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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS D'AFFINAGE
CONTINU DES MAUX LIQUIDES
La présente invention concerne l'affinage des métaux liquides, plus particulièrement raffinage de la fonte en acier.
On connaît un procédé d'affinage continu qui consiste essentiellement à insuffler dans un courant de métal liquide un jet de gaz d'affinage tenant eau non en suspension des ma-
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tières pulvérulentes de manière à former dans un premier espace une émulsion laitier-métal que l'on évacue eu cont@ou de ce premier espace par débordement, et à séparer @ l'émulsion en deux phases liquides par décantation dans un deuxième espace. L'opération a lieu en au moins deux phases d'affinage successives au cours desquelles on forme dans un nombre correspondant d'espaces d'affinage une émulsion lai- tier-métal que l'on décante lors de la dernière phase pour évacuer séparément le métal et le laitier.
Selon une variante de ce procédé on recycle le laitier provenant de la dernière décantation en l'envoyant dans le récipient où l'on pratique la première phase d'af- finage. Dans le dispositif de mise en oeuvre correspondant, le laitier séparé dans le dernier décanteur s'écoule par gravité dans le premier récipient d'affinage au moyen d'une conduite réfractaire.
Une telle mise en oeuvre est réalisable mais on conçoit que les risques de blocage du laitier dans cette conduite sont grands et que, de toute façon, les pertes thermiques y sont élevées. C'est pourquoi le but de l'in- vention est de remédier à ces inconvénients.
A cet effet, l'invention.a pour objet un dispositif d'affinage continu des métaux, et plus particulièrement de la fonte, comprenant au moins deux récipients dits réacteurs;
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un récipient de décantation placé après le dernier réacteur; des moyens d'introduction d'un courant de métal liquide dans
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'le premier réacteur; des moyens de soufflage d'un gaz d'af- finage dans chacun desdits réacteurs; dans chacun des ré- acteurs des moyens d'évacuation de l'émulsion laitier-métal situés à un niveau plus élevé que le niveau d'introduction des substances métalliques à affiner, ce dispositif étant caractérisé en ce que le premier récipient d'affinage est contigu audit récipient de décantation placé après le der- nier réacteur et communique avec ledit récipient de décanta- tion par un seuil pratiqué dans la paroi commune aux deux récipients.
Ce dispositif peut, en outre, comporter les carac-
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tériatïques suivantes a) ledit seuil a une pente inclinée vers ledit premier récipient d'affinage, afin de faciliter l'écoulement du laitier. b) le niveau le plus bas dudit seuil est plus óle- vé que le niveau le plus bas de l'orifice d'évacuation de l'émulsion dudit premier récipient d'affinage. e) le dernier récipient destiné à contenir du lai- tier est muni de moyens permettant un affinage complémentaire.
Il faut préciser que le "dernier récipient destiné à contenir du laitier* est un récipient dans lequel le laitier est soit sous forme de liquide simple, soit sous forme d'émulsion laitier-métal.
Comme on le comprend, l'invention concerne un dis- positif d'affinage continu à plusieurs phases dans lequel la premier récipient d'affinage et le dernier récipient destiné à contenir du laitier sont contigus et communiquent entre
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eux de façon que le laitier obtenu lors de la dernière phase d'affinage puisse être recyclé dans le premier réci- pient d'affinage.
Cette communication peut être assurée de façon simple et pratique par un seuil très court pratiqué dans la paroi commune des récipients contigus. On voit immédiatz- ment l'avantage de ce seuil qui limite de façon sen@ole les pertes thermiques; en outre les risques de blocage da laitier ou de l'émulsion sont infimes;enfin même at le lai- tier se solidifiait, un rapide chauffage au chalumeau le liquéfierait à nouveau, alors que cette opération est impos- sible dans une longue conduite.
Comme on l'a dit, le niveau le plus bas @ seuil est plus élevé que le niveau le plus bas de l'orifice d'éva- cuation de l'émulsion hors du premier récipient d'affinage.
Ainsi le laitier qui déborde du dernier récipient contenant du laitier pénètre de façon irréversible dans le premier récipient d'affinage.
Cette différence de niveau est parfaitement pos- sible, On comprend en effet que, grâce à la formation d'une émulsion laitier-métal qui triple et parfois même quintuple le volume réel des liquides laitier et métal, on peut, en disposant convenablement les récipients successifs faisant partie de l'installation, élever le niveau du bain liquide.
Le niveau dans le dernier récipient peut être plus élevé que le niveau dans le premier réacteur de sorte que le laitier peut s'écouler par gravité dans le premier récipient d'affi- nage. Il s'agit là d'un résultat que l'on pourrait appeler "effet de pompe" de l'émulsion, effet qui provoque une élé- vation successive des niveaux d'un récipient dans le suivant,,
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On. peut employer d'autres moyens pour obtenir cette différence de niveau. On peut, par exemple, installer, entre un récipient décanteur et le récipient d'affinage suivant, un chenal électromagnétique, On sait qu'un tel chenal permet de vaincre les forces de la pesanteur et le métal peut ainsi parcourir un chemin ascendant.
En installant un tel chenal à la sortie d'un décanteur on peut faire monter le métal li- quide de façon qu'il pénètre dans le récipient suivant à un niveau supérieur au niveau de sortie du décanteur.
Selon une autre caractéristique, le dernier réci- pient destiné à contenir du laitier comporte des moyens par.. mettant un affinage complémentaire du matai. Dans ce cas, o'est une partie de l'émulsion laitier-métal qui déborde dans le premier récipient d'affinage, tandis que le reste de l'émuslion se décompose dans le dernier récipient où la mé- tal affiné décante. A cet effet, le dernier récipient a une profondeur généralement plus grarde que Les autres réciplents.
Il est bien entendu que dans cette mise en oeuvre le dernier récipient comporte des moyens d'évacuation du métal affina par exemple un siphon.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire deux exemples non limitatifs de mode da mise en oeuvre; on se référera pour cela aux figures des des- sins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue en développement d'un dispositif selon l'invention où un dernier récipient conte- nant du laitier sous forme liquide simple est contigu au premier récipient d'affinage avec lequel il communique au moyen d'un seuil.
- La figure 2 est une vue en plan du dispositif ré- présenté à la figure 1.
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La figure 3 est une vue en développement d'un. : dispositif selon l'invention où le dernier récipient destine . à contenir du laitier est muni de moyens permettant un affi- nage complémentaire, - La figure 4 est une vue en plan du dispositif @@- présenté à la figure 3.
Les figures 1 et 2 sont des représentations d'on dispositif où un dernier récipient contenant du laitier sous forme liquide simple est contigu au premier récipient d'affi- nage avec lequel il communique au moyen d'un seuil creusé dans la paroi unique séparant les'deux récipients.
On a représenté en 1 une arrivée de fonte , entant un premier récipient d'affinage 2 au moyen d'un orifice 3.
Une lance 4 introduit dans le récipient 8 un jet d'oxygène, contenant de la poudre de chaux, destiné à l'affinage du mé- tal : il se forme alors une émulsion laitier-métal 5. Les gaz provenant de l'affinage sont évacués par une conduite 6. Un orifice 7 dont le niveau A est à 60 cm au-dessus du fond du récipient 2 permet le débordement de l'émulsion formée., dans un premier récipient décanteur 8.
Dans le décanteur 8 l'émul- sion se défaite le laitier 9 dont la couche atteint 10 cm et dont le niveau supérieur est à 5 cm au-dessous du niveau A est évacué continuement par un orifice 10; il est recueilli dans une poche à laitier interchangeable non représentée afin de ne pas surcharger le dessin, La couche de métal affiné 11 dans le récipient 8 atteint un niveau B à 15 cm au-dessous du niveau A. Le métal pénètre alors au moyen d'un siphon 12 dans un deuxième et dernier récipient d'affinage 13 par un orifice 14, Pendant le passage dans le siphon 12 le niveau du métal est d'abord supérieur de 2 cm au niveau B en raison de la
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pression hydrostatique exercée par le laitier dans le décan- teur 8.
Après avoir franchi une murette 12a le métal est à nouveau au niveau B. Dans le récipient 13 le métal.. traité par un jet d'oxygène contenant de la chaux introduit par une lance 15, forme une émulsion laitier-métal 16. En rai- son de la pression hydrostatique exercée par l'émulsion 16 le niveau du métal 16a dans le récipient 13 est à 5 cm au- dessous du niveau B. La hauteur de l'émulsion 16 est de 40 cm et atteint un niveau C supérieur de 35 cm au niveau B et supérieur de 20 cm au niveau A.
Cette émulsion est éva- cuée par débordement dans un décanteur 17 au moyen d'un seuil 18 à pente inclinée vers le décanteur, la niveau D le plus haut de ce seuil est à 5 cm au-dessous du niveau C ce qui permet à l'émulsion 16 de déborder facilementdans le décanteur 17. Dans ce décanteur l'émulsion se défaite le métal 19 plus dense, emplit le fond et est évacué par un siphon 20 dans un récipient de traitement final 21 (visible sur la figure 2) tandis que le laitier 22 passe par un seuil 23 dans le premier récipient d'affinage 2, dessiné une deuxième fois mais en pointillés sur la partie droite de la figure 1.
Le seuil 23 est un orifice creusé dîna la paroi commune aux récipients 17 et 2; la couche de laitier dans le récipient 17 a une épaisseur de 7 cm et son niveau le plus élevé est à 3 cm au-dessous du niveau D. Le niveau le plus bas du seuil 23 du côté du récipient 17 est à 8 cm au-dessous du niveau D; le seuil 23 étant à pente inclinée vers le récipient 2, le niveau le plus bas E du seuil 23 du coté du récipient 2 est à 10 cm au-dessous du niveau D soit à 5 cm au-dessus du niveau A. Cette dénivellation # H de 5 cm est suffisante pour faire recycler irréversiblement
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le laitier 22 vers le récipient 2.
Les figures 5 et 4 sont les représentations d'un dispositif où le dernier récipient contenant du laitier est muni d'une lance permettant un affinage complémentaire,
Ces figures contiennent de nombreux éléments com- muns avec ceux des figures 1 et 2 et ces éléments seront dé- signés par les mêmes référencesj en particulier le premier récipient d'affinage 2 et le récipient décanteur 8 sont abso- lument identiques ainsi que les moyens d'introduction et d'évacuation du bain liquide. C'est ainsi que le métal affiné est évacué du décanteur 8 au moyen du siphon 12. Le métal pénètre alors dans un récipient 24 au moyen d'un. orifice 25.
Mais ici, le récipient 24 a une profondeur beaucoup p@@s grande que celle du récipient 2. L'orifice 25 creusé au même niveau par rapport au siphon 12 que dans le premier exemple, est situé dans le récipient 24 à une hauteur légèrement in- férieure à la moitié de la hauteur de ce récipient, si bien que le récipient 24 dispose d'un fond profond dont on verra l'utilité ci-après. Le récipient 24 est muni d'un lance 26 pouvant y introduire un jet d'oxygène contenant de la chaux.
Ce gaz d'affinage forme avec le métal une émulsion laitier- métal 27 qui est évacuée partiellement mais directement vers le récipient 2 par un seuil 28. Le niveau le plus bas du seuil 28 est situé à 80 cm au-dessus du fond du récipient 24.
La plus grande partie de l'émulsion n'est pas recyclée mais se sépare dans une zone moyenne 29 du récipient 24 et le mé- tal affiné 30 décante dans la partie inférieure du bain et est évacué par un siphon 31 vers un récipient de traitement final 32 visible sur la figure 4.
Les récipients 2 et 8 étant disposés comme dans le premier exemple, on comprendra aisément qu'un niveau D' cor-
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respondant au point le plus bas du seuil 28 du côté du ré- cipient 24 est à la même hauteur que le niveau D dans le premier exemple. Le seuil 28 étant à pente inclinée vers le récipient 2 avec une perte de hauteur de 2 cm (niveau E'), on aura dans ce cas une dénivellation # 'H = D' - A - 2 cm =
E' = A égale à 13 cm; il est bien évident qu'une telle dé- nivellation est largement suffisante pour obtenir un re- cyclage partiel mais irréversible de l'émulsion 27 vers le premier récipient d'affinage 2.
Il est bien entendu que les exemples qui viennent d'être décrits ne sont nullement limitatifs et que l'on pour- rait imaginer des variantes ou modifications de détail,, de même qu'employer des moyens équivalents sans pour autant sor- tir du domaine de la présente invention.
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