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Procédé et dispositif pour l'affinage et le traitement subsé- -quent de l'acier
Lors de l'affinage de fonte au moyen du .vent, les matières accompagnant le fer, en particulier le carbone, le silicium, le phosphore, le manganèse, etc., fournissent la source de chaleur qui est nécessaire pour maintenir liquide le fer dont le point de fusion s'élève avecle progrès de l' aff inage.
Le processus d'affinage est par conséquent lié à,une composition chimique bien déterminéede la charge. Même lorsque ces conditions préalables sont données pour la charge,chaque charge ne peut pas être soufflée convenablement de la même manière car outre la composition chimique de la charge, sa teneur effective en chaleur a une grande importance.
On sait qu'une charge de fonte Thomas decomposition connue et soufflée de façon relativement froide dans le haut-fourneau s'affine au moyen du vent aussi mal qu'une charge surchauffée dont la composition chimique n'apporte pas les 'conditions pré- alables pour la demande de chaleur élevée avecle progrès, de l' affinage. Les dispositifs employés jusqu'à présent pour l'affinage ont l'inconvénient qu'ils sont basés sur la teneur effective de chaleur de la charge introduite ou sur sa composition chimique correcte vu qu'ils ne comportent aucun moyen de ramener la charga indépendamment de ces conditions, dans le récipient d'affinage et suivant les besoins, à la température nécessaire pour l'affinage.
Le procédé et le dispositif suivant la présente invention sont destinés à porter*remède à cet inconvénient et à procurer en outre la possibilité de produire par un affinage au vent à volonté et un traitement superficiel oxydant ainsi .due par une fusion réductrice et une fusion sous l'influence du courant d'induction ou du courant électrique., n'importe quelle atmosphère du four etde fairese dérouler n'importe quel processus métallurgique qui est nécessaire pour donner à l'acier les qualités les plus élevées.
Ce résultat est obtenu par l'objet de la présente invention au moyen d'un four de, fusion qui est en même, temps un convertisseur et ,un four à sole, chauffé et est établi- de telle manière que l'on peut employer à volonté l'un ou l'autre mode de traitement sur là charge. Dans ce but le four qui possède principalement la forme d'un four rond et'une disposition basculante, est pourvu d'une part de brûleurs dirigés sur la surface du bain etfonctionnant à volonté de façon oxydante ou réductrice, et d'autre part de tuyères qui suivant.la position du four peuvent souffler dans le bain fondu ou sur le bain.
En outre, les brûleurs aussi bien que les tuyères d'affinage au vent sont-avantageusement disposes'
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sur là périphérie de telle manière qu'aussi bien lors du chauffage par lesflammes que lors de l'affinage au vent, le bain se trouve constatent sn mouvement de rotation. D'autres dispositions du four décrites dans la suite permettent en combinaison avec ces caractéristiques essentielles, la réalisation suivante du procédé pour l'affinage et le traitement subséquent de 1' acier :
Dans le four defusion tel que décrit ci-dessus, qui a par exemple la forme d'un four rond et basculant, on introduit d'une manière usuelle la charge solide ou liquide à affiner.
Après que la charge a été fondue et surchauffée par les brûleurs placés tangentiellement à la périphérie du four et fonctionnant de façon oxydante, et qui peuvent en outre avoir un angle d'inclinaison déterminé sur la surface du bain, on com- mence avec la matière fondue se trouvant en mouvement par suite de la position tangentielle des brûleurs le traitement d'affinage au vent. Pour l'état redressé et non basculé, les tuyères de soufflage placées également tangentiellement à la périphérie du four débouchent au-dessus de la surface du b ain.
Pour les,mettre en action le four est amené, après mise en service du vent, dans une position inclinée telle que les tuyères soufflent par le bas dans le bain et entretiennent ainsi le mouvement giratoire du bain. Cette opération est continuée jusqu' à ce que le degré d'affinage désiré de la masse fondue soit atteint. Le four peut alors être remisdans la position droite et le vent être arrêté après que les tuyères se trouvent au-dessus de la surface du bain. Alors commence la période dite d'affinage fin, pour laquelle les brûleurs travaillent avec une flamme neutre ou à action réductrice.
Sous une scorie à action réductrice telle qu'elle est connue d'après le fonctionnement du four Martin et en particulier du four électrique, commence une désoxydation énergique et une purification du bain après l'achèvement desquelles la scorie est enlevée et le bain est alli en cas de besoin.
On voi que le procédé suivant l'invention se divise nettement en trois phases de travail, savoir : d'abord l'opération de fusion ou de préparation sous une forme oxydante des brûleurs tangentiels, ensuite l'opération de soufflage ou d'affinage dans la position de basculement du four et finalement la phase d'affinage fin et de parachèvement. Le procédé et'le four suivant l'invention offrent toutefois par leurs agencements l'avantage extraordinaire de passer à volonté, suivant lesconditions, d'une phase de travail dans l' autre.
On peut par exemple fondre d'abord le bain et le surchauffer, faire un affinage préalable dans la position basculée, redres- ser le four, chauffer à nouveau et surchauffer, affiner à nouveau, et c..
Au lieu dechauffer le four dans la phase de fusi on et de surchauffage par une flamme oxydante et dans la période d'affinage fin par une flamme réductrice on peut réchauffer le four et le bain naturellement aussi par voie inductive ou par une autre voie électriquement et ceci offre des avantages particuliers dans certaines circonstances. Dans le cas du chauffage par induction par exemple, il est directement possible d'effectuer la période d'affinage avec réchauffage simultané du bain. En dehors du chauffage par induction on mentionnera encore le chauffage électrique par résistance moyennant l'emploi de baguettes de chauffage électriques connues en elles-mêmes.
Le dessin représente aux fig. 1 à 7 quelques exemples de réalisation du four suivant l'invention, en coupe et en vue en plan.
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Le four de fusion 1 possède avantageusement la forme d'un four rond qui peutbasculer sur des patins. Latérale- ment dans la chambre du four débouchent dans une position oblique déterminée sur la surface du bain le s brûleurs tan- gentiels et 3. Pour l'affinage au vent, il est fait usage d'une série de tuyères 4 qui, dans la position redressée du four, sont dirigées obliquement sur la surface du bain, et comme on peut le voir aux vues en pian des fig. 2, 4 et 7,' sont placées tangentiellement à la périphérie du bain. Les tuyères sont insérées de façon interchangeable dans la boite à vent 5. Un certain chauffa préalable du vent et un re- froidissement du four peuvent se faire au moyen d'une boite à vent de répartition 6 en-dessous de la sole.
Au lieu de chauffer le four de la manière usuelle au gaz on peut également le chauffer lui et le bain, électrique- ment. Les fig. 3-7 montrent que ceci peut se faire par voie inductive ou aus si par rayonnement. Suivant lés fig. 3 à 5 on fait déboucher dans la sole du four les culasses 7 d'un chauffage à induction tançais qu'aux fig. 6 et 7 on a montré -que le four peut être chauffé également par les baguettes de résistance 8.
Outre le gaz etle chauffage éle ctrique, lee chaufage du four peut naturellement aussi se faire de toute autre ma-' nière, par exemple à'l'huile, au poussier de charbon ou au moyen de mélanges d'huile, de poussier de charbon, de gaz, etc..
Pour procurer une chambre pour le parachèvement et l'al- liage dans le four, on peut disposer dans la sole même un pont 9 qui retient la scorie et en-dessous, duquel s'écoule le fer à purifier'et à al lier. Pour procurer suffisamment de .place pour le travail d'épuration et d'alliage on peut re- commander l'a disp ositi on d'un autel de four 10.
Les fig. 6 et 7 montrent un four de fusion à deux cham- bres suivant la présenté invention, dans lequel la chambre de fusion 11- proprement dite est séparée de'la chambre d'af- finage fin et d'alliage 12 par une cloison 13 suspendue du haut dans le bain. Dansle cas d'un semblable four les deux chambres peuvent être chauffées séparément. La chambre 11 du four est par exemple sous l'influence des brûleurs tangen- tiels 2, tandis que la chambre 12 est chauffée, dans le cas représenté, par les baguettes de.résistance 8. Dans ce mode de chauffage séparé des chambres; on peut établir dans .celles- ci également des températures différentes, ce qui conduit comme dans le das d'une pompe thermique à un mouvement gira- toire du contenu du four.
Lorsque -les brûleurs tangentiels sont arrêtés, l'épuration et-le travail d'alliage sont effec- tués dans la chambre 12 du four et cela, 'comme, on l'a dit, avec un'mouvement continuel du bain. On parvient de cotte .manière à une élimination des gaz à fond et à un alliage uni- forme de la matière fondue qui peut en outre comme dans un four électrique, être soustraite à tout traitement de scories.
Précisément pçur ce traitement des scories, la réalisation du four à deux chambres présente un avantage particulier parce que la scorie .est alors chargée avantageusement dans la chambre
11 et est retenue tandis que. dans la chambre 12 se, maintient toujours un métal exempt de scories. Par le balayage conti- nuel par le dessous des scories dans la chambre 11, on obtient avec une faible hauteur du bain une réaction énergique entre la scorie et le bain.
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En résumé le procédé et le four suivant la présente invention offrent avec des moyens simples la possibilité de produire des aciers de haute valeur'mais sgalement du fer fondu extrêmement pur à partir d'une charge solide ou liquide par fusion à volonté oxydante et réductrice ainsi que par un affinage au vent alternant avec celle.-ci. Par la réunion du travail d'affinage et de chauffage, les opérations de fusion, d'affinage fin et d'alliage peuvent se dérouler en des temps notablement plus courts que dans le fours métallurgiques s connus. Ceci n'est pas seulement important au point de vue économique mais a également une influence sur la qualité du produit qui ne devient pas toujours meilleure, comme on le sait, avec la longueur du traitement.
Lefour suivant la présente invention peut être employé naturellement non seulement pour l'affinage ét le traitement subséquent de l'acier mais aussi pour le traitement d'autres métaux pour lequel il faut exécuter les travaux de fusion et d' affinage.