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L'invention est relative à un procédé d'affinage delà fonte et à un récipient d'affinage convenant pour la mise en oeuvre de ce procédé.
En dehors des procédés classiques d'affinage au vent mis en oeuvre dans un récipient d'affinage qui se trouve à l'état de repos, on a mis au point récemment des procédés dans lesquels-on entraîne le récipient d'affinage dans un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal pendant le soufflage, sur la surface du bain, de l'agent de soufflage, de préférence d'oxygène ou d'un gaz riche en oxygène. Par ce moyen, on cherche à réaliser un brassage de la scorie et du bain métallique et à accélérer ainsi le déroulement de la réaction.
Cependant, avec ce procédé connu, on n'obtient que d'une manière très imparfaite le brassage recherché.du bain métallique et de la scorie. Au cours de la rotatioh du récipient cylindrique d'affinage autour de son axe lon- gitudinal horizontal, la position du contenu Liquide n'est, en fait, influencée que faiblement, même lorsque le mouvement de rotation est relativement rapide.
Il ne se produit un entraînement, dans le sens de rotation du récipient d'affi- nage, de la couche qui forme la zone étroite voisine de la paroi de ce récipient, que sur une course relativement faible, dans une zone étroite voisine de la pa- roi du récipient d'affinage, tandis que la masse de la charge ne participe pas à ce mouvement.
De plus, le procédé connu présente l'inconvénient d'une usure in- tense du garnissage réfractaire, par suite de la durée relativement longue de la réaction pendant laquelle la scorie et le bain viennent au contact intime du gar- nissage réfractaire. Cette usure rend nécessaire un remplacement du garnissage après un nombre relativement faible d.'opérations de fusion, ce qui entraîne des frais de garnissage considérables, grevant le prix de revient de l'acier.
La présente invention conduit à un procédé d'affinage effectué dans une cuve de réaction qu'on peut faire tourner autour de son axe longitudinal horizontal, et avec lequel on obtient de façon parfaite le résultat recherché du mélange à coeur ou brassage du bain de la scorie, tout en évitant les autres inconvénients du procédé connu.
Le procédé selon l'invention est caractérisé dans son principe par le fait que la charge qui se trouve dans le récipient d'affinage est assujettie à des intervalles relativement courts à un brassage intime et entraînée par exemple dans un mouvement semblable à des secousses qui, dans ce qui va suivre, et pour simplifier la terminologie, sera désigné par le terme de mouvement de malaxage et s'accomplit de telle sorte qu'entre la scorie et le bain soient constamment réalisées de nouvelles surfaces de contact.
Par ces mouvements de malaxage effectués à des intervalles de temps qu'il faut choisir de manière judicieuse, la scorie et le bain métallique subissent un mélange intime, et par ce moyen on présente à l'agent d'affinage des surfaces de réaction constamment nouvelles, ce qui a pour résultat de rédui- re considérablement la durée de l'opération d'affinage.
Ainsi, le procédé selon l'invention présente les avantages du procédé normal d'affinage au vent dans le convertisseur à soufflage à travers le fond, mais sans présenter les inconvénients de ce dernier, lesquels consistent d'une part, en ce que, pendant la combustion du carbone, il ne peut pas se produire, quand on utilise des nuances de fonte à teneur élevée en phosphore, une déphos- phoration notable et, d'autre part, en ce que l'on observe, en conséquence, une forte absorption d'azote dans la seconde phase de la déphosphoration.
Selon un autre perfectionnement du procédé défini ci-dessus dans son principe, on peut, pour perfectionner encore davantage le déroulement de l'opé- ration d'affinage, donner des valeurs différentes à l'intensité des mouvements de malaxage dans lesquels on entraîne le bain dans les phases successives de l'opération d'affinage, à savoir dans sa première phase dans laquelle il importe de déphosphorer aussi fortement que possible, mais où il est indésirable de
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brûler prématurément du carbone, on peut freiner cette combustion par un mou- vement spécifique moins intense qui peut aussi, le cas échéant, être arrêté com- plètement, tandis que dans la seconde phase on favorise la combustion poussée du carbone, qu'on recherche dans cette phase, par un mouvement spécifique plus intense et ainsi par un brassage correspondant du bain.
Tout d'abord, le récipient d'affinage reste avec avantage immobile au début du soufflage, plus spécialement pendant les deux à trois premières mi- nutes, pour obtenir pendant cette phase une fusion aussi rapide que possible de la chaux ou des autres corps donnant naissance à la scorie, sous l'action du gaz d'affinage soufflé sur la charge au moyen de la lance, sous un angle con- venablement réglé et à une distance convenable de la lance par rapport à la char- ge.
Après cette phase du début commence le mouvement de malaxage peu inten- se du bain, qui dure jusqu'à la fin de la déphosphoration, par exemple dix minu- tes environ, à la suite de quoi vient le mouvement de malaxage renforcé, jusqu'à ce que la combustion du carbone soit terminée, c'est-à-dire qu'on ait atteint la teneur désirée finale en carbone.
Dans ce procédé, on ajoute autant que possible la totalité des pro- duits d'addition servant à refroidir le bain (ferraille ou minerai) de préféren- ce dès le début, mais en tout cas de bonne heure au cours de cette phase, et cela également dans le but de ralentir la combustion du carbone dans la première phase.
Les mouvements de malaxage du bain peuvent s'obtenir de différentes façons. Dans le cas de l'utilisation d'un récipient de réaction cylindrique d'une exécution en elle-même connue, on anime ce récipient de mouvements de rotation alternatifs par l'intermédiaire, pour chacun d'eux, d'un secteur limi- té de son pourtour.
Pour répartir l'usure en l'espèce de façon aussi uniforme que possi- ble sur tout le pourtour intérieur du récipient d'affinage, on peut régulariser la zone du récipient d'affinage qui est au contact du bain, en faisant tourner ce récipient, après une certaine durée d'utilisation, de telle sorte que la réaction se déroule désormais dans une autre région du pourtour du récipient, en sorte que la réaction s'accomplisse toujours dans la partie du récipient d'affinage dans laquelle le garnissage est encore dans l'état le meilleur.
Pour la mise en oeuvre du procédé nouveau, on utilise de préférence un récipient d'affinage non pas cylindrique, mais d'une section non circulaire, et de préférence elliptique.
L'utilisation d'un tel récipient permet la réalisation de mouvements de malaxage du bain aussi bien lorsqu'il tourne constamment autour de son axe que dans le cas d'un ±mouvement alternativement dans un sens et dans l'autre.
Quand on fait tourner un récipient d'affinage ainsi constitué autour de son axe horizontal, on obtient dès une vitesse périphérique très faible, le brassage intense désiré de la scorie et du bain de métal, tout en ménageant grandement le garnissage.
Un avantage particulier de la section elliptique du récipient d'affi- nage consiste en ce que, en faisant tourner le récipient de 90 , on peut réaliser un bain de métal qui, à volonté, est relativement profond ou peu profond ét pré- sente une surface correspondante réduite ou relativement grande. Cette faculté peut être mise à profit avec avantage par exemple en réalisant pendant lapha- se initiale de l'opération d'affinage, en plaçant le récipient d'affinage dans une position correspondante, une surface de contact particulièrement grande en- tre le bain et le gaz d'affinage, surface sur laquelle il se produit une fusion rapide des constituants de la scorie.
Quand on fait fonctionner un tel récipient d'affinage en le faisant
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tourner d'une manière continue, on peut,par exemple, dans la forme d'exécution préférée du procédé avec une intensité différente des mouvements spécifiques com- muniqués au bain par le récipient de réaction, opérer dans la première phase avec une vitesse périphérique d'un mètre à la seconde à peu près, suivant le rapport particulier des axes, et accroître la vitesse périphérique dans la se- conde phase jusqu'à une valeur double, et éventuellement encore davantage.
Dans le cas d'un récipient d'affinage exécutant des mouvements de va-et-vient, on règle l'intensité différente des mouvements de malaxage par variation de la vitesse de rotation et de l'amplitude des mouvements de rota- tion.
Une forme d'exécution préférée d'un récipient d'affinage convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention va être décrite ci-après en re- gard des dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe longitudinale du récipient d'affinage.
Fig. 2 est une coupe le long de la ligne B - B de la fig. 1 et dans laquelle est également reproduite une forme d'exécution du dispositif servant à produire les mouvements de malaxage.
Fig. 3 est une coupe correspondante d'un récipient d'affinage en- traîné dans un mouvement de rotation continu.
Le récipient d'affinage, de section elliptique, représenté dans la fig. 1 se compose de l'enveloppe 1 d'une forme correspondanterevêtue intérieu- rement d'un garnissage 2. Il repose, par l'intermédiaire d'anneaux 3 entourant l'enveloppe , mais de forme circulaire, sur les galets 4, 5 et 6 ainsi que 4', 5', 6' (fig. 1), disposés en des points ou emplacements fixes.
Ce mouvement de rotation est communiqué au récipient d'affinage par des couronnes dentées 7 et 7' qui l'entourent, et qu'on voit d'une manière par- ticulièrement claire dans la fig. 2, et par des organes non représentés qui atta- quent ces couronnes dentées.
Les deux faces en bout du récipient d'affinage peuvent être prolongées par des parties 8 et 9 qui vont en se rétrécissant en cône et qui sont munies, tout comme le récipient d'affinage proprement dit, d'un garnissage intérieur réfractaire 10 et 11.
La section elliptique du récipient d'affinage ressort clairement de la fig. 2 qui représente , en outre, une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, d'une commande d'entraînement par laquelle on peut entraîner le réci- pient d'affinage dans des mouvements de rotation de va-et-vient.
Ce dispositif se compose d'une crémaillère 12 qui coulisse dans un guide 14 fixé à un chevalet 13 et qui engrène avec la couronne dentée 7 entou- rant le récipient d'affinage. La crémaillère 12 est entraînée au moyen d'un cy- lindre hydraulique 15 (qui n'est représenté que partiellement) c'est-à-dire par sa bielle 16, dans des mouvements de montée et de descente par à-coups, par con- séquent le récipient d'affinage est entraîné dans les mouevements de va-et-vient alternatifs correspondants dont le déroulement , dans le temps, se règle, tout comme sa course dans le sens périphérique, d'une manière appropriée.
Suivant que c'est le grand axe ou le petit axe de l'ellipse du réci- pient d'affinage qui est vertical, on obtient, ainsi que la fig. 2 permet de s'en rendre compte, la surface la plus petite ou la plus grande possible pour le bain.
La forme d'exécution, représentée dans la fig. 3, d'un récipient d'affinage entraîné dans des mouvements de rotation ne diffère de celle qui a été décrite ci-dessus que par le mode d'entraînement qui en résulte, à savoir par le fait que la crémaillère 12 est remplacée par un pignon denté droit 17 qui engrène avec la couronne dentée 7 et qui est entraîné, par l'intermédiaire d'une
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transmission, par un moteur électrique qui n'est pas représenté.
Bien entendu, la section elliptique du récipient d'affinage peut être adaptée aux conditions du moment , c'est-à-dire qu'on peut choisir la valeur du petit axe et du grand axe de l'ellipse à volonté entre des limites étendues.
Ci-après va être décrit un exemple d'exécution du procédé selon l'in- vention, et cela par mise en oeuvre de ce dernier dans un récipient d'affinage elliptique tournant selon la fig. 3.
On a chargé une fonte de première fusion ayant la composition suivan-
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On a introduit dans le récipient d'affinage, en même temps que la fonte, la totalité de la chaux. Le récipient, étant tout d'abord immobile, on a soufflé obliquement, sur le bain, de l'oxygène pur, au moyen d'une lance in- troduite dans le récipient par l'extrémité en bout de ce dernier, le soufflage étant maintenu jusuq'à ce que la chaux ait partiellement fondu.
Après une durée de soufflage de deux à trois minutes, on a animé le récipient d'affinage d'un mouvement de rotation à une vitesse périphérique d'environ 1 m/s, et on a main- tenu cette vitesse de rotation pendant deux à trois minutes environ, jusqu'à ce que la totalité de la chaux ait été fondue. La ferraille de refroidissement a été ajoutée après cinq minutes environ de durée totale de soufflage (en y comprenant les deux à trois premières minutes de soufflage dans le récipient d' affinage immobile). Pendant ce temps, la teneur du fer en phosphore s'est abais- sée à moins de 0,6 %, par contre la teneur en carbone était de plus de 3 %, donc encore presque à la valeur initiale.
Après une durée totale de soufflage de 10,5 minutes, tout en continuan de faire tourner de façon régulière le récipient d'affinage, on a atteint un degré de déphosphoration qui a fait baisser la teneur en phosphore jusqu'à 0,017%, la teneur en carbone étant encore toujours de 2,28 %, c'est-à-dire dimi- nuée seulement dans une faible mesure.
Après 13 minutes, la teneur en phosphore s'était abaissée à 0,007 % et la teneur en carbone à 1,18 %.
A ce moment, on a augmenté la vitesse de rotation du récipient en la doublant à peu près, et on a maintenu cette vitesse de rotation pendant 2 minutes environ, opération au cours de laquelle la teneur en carbone s'est abaissée, pendant cette courte phase finale, à la valeur désirée de 0,05 %, dans le cas de cet exemple d'exécution. A cet instant, la teneur en azote était de 0,003 %.
Ce mode opératoire peut être modifié à de nombreux points de vue, sui- vant la composition finale qu'on désire obtenir pour l'acier ou l'avant-métal.
Lorsqu'il n'est pas important de parvenir à un degré élevé de décar- buration, comme par exemple lors de la production d'un avant-métal, on réduit de façon correspondante la durée de la phase finale.
Il est également possible, lorsqu'on le désire, à savoir en vue de l'obtention d'un acier final ayant une teneur en carbone relativement élevée, d'opérer, sans changement de l'installation, de façon que la réduction de la teneur en carbone et celle de la teneur en phosphore se fassent méthodiquement en même temps. Ceci demande simplement une intensification du mouvement spéci- fique dans la première phase et un ralentissement de l'addition des produits de refroidissement, éventuellement avec suppression complète de la seconde phase,
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mais toujours avec réduction de la durée totale de soufflage nécessaire, par comparaison avec les procédés connus de soufflage.
La teneur en oxygène de l'acier final est plus faible que celle d'un acier Martin ayant même teneur en carbone. Le degré de désulfùration est tou- jours compris entre 60 et 85%.
Bien entendu, on peut également opérer, dans le nouveau procédé, avec changement de scorie, d'une manière.en elle-même usuelle, en vue d'exercer une influence sur la qualité de la scorie et également sur celle de l'acier ou avant- métal.
REVENDICATIONS.
1 . Procédé d'affinage de fonte de première fusion dans un récipient d'affinage garni d'une maçonnerie réfractaire horizontal, et pouvant tourner autour de son axe longitudinal, par soufflage d'oxygène sur le contenu du réai- pient d'affinage, ou de gaz contenant de l'oxygène, caractérisé par le fait qu' on brasse intimement la charge du récipient d'affinage, de préférence à des inter" valles de temps de courte durée, par exemple en l'entraînant dans des mouvements de malaxage par à-coups.