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Société GREAT LAKES CARBON CORPORATION, résidant à NEW-YORK (E.U.A.) PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA PRODUCTION DE COKE METALLURGIQUE ET PROCEDE
METALLURGIQUE FAISANT USAGE DUDIT COKE.
(ayant fait l'objet d'un brevet déposé en Grande-Bretagne le 8 octobre 1953 et y accordé le 11 janvier 1956 - déclaration de la déposante -).
Lettre rectificative : jointe pour valoir comme de droit à la date du 17.4.56 Page 4, ligne 43 lire "La teneur en cendres est le résidu ...." au lieu de : "La teneur en cendres et le résidu ...".
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La présente invention a trait à la fabrication de coke métallurgi- que ou de coke de haut fourneau et à un procédé de fusion de métaux ferreux et d'alliages ferreux. Plus particulièrement, la présente invention a trait à un procédé de production d'un type amélioré de coke qui contient des quan- tités substantielles de coke de pétrole brut en mélange avec d'autres compo- sants, coke qui convient particulièrement aux processus métallurgiques et, par exemple, à la fusion de métaux ferreux dans les cubilots.
La présente invention propose un procédé de fabrication de coke de fonderie qui comprend la formation d'un mélange intime comprenant notam- ment une partie majeure de coke de pétrole ayant une teneur en matières vola- tiles comprise entre environ 5 et environ 14 pour cent en poids, entre en- viron 5 et environ 10 pour cent en poids d'anthracite,, entre environ 10 et environ 25 pour cent d'un brai essentiellement hydrocarboné et, pour le res- te, un charbon bitumineux foisonnant ayant une teneur en matières volatiles comprise entre environ 14 et environ 22 pour cent en poids, la majeure par- tie des particules dudit mélange passant à travers un tamis d'un quart de pouce,
la formation d'un lit profond dudit mélange dans une zone de cokéfac- tion verticale étroite et la cokéfaction du mélange par chaleur indirecte à une température comprise entre environ 1800 et environ 2200 F.
Le coke de fonderie a été produit presque entièrement à partir de charbons bitumineux choisis, dans ce qu'on appelle dans cette technique les fours à sous-produits ou à ruche.Divers charbons à basse et haute teneur en matières volatiles sont broyés et mélangés pour produire un mélange plus pu moins uniforme ou homogène qui est alors mis dans l'appareil de cokéfac- tiona Le coke de four à ruche est produit dans des rangs de fours circulai- res dont le diamètre nominal est de 12 pieds, les charbons mélangés étant chargés sur une profondeur allant jusqu'à 24 pouces. La chaleur de cokéfac- tion est fournie principalement par la combustion des matières volatiles des charbons et le foisonnement pendant la carbonisation se fait sans res- triction.
Présentement, un très petit pourcentage du coke métallurgique est produit de cette façon à cause de sa grande porosité. Le coke "sous-produit" est produit dans des batteries de 30 à 75 fours. Chaque four a environ 40 pieds de longueur, 10 à 14 pieds de hauteur et 16 à 20 pouces de largeur.
Les fours sont dressés parallèlement entre eux et sont chauffés par la com- bustion de gaz dans des carneaux disposés entre les fours successifs. Les fours sont chargés de 10 à 20 tonnes de mélange de charbons par des orifices supérieurs, fermés hermétiquement et soumis à la chaleur indirecte en main- tenant la température des carneaux entre 1800 et 2200 F. Les températures de cokéfaction sont réglées par la régulation soigneuse de la combustion des gaz dans les carneaux, ce qui assure un chauffage égal et l'uniformité de la qualité du coke. Le cycle de chauffage peut se situer à toute valeur com- prise entre 15 et 30 heures, selon la température du carneau, le type de char- bon et les propriétés voulues du coke final.
Le coke de fonderie nromalement produit dans des fours à sous-pro- duits est fabriqué en cokéfiant un mélange de charbons bitumineux à basse et haute teneur en matières volatiles ; les types, le nombre et les propor- tions des composants sont choisis selon les propriétés finales voulues pour le coke;, Le coke résultant a généralement une teneur élevée en cendres (plus grande que 10 %), la porosité (mesurée par la quantité d'eau qui sature un poids donné de l'échantillon de coke) est en général plus grande que 50 % en poids et il présente un indice de frangibilité (comme défini ci-dessous) in- férieur â 90 % en poids de matériau plus gros que 2 pouces et inférieur à 70 % en poids de matériau plus gros que 4 pouces.
Le poids spécifique appa- rent est normalement inférieur à 1,0. Lorsqu'on l'emploie dans un cubilot pour fondre des mélanges de mitrailles, de fonte, etc.. et d'autres compo- sants généralement employés dans la fabrication de divers métaux, ce coke présente une réactivité considérable vis-à-vis du CO2 en ce que les fumées
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contiennent des quantités appréciables (de 10 à 15 % en volume) de 00. Puis- que l'oxydation du coke par le CO2 est une réaction endothermique, elle nuit au rendement du cubilot. En outre, un supplément de coke peut être ajouté à la charge pour compenser les effets de ce type d'oxydation, ce qui réduit la production ou la vitesse de fusion du cubilot.
Quelques tentatives ont été faites pour introduire le coke de pétro le brut dans les mélanges de charbons 'bitumineux dans la pratique de fours à sous-produits. Par exemple, 5 à 15 % en poids de coke de pétrole ont été mélangés aux charbons à cokéfier. Bien que les cokes résultants aient été utiles en tant que combustibles, ils ne satisfont pas aux spécifications im- posées aux cokes métallurgiques. Plusieurs tentatives ont aussi été faites de fabriquer le coke dans des fours à sous-produits à partir d'un mélange de coke de pétrole brut et de brai de goudron de houille.Les cokes résul- tant ont une structure digitale caractéristique, ne résistent pas à la manu- tention brutale et ne satisfont pas aux spécifications pratiques imposées aux cokes de cubilot en ce qui concerne les indices de frangibilité et de dureté.
Il en est de même du coke qui a été produit dans ce qu'on appelle un four Knowles à partir d'un mélange de coke de pétrole brut (75 à 95 % en poids) et de charbon cokéfiant (25 à 5 % en poids).
C'est un des buts de la présente invention que de produire un coke qui réduise sensiblement la consommation de coke et augmente;les vitesses de fusion dans la pratique de la fonderie, particulièrement lorsqu'il s'agit de fondre les métaux ferreux dans un cubilot.
C'est un autre but de la présente invention que de produire un co- ke de fonderie de densité améliorée et de porosité réduite,
C'est un autre but de la présente invention que de produire un co- ke de fonderie ayant une combustibilité (réaction avec l'oxygène pour former CO2) d'un degré élevé et une réactivité réduite vis-à-vis du CO2 pour former CO. @
C'est un autre but de l'invention que de produire un coke de fonde rie qui donne très peu de cendres.
C'est un autre but de l'invention que de proposer un procédé de fusion de divers métaux, dans la pratique de fonderie, en faisant usage du coke amélioré ici décrit.
C'est un autre but de' l'invention que de proposer un procédé per- fectionné pour la cokéfaction en four à sous-produits, dans lequel des pro- portions substantielles de coke de pétrole peuvent être employées pour obte- nir une amélioration marquée du coke de fonderie résultant.
C'est un autre but de la présente invention que de proposer un cok amélioré qui élève la teneur en carbone de ferro-métaux sans détériorer d'autres propriétés du produit.
C'est un autre but de l'invention que de réduire sensiblement la consommation du coke et d'augmenter les vitesses de fusion et la capacité d@ cubilot lors de la fusion de métaux ferreux dans un cubilot.
C'est un autre but de l'invention que de faire usage d'un type amélioré de coke pour la fusion de métaux, ce qui améliore la fluidité du mé tal fondu et réduit l'influence des gaz occlus dans le produit final.
C'est un autre but de l'invention que d'employer un coke de type amélioré pour la fusion de métaux, qui produit une quantité de chaleur plus grande par tonne de coke dans l'appareil de fusion.
C'est un autre but de l'invention que de proposer un procédé de fusion de métaux ferreux par lequel la teneur en carbone du produit final
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peut être augmentée sans nuire à d'autres propriétés du métal, telles que la dureté, la résistance à la traction, etc..
C'est un autre but de l'invention que de proposer un procédé per- fectionné de fusion de métaux ferreux dans un cubilot, dans lequel la concen- tration de l'oxyde de carbone soit'sensiblement réduite par comparison à celle qui est observée dans l'exploitation d'un cubilot faisant usage de coke de fonderie ordinaire.
Les buts susdits et d'autres buts encore, qui apparaîtront lors- qu'on comprendra l'invention ici décrite, sont atteints en formant un mélange carboné dont les composants sont (a) une partie majeure de coke de pétrole ayant une teneur en matières volatiles comprise entre environ 5 et environ 14 % en poids, (b) entre environ 5 et environ 10 % en poids d'anthracite, (c) entre environ 10 et environ 25% en poids d'un brai hydrocarboné, (d) le restant des composants comprenant notamment un charbon bitumineux foisonnant ayant une teneur en matières volatiles comprise entre environ 14 et environ 22 % en poids.La majeure partie de ce mélange et, de préférence, 90 %,
doit passer à travers un tamis d'un quart de pouceoCe mélange est alors mis dans un four à sous-produits dont la construction est décrite ci-dessus et aussi dans l'Encyclopedia of Chemical Technology, Volo 3? pages 157. à 167, The
Interscience Encyclopedia, New-York, 1949oLe four est normalement chargé par un orifice supérieur du mélange de charbons qui remplit le four jusqu'à en- viron trois quarts de sa hauteuroLe mélange est alors cokéfié par la chaleur indirecte produite dans les carneaux, à une température comprise entre envi- ron 1800 et environ 2200 Fo Le cycle de cokéfaction dépend principalement des propriétés finales désirées pour le coke et de la température régnant dans les carneauxoAinsi, à une température finale de 1800 F,
le cycle re- quiert entre environ 20 et 25 heures et à 2200 F, il requiert entre 18 et 20 heures
Les cokes de pétrole employés à produire les cokes qui constituent l'objet de la présente invention résultent du cracking thermique de résidus lourds du pétrole, tels que le pétrole brut réduit ou étêté, la matière de recyclage thermiquement ou catalytiquement craquée, etc... La cokéfaction est normalement conduite dans un tambour cylindrique vertical tel que ceux que fabriquent les compagnies Kellogg, Lummus et Foster Wheeler.
Les hydrocarbu- res lourds sont admis dans le tambour à une température comprise entre 900 et 1000 F et on laisse se poursuivre l'imprégnation et la carbonisation jus- qu'à ce que le tambour soit quasi rempli de coke solideCette matière est ôtée du tambour par divers procédés de déchargement connus dans la techni- que. Normalement, la teneur en matièresvolatiles est comprise entre environ 5 et14 % en poids et9le plus ordinairement, entre 8 et 12 %.
On peut aussi employer le coke de pétrole préparé par une opération de cokéfaction fluidifiée où un résidu lourd du pétrole est amené à passer par un lit fluidifié de particules de carbone ou de coke de pétrole finement avisées à des températures ...comprises entre 850 et 1000 F, par suite de quoi le coke se dépose sur la surface des particules fluidifiées qui sont périodi- quement aspirées de l'appareil à fluidifioation, d'après leur grosseuro
Normalement, la teneur en matières volatiles du coke de pétrole est d'environ 5 à environ 14 % en poids et, le plus ordinairement, entre 8 et 12%.
Le brai hydrocarboné, qui est important pour la mise en oeuvre de la présente invention, peut être obtenu à partir du goudron de houille ou à partir du pétrole.0 Le brai de goudron de houille est produit par la distil- lation thermique ou à vide du goudron récupéré dans l'exploitation des fours à sous-produits. Les brais de pétrole sont préparés par la distillation ther- mique à pression atmosphérique ou réduite d'hydrocarbures lourds du pétrole, de matières de recyclage craquées ou à partir de matières à point d'ébullition
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élevé récupérées d'opérations de régénération.
Le brai de goudron de houille
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ou le brai.de pétrole doivent de 2'e avoir un point de fusion (essai à la bille et à la bague) compris entre 300 et 400 F, car ces matières ont un résidu de coke plus important et des propriétés liantes améliorées.
Les charbons bitumineux employés dans la mise en oeuvre de la pré- sente invention doivent avoir une teneur en matières volatiles comprise en-
EMI5.2
tre 14 et 22 % en poids et, de préférence, entre 16 et20 %. Puisqu'il est dé sirable de maintenir la teneur en cendres du coke final à une faible valeur, la teneur en cendres du charbon doit aussi être faible et ne dépasse normale ment pas 7% en poids.
Il faut environ 5 à 10 % en poids d'anthracite dans le mélange pour former le coke selon la présente invention. On a trouvé que l'emploi de l'anthracite augmente la proportion de morceaux de coke de grandes dimen- sions, ce qui est si important pour le coke de fonderie. De même, la teneur en cendres de l'anthracite doit être aussi faible que possible et ne dépasse normalement pas 15 % en poids. Généralement, la grosseur de l'anthracite em-
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ployé est celui du I 5 Buckwheat. Il est préférable de pulvériser l'anthra- cite à moins de 100 mailles par pouce linéaire, mais une pulvérisation à 25 sous 40 mailles donne de bons résultats.
Les cokes métallurgiques produits selon la présente invention ont une teneur en carbone supérieure à 95 % en poids, une teneur en cendres in- férieure à 4% en poids, une teneur en matières volatiles inférieure à 1/2% en poids, une porosité inférieure à 50 % en poids et de préférence inférieu- re à 40 %, 'un indice de frangibilité non inférieur à 50 % en poids de matiè-
EMI5.4
re plus grosse que 4 pouces et non- inférieur à 70 % en poids de matière pli grosse que 2 pouces, une densité apparente plus grande que 1,0 et généralement voisine de 1,25, et une teneur en soufre inférieure à 1% en poids.
'Pour la description et les revendications du coke métallurgique selon l'invention et du procédé de fabrication de ce dernier 9 plusieurs définitions ont été adoptées-comme suit :
La densité apparente ou globale du coke est le poids en livres an-
EMI5.5
glaises par pied oube selon Method D292-29 de 1 AS (cette abréviation si- gnifiait : Amerioan Sociéty for Testing Materialsi
La porosité ou l'espace cellulaire est le rapport entre les poids
EMI5.6
spécifiques apparent et réel, déterminé par Method D167-24 de l'ASTM.
Matières volatiles (abréviation :7M)o Cette teneur s'entend en ex cluant l'humidité et l'huile libre qui sont chassées par',un chauffage à une température de 400 à 500 Fo La teneur en matières volatiles est déterminée dans un creuset de platine placé dans un four chauffé électriquement et mai
EMI5.7
tenu â des .températures de 1742 Fi 36 P. Un échantillon d'un gramme de coke sec à moins de 60 mailles est chauffé pendant 7 minutes et la perte de poids résultante est appelée"matières volatiles".
Cendres.La teneur en cendres et le résidu d'un échantillon d'un
EMI5.8
gramme de coke allumé dans une atmosphère d'oxygène à environ 1 742e Fo
Combustibilité. Celle-ci est la vitesse de réaction du coke avec l'oxygène et est exprimée en fonction de la composition à l'analyse des fu- mées pendant la marche d'un cubilot.
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Réaotivitéo La réactivité du coke vis-à-vis de l'anhydride carbo- nique pour former l'oxyde de carbone est déterminée par l'analyse des fu- mées pendant la marche d'un cubilot.
Frangibilité. Celle-ci est déterminée par le procédé D141-23 de
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l t AS3I et consiste à laisser tomber un échantillon d'environ 50 .livres an- glaises de coke dont tous les morceaux sont retenus par un tamis dont les
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mailles ont une ouverture de 2 pouces de côté, 4 fois sur une lourde plaque d'acier d'une hauteur de 6 piedsUne granulométrie est pratiquée ensuite sur la matière fragmentée et le pourcentage en poids de la matière brisée re- tenue sur un tamis à 2 pouces est employé en tant qu'indice de résistance
Dans une réalisation préférée de l'invention, le coke de fonderie est fabriqué en préparant un mélange des composantssuivants :
Coke de pétrole (8 à 12% VM) 40 à 75 % en poids
Anthracite (12 % cendres) 5à 10% en poids.
Brai de goudron de houille (Point de fusion 3500 F) 10 à 20 % en poids .
Charbon bitumineux (16 à 20 % VM) 10 à 30% en poids.
Les composants ci-dessus furent broyés de manière que 90 % des par- ticules traversassent un tamis d'un quart de pouce. Ce mélange fut chargé en un lit profond dans un four à sous-produits vertical et cokéfié par la chaleur indirecte pendant 20 à 22 heures à une température comprise entre 1800 et 2200 F.
Le coke résultant présentait l'analyse suivante ;
EMI6.1
<tb> Carbone <SEP> libre <SEP> : <SEP> 96 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> : <SEP> 3,0% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> : <SEP> 0,5% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Matières <SEP> volatiles <SEP> : <SEP> 0,5% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Frangibilité <SEP> : <SEP> 90% <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> matière <SEP> plus <SEP> gros-
<tb>
<tb>
<tb> se <SEP> que <SEP> 2 <SEP> pouces <SEP> et <SEP> moins <SEP> de <SEP> 70% <SEP> en
<tb>
<tb> poids <SEP> de <SEP> matière <SEP> plus <SEP> grosse <SEP> que
<tb>
<tb> 4 <SEP> pouces.
<tb>
<tb>
<tb>
Porosité <SEP> : <SEP> 35 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
En préparant le mélange carboné à cokéfier selon la présente inven- tion le coke de pétrole doit être le composant majeur (en poids) et la quantité totale de brai (de goudron de houille ou de pétrole) et de charbon bitumineux foisonnant doit être égale ou inférieure au poids du coke de pétrole dans le mélange.Si la proportion de coke de pétrole est inférieure à 40 % en poids du mélange totaleles résultats avantageux ici décrits ne sont pas réalisés.C'est aussi le cas-si la proportion de coke de pétrole dé- passe 75% en poids du mélange total car, dans ce cas, les indices de frangi- bilité descendent en-dessous des valeurs spécifiées acceptables du produit selon l'invention.
On estime que les résultats améliorés dans l'exploitation d'un cu- bilot sont dus à une combinaison des propriétés physiques et chimiques de ce coke amélioré, comprenant plus spécifiquement : la forte densité, la faible porosité et la faible teneur en cendres.Puisque la combustibilité est rendue maximum et la réactivité est considérablement réduite,le fonctionnement du cubilot a un rendement bien meilleur et les vitesses de fusion sont plus éle- vées.
L'emploi du coke, objet de la présente invention, a permis de réduire la consommation en coke du cubilot dans une proportion; allant jusqu'à 300%, ce qui permet d'enfourner des quantités de charge métallique plus grandes par comparaison avec les quantités requises de coke et de fondante
Un emploi majeur et important du coke fabriqué selon la présente invention est' celui qui est fait pour la fusion en cubilot de métaux ferreux.
Un cubilot est un four du type à cuve verticale et consiste grosso modo en une cuve cylindrique construite généralement de tôle à chaudière garnie de réfractaire Les cubilots varient en grandeur et le diamètre.intérieur va de 18 pouces à 84 pouces. Le four est pourvu d'une boite à vent etdetuyères pour l'admission de l'air. Une porte de chargement en fer est disposée dans le côté de la cuve,généralementà 16à 22 pieds? au-dessus du fond,porte par
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laquelle on introduit la charge à fondre et le combustible.Près du fond de la cuve et généralement de part et d'autre de cette dernière, se trouvent des trous de coulée du métal fondu et du laitier
En fonctionnement, le fond de la cuve est rempli de coke pour foi mer un lit.
Le lit de coke chauffé au-dessus des tuyères est de 20 à 53 pou- ces.Ce lit est mis à feu après quoi, les charges de coke, de fondants et de matière à fondre (fonte, mitrailles d'acier, etc...) sont introduites jus- qu'à ce que la cuve du cubilot contienne le nombre voulu de charges ou qu'e] le soit remplie jusqu'au niveau de la porte de chargemento Lors du charge- ment du cubilot, on place une couche de calcaire ou d'un autre fondant sur les dessus du lit de coke, puis une charge de métal, une charge de coke et une autre charge de fondant, etc...
La charge de calcaire est en général de 20 % en poids de la charge de coke-en poids.L'air est introduit par les tuyères dans le lit de coke et la chaleur produite par la combustion du co- ke provoque la fusion du métal et' son écoulement vers le bas, à travers le coke, jusqu'au fond de la cuve du cubilot. Le laitier, qui se forme par l'a@ tion du fondant sur les cendres du coke et les impuretés de la charge, flot- te sur la surface du métal fondu et on le retire périodiquement par le trou de coulée du laitier. Le cycle de chauffage varie par exemple de 1 à 16 heu- res. Le rapport du fer au coke pour le coke de fonderie ordinaire est com- pris entre 6 à 1 et 12 à 1. Lorsqu'on a employé le coke selon la présente in vention, On a réalisé des rapports de métal à coke allant jusqu'à 20 à 1.
La quantité de fondant peut varier de 4 à 90 livres anglaises par charge de métal et de coke, selon -:la grandeur du cubilot.
Pour décrire davantage le coke faisant l'objet de la présente in- vention et son procédé de fabrication, on donne les exemples suivants : EXEMPLE 1.
Les composants suivants furent broyés à 90 % de matière moins gros se qu'un quart de pouce et soigneusement mélangés
Coke de pétrole (12 % VM)60% en poids .
Brai de goudron de houille (Point de fusa 3000 F) 14 % en poids.
Charbon bitumineux (de Pocahontas)(18 % VM) 18 % en poids.
Anthracite (12 % cendres) 8 % en poids.
Le mélange ci-dessus fut cokéfié dans un four à sous-produits ver- tical en maintenant dans les carneaux une température comprise entre 2000 et 2100 F pendant un cycle de 20 heures. Le coke résultant de cette opéra- tion présentait l'analyse suivante :
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<tb> Carbone <SEP> 96 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> 3,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Matières <SEP> volatiles <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,
5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Frangibilité <SEP> 55% <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> matière <SEP> plus
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> grosse <SEP> que <SEP> 4 <SEP> pouces <SEP> 72 <SEP> % <SEP> en <SEP> poi
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> matière <SEP> plus <SEP> grosse <SEP> que <SEP> 3 <SEP> po
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ces
<tb>
<tb>
<tb> Densité <SEP> apparente <SEP> 1,20
<tb>
Ce coke fut employé à fondre un mélange de fonte, de déchets de fonderie, de mitrailles d'acier, etc... dans un cubilot ayant un diamètre n minai de 65 pouces au niveau des tuyères et de 72 pouces dans la zone de fusion. On fit usage d'un lit de coke d'environ 6000 livres anglaises.
Les rapports normaux fer à coke de ces cubilots sont de 6 à 1, chaque charge
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métal étant de 1 tonne.Il a été trouvé que le rapport fer à coke peut être augmenté jusqu'à 18à 1 en employant le coke amélioré décrit ci-dessus, ce qui-augmente la vitesse de fusion du cubilot de la vitesse normale de 17 tonnes jusqu'à 23 tonnes par heure.
Les températures au trou de coulée du métal étaient de 2750 à 2800 Fo De même, la teneur moyenne en carbone du métal était de 3?5 à 3,7 % en poids par comparaison aux valeurs de 3,1 à 3,2 % en poids pour le coke de fonderie normal.Les microphotographies des échantillons du métal produit montraient des pourcentages accrus d'inclu- sions de graphite, mais la densité et les, autres propriétés physiques du mé- tal n'étaient pas abaissées, ce qui indiquait une répartition du graphite dans toute la masse du métal, meilleure que dans le cas d'un fer fortement car- boné produit à 1 aide du coke de fonderie ordinaire
Les analyses des fumées furent obtenues pour toute l'opération et la concentration moyenne de CO était d'environ 6,0 % en volume.
Ce chif- fre est à comparer avec la teneur en 00 trouvée par l'analyse dans la prati- que ordinaire de fonderiequi avait une moyenne comprise entre 11 et 12 % en volume.Cela explique au moins partiellement les résultats remarquables obtenus et l'augmentation observée des rapports fer à coke.
Des échantillons supplémentaires de' coke métallurgique furent pré- parés selon les enseignements de la présente invention avec les mélanges suivants :
TABLEAU I
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<tb> Exemple <SEP> Coke <SEP> de <SEP> Charbon <SEP> bi- <SEP> Brai <SEP> de <SEP> gou- <SEP> Anthracite
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pétrole <SEP> tumineux <SEP> dron <SEP> de <SEP> houille
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> % <SEP> %VM <SEP> % <SEP> %VM <SEP> % <SEP> Point <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fus.
<SEP> F
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 45 <SEP> 12 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 50 <SEP> 8 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 17 <SEP> 400 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 60 <SEP> 10 <SEP> 17 <SEP> 18 <SEP> 15 <SEP> 350 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 70 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 16 <SEP> 10 <SEP> 350 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 75 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 300 <SEP> 5
<tb>
Les composants ae onacun aes exemples ci-aessus lurent; broyés ae manière que la majorité des particules passent par un tamis d'un quart de pouceettde manière à produire un mélange intime des composantsLes pourcen- tages sont des pourcentages en poidsL'opération de cokéfaction fut sembla- ble à celle qui a été décrire dans l'exemple 1.
Tous les cokes produits dans les exemples 2 à 6 présentaient des caractéristiques améliorées pour l'ex- ploitation du cubilot et permirent d'utiliser des rapports fer à coke accrus et des vitesses du fusion supérieures* Tous ces cokes avaient Une porosité inférieure à 50 % et valant généralement 35à 40%,une teneur en matières volatiles inférieure à 1,0 % en poids, une frangibilité caractérisée par plus de 80% en.poids de plus gros que 2 pouces et plus de 60 % en poids de plus gros que 4 pouces et une teneur en cendres inférieure à 4 % en poidsTous les cokes présentaient une réactivité considérablement inférieure à celle qui était observée dans la pratique normale des cokes de fonderie,
même si l'on mélan- geait des charbons à faible et à haute teneur en matières volatiles avec de petites ..proportions de fines d'anthracite
En mettant en oeuvre le procédé de .fusion perfectionné ici décrit avec le type particulier de coke ici décrit, la demanderesse a trouvé qu'il est possible d'augmenter la vitesse de fusion du métal jusqu'à deux fois cel- le obtenue par l'emploi du coke de fonderie standard. En'outre, la teneur en carbone du métal final produit est sensiblement augmentée sans détério- rer d'autres propriétés du métal, telle que la dureté, la résistance à la
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traction, la teneur en silicium et en manganèse, etc..
De même, une réductio: marquée- de l'occlusion des gaz dans le métal final produit a été observée, c@ qui est probablement dû à l'état sensiblement réducteur de la zone de fusion du cubilot. Ce point de vue se renforce du fait que le métal final produit présente un pourcentage bien inférieur de Fe@O@. De même, une plus grande fluidité du métal à la coulée du cubilot a été observée même si la tempéra- ture au trou de coulée est inférieure à celle de la pratique ordinaire.
EXEMPLE 7.
Le coke.- dont la fabrication est décrite dans l'exemple 1 fut em- ployé dans une fonderie ayant un cubilot de 6 pouces de diamètre et dont l'exploitation normale implique le chargement de la fonte, de mitrailles d'acier et de déchets de fonderie, avec le cake, dans un rapport d'environ 4 à 1, la charge moyenne de métal étant d'environ 3 livres anglaises. La vi- tesse de fusion normale de cette exploitation était de 11 à 12 tonnes par heure.
Lorsqu'on substitua à ce coke le coke dont la fabrication est décrite dans l'exemple 1, après classement pour que la majorité du coke restât sur un tamis d'un pouce, les résultats furent les suivants :
EMI9.1
<tb> Coke <SEP> ordinaire <SEP> Coke <SEP> employé <SEP> selon
<tb> 1 <SEP> f <SEP> invention <SEP>
<tb>
<tb> Coke <SEP> (livres <SEP> anglaises) <SEP> 750 <SEP> 300
<tb> Rapport <SEP> métal <SEP> à <SEP> coke <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> : <SEP> 1
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> fusion <SEP> (tonnes/heure) <SEP> 11 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 24 <SEP> à <SEP> 25
<tb> % <SEP> CO <SEP> en <SEP> vol. <SEP> des <SEP> fumées <SEP> 14 <SEP> 7
<tb>
Les températures régnant au trou de coulée du métal pendant le fonctionnement décrit ci-dessus étaient de 2700 à 2800 F.
La teneur moyenne en carbone des métaux était de 3,4 à 3,7 % en poids. par comparaisonavec les valeurs de 3,0 à 3,2 % en poids pour l'emploi du coke de fonderie normal. En dépit de la teneur plus forte en carbone, la densité, la dureté, la résis- tance à la traction et les autres propriétés ne furent pas détériorées et, an fait, furent quelque peu améliorées, particulièrement en ce qui concerne la résistance à la traction. Cela indique une- répartition meilleure et plus iforme du graphite dans toute la masse du métal.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de coke de fonderie qui comprend la for mation d'un mélange intime comprenant notamment une partie majeur de coke de pétrole ayant une teneur en matières volatiles comprise entre environ 5 et environ 14 pour cent en poids, entre environ 5 et environ 10 pour cent en poids d'anthracite, entre environ 10 et environ 25 pour cent en poids d'un brai essentiellement hydrocarboné et, pour le reste, un charbon bitumineux foisonnant ayant une teneur en matières volatiles, comprise entre environ 14 et environ 22 pour cent en poids,la majeure partie des particules dudit mélange passant à travers un tamis d'un quart de pouce, la formation d'un li profond dudit mélange dans une zone de cokéfaction verticale étroite et la cokéfaction du mélange par chaleur indirecte à une températrue comprise enti environ 1800 et environ 22000F.