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@ PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE FONTES SPECIALES ......
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Les cubilots ordinaires de fonderie soufflés au ...
}ent froid permettent d'obtenir la fusion facile des fontes en gueuses,telles que les fontes des hauts-fourneaux mélangées de bocages de fonte.Avec une consommation de coke de l'ordre de 8 à 10 %,on obtient des fontes qui peuvent être employées pour la plupart des moulages courants.
La proportion de coke de fonderie nécessaire à la fusion du métal est d'autant plus basse que la combustion du carbone à l'état de CO2 est plus complète et de nombreux inventeurs ont proposé des dispositifs divers qui permettent d'assurer cette combustion en donnant des gaz formés en presque totalité d'acide carbonique et d'azote.
La combustion du carbone en 002 donne dans la région des tuyères, une zone oxydante qui a pour effet de brûler une fraction du silicium et du manganèse contenus dans les pro-
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duits chargés.Le fer lui-même est oxydé et les laitiers obtenus sont toujours noirs et renferment une proportion d'oxyde de fer qui peut dépasser 10 % du poids du laitier.L'élaboration des
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contes, en présence d'oxyde de fer,
ne permet pas la désulfuration et la presque totalité du soufre qui se trouve dans la fonte ou dans le coke des charges passe dans le raétal olaboré.La marche du cubilot ainsi définie conduit donc à une pette au feu d'autant p ¯us importante que l'allure de- 1*'appareil est Plus oxydante et elle donne des fontes oxydées et sulfureuses qui ont pour effet (Le pru- duire dans les -pièces coulées des défauts très graves,tels que soufflures .gouttes froides, etc.......
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La combustion tau coke , à l'état de C02, tonne dans le cubilot, une température de Itordrde 1.400 à 1.#50 aans la ré- gion des tuyères, - 1.0000 à 1 mètreau-dessus et 600 à 800 à la partie supérieure des charges.Les fontes chargées dans le cubilot se trouvent donc sur une grande hauteur en contact avec
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du carbone à haute te<4!?érature ; auss i, ces fonces ont-elles une teneur en C qui oscille généralement entre 3,2- et 3.5 .
Dans le but de réduire cette teneur en carbone, on peut ajouter des mitraillas d'acier aux fontes chargéesillais on augmente cons luéi-a7olem-aÊb dans ce ce cas la teneur en soufre et oxyde de fer du métal coulé et la proportion de C dans la fonte obtenue reste encore élevée.
Divers auteurs ont cherché à améliorer la marche du
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cubilot en faisant passer les fulées en sortant de 1 'appareil, ua,is un échangeur recevant l'air de soufflage.On a pu ainsi réchauf- fer l'air à 2500 et réduire de ? environ la proportion de coke de fusion,mais on a obtenu des gaz encoreplus pauvres en CO et,
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par suite,on a intensifié l'allure oxydante de Papp areil.
On a aussi utilisé le haut-fourneau pour traiter des ferrailles, mais les fortes dimensions de cet appareil ont peur résultat de laisser pendant une longue période la mitraille ::en contact avec le carbone et de donner ainsi des fontes très carburées.
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Dans le procédé, objet de la présente invention,les matières à élaborer formées de mitraille d'acier ou d'un mélange de mitraille et de fohte et ferro-silioium sont fondues rapidement en atmosphère réductrice et en présance de laitiers beaucoup plus calcaires que ceux des cubilots ordinaires ;on obtient ainsi des fontes à b.as carbone qui sont en même temps désoxydées et désulfurées.
Le four de fusion a les dimensions d'un cubilot de fonderie ordinaire ;il est formé d'une tôle épaisse arrosée extérieurement par ruissellement d'eau.Le veut réchauffé à haute température,généralement 400 à 700 , est introduit dans le cubilot par des tuyères à circulation d'eau.
La proportion de carbone des charges estsupérieure d'au. moins 50 % à celle qui correspond à la marche ordinaire des cubilots de fonderie, et l'addition de calcaire est réglée pour obtenir un
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laitier d'indice sio2 généralement inférieur à 1.
CaO La coiùb-ostion du carbone se fait dans ces conditions presque exclusivement à l'état d'oxyde de carbone ; on obtient une zone réductrice à température très élevée, de l'ordre de 1. 600 à 1.800 , limitée à une faible hauteur au-dessus des tuyères ;les calories développées dans cette zône se fixent en presque totalité sur les matières fondues ; au-dessus \le cette zône, la température accroît rapidement et au gueulard uu cubilot elle n'est plus que de 200 à 400 , c'est-à-dire très inférieure à celle des cubilots ord inaires.
On o bt i en t dans c es conditions :
1 -des fontes peu carburées,désoxydées et désulfurées.
2 des laitiers peu ferrugineux.
3 -des gaz coinbustibles dont une partie ( 20 à 25 %) peut être utilisée pour le réchauffage à haute température du vent dans un réchauffeur continu,le reste étant disponiblepour toutes applications thermiques.
.La fusion rapide et en atmosphère réductrice a pour effet de réduirefortement l'oxydation du silicium.Avec du vent, suffisam-
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réduction de la silice des cendres de combustibles et enrichissement en silicium des métaux chargés.De glus ,la perte au- feu qui atteint parfois 10 du métal chargé dans les cubilots ordinaires est ici pratiquement supprimée,
L'allure chaude et calcaire du cubilot permet a'utiliser des combustibles variés,tout en obtenant des fontes bien désulfurées. La marche chaude et réductrice permet d'ajouter aux charges des métaux divers,tels que le nickel, le chrome, etc... et d'in- corporer la totalité des métaux ajoutés dans les fontes obtenues.
Les laitiers réalisés peu ferrugineux et calcaires ont un point de fusion beaucoup plus élevé que les laitiers de cubilots ordinaires ;ces laitiers forment à il intérieur du cubilot un revêtement autour de la paroi métallique,dont l'épaisseur est proportionnelle: à la quantité d'eau utilisée pour ]-l'arrosage de cette paroi.De ce fait ,les réfections du garnissage sont pratiquement supprimées .
Les fontes élaborées en présencede ces laitiers très chauds sont. elles-marnes à une température très élevée.
Les laitiers peuvent être granulés et utilisés pour la fabrication du ciment.
Pour obtenir des fontes très régulières,il sera naturellement nécessaire d'insuffler le vent chaud à une température -rigoureusement constante.
La marche ainsi comprise du cubilot supprime (L'une façon absolue toutes -les fumées,flammes e tpoussières qui s' échappent des cubilots de fonderie ordinaires ;elle est donc particulièrement intéressantedu point de vue de l'hygiène.
Si, dans lecubilot soufflé au vent, chaud, on ajoute de l'oxyde de fer, sous forme de minerai ou de battitures, on n'obtient pas la réduction de cet oxyde de fer par les gaz riches en CO comme dans le haut-fourneau.L'allure rapide du four et la trop basse température des zônes supérieures des charges ne permettent pas à cette réaction de se produite.Le minerai descend
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donc sans réduction sensible dans le cubilot et après fusion se rassemble dans le creuset où il affine la fonte.L'addition d'oxyde de fer dans un cubilot réducteur permet ainsi d'obtenir des fontes décarburées et à la limite , un métal analogue à l'acier.
REVENDICATIONS
1 -Un procédé pour.la fabrication de fontes spéciales désoxydées et désulfurées, caractérisé en ce qu'on charge dans un appareil analogue à un cubilot de fonderie,de la mitraille d'acier ou un mélange de mitraille et de fonte ou ferro-alliages avec des proportions de carbone et de calcaire beaucoup plus fortes que celles qui sont normalement utilisées dans les cubilots ordinaires, et en ce qu'on fond rapidement les matières dans une zône réductrice de faible hauteur à température très élevée obtenue en brûlant le carbone des charges principalement à l'état de CO par du vent réchauffé à haute température.
2 - Un appareil ayant les dimensions générales d'un cubilot de fonderie ordinaire, formé d'un cylindre métallique arrosé extérieurement par ruissellement d'eau, muni à sa base de tuyères à circulation d'eau servant à l'introduction du vent réchauffé à haute température et fermé à sa partie supérieure par un sas de chargement en dessous duquel se trouve une tubulure pour le départ des gaz.
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@ PROCESS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SPECIAL CAST IRONS ......
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Ordinary blown foundry cupolas ...
} ent cold make it possible to obtain easy melting of pig iron, such as cast iron from blast furnaces mixed with cast iron hedges. With a coke consumption of the order of 8 to 10%, one obtains cast irons which can be used for most common casts.
The proportion of foundry coke necessary for the melting of the metal is all the lower as the combustion of carbon in the state of CO2 is more complete and many inventors have proposed various devices which make it possible to ensure this combustion by giving gases formed almost entirely of carbonic acid and nitrogen.
The combustion of carbon in 002 gives in the region of the nozzles an oxidizing zone which has the effect of burning a fraction of the silicon and manganese contained in the propellants.
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The iron itself is oxidized and the slags obtained are always black and contain a proportion of iron oxide which can exceed 10% of the weight of the slag.
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tales, in the presence of iron oxide,
does not allow desulphurization and almost all of the sulfur which is found in the pig iron or in the coke of the feedstocks passes into the olaborated metal. The cupola operation thus defined therefore leads to a fire that is all the greater as the appearance of the apparatus is more oxidizing and it gives oxidized and sulphurous melts which have the effect of causing very serious defects in castings, such as blowholes. cold drops, etc. ....
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The combustion tau coke, in the state of C02, ton in the cupola, a temperature of 1.400 to 1. # 50 in the region of the nozzles, - 1.0000 to 1 meter above and 600 to 800 at the upper part The cast iron loaded in the cupola is therefore on a great height in contact with
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high temperature carbon; also, these dark colors have a C content which generally oscillates between 3.2- and 3.5.
In order to reduce this carbon content, we can add steel submachine guns to the loaded cast iron but we increase cons luéi-a7olem-aÊb in this case the sulfur and iron oxide content of the cast metal and the proportion of C in the melt obtained still remains high.
Various authors have sought to improve the walking
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cupola by passing the fulées out of the apparatus, ua, is an exchanger receiving the blowing air. It was thus possible to heat the air to 2500 and reduce by? approximately the proportion of melting coke, but gases that were even poorer in CO were obtained and,
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as a result, the oxidative allure of the app areil was intensified.
The blast furnace has also been used to treat scrap iron, but the large dimensions of this apparatus fear the result of leaving the scrap metal for a long period in contact with the carbon and thus giving highly carburized cast irons.
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In the process, object of the present invention, the materials to be produced formed of steel scrap or of a mixture of scrap and fohte and ferro-silioium are melted rapidly in a reducing atmosphere and in the presence of much more calcareous slags than those ordinary cupola furnaces; this produces low carbon cast irons which are both deoxidized and desulphurized at the same time.
The smelting furnace has the dimensions of an ordinary foundry cupola; it is formed of a thick sheet sprayed on the outside by trickling water. The air heated to a high temperature, generally 400 to 700, is introduced into the cupola by means of water circulation nozzles.
The carbon proportion of the fillers is greater than. minus 50% to that which corresponds to the ordinary course of foundry cupolas, and the addition of limestone is adjusted to obtain a
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slag index sio2 generally less than 1.
CaO The coiùb-ostion of carbon takes place under these conditions almost exclusively in the state of carbon monoxide; a reducing zone is obtained at very high temperature, of the order of 1,600 to 1,800, limited to a low height above the nozzles: the calories developed in this zone are fixed almost entirely on the molten materials; above this zone, the temperature increases rapidly and at the top of the cupola it is only 200 to 400, that is to say much lower than that of ordinary cupolas.
We o bt i in t under these conditions:
1 - low carburized, deoxidized and desulfurized cast irons.
2 low ferruginous slags.
3 -combustible gases, part of which (20 to 25%) can be used for high temperature reheating of the wind in a continuous heater, the rest being available for all thermal applications.
.The rapid melting and in a reducing atmosphere has the effect of greatly reducing the oxidation of silicon.With wind, sufficient
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reduction of silica from fuel ash and silicon enrichment of charged metals. From glus, the loss on ignition which sometimes reaches 10 of the metal charged in ordinary cupolas is here practically eliminated,
The hot, calcareous appearance of the cupola allows the use of a variety of fuels, while obtaining well desulphurized cast irons. The hot and reducing process makes it possible to add various metals, such as nickel, chromium, etc. to the charges, and to incorporate all of the metals added in the cast irons obtained.
Slags made with little ferruginous and calcareous have a much higher melting point than slags from ordinary cupolas; these slags form inside the cupola a coating around the metal wall, the thickness of which is proportional: to the quantity of water used for] -watering of this wall. As a result, repairs to the lining are practically eliminated.
The melts produced in the presence of these very hot slags are. they marls at a very high temperature.
The slags can be granulated and used for making cement.
To obtain very regular melts, it will naturally be necessary to blow the hot wind at a very constant temperature.
The step thus understood of the cupola eliminates (One absolute way all the fumes, flames and dust which escape from ordinary foundry cupola furnaces; it is therefore particularly interesting from the point of view of hygiene.
If, in the hot, wind-blown cubilot, iron oxide is added, in the form of ore or scale, the reduction of this iron oxide by the CO-rich gases as in the high- The rapid speed of the furnace and the too low temperature of the upper charge zones do not allow this reaction to take place.
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therefore without appreciable reduction in the cupola and after melting collects in the crucible where it refines the cast iron. The addition of iron oxide in a reducing cupola thus makes it possible to obtain decarburized cast irons and, ultimately, a metal similar to steel.
CLAIMS
1 -A process for the manufacture of special deoxidized and desulphurised cast irons, characterized in that an apparatus similar to a foundry cupola is loaded with steel scrap or a mixture of scrap and cast iron or ferro-alloys with proportions of carbon and limestone much higher than those normally used in ordinary cupolas, and in that the materials are rapidly melted in a reducing zone of low height at very high temperature obtained by burning the carbon of the charges mainly in the state of CO by wind heated to high temperature.
2 - An apparatus having the general dimensions of an ordinary foundry cupola, formed of a metal cylinder sprinkled on the outside by streaming water, provided at its base with water circulation nozzles serving to introduce the heated wind to high temperature and closed at its upper part by a loading lock below which is a pipe for the gas outlet.
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