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Procédé:et dispositif pour l'affinage préliminaire ou final de fonte brute d'après le principe de l'affina- ge par soufflage d'air
Suivant la présente invention, on soumet la fonte brute à l'affinage par soufflage;non pas d'une manière disoontinue, mais d'une manière continue et en courant ininterrompu. Le fait nouveau principal est que l'air ou l'oxygène est soufflé à travers le bain métallique*.
Le procédé convient pour diminuer la teneur de la fonte en silicium, qui pour l'affinage final suivant le procédé Thomas peut être indésirableet pour récupérer le manganèse et le vanadium qui dans le procédé Thomas normal passent dans la scorie Thomas et ne peuvent pas en être extraits. Le procédé convient cependant aussi pour la fabrication de l'acier..
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Lors de raffinage préalable continu; la scorie d'affinage formée contenant l'acide silicique, le manganèse et le vanadium est retirée du bain d'une manière continue pen- dant le soufflage* on peut ajouter des agents d'affinage solides ou bien des substances facilitant la formation de la scorie ou augmentant sa fluidité, La mise en oeuvre du procédé se fait avantageusement de manière que l'enlèvement de la scorie se fait d'un côté. et que l'addition éventuelle d'agents solides d'affinage et de substances d'addition se fait du coté de la sortie de la fonte pré-affinée. La fonte et la scorie pré-affinée peuvent être aussi séparées, en les faisant entrer toutes deux dans un séparateur duquel la scorie fluide s'écoule.
Afin d'obtenir des scories de diverses concentrations, il est évidemment possible de placer plusieurs appareils d' affinage l'un à la suite de l'autre. à travers lesquels la fonte s'écoule de l'un à l'autre. De cette manière, on peut obtenir d'un côté une scorie relativement riche en manganèse et en vanadium, et d'autre part) une scorie relativement pauvre en manganèse et en vanadium..
Si on yeut fabriquer de cette manière de l'acier finit on peut affiner la tonte dans l'état où elle quitte le four ou après la désulfuration par des alcalis ou substances contenant des alcalis, par exemple de la soude,, en une seule phase et en un seul récipient d'affinage.
Mais on peut aussi affiner d'abord la fonte de la manière décrite ci-dessus et ensuite achever l'affinage dans un récipient d'affinage
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L- ,,4 ,,lacé à la suite, daa& le=ear la <1éSUl:f'Ur8;tion subséquente #f effectuée b4..kl , m par des alcalis ou analogues 90> aPt $tro/ soit directement r!?; au haut-fourneau ou bien après l'affinage préliminaire ,
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pour la fabrication continue de l'acier, il est recomman- dabie de faire attention que la fonte ait dans les diverses phases du procédé une composition bien déterminée.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on propose de régler de telle manière la quantité d'agents d'affinage ou de désoxydation gazeux. solides ou liquides qui sont admis, ou celle des additions ainsi que la température et propriétés de la fonte et de la scorie et la quantité de fonte brute qui s'écoule, grâce à des appareils de mesure et à des dispo- sitifs de réglage, que la composition du métal dans les diverses phases individuelles soit réglée de manière à donner un acier ayant des qualités uniformes.,
Le mode de travail est par exemple comme suit :
la fonte brute est retirée d'un récipient collecteur, par exemple d'un mélangeur de fonte ou bien du four de fusion, par exemple du haut-fourneau et) éventuellement avec emploi d'une poche de coulée Intermédiaire% soumise au procédé d'affinage préliminaire, soit directement) soit après la désulfuration avec des agents désulfurants, par exemple de la soude préalablement fondue
Lorsque le four de fusion est muni d'un trou de coulée* on entoure celui-ci d'une manière appropriée d'une substance réfractaire. par exemple d'un tuyau en aggloméré de corindon, afin que la quantité de fonte qui en sort reste uniforme et que le trou de coulée ne s'élargisse pas pendant le travail.
Le four peut être également muni d'une ajoute en forme de siphon pour la fonte, de laquelle la fonte sort d'une manière conti- nue dépourvue de scorie*
Lors de la désulfuration subséquente.,, on laisse couler d'une manière appropriée la fonte fluide en même temps que les agents de désulfuration dans une poche et on prend soin de cette manière à obtenir un mélange intime de fonte et de
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scorie, on peut aussi agiter ensemble la fonte et la scorie par des moyens mécaniques d'agitation ou par de l'air ou gaz soufflés, ou bien on peut couler la fonte à travers des couches épaisses de scorie.
Lors de l'affinage préalable, on ajoute avantageusement des agents d'affinage solides tels que de la scorie de laminoirs ou analogues, ou des mitrailles, afin que la température ne monte pas trop fort et qu'il se forme une scorie de laquelle on puisse facilement retirer le vanadium, Comme une partie des oxydes ajoutés est réduite en fer métallique par le silicium de la fonte, on obtient en même temps par les dites additions un rendement élevé en fer, La scorie d'affinage préliminaire formée est souvent si épaisse qu'elle doit être retirée du récipient d'affinage* Oe travail difficile est facilité par l'emploi de dispositifs mécaniques. On peut par exemple utiliser des racloirs guidés à la main mais déplacés dans les divers sens par des engins mécaniques.
Les parties des racloirs qui pénètrent dans le récipient d'affinage sont munies avantageusement de - refroidissement à l'eau.
Le revêtement du récipient d'affinage est en général soit acide soit neutre, cependant des fonds perforés revêtus de dolomite ou magnésite goudronnés ou rendus étanches d'une autre manière, se sont montrés résistants lors de l'affinage préalable.
A l'affinage préalable se rattache l'affinage final qui est toujours réalisé avec revêtement basique. Ici la chaux d'addition est Introduit ' d'une manière connue du côté de l'évacuation de l'acier, de sorte que le métal vient d'abord en contact avec la scorie enrichie au préalable en acide phosphorique, et ensuite avec la chaux pure* La chaux est ajoutée à l'état froid ou réchauffé, et notamment en général sous forme de chaux pulvérisée, On peut aussi ajouter à la chaux des substances qui abaissent son point de fusion ou
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ou qui servent d'agents d'affinage.
On peut aussi employer une scorie riche en chaux pour la formation du phosphore, Avant, ou bien pendant l'évacuation de la scorie phosphatée on peut ajouter à celle-ci des substances qui augmentent sa fluidité et augmentent la solubilité de l'acide phosphorique, par exemple du sable chaud et des scories solides ou liquides de haut-tourneau ou de convertisseurs, à forte teneur en acide silicique. De plus et si nécessaire, on ajoute pendant l'affinage des agents d'affinage solides, alcalis, d'autres agents facilitant la déphosphoration, des mitrailles ou analogues..
On peut aussi traiter le bain succes- sivement par divers agents d'affinage produisant des gaz. par exemple d'abord. avec de l'air enrichi en oxygène; ou par de l'air chauffé$ et ensuite par de l'air froid de composition normale.
De préférence l'acier est désoxydé directement après l'affinage final. La désoxydation se fait avantageusement dans un espace qui est rattaché au dispositif d'affinage final et présente une capacité plus grande, car la désoxydation prend un certain temps. ' La désoxydation se fait avantageusement à l'abri de l'air ou bien dans une atmosphère de gaz protecteur. L'espace de désoxydation peut être muni aux deux extrémités de passages pour l'acier fluide.
La scorie formée lors de la désoxydation est enlevée de temps en temps par un trou de coulée; Les agents de désoxydation solides ou liquides sont introduits au moyen d'un dispositif appropriée par exemple d'une soupape rotative ou d'un passage appropriée Lorsqu'on veut désoxydér ou pré-affiner au moyen d'hydrogène et d'hydrocarbures, on peut employer un récipient basculant muni au fond des tuyères à gaze
La coulée se fait avantageusement dans de petites lingotières qui peuvent être disposées sur une table tournante ou sur une bande sans fin. Il est recommandable d'effectuer'
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également la coulée de l'acier dans une atmosphère de gaz protecteur.
On peut aussi couler l'acier dans un moule en forme de tuyau refroidissement)en un bloc sans fin, en retirant la matière figée en-dessous de la lingotière.
La quantité des agents d'affinage et désoxydation et d' additions gazeuses et solides qui est ajoutée chaque fois est observée au moyen d'appareils de mesure munis éventuellement de dispositifs enregistreurs. La température du bain mé- tallique et des scories est surveillée et maintenue constante au moyen d'appareils électriques mesureurs de température. Les gaz d'évacuation des récipients d'affinage sont continuellement analysés. Du côté de l'entrée de la fonte brute on dispose éventuellement un trop-plein qui permet de mesurer la quantité de fonte brute qui passe.
Le niveau du bain peut être mesuré au moyen de flotteurs ou par voie optique. Pour mesurer la quantité de fonte brute on peut aussi employer des réal- pients à bascule, en disposant par exemple deux récipients qui sont alternativement remplis et vidés. On peut aussi remplir la lingotière sur une bascule et contrôler ainsi la quantité d'acier qui sort. Il est à recommander de régler automa- tiquement l'admission des agents d'affinage et de désoxydation par des appareils de réglage et de dosage incorporés dans l' appareillage. Avantageusement on maintiendra l'admission de fonte brute à un niveau constant au moyen d'appareils mécaniques de réglage.
On peut aussi disposer sur la bascule à fonte brute un dispositif par lequel les récipients sont vidée à des intervalles déterminée dans le récipient collecteur*.
Dans ce cas, il n'est nécessaire que de remplir les récipients à bascule, mais ce travail aussi peut être effectué automati- quement. Le nombre des dispositifs de mesure et de réglage à utiliser et à incorporer dans l'appareillage n'est pas épuisa. par ceux décrits ci-dessus. Par exemple. on devra prendre des échantillons des produits intermédiaires et finals. Il est
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aussi à recommander de mesurer la fluidité du métal et des scories pendant les diverses phases du procédé. Plus impor- tant encore est le réglage automatique des températures. on peut par exemple influencer et guider l'entrée des scories de laminage ou des autres additions et analogues employées, d'après la température du bain.
Après la description du procédé qui précède et des exemples de réalisation, on va maintenant décrire le mode de construction de l'appareillage employé pour la mise en eeuvre du procédé, cet appareillage est caractérisé en ce qu'il est muni de tuyères au fond) de sorte que l'air est soufflé à travers le bain* et non pas au-dessus du bain. Seulement de cette manière; on peut obtenir un effet d'affinage suffisamment fort. pour la construction de l'appareillage) on doit tenir compte des points suivants : le,*) les pertes de chaleur vers l'extérieur doivent être di- minuées autant que possible.
2 .) Le dispositif doit être aménagé de telle manière qu'on puisse interrompre le processus de fabrication à tout moment et qu'on puisse le reprendra rapidement.. se*) On doit permettre au métal de xe séparer de la scorie.
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ci? airrinase bilt Í 4**) Le revetemenldu dlepositledolt être aussi simple que possible, en évitant toutes formes compliquées afin dt obtenir une résistance suffisante du revêtement et sa réparation rapide et à peu de bais.
01-après 0, on décrira un mode de réalisation du dispositif qui a fait ses preuves dans la pratique. Il consiste en un tambour disposé horizontalement et pouvant tourner autour de son axe longitudinal) qui dans sa partie médiane est élargi en forme de cuve et présente dans cette région lea tuyères d'admission de l'air, tandis que les espaces en forme de tambour qui sont rattachés latéralement sont laissés sans tuyères
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d'air, de sorte qu'ils servent de zones de repos pour le mélange qui est agité dans la partie médiane du tambour et par conséquent permettent la séparation dans ces zones du métal des scories. Un tel dispositif est illustré dans les dessine ci-j oints..
En se rapportant à ces dessins : Fige 1 montre le tambour en coupe longitudinale, Fig. 2 est une coupe transversale suivant a-a de la fig. le Fig. 3 est une coupe transversale suivant b-b de la fige l, Fig. 4 est une coupe transversale suivant c-a de la :fige 1.
Le tambour A en tôle est posé horizontalement sur les anneaux de roulement B1, B2 et peut tourner d'au moins 90 autour de son axe longitudinal. Il est revêtu d'une substan- ce réfractaire appropriée C. A la partie médiane du tambour se trouve le récipient D en forme de cuve allongée dans le sens de l'axe longitudinal, dont le fond est interrompu par les tuyères à vent E. En-dessous de la rangée de tuyères se trouve la boite à vent F. Dans celle-ci se trouve aménagée la canalisation d'air G disposée de manière à pouvoir tourner dans la boite de bourrage X, et fixée au tambour.
Au lieu d'une boite de bourrage, on peut réaliser la connexion entre la canalisation d'air fixe et la boite à vent du tambour tournant par des tuyaux recourbés, flexibles, tubes articulés tuyaux en trompette ou analogues. L'ouverture d'admission pour la fonte fluide ou fonte pré-affinée se trouve en H. La réfé- rence J (fig.2) désigne le trou d'évacution de la scorie, K est le siphon par lequel s'écoule la fonte pré-affinée ou l' acier fini, et L est l'ouverture de vidange qui reste fermée pendant le fonctionnement. L'ouverture M à la partie supérieure du tambour sert à l'admission des substances d'addition et des fondants, tandis que les gaz d'échappement peuvent s' échapper aussi par une deuxième ouverture M2.
Les dessina nontrent au milieu de la zone des tuyères P un barrage transver-
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sal 01 et à l'extrémité un autre barrage 02 qui a pour mission d'empêcher le passage direct du métal d'une extrémité du tambour à l'autre.. De l'autre côté, à l'espace p est jointe la partie latérale du tambour Q.
Le dispositif fonctionne comme suit :
Apres que le tambour A a été chauffé par des brûleurs à gaz ou à huile qui sont introduits par les ouvertures H ou M1, le tambour est tourné de telle manière que la cuve D se trouve avec la rangée de tuyères E à la hauteur de l'axe longitudinal; du tambour horizontale Les substances d' addition sont alors Introduites par M1 et la fonte est introduite dans le tambour en H par une rigole. Dès qu'une quantité suffisante de fonte a été Introduite, on commence le soufflage et on fait revenir le tambour dans sa position originale* On laisse maintenant couler de manière ininter- rompue du métal et des substances d'addition dans le tambour .
Après quelque tempes on commence à évacuer l'acier ou le mé- tal pré-affiné du siphon K, tandis que la scorie affinée apparaît en J. Les quantités d'air, l'admission da métal et d'additions, etc. sont maintenant réglées de telle manière que le métal s'écoule de manière continue en K et la scorie en J avec les compositions voulues.
Si on veut traiter le métal successivement avec divers agents gazeux d'affinage).par exemple par de l'oxygène et ensuite par de 'air. on emploie une boite à vent divisée,, en séparant la boite P en deux chambres par une paroi de séparation. Le travail avec diverses sortes d'air a déjà été employé pour le soufflage par à-coups. Alors que ce procédé nécessitait de nombreuses mesures, il convient très bien pour l'affinage continu car le passage d'une sorte de vent à une autre sorte de vent est inutile et l'installation pour la fabrication et livraison d'oxygène ou d'air enrichie travaille d'une mandera uniforme.
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425882 <La#GC L'ouverture N sert à faire entrer/la fin du procédé d* 9; affinage des substances servant de fondants ou pour le traite- ment de scories, par exemple pour augmenter la solubilité de l'acide phosphorique.
Les gaz s'échappant de l'ouverture M1 peuvent être employés pour le préchauffage des substances d'addition et fondants ou pour la calcination de la chaux.. Lorsque cependant le procédé d'affinage développe tant de chaleur qu'à la fin on doit enlever de la chaleur, on introduit les additions par M1 à l'état froid, et l'excès de chaleur est utilisé pour la production de vapeur, pour le pré-chauffage de l'air et pour d'autres usages. suivant les conditions de température.., on laisse échapper les gaz en premier lieu par M1 ou M2. Dans le second cas, le bain est préchauffé par les flammes qui le lèchent.
Si on veut vider le tambour à la fin du processus, on ouvre l'ouverture auxiliaire L, on fait tourner le tambour de 90 en continuant le soufflage et on déverse le contenu dans un récipient approprié ou dans un lit de coulée, On vide également le siphon H, de sorte que le métal ne peut pas s' y figer.
Dans le cas où le produit du processus d'affinage doit être traité subséquemment par exemple s'il doit être désoxydé, on peut oindre à l'espace R un autre espace servant à ce traitement subséquent* L'acier affiné complètement s'écoule dans l'espace de désoxydation par l'ouverture S formée dans la paroi de séparation T. Les agents de désoxydation sont Introduits par l'ouverture V. Afin de garder chaud le creuset, l'ouverture V peut être utilisée pour tirer les gaz d'échappement ou une partie de ces gaz par l'espace R. On ferme alors les autres ouvertures d'échappement du gaz d'une quantité cor- respondante. La scorie de désoxydation est évacuée en V, tandis que l'acier désoxydé s'écoule par le siphon K.
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, La prnpédé décrit permet d'affiner une grande quantité brute m& " de :f'ote/ou \ie la convertir en acier au moyen de dispositifs relativement simples..Par rapport aux procédés connus, on obtient un rendement plus élevé., une scorie Thomas très haute teneur en acide phosphorique soluble ou des scories; de pré-affinage à haute teneur en manganèse et vanadium et un. acier qui contient moins de phosphore que 10 acier Thomas, usuel. Enfin,;
le procédé permet la récupération de la chaleur de déperdition pour le processus d'affinage, que ce soit pour préchauffer les substances d'addition, ou pour la production derapeur ou.pour d'autres usages, ce qui n'était pas possible jusqu'à présent dans les aciéries thomas, ainsi que la récupération complète des poussières produites par le soufflage et qui possèdent une grande valeur à cause de leur teneur en manganèse..
phosphore et vanadium, et qui rendaient désagréable le voisinage des aciéries*
Des qualités de fonte qui peuvent à peine être travailides par l'une des méthodes connues à cause de leur forte te,.- neur en silicium, ou faible teneur en phosphore, se laissent bien travailler par le procédé suivant l'invention* La consommation de ferro-manganèse et ferro-spiegel pour la désoxyda- %ion est évitée ou fortement diminuée. A cause du travail uniforme de l'installation de coulée en lingots. grâce à la coulée continue) on peut fabriquer même dans les grandes aciéries. de petits lingots. L'installation de laminoirs est ainsi considérablement simplifiée et on économise de la force motrice...
On peut aussi laminer.'les petits lingots directement dans un train continua billettes et fabriquer à côté, sans chauffage intermédiaire, des produits finis.. Par l'utilisation de petits lingots on bonifie l'acier et on diminue les déchets d' extrémités Enfin) on peut couler confortablement l'acier à l' abri de l'air et diminuer ainsi la teneur en gaz.
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On est parvenu dans la grosse industrie à affiner dans une installation du genre décrit d'une longueur totale de e 1/2 mètres, 20 à 30 t/h de fonte brute à 0,4 Jusque 0,7% V, de telle sorte que la fonte obtenue ne contenait que 0,02 jusque 0,osfi V et qu'on obtenait une scorie d'affinage à a-10% V. En même temps à l'admission, au milieu et à l'éva- cuation des échantillons de métal prennes; donnaient :
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<tb> 0 <SEP> un
<tb> Entrée <SEP> 2,12 <SEP> 1,00 <SEP> 0,43
<tb> Milieu <SEP> 0,25 <SEP> 0,26 <SEP> 0,05
<tb> Evacuation <SEP> 0,63 <SEP> 0,12 <SEP> 0,02
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Les analyses: prouvent que le processus d'affinage se passe en fait par étapes successives-*.