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PROCEDE ET INSTALLATION POUR L'ELABORATION -,EN CONTINU DE L'ACIER A PARTIR DE
FONTE BRUTE Lettre rectificative : jointe pour valoir comme de droit à la date du 10/6/1955.
Page 1 ligné 37 au lieu de ., récipient allongé est difficilement obtenue Page Igne il faut lire : ...RECIPIENT ALLONGE N'A PAS ETE OBTENUE
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La présente invention est relative à un procédé d'élaboration en continu de l'acier à partir de fonte brute ainsi qu'à une installation des- tinée à la mise en oeuvre de ce procédé.
Tous les procédés connus d'affinage de fonte pour obtenir de l'a- cier exigent dans chaque cas une composition chimique de la fonte parfaite- ment déterminée. On sait qu'il est, par exemple, indispensable de travail- ler dans le procédé Bessemer, en présence d'une fonte à haute teneur en si- licium, avec un garnissage acide au convertisseur, tandis que le procédé
Thomas demande un garnissage 'basique lorsqu'il s'agit de l'affinage de mi- nerais riches en phosphore. On doit de même adapter le garnissage à la com- position de la fonte à affiner lorsqu'on utilise le procédé Martin-Siemens.
Toutefois, l'adaptation de chaque procédé à la composition de la fonte doit également tenir compte d'autres facteurs, par exemple, du temps et de la température de réaction. Si l'on désire éliminer aussi complètement que possible d'une fonte donnée les éléments indésirables associés au fer, tels que le soufre, le silicium, le phosphore,'le manganèse, le carbone, on rencontre lors de l'application de tous les procédés connus, une diffi- culté résultant du fait que les conditions imposées pour la mise en oeuvre des réactions, grâce auxquelles ces divers éléments étrangers sont éliminés, diffèrent considérablement d'un élément à l'autre et sont souvent incompa- tibles.
Ainsi, on ne peut forcément pas éviter que la combustion du silicium produise des températures très élevées d'environ 1.700 C, températures qui sont très nuisibles pour l'élimination du phosphore.
Les conditions rencontrées sont particulièrement délicates lors- que le procédé d'affinage doit être effectué en continu.
Dans la mise en oeuvre des procédés en continu connus, on utilise des récipients allongés dans lesquels les diverses réactions s'effectuent l'une à côté de l'autre pendant que le métal traverse le récipient. Il est compréhensible que dans ces procédés les diverses réactions qu'on doive mettre en oeuvre pour assurer l'élimination des éléments étrangers, exerçant des influences particulièrement nuisibles les unes sur les autres. Pour cette raison, on a déjà proposé de revêtir des parties distinctesdu récipient pré- cité d'un garnissage différent et de les chauffer à des températures diffé- rentes.
Toutefois, ces procédés ne permettent pas d'obtenir des aciers de haute qualité, étant donné que la subdivision qu'on s'efforçait de réali- ser, en vue de constituer des zones de réaction différentes dans un réci- pient allongé est difficilement obtenue.
Les dispositions, objet de l'invention, évitent d'une manière extrê- mement avantageuses les inconvénients des procédés et installations connus.
Le procédé conforme à l'invention pour l'élaboration en continu d'acier à partir de fonte consiste essentiellement à éliminer les éléments indésirables associés à la fonte dans des récipients individuels ne commu- niquant entre eux que par des canaux, des rigoles des passages transver- saux ou des éléments analogues, les conditions les plus favorables concer- nant le garnissage, les additions, le soufflage d'oxygène et la températu- re du bain étant produites dans chaque récipient séparé afin d'assurer dans chacun d'eux l'élimination d'une seule impureté particulièrement indési- rable.
Grâce à l'invention, on obtient en premier lieu la suppression complète de toute influence réciproque défavorable des divers procédés à mettre en oeuvre et on peut créer les meilleures conditions, étant don- né que les réactions ne se produisent plus simultanément, mais successive- ment.
L'invention est décrite ci-après à titre non limitatif de ses pos-
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sibilités de mise en oeuvre en référence au dessin annexé, dessin qui re- présente schématiquement : sur la Figo I, une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention au moyen d'un exemple d'exécution représenté, partiellement, en coupe transversale; sur la Fig. 2, une coupe,par A-A, de l'installation représentée sur la Fig. I; sur la Fig. 3, une coupe, par B-B, de cette installation.
Comme représenté sur le dessin, l'installation est constituée par des récipients individuels I,II,III, IV et V. Le récipient individuel I est destiné à l'élimination du soufre-et, à cet effet, il est monté sur des ga- lets I de manière qu'il puisse basculer. On coule la fonte liquide obtenue par exemple par fusion au haut fourneau dans ce récipient et l'on ajoute du carbonate de soude ou de la chaux. Le laitier sulfureux est évacué par le canal de sortie 2. Par des moyens connus, on veille à obtenir une liaison intime de la fonte avec des additions inqorporées. Ainsi, par exemple, on peut, d'une manière également connue, donner au récipient individuel I la forme d'un tube vertical dans lequel le carbonate de soude introduit à la partie inférieure se déplace à contre-courant par rapport à la fonte.
Le récipient individuel I peut être revêtu d'un garnissage acide ou basique.
En faisant basculer le récipient individuel I, la fonte débarras- sée du soufre est amenée, par le canal 3, au récipient individuel II ayant la forme d'un convertisseur. Ce récipient individuel II ést revêtu d'.un garnissage acide et comporte des tuyères 4 réparties à sa périphérie. En injectant des gaz oxydants, par exemple, de l'air, de l'oxygène, ou un mé- lange de ces deux gaz, par les tuyères 4, on obtient une combustion rapi- 'de du silicium contenu dans la fonte.'La température s'élève alors.jusqu'à environ 17000 C. Par des moyens connus de refroidissement, par exemple.en amenant de la fonte ou de la mitraille par des chutes ou goulottes 5, on abaisse à volonté la température.
Dans le récipient individuel III à revêtement basique dans lequel la fonte débarrassée-du silicium pénètre par le canal 6, s'effectue la com- bustion du phosphore. En amenant, par l'intermédiaire de chutes 7, des ad- ditions massives, par exemple de mitraille, de minerai de fer de chaux, on abaisse à ce moment la température en dessous de 1500 C, soit au niveau le plus favorable à l'élimiantion du phosphore c'est-à-dire assez bas pour quela température ne dépasse pas notablement le point de fusion de la fonte décarburée. On régularise de même au moyen des tuyères 4, de façon correspondante l'arrivée des gaz oxydants.
Avant tout cet abaissement de la température rnd également impos- sible un suraffinage extrêmement nuisible du bain, suraffinage qui se pro- duit facilement dans tous les autres procédés d'affinage connus.
Les récipients individuels II et III présentent une section trans- versale circulaire, étant donné que cette forme est particulièrement favo- rable au rendement thermique. On donne au récipient individuel III des di- mensions plus grandes, car le temps de réaction indispensable à l'élimina- tion du phosphore .est plus long que le temps nécessaire à la combustion du silicium s'effectuant'dans le récipient individuel II.
Les tuyères sont montées dans les récipients II et III de telle manière que leurs orifices intérieurs soient disposés directement,par exem- ple à 5 mm, au-dessus du niveau du bain. De cette manière, le laitier surna- geant le bain.de métal n'est pas refroidi, mais il est au contraire réchauf-- fé et rendu ou maintenu liquide par les gaz qui sortent à haute température
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et se dispersent vers le haut. Le carbone se trouve également éliminé de la fonte, en faible quantité et en plus du silicium, dans le' récipient in- dividuel II et, en quantité plus importante en plus du phosphore, dans le ré- cipient individuel III.
L'oxyde de carbone ainsi libéré est complètement trans- formé par combustion en acide carbonique au moyen d'air comprimé qu'on in- jecte par le haut par l'intermédiaire du tuyères 8. L'utilisation d'air comprimé permet, de plus, de diriger la chaleur produite sur le laitier surnageant le bain, de sorte que ce laitier reste toujours fortement réactif et liquide et qu'on puisse facilement l'évacuer par des canaux d'évacuation 9 et 10.
De cette manière, la fonte est soumise directement à un puissant réchauffa- ge et l'on utilise l'énergie calorifique libérée par le processus exothermi- que.
Les gaz de combustion qui sont encore à température élevée peuvent, d'une manière connue en soi, être utilisée pour le réchauffage préalable des divers produits d'addition.
Par le canal de communication 11, on amène la fonte affinée dans le récipient individuel IV, dans lequel s'effectuent d'autres opérations métallurgiques, en particulier un traitement de désoxydation. Pour amener les produits d'addition indispensables, par exemple, l'agent de désoxydation, on utilise des chutes 12. La fig. 3 montre la manière dont on introduit, au moyen d'un poussoir 13, les produits d'addition dosés avec précision dans le récipient individuel. Bien entendu, la même disposition peut être adoptée pour amener les produits d'addition aussi dans les récipients individuels II et III, afin d'assurer le meilleur dosage possible.
Etant donné que la fonte affinée sortant du récipient individuel pénètre dans le réceptacle individuel IV à une température très basse, on la réchauffe au moyen de brûleurs 14 pour la porter à la température requi- se par des opérations métallurgiques et par le traitement effectué .Le laitier résultant, qui absorbe également les produits de combustion indési- rables provenant des opérations précédentes et qui remontent à la surface du bain, est évacué par un canal de sortie 15.
Le dernier récipient individuel V dans lequel l'acier finalement obtenu s'écoule par la canalisation de transfert 16, sert de récipient collec- teur et permet de passer éventuellement du procédé en continu à un prélèvement intermittent. Pour permettre de même le réchauffage de ce récipient indivi- duel ou pour le maintenir à une température déterminée, on utilise des brû- leurs 17, un canal 18 pour l'évacuation du laitier et uni canal 19 pour l'éva- cuation de l'acier. Un dispositif d'alimentation 20 sort à 1'.introduction et au préchauffage des'produits d'addition pour obtenir un alliage.
L'avantage du procédé et de l'installation conformes à l'invention réside non seulement dans le fait qu'on peut obtenir en continu des aciers de qualité très particulière et parfaitement déterminée, mais aussi dans le fait qu'on peut partir d'une fonte de composition quelconque, étant donné qu' on peut sans difficulté créer les meilleures conditions assurant l'élimina- tion de chacun des éléments indésirables associés à la fonte. En présence d' une fonte particulièrement pauvre en silicium, par exemple, on peut éventuel- lement se dispenser d'utiliser le récipient individuel II.
Il est également'très important que, dans chacun des traitements sé- parés, le laitier produit dans chaque cas se trouve évacué séparément et ne puisse plus agir de façon nuisible dans les traitements ultérieurs. Au con- traire, le défaut de tous les procédés d'affinage connus, réside précisément dans le fait que des éléments indésirables associés à la fonte et déjà sépa- rés sont réintroduits dans le bain de fusion'par le laitier participant obli- gatoirement à la réaction.
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PROCESS AND INSTALLATION FOR ELABORATION -, CONTINUOUS STEEL FROM
BRUTE CAST IRON Corrective letter: attached to be valid as of 6/10/1955.
Page 1 line 37 instead of., Elongated container is difficult to obtain Page Igne should read: ... ELONGATED CONTAINER HAS NOT BEEN OBTAINED
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The present invention relates to a process for continuously producing steel from pig iron as well as to an installation intended for implementing this process.
All the known methods of refining cast iron to obtain steel require in each case a perfectly determined chemical composition of the cast iron. It is known, for example, that it is essential to work in the Bessemer process, in the presence of a high silicon content iron, with an acid packing at the converter, while the process
Thomas asks for a basic filling when it comes to the refining of minerals rich in phosphorus. The lining must also be adapted to the composition of the cast iron to be refined when using the Martin-Siemens process.
However, the adaptation of each process to the composition of the pig iron must also take into account other factors, for example, the reaction time and temperature. If one wishes to eliminate as completely as possible from a given cast iron the undesirable elements associated with iron, such as sulfur, silicon, phosphorus, 'manganese, carbon, one meets during the application of all the known methods, a difficulty resulting from the fact that the conditions imposed for carrying out the reactions, by which these various foreign elements are eliminated, differ considerably from one element to another and are often incompatible.
Thus, it is not necessarily possible to prevent the combustion of silicon from producing very high temperatures of around 1,700 ° C., temperatures which are very harmful for the elimination of phosphorus.
The conditions encountered are particularly delicate when the refining process must be carried out continuously.
In the practice of known continuous processes, elongated vessels are used in which the various reactions take place side by side as the metal passes through the vessel. It is understandable that in these processes the various reactions which must be carried out to ensure the elimination of foreign elements, exerting particularly harmful influences on one another. For this reason, it has already been proposed to coat separate parts of the above-mentioned container with a different lining and to heat them to different temperatures.
However, these processes do not make it possible to obtain steels of high quality, since the subdivision which one endeavors to achieve, in order to constitute different reaction zones in an elongated vessel is difficult to obtain. .
The arrangements which are the subject of the invention avoid in an extremely advantageous manner the drawbacks of the known methods and installations.
The process according to the invention for the continuous production of steel from cast iron consists essentially in eliminating the undesirable elements associated with the cast iron in individual receptacles communicating with each other only by channels, channels and passages. transverse elements or the like, the most favorable conditions relating to the packing, additions, oxygen blowing and bath temperature being produced in each separate container in order to ensure in each of them l removal of a single particularly undesirable impurity.
Thanks to the invention, first of all, the complete elimination of any unfavorable reciprocal influence of the various processes to be implemented is obtained and the best conditions can be created, given that the reactions no longer occur simultaneously, but successively. is lying.
The invention is described below without limiting its pos-
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implementation possibilities with reference to the appended drawing, which schematically shows: in FIG. I, an installation intended for carrying out the method according to the invention by means of an exemplary embodiment shown, partially , in cross section; in Fig. 2, a section through A-A of the installation shown in FIG. I; in Fig. 3, a section, by B-B, of this installation.
As shown in the drawing, the installation consists of individual receptacles I, II, III, IV and V. The individual receptacle I is intended for the removal of sulfur and, for this purpose, it is mounted on ga - lets I so that it can switch. The liquid cast iron obtained for example by melting in a blast furnace is poured into this container and soda ash or lime is added. The sulphurous slag is evacuated through the outlet channel 2. By known means, care is taken to obtain an intimate bond of the cast iron with incorporated additions. Thus, for example, in a manner also known, it is possible to give the individual container I the shape of a vertical tube in which the sodium carbonate introduced at the lower part moves against the current with respect to the cast iron.
The individual container I can be coated with an acidic or basic lining.
By tilting the individual vessel I, the sulfur-free cast iron is fed through channel 3 to the individual vessel II in the form of a converter. This individual container II ést coated with an acid packing and comprises nozzles 4 distributed around its periphery. By injecting oxidizing gases, for example air, oxygen, or a mixture of these two gases, through the nozzles 4, rapid combustion of the silicon contained in the cast iron is obtained. The temperature then rises to approximately 17000 C. By known cooling means, for example by bringing in cast iron or grape shot through chutes or chutes 5, the temperature is lowered at will.
In the basic-coated individual vessel III into which the silicon-free cast iron enters through channel 6, the phosphorus is combusted. By bringing, via chutes 7, massive additions, for example of scrap, lime iron ore, the temperature is lowered at this moment below 1500 C, that is to say to the level most favorable to the 'elimination of phosphorus that is to say low enough so that the temperature does not significantly exceed the melting point of decarburized iron. The same is regulated by means of the nozzles 4, in a corresponding manner the arrival of the oxidizing gases.
Above all, this lowering of the temperature also makes an extremely harmful over-refining of the bath impossible, which over-refining easily occurs in all other known refining processes.
The individual vessels II and III have a circular cross section, since this shape is particularly favorable to thermal efficiency. The individual vessel III is made larger in dimensions, since the reaction time required for the removal of phosphorus is longer than the time required for the combustion of silicon taking place in the individual vessel II.
The nozzles are mounted in the vessels II and III in such a way that their internal orifices are arranged directly, for example 5 mm, above the level of the bath. In this way, the slag overflowing the metal bath is not cooled, but is on the contrary reheated and made or kept liquid by the gases which exit at high temperature.
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and disperse upward. Carbon is also found removed from the melt, in small quantities and in addition to silicon, in individual vessel II and, in greater quantity in addition to phosphorus, in individual vessel III.
The carbon monoxide thus liberated is completely transformed by combustion into carbonic acid by means of compressed air which is injected from above through the nozzles 8. The use of compressed air makes it possible to more, to direct the heat produced on the slag supernatant the bath, so that this slag always remains strongly reactive and liquid and that one can easily evacuate it by evacuation channels 9 and 10.
In this way, the cast iron is directly subjected to powerful heating and the heat energy released by the exothermic process is used.
The combustion gases which are still at high temperature can, in a manner known per se, be used for the preheating of the various adducts.
Through the communication channel 11, the refined cast iron is brought into the individual container IV, in which other metallurgical operations are carried out, in particular a deoxidation treatment. To supply the essential adducts, for example the deoxidizing agent, offcuts 12 are used. FIG. 3 shows how the precisely metered adducts are introduced by means of a pusher 13 into the individual container. Of course, the same arrangement can be adopted to bring the adducts also into the individual containers II and III, in order to ensure the best possible dosage.
Since the refined iron leaving the individual container enters the individual receptacle IV at a very low temperature, it is heated by means of burners 14 to bring it to the temperature required by metallurgical operations and by the treatment carried out. The resulting slag, which also absorbs the undesirable combustion products from the previous operations and which rise to the surface of the bath, is discharged through an outlet channel 15.
The last individual receptacle V into which the steel finally obtained flows through the transfer line 16, serves as a collecting receptacle and makes it possible, if necessary, to switch from the continuous process to intermittent sampling. To allow the heating of this individual container in the same way or to maintain it at a determined temperature, burners 17, one channel 18 for the evacuation of the slag and one channel 19 for the evacuation of the slag are used. 'steel. A feeder 20 comes out for the introduction and preheating of the adducts to obtain an alloy.
The advantage of the process and the installation according to the invention lies not only in the fact that steels of very particular and perfectly determined quality can be obtained continuously, but also in the fact that it is possible to start from cast iron of any composition, since it is easy to create the best conditions for the removal of each of the undesirable elements associated with melting. In the presence of a cast iron which is particularly poor in silicon, for example, the use of the individual container II may optionally be dispensed with.
It is also very important that in each of the separate treatments the slag produced in each case is discharged separately and can no longer act deleteriously in the subsequent treatments. On the contrary, the defect of all known refining processes lies precisely in the fact that undesirable elements associated with the melting and already separated are reintroduced into the molten bath by the slag necessarily participating in the process. the reaction.