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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Procédé de travail pour cubilots.
Dans le domaine technique et dans les fonderies, il est d'usage, en ce qui concerne la fusion de la fonte dans des cubilots, d'additionner à la composition de la charge une quantité plus ou moins grande de déchets d'acier ou de fer forgé ou de tout autre fer pauvre en carbone, et ce de préférence en morceaux relativement gros, à forte section, et correspondant au diamètre du four, tout en n'utilisant, pour la fusion de tels mélanges, que les quantités de coke employées habituellement pour refondre la fonte grise. L'addition d'acier à la composition de la charge est destinée à réduire la teneur en carbone du fer fondu, et détermine en outre un accroissement de la température de fusion.
Comme addition d'acier à la composition de la charge de cubilot, on a déjà utilisé des déchets d'acier ou de fer doux sous forme de copeaux ou de chutes de tôle, Ces déchets à faibles dimensions et de peu de valeur étaient alors introduits, après
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avoir pris une forme compacte, à la presse à excentrique, dans la zone de fusion du cubilot, ou bien on les avait placés, aussi tassés que possible, dans des récipients en tôle appropriés, ou encore briquetés aussi fortement qu'on pouvait le faire, avec ou sans matière agglomérante, pour les introduire ensuite dans le cubilot ; pour ce faire, on estimait généralement qu'il était indispensable d'accroître la quantité de coke de fusion. Toutefois, dans tous ces procédés de refonte, on ne saurait éviter une perte considérable de fer.
Quant à la consommation de coke de fusion, dans les cubilots, on trouve dans la littérature, suivant la construction du four et les circonstances dans lesquelles fonctionne celui-ci, des indications quantitatives de 6 et 6,6 % qui, à la condition expresse qu'il ne s'agisse pas de fondre des quantités importantes de déchets d'acier, peuvent être considérées comme étant inférieures aux quantités de coke de fusion employées d'habitude.
Cependant, il y est dit expressément que, même si toutes les circonstances favorables se trouvaient réunies, on n'obtiendrait sur la base de ces quantités réduites de coke de fusion, qu'un fer froid et que, dans ces conditions, un service continu s'avérerait pratiquement impossible de sorte que, pour l'obtention d'une fonte parfaite, s'écoulant à une température suffisamment élevée, il faudrait, pour un fonctionnement continu, employer quand même quelque 8 à 10 % de coke de fusion.
Le nouveau procédé suivant l'invention part de la constatation que, d'une part, la chaleur considérable engendrée lors de la combustion inévitable des déchets d'acier etc. pourra, au point de vue du bilan calorifique du cubilot, être utilisée très avantageusement, et que le four pourra, même pour un fonctionnement continu, être alimenté au moyen d'une quantité de coke de fusion inférieure à celle requise normalement si, toutes autres conditions restant égales, la partie de coke manquant à la quantité habituelle de coke de fusion est remplacée par de la laine
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d'acier ou des fragments de fer pauvre en carbone, non tassés, à grandes surfaces, mais à faible section, cette laine ou ces fragments faisant office d'éléments calorifères.
Alors que, dans la pratique, il fallait jusqu'à présent, pour des compositions normales de la charge, une quantité minimum normale de coke de fusion, pour chaque four, minimum qui devait être atteint à plus forte raison lorsqu'il s'agissait d'additions d'acier à la composition de la charge, on pourra maintenant, grâce au nouveau procédé, par opposition à toutes les méthodes connues jusqu'à présent et à l'encontre de la pratique routinière, et indépendamment de la nature de la composition de la charge, maintenir en toutes circonstances, sur la base de quantités de coke de fusion considérées à ce jour comme pratiquement impossibles, un service continu et fondre quand même, sans interruption, un métal suffisamment chaud, et ce du fait qu'en dépit de la plus faible quantité de coke de fusion, il est créé,
par suite de la combustion de la laine d'acier ou autre qui, sans grande valeur, y est ajoutée, des conditions de marche très favorables pour le four, et ce avec des températures suffisamment élevées.
Pour utiliser le plus rationnellement possible la chaleur résultant de la combustion de la laine d'acier etc., il convient que cette dernière, qui fait office d'élément calorifère, soit introduite en même temps que le coke, tout en étant mélangée avec celui-ci. Il s'ensuit que cette laine d'acier etc. n'entre pas en ligne de compte lors des calculs et de l'établissement de la composition de la charge, d'autant plus qu'elle n'exerce aucune ou presque aucune influence directe sur la composition de la charge ni sur la composition du fer fondu.
Grâce à sa conformation à grandes surfaces et à faible section, cette laine d'acier ou autre, une fois dans le four, y est portée rapidement à une température fort élevée et brûle, dans la zone de fusion, en dégageant à son tour une chaleur considérable, de sorte qu'il est parfaitement possible de remplacer, par des additions de laine d'acier relati-
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vement peu importantes, une grande partie de la quantité de coke de fusion utilisée ordinairement.
Le nouveau procédé permet sans difficultés de remplacer 40 à 50 %, voire même 60 %, du total de coke de fusion normalement nécessaire, par une addition de laine d'acier etc. sensiblement inférieure au point de vue du poids, cette addition pouvant constituer jusqu'à 30 % du poids du coke de fusion ordinairement employé.
Encore que - comme d'ailleurs dans tous les procédés de refonte de déchets d'acier à faibles dimensions - il se produise également dans le procédé suivant l'invention, par suite de la combustion presque intégrale de la laine d'acier etc., une certaine perte de fer, ce nouveau procédé assure, grâce à la laine d'acier, dont les quantités sont peu considérables au point de vue poids et valeur, une économie fort appréciable, puisqu'on n'économise pas seulement la moitié - et même davantage - de la quantité habituelle de coke de fusion, mais encore qu'on remplace celle-ci par une quantité sensiblement inférieure au point de' vue du poids, de laine d'acier ou autre déjà difficilement briquetable comme telle et malaisément utilisable dans un autre domaine.
Un autre avantage du nouveau procédé réside dans la possibilité de réduire fortement, surtout dans le cas de mauvaises qualités de coke à forte teneur en soufre, la quantité de coke de fusion sans que la température de chenal du fer s'écoulant du four s'en trouve influencée défavorablement. Dans le nouveau procédé qui, par suite des plus faibles quantités de combustible - réduction du volume et réduction du poids - permet un plus grand rendement, on constate que la température au chenal, par rapport à celle d'une fonte obtenue avec la quantité habituelle de coke, s'avère non seulement égale, mais le cas échéant même supérieure si l'addition de laine d'acier est bien dosée suivant la diminution de coke de fusion et que les conditions de vent correspondent à cette addition de laine.
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Dans le nouveau procédé, par suite de la réduction sensible de la quantité de coke de fusion, il existe, dans le cubilot, gé- néralement assez de vent, c'est-à-dire suffisamment d'oxygène pour tout le processus de la combustion. D'après la quantité de la laine d'acier, et suivant la construction du four, le technicien n'aura aucune difficulté à établir, d'après les conditions déterminées par la quantité réduite de coke de fusion et par la quantité de laine d'acier, une pression et un volume de vent qui assurent une parfaite combustion et le maximum de température de chenal du fer sortant du four.
Ainsi, dans certains cas, il pourrait être nécessaire d'accroître, par rapport aux conditions de vent observées dans la fusion réalisée avec des quantités normales de coke de fusion, le volume et la pression du vent, tandis que, dans d'autres cas, suivant l'importance de l'addition de laine d'acier, une diminution pourrait s'avérer utile.
Un autre avantage considérable du nouveau procédé, au point de vue métallurgique, réside encore dans le fait que, grâce à la faible quantité de coke de fusion, il pénètre dans le four une quantité de soufre sensiblement plus faible que jusqu'à présent, de sorte que la fonte produite n'accuse, sans devoir subir aucun traitement spécial, qu'une très faible teneur en soufre.
De plus, il est possible de travailler avec des additions de chaux bien plus réduites qu'auparavant ; la quantité de chaux étant moindre, la fusion en requiert une dépense thermique également moindre de manière qu'on pourra soit réaliser une économie de combustible, soit aboutir à une meilleure utilisation de la chaleur disponible, pour l'accroissement de la température du métal.
Le nouveau procédé permet d'obtenir de la fonte en partant de n'importe quelle composition de la charge ; ainsi, ce dernier pourrait par exemple se composer uniquement de fer brut ou de chutes de fonte, mais on pourrait tout aussi bien utiliser, comme élé- ment constitutif du mélange, toutes quantités voulues d'acier ou
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de fer pauvre en carbone. Par suite de la faible quantité de coke de fusion et grâce à la température élevée de la zone de fusion, on obtiendra) notamment dans ce dernier cas, une fonte chaude de très bonne qualité.
Des essais minutieux effectués sur la base du nouveau procédé ont démontré ceci : un four à cubilot ayant reçu, comme composition de la charge, du fer brut et des déchets de fonte, par charges de 900 kg., exigeait jusqu'à présent, par charge de fer, une quantité de coke de fusion de 90 kg.
Or, appliquant le nouveau procédé, le même four a été chargé également de 900 kg. de fer, et on n'a mis, pour chaque charge de fer, que 45 kg. de coke de fusion comprenant 15 kg. de laine d'acier. On a fondu ainsi 10 charges, l'une après l'autre, et la température de chenal n'accusait, pendant tout le travail, pratiquement aucune modification ; elle variait de 1360 à 1380 . D'autre part, le produit obtenu d'après le nouveau procédé était sensiblement plus pauvre en soufre que le fer fondu suivant le procédé connu jusqu'ici, avec la quantité usuelle de coke de fusion. De plus, les frais de fusion étaient fortement inférieurs, du fait que 45 kg. de coke avaient été remplacés par 15 kg. de laine d'acier peu coûteuse, ce qui se traduisait par une économie de 8 à 12 fr. par tonne de fonte.
A la place de la laine d'acier ou de tous autres déchets non compacts, à grandes surfaces et à faible section, comme par exemple des chutes de tôle, des boîtes métalliques, etc., on pourrait le cas échéant utiliser aussi, en tant qu'éléments calorifères, des déchets analogues d'autres métaux facilement oxydables, comme par exemple de l'aluminium ; enfin, on pourrait aussi les combiner les uns aux autres.
REVENDICATIONS.
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