance, high melting point and strong adhesiveness, and it does not crack or split as a result of the coating.
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violent thermal shock to which it is subjected. In addition, it has a high affinity for slag from hearth or electric arc furnaces, so that a large amount of such slag adheres to this coating thereby improving its own thermal insulation effect.
During the oxygen injection operation by this lance in steelmaking, a significant amount of the slag still adheres to the outer surface of the lance, to which the coating has been applied, thus delaying the coating. heat transmission by the combined effect of the adhered slag and the thermally insulating coating, thereby reducing the temperature rise on the internal surface of the lance. This results in the beneficial effects of suppressing the chemical reaction between the circulating oxygen and the internal surface of the lance. In addition, by using grain sizes larger than those of other refractories to properly distribute the grains of the mixed ceramic materials, the strength of the coating itself is increased.
As a result, the lance thus coated according to the invention can resist cracking or splitting due to mechanical shocks or brushing at ambient temperature and, when used in a hearth furnace or in an oven. With an electric arc, the possibility of producing cracks or splitting of the coating, due to thermal shock, is reduced to a minimum. Further, even when the lance is removed from the furnace after use, the separation of the coating layer and the slag adhered to it is prevented.
The internal ceramic coating applied according to the present invention has a 'higher fire-resistance, a high melting point and a higher adhesion strength', so that cracking and splitting due to thermal shock are avoided. further has high thermal conductivity and high resistance to oxidation, so that the effect
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cooling of the oxygen passing through the high speed lance 4 is not reduced. Accordingly, this internal coating has the great advantage that it can greatly reduce the significant pitting and combustion of the lance in contact with oxygen at elevated temperatures.
The choice of grain sizes of the ceramic materials for the internal surface serves to increase the strength of the coating itself, and the use of higher purities, such as purities above 95%, is especially advantageous. The fact that a substance of lower thermal purity has a lower thermal conductivity and, therefore, reduces the cooling effect of the oxygen passing through the heat lance, ensuring an adverse effect on the durability of spear.
The addition of water and the reduction of the tackifying agent are advantageous, since, if the tackifying agent is in excessive quantity, not only the drying rate is violent, but also there is a possibility. the coating cracks, when dried, and the de-crystallization water contained in the coating is heated to a high temperature during use, so that the coating expands suddenly and is driven out by the coating. oxygen passing at high speed.
Therefore, the above phenomena can be perfectly avoided by reducing the adhesive agents and adding the water parts mentioned above. In this way, no haze occurs in the coating when the lance is used in a hearth or electric arc furnace.
The reason why a high purity compound is added with the previously defined parts of graphite, silicon carbide or metal powders is to provide better thermal conductivity for the inner coating, and further increase the cooling effect. oxygen passing over the internal surface of the heat lance, increasing
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so much durability,
Important is the phase of further drying with hot air in a drying apparatus after air drying of the ceramic coating layers applied to the inner and outer surfaces of the heat lance. because, if we did not foresee such an additional phase,.
it would be impossible to ensure sufficient dry strength of the coating.
The results of comparative durability tests, carried out on the lance coating according to the present invention and on the coating obtained by a known process, are given in the following table.
EMI9.1
<tb> <SEP>
Consumption <SEP> Destruc- <SEP> Report
<tb> or <SEP> destruction- <SEP> tion <SEP> d- <SEP> of <SEP> dura-
<tb>
<tb> tion <SEP> in <SEP>% <SEP> her, <SEP> bility
<tb>
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.¯¯¯¯¯ mm / min. ¯¯¯¯¯¯¯
EMI9.3
<tb> Process <SEP> (launches <SEP> in <SEP> soft steel <SEP> <SEP> 100 <SEP> 400 <SEP> 1
<tb>
<tb> known <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> (lance <SEP> calorized <SEP> 30-20 <SEP> 60 <SEP> 3-5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> The inv- <SEP> launches <SEP> to <SEP> coating
<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> ceramic <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 10
<tb>
CLAIMS
1.
A process for making a durable lance for oxygen melting steels, which comprises coating the outer surface of a heat-treated mild steel conduit with a coating composition comprising 100 parts by weight of a mixture of 30 to 70 parts by weight of a material from the group comprising silicates, mullite, spinels, forsterite, kaolin and agalmatolite, having a grain size of about 200 mesh, and 70 to 30 parts by weight of quartz having a grain size of about 100 mesh, with a suitable amount of a binder material from the group consisting of sodium silicate and potassium silicate, and water in an amount sufficient to form a slurry thereof being made to a thickness of about 0.3 to 2 mm,
then dry at
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air this outer coating, to coat the inner surface of this duct with a coating composition comprising 100 parts by weight of a mixture of 30 to 70 parts by weight of a powder of approximately 100 mesh and 70 to 30 parts by weight of an approximately 200 mesh powder of a metal compound from the group consisting of oxides, carbides, silicides, borides and nitrides having a purity of at least 95%, with 1 to 10 parts by weight of a "mill addition" consisting essentially of a silicate and 10 to 30 parts by weight of a binder material from the group consisting of sodium silicate and potassium silicate, and 10 to 20 parts? by weight of water, as well as 1 to 10 parts by weight of a material from the group comprising graphite,
silicon carbide and metal powders, this internal coating being up to a thickness of about 0.4 mm, then drying this internal coating in air, then further drying the two coatings in hot air at 50-100 C for several hours.
2. A durable lance for the oxygen smelting of steels, consisting of a conduit of heat-treated mild steel having an air-dried outer coating, having a thickness of.
0.3 to 2 mm and an internal air-dried coating having a
0.4 thickness of about / mm, this outer coating consisting of a mixture of 30 to 70 parts by weight of a material from the group consisting of silicates, mullite, spinels, forsterite, kaolin and agalmatolite, having a grain size of about 200 meshes, 70 to 30 parts by weight of quartz having a grain size of about 100 meshes and a suitable amount of a binder material from the group consisting of sodium silica and silfate.
potassium, the inner coating consisting of a mixture comprising 30 to 70 parts by weight of a powder of about 100 meshes and 70 to 30 parts by weight of a
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powder of about 200 meshes of a material from the group comprising metal oxides, carbides, silicides, borides and nitrides, having a purity of at least 95%, 1 to 10 parts by weight of a silicate serving as a "mill addition", 10 to 30 parts by weight of a binder material from the group comprising silicate, sodium and. potassium silicate, and 1 to 10 parts by weight of a material from the group consisting of graphite, silicon carbide and metal powders,
3. The method of manufacturing a durable lance, as described above, in particular with reference to the accompanying drawing.
4. Durable lance for the oxygen melting of steels, as described above, in particular with reference to the accompanying drawing.