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".MODE DEPURATION DE L'ACIER"
On sait que l'acier, qu'il provienne du convertis- seur Bessemer, du Pour Martin ou du oreuset, contient toujours des impuretés, laitiers, agglomérats de constituants spéciaux, gaz dissous, eto.o Il en est de même de la fontes les procédés d'affinage les plus perfectionnés auxquels on a eu recours ne peuvent les débarrasser de ces impuretés qui diminuent les quali- tés physiques, chimiques et même électriques de l'acier et qui causent des déchets considérables au moment du moulage et des autres opérations auxquelles ils sont soumis.
La présente invention a pour objet un procédé méca- nique- permettant de séparer très rapidement et dune manière ef- fective l'acier et la fonte des diverses impuretés et des gaz dis- sous* Ce procédé n'a pas d'action sur les composés combinés chi-
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miquement, ou dissous dans l'acier, mais il permet d'enlever toutes les matières qui forment aveo l'acier ou la fonte à l'état de fusion un mélange mécanique très intime. Il ne opprime pas l'effet dû* à la liquation des carbures de fer, mais il en réduit notablement l'inconvénient.
L'invention consiste essentiellement à soumettre à l'action de la force centrifuge le métal à épurer, en le soumettant en même temps à un chauffage qui permet de l'amener à un degré de fluidité suffisant.
De plus, pour obtenir la dite épuration, le nouveau procédé est caractérisé par une action combinée de la force centrifuge et de la pesanteur, comme il sera expliqué ci-après*
Le procédé objet de l'invention est réalisé en prin- cipe par une combinaison de moyens permettant d'amener le métal à une température suffisante assez élevée pour produire une véritable chauffe et de moyens permettant, par un mouvement de rotation à vitesse convenablement reglée suivant les phases de l'opération , de développer en même temps la force centrifu- ge et d'obtenir ainsi l'épuration désirée.
l'invention comprend aussi un appareil pour la réali- sation de ce procédé' formé d'une enceinte en matière réfrac- taire, disposée de façon à ppuvoir tourner à grande vitesse, et d'un système de chauffage, soit par la combustion d'un gaz', soit au moyen de courants électriques, et,spécialement de courants de Foncault/ou les deux combinés.
Des moyens sont prévus pour amener d'une manière continue le gaz combustible , ou le courait électrique'* au système tournant, malgré le mouvement de rota- tiont
L'appareil est muni d'un système de réfrigération par circulation d'air destiné à empêcher le surohauffage de la partie périphérique de l'enceinte;
ce système est combiné de manière à établir les communications nécessaires entre des
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conduits fixes d'amenée et de sortie d'air et le système ro- tatif*
Bans une forme d'exécution applicable dans le cas de marche discontinue,l'appareil oomporte aussi des canaux d'introduction du métal fondu qui le distribuent à la périphé rie de la partie tournante et.un oonduit d'évacuation disposé au centre*
Dans une autre forme destinée à la marche continue. l'appareil est muni d'un dispositif collecteur séparateur où se réunissent d'une part le métal pur; d'autre part le laitier qui s'écoulent au dehors soit µ'une manière continue, soit à intervalles aussi rapprochés qu'on le désire.
Leader épuré obtenu à l'aide de ce procédé et de cet appareil est absolument exempt de gaz et d'impuretés , et parfaitement hdmogèneo Les qualités de ce métal sont notamment améliorées, spécialement la résistance mécanique qui est con- sidérablement augmentée.
Pour fixer les idées, on a représenté dans le dessin annexé, donné à titre d'exemple seulement, diverses formes d'exécution de l'appareil tel qu'il peut être réalisé.
Dans ce dessin, :
La fig. 1 est une coupe verticale d'un appareil à marche discontinue et chauffage au gaz.
La fige 2 est une vue moitié en,.Plan et moitié en coupe horizontale correspondante
Les figs. 3 à 9 montrent des détails d'exécution.
Les figs. 10 et 11 sont deux vues semblables aux figs. 1 et 2 relatives à une variante d'exécution, dans le cas de chauffage électrique.
La fig. 12 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil à marche continue.
La fig. 13 est une coupe transversale correspondant à la fig. précédente.
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Comme on le voit sur ce dessin, le nouvel appareil oomprend une enceinte tournante destinée à recevoir l'acier liquide et constituée par une cuirasse d'acier ± formée par exemple par de@ anneaux emboîtés le* uns dans les autres et bou- lonnés ensemble. Le cylindre ainsi obtenu est solidaire de fonds a1 a2. Il est garni intérieurement d'un revêtement en matière réfractaire 5, par exemple en magnésie, chaux vive ou toute autre matière non attaquée par le métal liquide. A l'intérieur se trouve réservée une chambre ? de capacité con- venanle.
Le dispositif ainsi constitué est monté sur divers roulements 0 c1,et il peut être actionné par des pignons d engrenant avec une couronne dentée solidaire du fond.
La partie supérieure forme une sorte de cheminée f, pouvant être fermée par. un bouchon mobile ± 1 , dans lequel est réservé un conduit f2. Le fond de la cheminée est fermé par un cône f3 d'où partent des canaux g disposés obliquement et aboutissant dansla onambre tournante, à une distance suffisante de l'axe de retation.
Le fond du four est percé d'un conduit axial h,dans lequel on peut engager l'extrémité d'un brûleur 1 recevant un mélange de gaz combustible et d'air, amené par des tuyaux ±1 et 1 2. fige- 3 et 4 .9 Ce brûleur peut basculer sur un axe @3, pour être écarté du conduit h, et à sa place on peut amener un bouchon ¯$ en graphite porté par un support 11 pi-. votant sur un axe j2 * Le bouchon est monté sur le dit sup- port par l'intermédiaire d'une crapaudine j3 , fig. 5, qui permet à ce bouchon de tourner avec le four.
Pour empêcher la paroi de l'appareil tournant d'attein dre une température excessive, le garnissage 1 est refroidi par une circulation d'air. Celle-ci peut être réalisée, comme représentée au moyen de tuyaux k dont une extrémité déboucha
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dans une conduite de distribution d'air 1 et l'autre extrémité dans une autre conduite m. Ces conduites sont formées par des couronnes n, fig. 6, solidaires de la partie tournante) et une gouttière double renversée o Cette gouttière double est soli- daire de conduits p q, d'arrivée et de sortie, qui servent en même temps de poutres de support pour la partie de l'appareil qui se trouve au-dessus du système tournant. La circulation de l'air s'effectue comme indiqué par les flèches.
Elle est produite par pompe ou ventilateur. L'air chaud peut être utilisé pour alimenter le brûleur.
.Les joints entre les organes fixes et.les organes mobiles se trouvent en'nl , fige 6, ou n2,fige 7. Dans le cas de la fig. 6, ces organes sont emboîtes suivant un profil en v .
Dans le cas de la fige 7 les bords des couronnes il et c1 qui sont en contact sont droits et des couronnes d'étanchéité élastiques n3 sont appliquées sur les joints.
La lubrification des parties frottantes est assurée au moyen d'huile amenée par des tyaux r ; l'excès est repris par d'autres tuyaux r1.
Le fonctionnement de cet appareil est le suivant :
On chauffe la chambre F, au moyen du brûleur 1 in- troduit dans le conduit h. Les produits de combustion s'échappent par le passage f2.Pour empêcher le surchauffage de l'enveloppe on met en action le système de ventillation. L'air froid, arrivant par exemple par le conduit p, se répand dans l'espace annulaire 1 formant chambre de distribution, pénètre dans les tuyaux k qu'il parcourt et ressort de ces tuyaux en m, d'où il est évacué par le conduit ± . Le dispositif tournant est mis en rotation à l'aide des pignons d.
Pour chars'or la chambre F, on lève la bouohon f1 et l'on verse dans la cheminée f, le métal fondu 4 épurer: on peut ainsi verser le métal directement du convertisseur ou l'apporter
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dans une pocha de coulée.
Le liquide tombant en f, passe dans des canaux obli- ques g qui l'amènent à la partie périphérique de la chambre. La force centrifuge agit presque immédiatement sur le métal qui se porte à la périphérie et n'a pas tendanoe à sortir par le conduit inférieur central h. Pour plus de sûreté on augmente la pression dans le brûleur i pendant le changements afin d'empêcher le métal de s'engager dans le conduit h, tant qu'il ne participe pas com- plètement au mouvement de rotation et que ees molécules ne sont pas encore soumises à la totalité de la force centrifuge que cette rotation peut développer.
On laisse le métal un certain temps dans l'appareil, ce temps dépend de plusieurs facteurs :de la vitesse de rotation de l'épaisser de la couche de métal sur lequel on opère, de la nature de ce métal, eto.o
Sous Inaction de la force centrifuge les parties les plus denses gagnent la périphérie; c'est le métal par; les matière@ étrangèresplus Ingérée se trouvent au centre* Boue séparer ces matières étrangères, on retire le brûleur à gaz; on ralentit la vitesse de rotation ;
lesimpuretés s'écoulent par le conduit h et on les reçoit par exemple dans un chariot à laitier, Après l'écoulement des impureté on augmente à nouveau la vitesse pour empêcher l'acier de couler à son tour dans le chariot à laitier. On substitue à oe chariot une poche de coulée et on diminue la vitesse de rotation de telle sorte que l'acier coule dans oette poche. Cn rétablit enswite le chauffage en vue d'une opération suivante.
On voit que, au moment où l'on ralentit la vitesse de rotation, on permet à la pesanteur d'agir en vue d'effectuer la séparation des divers éléments comme il vient d'être expliqué. Il y a donc..dans .le-nouveau procédé, une combinaison caractéristique de l'action de la force centrifuge et de 'celle de la pesanteur.
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Au lieu de disposer les deux tubes il eti2 du 'brûleur parallèlement, fige 4, on peut les placer l'un dans l'au- tre comme représenté figs. 8 et 9, ce qui rend cet appareil moins encombrant.
Le nouvel appareil peut être chauffé de toute autre manière que par combustion d'un gaz. En particulier en peut avoir recours au chauffage électrique. Il convient dans ce cas d'utiliser les courante de chauffage tels que les courants parasites de
Foucault.
Les figs. 10 et 11 montrent une variante du four avec chauffage électriques Dans le garnissage est logé un bobinage s dont les extrémités sont reliées à des contacts ± com- prenant chacun une couronne et un fortteur. Un écran magnétique u est disposé autour de l'enroulement. Le reste de l'appareil est semblable à celui de la fig. 1.
On peut aussi combiner le chauffage au gaz et le chauffage électrique,ce dernier pouvant servir à terminer le chauffage et à porter l'acier à une température où sa fluidité est suffisante.
Au lieu d'appareil à marche discontinue, on peut réaliser aussi un appareil à marche dontinue, tel que par exemple celui montré fige. 12 et 13.
Cet appareil comprend un cylindre analogue à celui déjà décrit, dans lequel on injecte en h du gaz combustible, ou muni d'un enroulement de chauffage électrique; cet appareil com- porte aussi une circulation d'air eomme précédemment, et les moyens pour l'assurer, qui n'ont pas été représentés.
Ce cylindre repose sur des galets a1 et tourne autour d'un axe faisant un certain angle avec l'horizontale de tacon que pendant la rotation les bains fluides de laitier et d'acier sont limités intérieurement par des surfaces en forme de paraboloïde de révolution indiqué sohématiquement sur le dessin.
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Sa partie caractéristique est un collecteur sépara- teur d'acier épuré et de laitier oomposé de pièces tournant avec le cylindre et d'un bloo fixe v, laissant entre lui et ces pièces des intervalles x et y , qui constituent les poches où s'aocumu- lant l'acier et le laitier ; lapoche annulaire x communique par des conduites x1 aveo la partie périphérique de la chambre! la paie annulaire y communique par un conduit y1, réglé par un bouchon à via z, avec la partie centrale où s'accumulent les impuretés,
Des conduits d'évacuation, formée dans le 'bloc fixe v amènent au dehors, d'une manière continue, d'une part, l'acier, d'autre part, les impuretés.
On peut aussi boucher les conduits et faire des oculées périodiques aussi fréquentes qu'on le juge utile.
L'acier à épurer est introduit en h d'une manière oontinue ou à intervalles rapprochés, mais sans arrêter l'appareil qui tourne continuellement, par un bec ou tuyau de déversement approprié.
L'acier obtenu par le procédé et les appareils qui viennent d'être décrits est parfaitement homogène et absolu- ment exempt de gaz et d'impuretés. Sa résistance aux efforts de tcat genre, son élasticité, sa dureté, etc.., sont très supéures à celles des meilleurs acier au creuset.
Grâce à ce fait qu'il ne contient ni gaz, ni impu- retés, on évite au moulage les soufflures, les retassements et autres défauts usuels et on supprime les énormes déchets qui se produisent avec les procédés connus.
Les disposition ci-dessus ne sont données qu'à titre d'exemple; l'invention pourra être réalisée suivant toute variante d'exécution basée sur les principes qui ont été définis. De plus, les formes, dimensions, détails d'exécution et matériaux employés pour les appareils pourront varier sans changer le principe de l'invention.
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"STEEL PURIFICATION MODE"
We know that steel, whether it comes from the Bessemer converter, Pour Martin or oreuset, always contains impurities, slags, agglomerates of special constituents, dissolved gases, eto.o The same is true of cast iron. the most advanced refining processes which have been used cannot rid them of these impurities which reduce the physical, chemical and even electrical qualities of the steel and which cause considerable waste during casting and other operations to which they are subject.
The present invention relates to a mechanical process which makes it possible to very quickly and effectively separate the steel and the cast iron from the various impurities and dissolved gases. This process has no effect on the gases. combined compounds chi-
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mically, or dissolved in the steel, but it makes it possible to remove all the matters which form with the steel or the cast iron in the state of fusion a very intimate mechanical mixture. It does not oppress the effect due to the liquation of the iron carbides, but it considerably reduces the inconvenience.
The invention essentially consists in subjecting the metal to be purified to the action of centrifugal force, while at the same time subjecting it to heating which makes it possible to bring it to a sufficient degree of fluidity.
In addition, to obtain the said purification, the new process is characterized by a combined action of centrifugal force and gravity, as will be explained below *
The process which is the subject of the invention is carried out in principle by a combination of means making it possible to bring the metal to a sufficient temperature high enough to produce real heating and of means allowing, by a rotational movement at a speed suitably adjusted according to the phases of the operation, to simultaneously develop the centrifugal force and thus obtain the desired purification.
the invention also comprises an apparatus for carrying out this process' formed of an enclosure of refractory material, arranged so as to rotate at high speed, and of a heating system, either by the combustion of gas. 'a gas', either by means of electric currents, and, especially Foncault currents / or both combined.
Means are provided for continuously supplying the fuel gas, or electric current '* to the rotating system, despite the rotational movement.
The apparatus is fitted with an air circulation refrigeration system intended to prevent overheating of the peripheral part of the enclosure;
this system is combined to establish the necessary communications between
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fixed air supply and outlet ducts and the rotary system *
In one embodiment applicable in the case of discontinuous operation, the apparatus also includes channels for introducing the molten metal which distribute it to the periphery of the rotating part and an evacuation duct arranged in the center *
In another form intended for continuous walking. the apparatus is provided with a collector-separator device in which the pure metal meets on the one hand; on the other hand, the slag which flows out either continuously or at intervals as close as desired.
Clean leader obtained by means of this process and of this apparatus is absolutely free of gas and impurities, and perfectly hdmogeneo The qualities of this metal are notably improved, especially the mechanical resistance which is considerably increased.
To clarify ideas, there is shown in the accompanying drawing, given by way of example only, various embodiments of the apparatus as it may be produced.
In this drawing,:
Fig. 1 is a vertical section of an appliance with discontinuous operation and gas heating.
Figure 2 is a view half in, .Plan and half in corresponding horizontal section
Figs. 3 to 9 show execution details.
Figs. 10 and 11 are two views similar to Figs. 1 and 2 relating to an alternative embodiment, in the case of electric heating.
Fig. 12 is a longitudinal sectional view of an apparatus with continuous operation.
Fig. 13 is a cross section corresponding to FIG. former.
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As can be seen in this drawing, the new apparatus includes a rotating chamber intended to receive the liquid steel and constituted by a steel breastplate ± formed for example by @ rings fitted into each other and bolted together. . The cylinder thus obtained is integral with funds a1 a2. It is lined on the inside with a coating of refractory material 5, for example magnesia, quicklime or any other material not attacked by the liquid metal. Inside is a room reserved? of suitable capacity.
The device thus formed is mounted on various bearings 0 c1, and it can be actuated by pinions meshing with a toothed ring integral with the bottom.
The upper part forms a sort of chimney f, which can be closed by. a movable plug ± 1, in which a duct f2 is reserved. The bottom of the chimney is closed by a cone f3 from which the channels g arranged obliquely and ending in the rotating onambre, at a sufficient distance from the retation axis.
The bottom of the furnace is pierced with an axial duct h, in which one can engage the end of a burner 1 receiving a mixture of fuel gas and air, supplied by pipes ± 1 and 1 2.figures 3 and 4 .9 This burner can switch on an axis @ 3, to be moved away from the duct h, and in its place we can bring a plug ¯ $ in graphite carried by a support 11 pi-. voting on an axis j2 * The plug is mounted on said support by means of a clamp j3, fig. 5, which allows this plug to rotate with the oven.
To prevent the wall of the rotating apparatus from reaching an excessive temperature, the lining 1 is cooled by circulating air. This can be achieved, as shown by means of pipes k, one end of which opens out.
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in an air distribution duct 1 and the other end in another duct m. These conduits are formed by rings n, fig. 6, integral with the revolving part) and an inverted double gutter o This double gutter is solid with pq, inlet and outlet conduits, which at the same time serve as support beams for the part of the appliance which is located above the rotating system. Air circulation takes place as indicated by the arrows.
It is produced by pump or fan. Hot air can be used to feed the burner.
. The joints between the fixed members et.les movable members are en'nl, freezes 6, or n2, freezes 7. In the case of FIG. 6, these members are fitted in a v-shaped profile.
In the case of the pin 7, the edges of the rings il and c1 which are in contact are straight and elastic sealing rings n3 are applied to the seals.
Lubrication of the friction parts is ensured by means of oil supplied by r tyaux; the excess is taken up by other pipes r1.
The operation of this device is as follows:
The chamber F is heated by means of the burner 1 introduced into the duct h. The combustion products escape through passage f2. To prevent overheating of the casing, the ventilation system is activated. The cold air, arriving for example through the duct p, spreads in the annular space 1 forming the distribution chamber, enters the pipes k that it passes through and leaves these pipes in m, from where it is evacuated by the duct ±. The rotating device is rotated using the pinions d.
To tank the chamber F, we lift the bouohon f1 and we pour into the chimney f, the molten metal 4 purify: we can thus pour the metal directly from the converter or bring it
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in a pouring pocha.
The liquid falling at f, passes through oblique channels g which bring it to the peripheral part of the chamber. The centrifugal force acts almost immediately on the metal which goes to the periphery and does not tend to leave by the central lower duct h. For greater safety, the pressure in the burner i is increased during the changes in order to prevent the metal from engaging in the duct h, as long as it does not participate completely in the rotational movement and these molecules are not not yet subjected to the totality of the centrifugal force that this rotation can develop.
The metal is left in the device for a certain time, this time depends on several factors: the speed of rotation of the thickness of the layer of metal on which we operate, the nature of this metal, eto.o
Under the inaction of centrifugal force the densest parts reach the periphery; it is the metal by; the foreign matter more Ingested are in the center * Sludge separate these foreign matter, the gas burner is removed; the speed of rotation is slowed down;
the impurities flow through line h and are received for example in a slag cart. After the impurities have flowed out, the speed is increased again to prevent the steel from flowing in turn into the slag cart. A casting ladle is substituted for the cart and the speed of rotation is reduced so that the steel flows into this ladle. Cn then restores the heating for a subsequent operation.
It can be seen that, when the speed of rotation is slowed down, gravity is allowed to act in order to effect the separation of the various elements as has just been explained. There is therefore in .the new process a characteristic combination of the action of centrifugal force and that of gravity.
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Instead of placing the two tubes il eti2 of the burner in parallel, freezing 4, they can be placed one inside the other as shown in figs. 8 and 9, which makes this device less bulky.
The new appliance can be heated in any way other than by combustion of a gas. In particular, electric heating can be used. In this case it is advisable to use the heating currents such as the parasitic currents of
Foucault.
Figs. 10 and 11 show a variant of the furnace with electric heating In the lining is housed a winding s, the ends of which are connected to contacts ± each comprising a ring and a fortor. A magnetic screen u is arranged around the winding. The rest of the apparatus is similar to that of fig. 1.
It is also possible to combine gas heating and electric heating, the latter being able to be used to complete the heating and to bring the steel to a temperature where its fluidity is sufficient.
Instead of a discontinuous operating device, it is also possible to produce a continuous operating apparatus, such as for example the one shown freezes. 12 and 13.
This apparatus comprises a cylinder similar to that already described, into which fuel gas is injected at h, or provided with an electric heating coil; this apparatus also includes air circulation as previously, and the means for ensuring it, which have not been shown.
This cylinder rests on rollers a1 and rotates around an axis forming a certain angle with the parabolic horizontal that during the rotation the fluid baths of slag and steel are internally limited by surfaces in the form of paraboloid of revolution indicated sohematically on the drawing.
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Its characteristic part is a separating collector of pure steel and slag o composed of parts rotating with the cylinder and a fixed bloo v, leaving between it and these parts intervals x and y, which constitute the pockets where s' documenting steel and slag; the annular pocket x communicates via pipes x1 with the peripheral part of the chamber! the annular pay communicates there by a conduit y1, regulated by a plug at via z, with the central part where the impurities accumulate,
Drainage ducts, formed in the 'fixed block v bring outside, in a continuous manner, on the one hand, the steel, on the other hand, the impurities.
You can also plug the ducts and make periodic oculars as often as deemed useful.
The steel to be cleaned is introduced in hours continuously or at short intervals, but without stopping the continuously rotating apparatus, through a suitable spout or discharge pipe.
The steel obtained by the process and the apparatus which have just been described is perfectly homogeneous and absolutely free of gas and impurities. Its resistance to the stresses of type, its elasticity, its hardness, etc., are very superior to those of the best crucible steel.
By virtue of the fact that it contains neither gas nor impurities, in molding blowholes, set-backs and other usual defects are avoided and the enormous waste which occurs with the known processes is eliminated.
The above provisions are given only as an example; the invention may be carried out according to any variant embodiment based on the principles which have been defined. In addition, the shapes, dimensions, details of execution and materials used for the devices may vary without changing the principle of the invention.