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BREVET BELGE "Procédé d'élaboration d'un métal dans un cubilot à gaz et cubilot à gaz pour le réaliser".-
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L'invention concerne les procédés d'élaboration d'un métal dans les cubilots à gaz et les cubilots à gaz pour réaliser ces procédés.
On connaît un procédé d'élaboration d'un métal dans un cubilot à gaz, dont la cuve est partagée par deux gra- dins en une chambre de fusion de la charge et une chambre de sur- @ -''chauffe du métal, dans les parois de laquelle sont montés des brûleurs et dans la. sole de laquelle est ménagé un bassin pour @ -le collecte du métal liquide. Ce procédé permet d'obtenir une fonte de qualité.
Toutefois, la production du cubilot connu est limitée et, pour l'accroître, il faut augmenter les dimensions du cubilot.
Le but de la présente invention est d'accroître ! la production du cubilot sans augmenter ses dimensions.
La solution consiste en ce que, lors de l'élabora- tion du métal dans le cubilot à gaz, on crée suivant l'invention{, sur le chemin que parcourt le métal liquide dans la chambre de surchauffe,un arc électrique qui surchauffe les gouttes de métal.
On propose aussi, pour la réalisation du procédé indiqué, un cubilot à gaz dont la cuve est partagée par deux gradins en une chambre de fusion de la charge et une chambre de surchauffe du métal, dans les parois de laquelle sont montés des brûleurs et dans la sole de laquelle est ménagé un bassin pour la collecte du métal liquide, la chambre de surchauffe du cubilot étant pourvue, suivant l'invention, au-dessus des brûleurs d'au moins deux pai- res d'électrodes diamétralement opposées pour la production d'un arc électrique.
Il est avantageux de monter sur la sole du gra- din inférieur et dans la sole du bassin pour le métal liquide des électrodes auxiliaires raccordées à des pôles différents de
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la source de courant pour crée,,, un potentiel électrique entre elles.
Le procédé proposé et le cubilot à gaz pour le réaliser avec mise en oeuvre d'un arc électrique donnent la pos- sibilité d'intensifier notablement le processus d'élaboration du métal liquide et d'atteindre plus vite la température de sur- chauffe nécessaire du métal,ce qui permet d'accroître la produc- ti on du cubilot à gaz. Etant donné que la chaleur de l'arc élec- trique surchauffe non seulement le métal liquide et le laitier coulant continuellement de la chambre de surchauffe à l'avant- creuset,mais aussi les produits de combustion du gaz cheminant de la chambre de surchauffe du métal à la chambre de fusion de la charge, il y a aussi accélération de la fusion de la char- ge.
En outre l'application de l'invention proposée se traduit par une diminution de l'oxydation du métal.Comme l'oxydation du métal est un phénomène d'interaction des ions chargés du métal et de l'oxydant, tout moyen s'opposant à la formation d'ions libres de métal et d'oxydant s'opposera aussi à l'oxydation du métal. L'électricité s'est avérée être un tel moyen efficace; en l'utilisant on peut soit ajouter aux ions les électrons manquants, soit leur enlever les électrons en excès.
Il se forme alors des molécules stables de métal et d'oxydant dont l'activité s'abaisse,et, par conséquent, la probabilité d'oxydation du métal par l'atmosphère du four et le laitier se trouve diminuée,
De la sorte, le cubilot à gaz peut donner un métal surchauffé de qualité, la température du métal et la pro- duction du cubilot pouvant être réglées dans une plage étendue, par modification de la quantité d'énergie électrique amenée aux électrodes montées sur la sole du gradin inférieur; dans le bassin de métal liquide et dans la chambre de surchauffe du métal.
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L'invention est expliquée ci-après par un exemple de réalisation et des dessins qui représentent : - la figure 1, un cubilot à gaz,suivant l'inven- tion, en coupe ;
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là flre 2, 1;. coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3, la coupe suivant la ligne III-III de la figure 2;
Dans la cuve du cubilot(figure 1) sont réalisés deux gradins 1 et 2. Le gradin inférieur 1 sert à soutenir la colonne de charge et le gradin supérieur 2 sert à prévenir les éboulements de la charge dans la partie inférieure de la cuve du cubilot.
Les gradins 1 et 2 sont refroidis par des tubes 3 dans lesquels circule de l'eau. Les gradins 1 et 2 partagent la cuve du cubilot à gaz en deux chbmbres une chambre 4 de fusion de la chbrge et une chambre 5 de surchauffe du métal.
Entre les gradin3, dans le garnissage de la gorge semi-circulaire 6, la cuve a une section plus large, Sur la sole 7 du gradin 1 il y a une barrière séparatrice 8 {flg.2 et 3). A la partie in-
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:éri;,re de la h<'1"",bre 5, dans sa scIé 9,et n4r.a::;.1 un bassin 10 w'3 ;'l'3 lequel le tJt<Jl s:a<e.;.=.ile et. est s'J.rcrf<':1{' r.ë8nt lté13oration Dans le garnis;,ag1 u-jeSS'J.5 du bassin 10,sont disposés suivant le périmètre une ou plusieurs rangées d'ouvreaux 11 équidistants dans lesquels on conte des brûleurs 12 à gaz.
Pour que le r-étal soit surchauffé lorsque la
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production e s : leve..c'est-à-d:L;;4e en régil" t.Pla't1crtion inten- s,Àfi-6, on 9 rnont6 dan3 le grni3a6e des électrod5 13,14 et 15 isolées de l'enveloppe du cubilot et connectées à des éléments de graphite 16,17 et 18 sur la sole 9 de la chanbre de surchauffe, sur la sole 7 du gradin 1 st dans le garnissage de la chambre 5 de surchauffe,au-dessus des ouvreaux 11 des brûleurs 12 à gaz.
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Avant de commencer l'élaboration, on réchauffe le cubilot à gaz jusqu'à ce que la température dans la chambre
5 atteigne une valeur de l'ordre de 1600 C. Ensuite on enfourne dans la chambre 4 une charge constituée de métal et de fondants..
Les gaz chauds, en passant entre les gradins 1 et 2 arrivent à la chambre 4 où ils fondent le métal qui tombe du gradin 1 dans le bassin 10 sous la forme de gouttes et de filets.
Pendant la fusion et la surchauffe du métal, on lui amène du courant continu : par les électrodes 14 sur la sole
7 du gradin 1, par les électrodes 13 dans le bassin 10 de métal liquide, et par les électrodes 15 dans la chambre 5 de surchauffe du métal. La polarité et les paramètres du courant amené aux électrodes 15,14 et 13 sont tels qu'un arc s'amorce entre elles, que cet arc surchauffe le métal pendant la chute des gouttes et des filets de la sole 7 du gradin inférieur 1 et que le métal soit mis à un potentiel électrique s'opposant à son oxydation.
Le bassin 10 dans la sole 9 de la chambre 5 se remplit de métal.
Le laitier tombe aussi d&ns le bassin 10, mais il coule conti- nuellement de la surface du métal dans l'avant-creuset 19. De la sorte, la surface du métal est débarrassée en permanence du lai- tier qui ne gêne pas la surchauffe du métal par les produits de combustion du gaz. Le métal surchauffé est coule dans l'avant- creuset 19 où il est prélevé au fur et à mesure que cela est nécessaire.
Le cubilot à gaz à forte surchauffe du métal liquide par arc électrique est prometteur; il trouvera des applications étendues dans l'industrie en tant qu'unité de fusion continue pour les ateliers de fonderie à production à la chaîna, ainsi que pour élaborer divers alliages réfractaires.
Le cubilot à gaz proposé est de conception assez simple, tout en permettant l'accroissement de sa production et
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de la température du métal dans une plage étendue, l'encom- brement du cubilot et la surface du bassin dans la chambre de surchauffe restant les mêmes.
REVENDICATIONS
1.- Procédé d'élaboration d'un métal dans un cubilot à gaz, caractérisé en ce que, sur le chemin que p&rcourt le métal liquide dan@la chambre de surchauffe, on crée un arc électrique pour la surchauffe des gouttes de métal.
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BELGIAN PATENT "Process for producing a metal in a gas cupola and gas cupola to achieve it" .-
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The present invention relates to methods of forming a metal in gas cupolas and gas cupolas to perform these methods.
A process is known for producing a metal in a gas cupola, the vessel of which is shared by two grains in a chamber for melting the charge and a chamber for overheating the metal, in the walls of which are mounted burners and in the. bottom of which is provided a basin for @ -le collection of the liquid metal. This process makes it possible to obtain a quality cast iron.
However, the production of the known cupola is limited and, to increase it, the dimensions of the cupola must be increased.
The aim of the present invention is to increase! the production of cupola without increasing its dimensions.
The solution consists in that, during the preparation of the metal in the gas cupola furnace, an electric arc is created according to the invention, on the path which the liquid metal travels in the superheating chamber. drops of metal.
A gas cupola is also proposed for carrying out the process indicated, the tank of which is divided by two steps into a load melting chamber and a metal superheating chamber, in the walls of which are mounted burners and in the bottom of which is provided a basin for the collection of the liquid metal, the superheating chamber of the cupola being provided, according to the invention, above the burners with at least two pairs of diametrically opposed electrodes for the production of an electric arc.
It is advantageous to mount on the sole of the lower step and in the floor of the basin for the liquid metal auxiliary electrodes connected to poles different from
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the current source to create ,,, an electric potential between them.
The proposed process and the gas cupola to carry it out with the use of an electric arc give the possibility of notably intensifying the process of elaboration of the liquid metal and of reaching the necessary superheating temperature more quickly. metal, which increases the production of the gas cupola furnace. Since the heat of the electric arc superheats not only the liquid metal and the slag continuously flowing from the superheating chamber to the front crucible, but also the combustion products of the gas flowing from the superheating chamber of the metal to the melting chamber of the charge, there is also acceleration of the melting of the charge.
Furthermore, the application of the proposed invention results in a decrease in the oxidation of the metal. As the oxidation of the metal is a phenomenon of interaction of the charged ions of the metal and of the oxidant, any means opposing the formation of free ions of metal and oxidant will also oppose the oxidation of the metal. Electricity has proven to be such an efficient medium; using it you can either add the missing electrons to the ions, or remove the excess electrons from them.
Stable molecules of metal and oxidant are then formed, the activity of which decreases, and, consequently, the probability of oxidation of the metal by the atmosphere of the furnace and the slag is reduced,
In this way, the gas cupola can provide a quality superheated metal, the temperature of the metal and the output of the cupola can be controlled over a wide range by changing the amount of electrical energy supplied to the electrodes mounted on the cupola. bottom of the lower tier; in the liquid metal basin and in the metal superheat chamber.
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The invention is explained below by means of an exemplary embodiment and drawings which represent: FIG. 1, a gas cupola furnace, according to the invention, in section;
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there flre 2, 1 ;. section along line II-II of Figure 1; - Figure 3, the section on line III-III of Figure 2;
In the cupola tank (figure 1) there are two steps 1 and 2. The lower step 1 is used to support the load column and the upper step 2 is used to prevent the load from falling in the lower part of the cupola tank. .
Steps 1 and 2 are cooled by tubes 3 in which water circulates. Steps 1 and 2 divide the gas cupola tank into two chambers: a chamber 4 for melting the chamber and a chamber 5 for overheating the metal.
Between the steps 3, in the lining of the semicircular groove 6, the tank has a larger section. On the sole 7 of the step 1 there is a separating barrier 8 (flg.2 and 3). At the in- part
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: éri;, re de la h <'1 "", bre 5, in its saw 9, and n4r.a ::;. 1 a basin 10 w'3;' l'3 which the tJt <Jl s: a <e.;. =. ile and. is s'J.rcrf <': 1 {' r.ë8nt lté13oration In the garnis;, ag1 u-jeSS'J.5 of the basin 10, are arranged along the perimeter one or more rows of equidistant openers 11 in which we tale of 12 gas burners.
So that the r-cal is overheated when the
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production is: leve..that is: L ;; 4th in regulation "t.Pla't1crtion inten- s, Àfi-6, one 9 rnont6 dan3 the grni3a6e of electrodes 13,14 and 15 isolated from the 'envelope of the cupola and connected to graphite elements 16, 17 and 18 on the sole 9 of the overheating chamber, on the sole 7 of the step 1 st in the lining of the overheating chamber 5, above the openings 11 12 gas burners.
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Before starting the preparation, the gas cupola is heated until the temperature in the chamber
5 reaches a value of the order of 1600 C. Then a load consisting of metal and fluxes is placed in chamber 4.
The hot gases, passing between steps 1 and 2, arrive at chamber 4 where they melt the metal which falls from step 1 into basin 10 in the form of drops and streaks.
During the melting and overheating of the metal, direct current is brought to it: by electrodes 14 on the sole
7 of step 1, by the electrodes 13 in the pool 10 of liquid metal, and by the electrodes 15 in the chamber 5 for overheating the metal. The polarity and the parameters of the current brought to the electrodes 15, 14 and 13 are such that an arc starts between them, that this arc overheats the metal during the fall of the drops and the threads of the sole 7 of the lower step 1 and that the metal is put at an electric potential opposing its oxidation.
The basin 10 in the sole 9 of the chamber 5 fills with metal.
The slag also falls into the basin 10, but it continuously flows from the surface of the metal into the fore-crucible 19. In this way, the surface of the metal is permanently free of the slag which does not interfere with overheating. of the metal by the combustion products of the gas. The superheated metal flows into the fore-crucible 19 where it is taken as and when required.
The gas cupola with high superheat of liquid metal by electric arc is promising; it will find wide applications in industry as a continuous smelter for line production foundry shops, as well as for making various refractory alloys.
The proposed gas cupola is of a fairly simple design, while allowing an increase in its production and
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the temperature of the metal over a wide range, the cupola space requirement and the basin area in the superheating chamber remaining the same.
CLAIMS
1.- Process for the production of a metal in a gas cupola, characterized in that, on the path which the liquid metal travels in the superheating chamber, an electric arc is created for the superheating of the metal drops.