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Perfectionnements au fonctionnement des haute-four- neaux" -la présente invention est relative à la fu- sien obtenue dans le haut-fourneau en utilisant comme vent de soufflerie un courant d'oxygène eu un courant $-la description qui va suivre fera apparaî- tre clairement 'la nature, les objets et avantages de l'invention,
Le rôle de la zone de fusion, dans un haut- fourneau, consiste à faire fondre le laitier et le fer et à réduire du silicium,- du manganèse et du phosphore et, dans certaine cas, une petite quantité de fer.
Le rôle de la cuve du four consiste à prépa-
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rer pour la zone de fusion la matière qui denceude, C'est dans cette partie du four que s'opèrent le
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chauffage préalable de la masse, la calcination dt :, carbonate de chaux et la réduction, à l'état dtépottge
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métallique .de la plue grande partie de l'oxyde de fer ;" Si l'on augmente jusqu'à une certaine liai*
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te la chaleur de fusion en se servant d'un vent fembuè >-*&->. enrichi d'oxygène ou d'Air oxygéné avec ou tans ehauf- fage préalable on augmente la capacité de production et l'efficacité de l'ensemble du four* ¯" Jg1" De;ne la fusion ordinaire du minerai de fefc. ' obtenue dans le haut-fourneau au moyen de l'air at :iiC:
'-' mosphérique, la pratique a permis de déterminer Va . ' js certain rapport qu'il est nécessaire d'obserrer entre
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le minerai et le coke pour charger le four. Si lîa& # zo,,: taugmente la teneur en oxygène dans le tent forcé ée ' qui a pour effet de diminuer la quantité dtftaoti res -: fermée dans le four), la température résultant dila 1 combustion de l'oxygène et du earbone du coke s**éiere dans la zone de fusion. Il existe une température cri-
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tique qu' il faut atteindre pour maintenir à l*<étai liquide le fer et le laitier fondus.
La chaleur en excès, au-dessus de cette température critique, sert à fondre le fer, et la quantité de fer fondue dépend de la quantité de chaleur en excès* Si 1*jon faisait fondre la même quantité de fer en augmentant la cha- leur disponible au-dessus de la température critique, . par l'addition d'oxygène dans le vent de la soufflerie
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. 't '
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alors la température du fer to*du a$..élève-rait pe-- . suite de 1* absorption de la chaleur en excès. *Y- . ne prenait pas de dispositions spéciales contre cette élévation de température, cette dernière s'élèverait beaucoup plus encore et pourrait avarier et détruire
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le four lui-même.
c'est vraisemblablement oe qui a ' ##
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.eu lieu jusqu'à présent dans les essaie qui ont pu être faits pour utiliser un vent oxygéné.
Tour ramener cette température excessive à un degré normal d'utilisation* le demandeur propose de faire fondre une plus grande masse de fer quand la chaleur disponible se trouve augmentée; par suite, pour chaque kilogramme de carbone brûlé avec l'oxygène, il propose de faire fondre un certain nombre de kilo- grammes de fer suivant le pourcentage d'.oxygène contenu dans le vent.
Pour obtenir un plus grand rapport entre la quantité de fer fondue et chaque kilogramme de car.. bone brûler le demandeur charge dans le sommet du four une proportion de minerai de fer par rapport au coke plus grande que celle que l'on chargerait en opé- rant avec l'air atmosphérique, En d'autres termes, pour contrôler les conditions du fonctionnement du haut-fourneau avec un vent oxygéné, on doit charger dans le gueulard du minerai et du coke dans un rapport déterminé, lequel est plus grand que lorsque le vent forcé est constitué par de l'air atmosphérique.
La quantité d'oxygène contenue dans le vent forcé se trouve ainsi augmentée, au point de maintenir, dans la zone de fusion la température entre deslimites convenables* c'est-à-dire pas trop élevée pour brûler le four ni trop basse pour refroidir le fer fondu.
En augmentant simplement la vitesse d'amenée de la charge (au lieu d'augmenter la proportion de minerai par rapport au coke)*' on n'abaisse pas la température jusquà une limite convenable. parce que la chaleur produite est proportionnelle à la quantité de coke amenée dans le four avec la oharge, tandis que la chaleur utilisée dans la fusion du fer est pro- portionnelle à la quantité de minerai chargée.
Dans ces conditions, quand la proportion de minerai par
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rapport au coke est maintenue constante, 'le rapport de -la quantité de chaleur produite à la masse de matière chargée d'absorber la chaleur demeure constante ce qui a pour effet d'établir dans le four la même ; < température* C'est seulement en augmentant la quanti- té de matière chargée d'absorber la chaleur par rapport à la quantité de matière qui donne naissance à la chaleur que l'on peut abaisser la température;
autrement dits on obtient des températures réduites en augmentent la proportion du minerai par rapport au coke. L'allure @ du four ne dépend pas du rapport existant entre le minerai de fer et le coke et 1*on ne peut pas accélé- rer cette allure en essayant d'amener plus de matière dans le gueulard;
la vitesse de fonctionnement est 'est réalité directement proportionnelle à la vitesse avec laquelle l'oxygène est amené au fond du four, de sorte que la capacité de production du four est directement proportionnelle à la vitesse d'amenée de l'oxygène*
Si l'on suppose maintenant que* conformément à l'invention,
les températures convenables soient maintenues dans la zone de fusion grâce à un* propor- tion convenable d'.oxygène et d'azote dans le vent proportion déterminée par le rapport des masse du mine- rai et du coke contenues dans la charge le rapport ' entre la'quantité de chaleur disponible dans la cave ' et la quantité de fer à réduire devient plus faible' lorsque le rapport de la quantité de minerai à celle du coke augmente ou lorsque la proportion d'oxygène par rapport à l'azote augmente.
Dans le haut-fourneau tel qu'on le construit actuellement, la cuve peut trai ter une quantité supplémentaire de matière si le tra- vail de la zone de fusion est accéléré. Dans ces con- dit ions, on peut utiliser cette propriété en ajoutant
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au vent de la soufflerie une quantité limitée d'oxy- ' gène insuffisante pour abaisser dune manière nuisible la température de la cuve,
La diminution de la chaleur disponible. dans la cuve, pour la réduction du minerai, est plutôt rapide quand on ajoute de 1 '.oxygène;
aussi un point peut-il être atteint pour lequel la chaleur est insuf- fusante pour que s'effectuent les opérations comprises dans la réduction du minerai et cela pour les raisons suivantes
Dans la marche pratique du haut-fourneau au moyen de l'air atmosphérique on a constaté que le rapport volumétrique de 00 à CO2,dans les gaz sortant au sommet du four, est rarement inférieur à 2:1. Au-
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trement dit, pour chaque centimètre cube de z ou de C-,S(4 gaz du gueulard, deux oentime tresse 00 ou de gaz réducteur sortent du four, On admettait autrefois que, pour marcher avec succès, ce rapport élevé de
00 à CO2 était nécessaire et que la plus faible limite
2 admissible du rapport 00/00, dans les conditions de laboratoire les plue idéales était en volume de 1 ; 1.
Bais il apparaît qu'à une température modérément bas- se, l'oxyde de fer n'est pas en équilibre avec un mélange formé d'un volume de CO et d'un volume de CO2, mais que 1'oxyde de fer est réduit et que la teneur du gaz en 00 est diminuée. Par suite, quand le haut*fourneau fonctionne aveo une augmentation d'o- zygène, 1'insuffisance de chaleur dans la cuve, tout en ayant pour effet de faire baisser la température, ne peut pas empêcher Inaction réductrice de se pro- duire en d'autres termes, les gaz du gueulard peuvent Obtenir une grande proportion de 00. et s'échapper à ùne température relativement basse si le minerai est complètement réduit dans la cuve.
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Si la température de .la cure détient trop basse pour réduit convenablement et chauffer préala- blement la charge, il sera alors nécessaire d'ajouter à la cuve de la ohaleur provenant d',une source extériet re, pour porter la température au point correspondant à la réduction réelle. Et si la charge (ou le minerai) comparée au oarbone chargé est assez forte pour rédui- re les propriétés réductrices du gaz au-dessous de leur limite d'action, il faudra également compléter 1'.action réductrice dans la cuve.
Pour cela le demandeur ajoute dans la cuve. en-un point situé au-dessus du ventres ' une substance réductrice supplémentaire telle que de la poudre de charbon, de l'huile combustible, des fragments de coke, du gaz de tour à coke, et*** Cette substance donne une chaleur suffisante pour porter la température des gaz ascendants du four au point voulu pour le chauffage préalable de la charge* Il peut également arriver qu'il faille ajouter; dans ce but, un agent réducteur supplémentaire.
Théoriquement, pour une augmentation donnée de la teneur en oxygène du vent de la souffleries on calculera d'une manière correspondante l'augmentation de la proportion du minerai par rapport au 0 on. mais le procédé permet de commander immédiatement les températures du four car, si les températures convena- blés ne sont pas maintenues par suite de la présence d'.une humidité excessive ou pour d'autres raisons* l'opérateur peut régler les soupapes qui commandent l'amenée de l'oxygène de manière à rectifier les con- ditions de température*
Dans la pratique ancienne,' quand il existait un excès d'humidité ou d'autres conditions normalement contrôlables affectant l'opération,
il était imossi- trie de oommander les températures du four pendant une période de temps inférieure au temps nécessaire pour
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modifier les proportions de la charge à traiter dans la zone de fusion* c'est-à-dire pendant douze heures, En utilisant le vend chaud, il a été possible de produire un très léger changement dans les condi- tiens de marche du four en modifiant la température du vent arrivant au tours mais oe oontrôle a été très limité et, dans la pratique, on opérai avec un vent de température constante au lieu d'utiliser une température variable pour contrôler les conditions de la marche du four, 3Ç *.,addition d'oxygène, sous la commande de l'opérateur,
permet de faire face presque immédiatement à toutes les conditions se produisant après le commencement de l'opération et de maintenir une-température de marche constante,
En augmentant la teneur du vent en oxygène, on économise du combustible, 1* allure du four ou sa capacité de production sont directement proportionnel- les à la vitesse à laquelle l'oxygène est amenée par le 'vent et cela pour les raisons suivantes :
La vitesse de combustion du carbone dans le coke est directement proportionnelle à la vitesse à laquelle l'oxyène est amené dans le four) en faite il est plus commode,dans bien des cas, de considérer la combustion comme une combustion de l'oxygène par addition de carbone, plutôt que comme une combustion du carbone par addition d'oxygène.
Si 1 '.oxygène est amené dans le four aussi vite avec de l'air oxygéné qu'avec de l'air atmosphérique, alors la vitesse de fusion du fer se trouve accrue, parce que la proportion de minerai de fer par rapport au coke aura été augmentée dans la charge, Si la quantité de vent est la même avec de l'air oxygéné qu'avec de l'air atmosphérique, alors la capacité de production du four se trouve augmentée pour deux raisons 4- a) à cause de la plus grande proportion de
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minerai par rapport au coke et b) parce que la vitesse d'amenée de l'oxygène est augmentée et que.
par suite, la vitesse de com- bustion se trouve accélérée,
La proportion'courante du coke par rapport
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au fer produit varie entre 815 et 1000 Icilograames de <Lt ;;: coke pour une tonne de suivant le minerai,;.' employé et la qualité du fer otenue.
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BEXEBBmMIcm 0l' ' '"' 1. Un procédé de fonctionnement d'un haut,.;- i .. i' 1,! fourneau aveo une charge comprenant une proportion dé- . ,4s . il,a ; terminée de minerai et de coke, caractérisé par le* fait ' que l'on règle et que l'on commande les températures de marche en modifiant les éléments constitutifs du vent de la soufflerie.
2. Un procédé conformément à la revendi-
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tion li caractérisé par le fait que l'on fait fa V/*f fit des conditions normalement incontrôlables de la zone de fusion du four en fournissant d'une manière réglable
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';-' - *, ;-i au vent de la soufflerie des quantités d',sg¯r; ; ".....:.(" ::1 i4 répondant aux conditions en question et en maintenant ainsi une température de marche à peu près constante.
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