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'' APPAREIL SERVANT A L'AFFINAGE DE L'ACIER THOMAS Il
Les retassures, les ségrégations, les soufflures, les scories sont des causes importantes de déchets et de déprécia- tion des lingots d'acier: les retassures notamment sont sur- tout prononcées dans le cas de lingots sulfureux et phospho- reux. La température de coulée, joue, dans ces défauts, un rôle important.
En dehors de ces inconvénients, les défauts tels que pailles, criques, etc, viennent encore augmenter les déchets de fabricaion : ces déchets sont fonction surtout de la vitesse de coulée.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients à l'aide d'un procédé et d'appareils servant à sa réalisation dont les effets sont les suivants: I) Coulée ralentie et épanouissement du métal pour que les
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gaz occlus et les scories interposées puissent s'échapper fa- cilement.
2) Obtention d'une température très élevée du métal coulé , grâce à son réchauffement par insufflation d'un gaz combustible, afin que par la fluidité ainsi obtenue, gaz et scories puissent ai- sément monter vers la tête du lingot au lieu de rester emprisonnés dans toute la masse, et faciliter l'effet dela coulée ralentie: 3) Possibilité, par voie de conséquence et grâce au procédé em- ployé, de réduire les oxydes, de désulfurer et désarsénier le métal traité en provoquant les réactions suivantes:
Fe 0 + 2 H = Fe + H2 0
Fe S + 2 H = Fe + H2 S
Fe As + 3 H = Fe + As H 3
Eventuellement dans certains cas, on a observé une élimi- nation du phosphore à l'état de P H3.
Les appareils destinés à réaliser ces desiderata sont fi- gurés schématiquement dans les dessins annexés.
Ils se plac@nt entre la poche de coulée et la ou les lingo- tières destinées à recevoir l'acier à lingoter, suivant que l'on coule un seul, ou plusieurs lingots à la fois.
En principe ils comportent une ou plusieurs chambres qui, chacune possède un orifice pour le dégagement des gaz et une ou plusieurs tuyères pour ltinsufflation d'un courant d'hydrogène.
Les chambres superposées communiquent entre elles. L'acier pro- venant de la poche de coulée pénètre par exemple par un entonnoir dans la chambre supérieure, s'y trouve brassépar un courant d'hydrogène ou autre gaz réducteur qui à cause de son affinité pour l'oxygène, le soufre et le phosphore,. détermine des réac- tions fortement exothermiques tout en réduisant fortement la teneur de l'acier en ces éléments.
Ce grand dégagement de chaleur provoquera une augmentation notable de la chaleur physique de l'acier, sans retour d'une oxydation quelconque, vu l'absence de tout apport d'oxygène par la source même de chaleur et par la suite on a la certitude
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d'obtenir un métal peu chargé de gaz et d'oxydes,par conséquent d'excellente qualité et physiquement bien chaud et que l'at- mesphère à l'intérieur de l'appareil est réductrice.
Comme on a provoqué par la réaction chimique une augmen- tation considérable de la température de l'acier liquide, on aura obtenu un dégagement rapide et aisédes gaz occlus, et l'absence d'oxydes aidant, on obtiendra des lingots se solidifiant d'une façon plus homogène. Il y aura diminution de la poche de retassure de la ségrégation et disparition de soufflures et piqûres.
Les réactions exothermiques, en conservant au métal toute sa fluidité, auront pour résultat que la retassure, la ségrégation et surtout les scories interposées ne se pré- senteront plus que vers la partie supérieure du lingot.
Dans une variante constructive, l'appareil peut être réduit à une chambre de forme cylindrique ouverte à ses extrémités à l'intérieur de laquelle passe le jet de coulée qui est alors soumis au contact de l'hydrogène ou autre gaz réducteur dé- bouchant d'orifices ménagés dans la paroi intérieure de la chambre.
Afin de mieux faire ressortir l'exposé ci-dessus les des- sins annexés représentent:
La fig. I une coupe en élévation dans un, appareil à deux chambres communiquant entre elles.
La fig. 2 une coupe en élévation dans un appareil à une seule chambre.
La fig. 3 une coupe dans une autre variante constructive consistant dans une chambre cylindrique, enveloppe ouverte à ses extrémités et que traverse le jet de coulée soumis pendant son passage au gaz réducteur.
La fig. 4 représente schématiquement la façon dont l'un quelconque des appareils est fixé à la poche de coulée.
En se reportant à la fig. I, 1 représente l'entonnoir de coulée, au dessus duquel esplacé le bec de la poche de coulée.
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L'acier pénètre par le canal 2 dans la chambre de réaction .3..
Les parois de l'appareil sont construites comme pour les fours à température élevée. On prendra, par exempley pour la coupole 4 des briques de silice, pour le bâti même de l'appareil des bri- ques alumineuses et entre le revêtement en tôles d'acier 6 et la paroi 5 un joint de sable 7. 8 désigne la tuyauterie d'a- limentation d'hydrogène sous pression. D'insufflation se fait au travers d'une tuyère 2. inclinée sous un angle convenable.
Le jet d'hydrogènerépandu en une nappe dans la partie inférieure de la chambre de réaction 3, monte à travers 1à couche d'acier liquide poulant en sens inverse. Après la réaction violemment exothermique les gaz et vapeurs se dégagent par un orifice 10 de diamètre plus oumoins étroit et pouvant être muni d'une vanne. La forme même de la sole de la chambre de réaction assure l'écoulement de l'acier à travers un canal 11 dans une seconde chambre de réaction 12, dans laquelle la même opération d'af- finage de répétera.L'hydrogène est insufflé par une tuyère 9' et les gaz échapperont par un orifice 10' .En dernier lieu l'a- cier épuré s'écoule à travers l'orifice 13 dans la lingotière 14 placée en dessous et .en regard.
Dans la fig.2 il n'existe plus qu'une seule chambre de réaction à avec entrée en 2 et sortie en 13.
Dans lafig. 3 l'appareil se réduit à une chambre cylindri- que 16 ouverte à ses extrémités et comportant sur sa périphérie interne les orifices 17 par où débouche le gaz réducteur agis- sant sur le jet de métal 18 provenant de la poche de coulée et tombant dans la lingotière 14.
L'appareil des fig .1,2 ou 3 pourra être suspendu voir fig.4 à la poche de coulée 19 par exemple au moyen de pièces 20 se fixant à cette poche 19 et s'introduisant dans- les ailes de cornières 21 fixées à l'appareil et maintenues par des clavettes telles que 22 et 23 engagées dans la perforation appropriée de lapièce 20.
Toutefois le placement envisagé sera tel qu'il permettra.
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une vue facile de la montée de l'acier dans la lingotière.
Dans l'exemple envisage} on a supposéun traitement à l'H, d'acier relativement froid. Si l'acier est assez chaud, il peut passer rapidement dans l'appareil, qui, dans ce cas peut être construit à une seule chambre voir fig. 2et même sans fond voir fig. 3.
L'appareil peut également servir à donner à l'acier ou un autre produit coulé, des propriétés spéciales, en injectant dans les tuyères, non pas de l'hydrogène, mais tel autre gaz que l'on désire par exemple du gaz d'éclairage, ou autre gaz réducteur.
Il va de soi que selon les expériences et les lieux, les appareils indiqués pourront comporter d'autres modalités cons- tructives sans quepour cela on s'écarte de l'objet de l'invention caractérisépar ce qui suit:
REVENDICATIONS.
I) Procédé et appareils servant à l'affinage de l'acier de la fonte ou de tout autre métal obtenu par coulée caractérisés en ce que dans une chambre à réaction dans laquelle passe le métal en coulée de l'hydrogène ou autre gaz réducteur est in- sufflé avec une pression convenable de telle sorte qu'il en résulte un brassage, conséquemment un contact intime de l'hydre- gène ou autre gaz réducteur avec le métal dont le jet peut être brisé pour augmenter la durée et la surface de contact du métal avec le gaz insuffléet diminuer la pression de coulée due à la hauteur du métal en rendant ainsi cette pression indépendante de la hauteur du bain dans la poche.