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" Bas-fourneau à deux cuves",
La présente invention a pour objet un bas- fourneau à deux cuves cont le foyer de fusion est cons- titué par la masse liquide de métal et de laitier sur- chauffée.
Dans les hauts-fourneaux modernes, le trou,, de coulée de la fonte est ménagé à trente centimètres environ au-dessus du fond du creuset. Il reste, ainsi, constamment,au-dessous de ce trou un bain de fonte dont la température générale élevée se maintient grâce au
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renouvellement des chutes de fonte liquide et des gout- telettes provenant de la zone de fusion, grâce aussi aux matières en ignition qui viennent se fondre dans ce mi- lieu favorable à ladite fusion.
Le haut-fourneau n'at- teint réellement sa capacité de fusion rapide que lors- que le creuset est plein de fonte. la. couche de fonte, qui se présente ainsi au trou de coulée, est toujours très chaude et très fluide et n'entrave ainsi jamais les percées.En outre, la fonte s'écoule très chaude et très fluide dans les rigoles, moules ou poches, mais la cou- lée forcée du métal provoque, à chaque coulée, un trou- ble dans la zone de fusion.
La technique du nouveau bas-fourneau qui fait l'objet de l'invention, repose surnces observations, mais au lieu que les calories apportées viennent de l'ou- vrage et de la zone de fusion, elles sont produites, au contraire, dans la masse du bain par un chauffage éner- gique et continu à la surface dudit bain.Celle-ci se sur- chauffe par le léchage et la. projection des flammes por- tées aux températures les plus hautes utilisées dans les fours métallurgiques par de fortes oxydations qui ne peuvent nuire aux produits à obtenir, en raison du fait que ceux-ci sont constamment protégés par une couche de laitier maintenue très épaisse.
la masse liquide, dont le volume doit être, au minimum, trois fois plus grand que celui de la matière à fondre, directement en contact, rayonne sur la masse à fondre ( par exemple du minerai dont les oxydes sont réduits par voie indirecte et par voie directe) . De ce fait les températures se propagent dans les ouvrages du bas-fourneau de façon à atteindre 900 dans la zone de réduction directe.
Ces températures sont maintenues et , même légèrement augmentées par des jets de gaz( récupé- rés aux gueulards) brûlés par des jets d'air chauffés à plus de 1000 dans des récupérateurs continus; ces
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jets de gaz et d'air proviennent de deux rangées de tuyères ménagées dans les parois de la zône de réduc- tion directe,
L'anhydride carbonique règne en majeure partie dans cette zône, et là température y est maintenue de ce fait aux environs de 900 . Il faut cependant surveil 1er le débit d'air par les tuyères afin de ne/pas créer une zône oxydante qui détruirait les effets de la ré- duction indirecte provoquée dans les zônes supérieures.
Dans ces conditions, les gaz se transformeront, pendant leur ascension, au milieu du carbone à la tempé, rature comprise entre 700 et 400 suivant la formule;
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- c a C 0 + C 02 . ! favorable à la pénétration du carbone dansle minerai et à la réduction des oxydes métalliques par voie indi- recte.
Cet oxyde de carbone se maintient pendant le reste de l'ascension des gaz, et il ne sort du gueu- lard que ce seul gaz, contrairement à ce qui se passe dans le haut-fourneau; il en résulte que les gaz perdus du bas-fourneau qui fait l'objet de l'invention sont mieux utilisables que ceux du haut-fourneau, puisqu'ils sont plus riches en CO et infiniment plus propres, ce qui permetmême d'éviter leur lavage. Pour que le foyer de fusion se rapproche de celui du haut-fourneau, il est nécessaire que la masse liquide, renfermée dans un creuset très spacieux, relie les deux ouvrages des deux bas-'fourneaux; elle pénètre donc en dessous des deux ouvrages.
Les deux ouvrages sont séparés du laboratoire ou creuset .précité,et des flammes, par l'interposition de deux écrans refroidis par circulation d'eau. Cette disposition a pour heureux effet d'éviter le contact des flammes avec les matières à fondre et l'oxydation de celles-ci.
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Une disposition particulière-au creuset assure un niveau constant et des épaisseurs constantes du bain de métal et de la couche de laitier qui protège le bain ceci évite les troubles provoqués dans la descente des charges, comme cela seproduitdans les hauts-four- neaux. Ce niveau constant est maintenu grâce à deux trop-pleins situés de chaque côré du laboratoire prin- cipal, trop-pleins par lesquels la nasse liquide se dé- verse automatiquement dans deux petits laboratoires de coulée qui se remplissent ainsi au fur et à mesure. Le ' laitier s'évacue par un trou de coulée convenable et le métal se coule de la même façon que dans les fours Martin, avec cette différence que cette coulée peut êtr pratiquement discontinue.
Ces dispositions ont été adoptées de façon à accumuler dans le grand laboratoire un métal partieu-
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lièrement oxydable contenant une quantité minimum de r9Ctf.im:lal carbone ou ne contenant pas du tout de carbone./tel que &J <*<etjh ±/gij 04ll-)j 1a fonte et les ferro-alliages, on pourra se passer des @ deux petits laboratoires avec déversoirs, et pratiquer la coulée du métal par couches les plus réduites, après avoir évacué une partie des laitiers directement, com- me dans un haut-fourneau.
Le bas-fourneau et la masse liquide peuvent être chauffés indifféremment au gaz, hydrocarbure, élec. tricité au autres moyens thermiques.
On comprend aisément que le 'bas-fourneau fonc- tionnant dans les conditions ci-dessus indiquées assure la fusion idéale des minerais et autres matières et la production régulière de métal sans oxydation, carbura- tion, ni altération quelconques.
Pour bien faire comprendre l'invention, on a re. présenté sur le dessin ci-annexé, à titre d'exemple seu lement, un mode de réalisation du bas-fou.rneau précité:
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La. figure 1 est une coupe verticale du bas- fourneau, transversale par rapport au laboratoire pr imaire ;
La figure 2 en est une coupe -verticale par II-
II de la figure 1, cette coupe montrant le laboratoire primaire, les deux laboratoires secondaires et les brû- leurs.
Conformément à l'invention, le bas-fourneau com porte deux cuves 1 qui débouchent par les ouvertures 2 dans un laboratoire ou creuset primaire 3; ces ouver- tures, toujours de forme rectangulaire, mettent la mas. se liquide en contact direct avec la matière à fondre ( par exemple le minerai dont les oxydes sont réduits)' et ont des dimensions proportionnelles à la capacité de fusion du bas-fourneau; ces dimensions sont réduites lorsqu'on veut produire du métal peu carburé ou non car. buré; dans le cas de production de métal plus carburé, ces ouvertures sont au contraire plus longues et plus larges.
Les deux cuves sont munies, entre les zônes de réduction directe 4 situées au-dessus des ouvrages 5 et les zônes de réduction indirecte 6, d'une double rangée de tuyères 7 et 8, la première rangée étant constituée pat des tuyères à air chaud dont le diamètre varie avec la capacitéde fusion horaire du bas-fourneau, etla de uxième rangée par des tuyères à gaz dont le diamètre varie également avec ladite capacité de fusion horaire.
Au-dessus des zônes de réduction indirecte 6 se trouver les zônes d'imprégnation 9 et les zônes de déshydrata tion 10. Les gueulards 11 sont munis de collecteurs qui aspirent les gaz du bas-fourneau . 'Les deux ouvrage sont séparés du laboratoire primaire 3 par des écrans 12 munis de refroidisseurs 13 à circulation d'eau.
La partie inférieure du bas-fourneau com- porte, outre le laboratoire primaire 3, deux creusets secondaires 14, séparés du laboratoire précité par
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deux déversoirs 15 par lesquels se déverse le trop-plein du laboratoire 3. On prévoit pour la vidange, des trous
16 pour le creuset 3, et des trous 17 pour les creusets
14. Le métal et les laitiers sont coulés respectivement par les trous 18 et 19. La masse liquide est surchauffée, ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus, par exemple grâce à la combustion de gaz arrivant par les carneaux 20, l' air chaud arrivant par les carneaux 21.
Enfin on prévoit dans la partie inférieure ou bas-fourneau des portes de travail 22 et dans la partie supérieure @ des trous de visite 23 et des trous d'allumage 24 Un@tel bas-fourneau pourra alors être utilisé de trois façons:
1 ) On chauffera le four ou laboratoire primaire à la façon des fours Martin; dès que le séchage et la tem- pérature générale seront jugés suffisants, on chargera la fonte(ou un mélange de fontes et de'ferrailles) avec du ferrosilicium, du ferromanganèse ou du silico-spiegel ou silicomanganèse, selon les fabrications à entreprendre ; ces matières seront fondues comme dans le four rtin.
Une fois la masse liquide constituée, on intro- duira dans les deux cuves deux charges de coke(ou encore de charbon maigre ou d'anthracite)pour former un lit sur ; le métal liquide; ce lit recevra les charges de briquet- tes de minerais, fondants et réducteurs.
On chauffera alors très fortement la masse liquide par les gaz ou autres moyens thermiques, la cha- leur rayonnée par la masse en fusion brûlera le coke dans les deux ouvrages; la température augmentant, elle gagnera les couches de minerai pour effectuer la réduction direc- te et indirecte et les produits de la réduction descen- dront dans le bain de métal, dans lequel ils se fondront,
Pour que le fonctionnement ci-dessus indiqué soit régulier, il ne faut pas qu'il se forme de ramollis- sements de matière dans les deux ouvrages ni de liqué-
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factions mêmes partielles;
il faut seulement atteindre les températures propices à la réduction des oxydes mé- talliques,
2 ) On sèchera et on chauf'fera, comme dans le cas précédent, mais en chargeant préalablement du bois et du coke dans les deux cuves, et en allumant à la fa- çon des cubilots; dès que le feu atteindra les tuyères à vent ou à air chaud, on chargera la fonte ou les fe rros, etleur fusion s'opérera de la même façon que dans les cubilots; les produits liquides tomberont dans le labo- ratoire primaire, ou ils seront surchauffés; lorsque la quantité de liquide sera suffisante pour forcer le foyer de fusion, on arrêtera les charges de fontes et de fer- ros et l'on alimentera les cuves par des charges de bri- quettes de minerais, fondants et réducteurs.
De cette façon, la marche du bas-fourneau ne sus bira aucun arrêt; c(est le procédé le plus pratique de mise en train.
3 ) On peut remplir de coke le laboratoire pri- maire ainsi que les deux ouvrages jusqu'à 50 centimètres au-dessus des tuyères à gaz, puis charger les briquettes de minerais, les fondahts et les réducteurs . la chauffe du laboratoire primaire gagnera le coke des ouvrages; la réduction des oxydes métalliques s'effectuera et les pro- duits fondront au contact du coke chaufféà blanc dans le laboratoire primaire, c'est le procédé le moins avanta- geux.
Dans tous les cas, le bas-fourneau qui fait l'ob jet de l'invention présente, outre les avantages ci-des- sus indiqués,celui de permettre l'addition de matières convenables dans les creusets secondaires pour l'obtention de métaux spéciaux . En outre, on remarquera que les fon- @
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tet tes!1//rerros ayant servi à la mise en marche sont récu- péréssous forme de métal vendable.