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"AFFINAGE DES RIBLONS :DE FER DANS UN FOUR ROTATIF"
L'invention concerne la fusion et/ou l'affinage des métaux, - en particulier des riblons - , du groupe du fer, c'est-à-dire du fer, de l'acier, du chrome, du nickel, du manganèse ou du cobalt, ou d'un alliage quelconque, formé principalement d'un ou plusieurs de ces métaux. L'invention concerne particulièrement la solution du problèe qui se pose, lorsque les riblons sont sous forme de copeaux ou autres pièces de faibles dimensions. Ces riblons ne peuvent être fondus au cubilot, car ils l'obstrueraient. Même si on forme des briquettes avec ces pièces de faibles dimensions, les
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résultats ne sont guère satisfaisants.
De plus, dans le cas del'acier, la Lcmpérature doit être très élevée et ces hautes températures ce sont pas faciles à obtenir dans un four ordinaire.
Si le métal à affiner est sous forme d'objets en fragments ou ae pièces moulées cassées, on peut le fondre en dehors du Four, par exemple dans un cubilot, et l'introcuire ensuite dans le four à l'état fondu. La fonte fondue provenant des nauts fourneaux peut être introduite directement dans le four, en vue surtout de la désulfurer, ou la fonte brute peut être refondue ettraitée ensuite.
Suivant l'invention, on évite d'avoir à forcer des briquettes ou à faire subir au métal un autre traitement préalableen introduisant lescopeaux ou autres pièces de faibles dimensions dans un four rotatif, d'une longueur sensiblement plus grande que celle de la zone de la flamme, par exemple un foui du type employé à la cuisson du ciment. Les morceaux de riblons cescendent dans le four à contre-courant avec la flamme et les produits de la combustion.
L'opération est continue, du fait qu'on fait arriver régulièrement des nouvelles pièces dans ie four et par suite est essentiellement diffé- rente des opérations par lesquelles on affine des charges de fonte dans des tambours de courte longueur, et assez courts pour que la flamme entrant à une extrémité du four se propage à peu près sur toute sa longueur, et par lesquelles la charge est traitée dans son ensemble, puis déchargée du four.
De préférence, on n'introduit pas seulement des morceaux de'riblons du métal dans le four, mais on y intro-
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duit aussi des matières de formation de la scorie, qui peuvent ou non fondre elles-mêmes, de sorte que le métal est affiné dans le four, le métal et la scorie en étant déchargés séparément. Cette matière de formation de la scorie peut être de la chaux ou les matières premières de la fabrication du ciment. En général, les températures, qui sont atteintes dans les fours rotatifs de cuisson du ciment ou de la chaux, sont assez élevées pour fondre les riblons ou maintenir à l'état fondu les métaux déjà fondus du groupe du fer ; suite le métal peut être fondu et/ou affiné en même temps que s'effectue la cuisson du ciment ou de la chaux, dans les fours de ce type.
L'effet d'affinage exercé par la scorie est notablement accru par la nature de l'action qui se produit dans un four rotatif, et qui provoque un mélange intime des matières contenues dans le four. Lorsqu'on introduit dans le four rotatif, suivant l'invention, du métal fondu, l'introduction se fait en un point de la longueur du four, où la température est supérieure au point de fusion du métal.
Dans ce cas, on introduit aussi dans le four la matière de formation de la scorie, et on la fait descendre dans le four en contact avec le métal fondu, qui, ainsi que la scorie sont déchargés séparément du four.
On a constaté que le ciment ou la chaux absorbent une proportion notable de la teneur en soufre du fer ou de l'acier et diminuent la teneur en silicium. La chaux peut être de la chaux hydraulique ou de la chaux pure.
Les petits morceaux de riblons peuvent être avantageusement ajoutés aux matières premières de la fabrication du ciment, avant qu'elles entrent dans le four. Si ces matières premières du ciment ont été préparées par voie
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sèche, les copeaux ou petits morceaux peuvent être mélangés avec ces matières premières à un moment du traitement où ils favorisent la transformation des matières premières à l'état modulaire, forme sous laquelle on les cuit généralement. Cependant, il doit être entendu qu'on peut, si on le désire, mélanger le fer ou l'acier avec les matières premières à un moment quelconque du traitement de leur préparation, l'invention ne dépendant en aucune manière du procédé spécial de préparation des matières premières du ciment.
La quantité @e riblons métalliques qu'on peut traiter dans un four de cuisson du ciment ou de la chaux dépend de la pureté du métal et de la nature des matières premières cuites dans le four. Si le métal à affiner est de la fonte de moulage ordinaire et si le four sert à cuire du ciment portland ordinaire, on a constaté qu'on peut ajouter un poids de fonte éal à celui de la matière première du ciment. Les riblons métalliques sont avantageusement introduits dans le four d'une manière continue.
L'opération peut s'effectuer dans un four, dans lequel on produit de la fonte de moulage en même temps que le ciment en faisant suoir un grillage réducteur au minerai de fer avec la chaux et d'autres substances, qui comprennent généralement du coke, donnant la certitude que la réduction s'accomplit. Dans ce cas la chaux et les autres substances forment la scorie précitée. Par exemple, si on emploie un minerai de fer contenant environ 70% de fer, on peut employer un mélange de 2,06 tonnes de chaux, 1,44 t. de minerai et 0,91 t. de coke, pour obtenir 1 tonne de fonte fondue et ,on peut fondre 0,3 t. de riblons de fonte de moulage en même temps qu'on produit cette fonte de moulage.
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Si la matière de formation de la scorie n'est pas la matière première du ciment, elle peut être d'une nature quelconqué appropriée et doit être évidemment de nature à absorber le soufre ou autres impuretés du métal. La quantité à employer dépend de la nature et de la proportion d'impuretés à absorber. Par exemple, certains riblons de fer peuvent contenir jusqu'à 1% de soufre et on peut ajouter du carbonate de calcium pour former une scorie de sulfate de calcium.
Dans ce cas,la proportion effective théoriquement nécessaire, basée sur les poids moléculaires, est de 3,14% de carbonate de calcium pour absorber 1% de soufre, mais la proportion de carbonate de calcium doit toujours être-supérieure à la proportion théorique. En général, la proportion de matière de formation de la scorie peut atteindre 50% en poids des riblons métalliques. La finesse de la matière de formation de la scorie dépend de sa nature et de celle du métal. Par exemple le carbonate de calcium peut être ajouté sous forme de poudre ou de bouillie.
Il peut arriver qu'une certaine quantité des riblons métalliques dont on dispose, soit en morceaux, dont les dimensions ne sont pas assez petites ; exemple, ils peuvent contenir des objets en fragments ou des pièces moulées cassées. On peut leur faire prendre une forme convenable en les fondant en dehors du four, par exemple, dans un cubilot, et les refroidir ensuite de façon à obtenir des morceaux de petites dimensions.
D'une manière générale, le métal des riblons est très hétérogène et le procédé suivant l'invention permet ,d'obtenir un produit homogène avec ces riblons hétérogènes
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d'une manière particulièrement avantageuse.
Certains métaux en riblons, en particulier l'acier, ont es points de fusion si élevés, qu'il n'est pas commode, ni possible d'atteindre les températures élevées nécessaires dans le four. Zn général, la température de fonctionnement maximum dans la pratique est de 140C; à 1500 . Les riblons métalliques possédant un point de fusion plus élevé, peuvent être tr liés suivant l'invention en in roduisant du carbone dans le four avec le métal pour abaisser le point de fusion. Par exemple, si on traite des morceaux d'acier ou de fer pauvre en carbone, il convient d'ajouter une proportion de carbone suffisante pour augmenter la teneur en carbone de la chare fondue dans le four jusqu'à celle de la fonte de moulage normdle.
La flamme servant au chauffage peut être du même type que celle qu'on emploie dans les fours à ciment, que l'on fabrique ou non du ciment en même temps qu'on fond le métal. Cette flamme doit être de nature presque neutre, pour empêcher le métal fondu de s'oxyder.
Le dessin annexé représente un appareil dans lequel le procédé de l'invention peut être mis en pratique. Sur ce dessin, la figure 1 représente un four rotatif 1, à l'extrémité d'encrée duquel on fait arriver les matières premières du ciment, par un couloir 18, en provenance d'une trémie 16, par 1'intermédiaire d'une bable de distribution 17.
La trémie 16 et la: bable de distribution 17 sont .prévues plus particulièrement pour les matières premières du ciment à l'état sec ou pour d'autres matières de formation de la scorie à l'étatsec, mais on peut faire arriver au four rotatif d'une manière quelconque connue les matières premières du ciment à l'état humide, ou une matière de formation
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de la scorie sous forme de bouillie de chaux. Les copeaux de fonte de moulage sont amenés dans une trémie 14 et en tombent sur,une table de distribution 15, d'où ils se déversent dans le couloir 18. A l'extrémité de sortie 2 du four, se trouve une hotte 4, à travers laquelle passe le tuyau d'un brûleur 5.
On fait arriver de l'air et du charbon pulvérisé dans ce tuyau et on obtient une flamme dans l'extrémité de sortie 3 du four, où la température est d'environ 1400 à 1500 . Les gaz résultant-de cette combustion montent dans le four et en sortent pour entrer dans une chambre à poussières 12, d'où ils passent dans un carneau 13.
La fonte se chauffe avec la matière première du ciment en descendant dans le four 1, et au moment où elle arrive dans une zone de plus grand diamètre 2, la température est d'environ 1400 à 1500 , de sorte qu'elle fond et se rassemble dans cette zone, comme l'indique le tracé en pointillé de la figure 1, et la figure 2, qui est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La scorie formée par les matières premières du ciment, en s'échauffant et cuisant en s'agglomérant, absorbe les éléments à éliminer du fer, tels que le soufre, pendant le trajet descendant de la fonte et de la scorie dans le four. De plus, dans la zone de plus grand diamètre 2 la scorie recouvre la fonte fondue en formant une couche protectrice sur elle.
La fonte fondue sort par un trou 11,' dans un entonnoir 8, qui entoure une partie de surface inférieure du four, et qui de son côté fait passer la fonte fondue par un tuyau 2 dans un récipient 10. La coulée est évidemment intermittente, puisque la fonte ne peut couler par le trou 11 qu'une fois par tour du four, mais on peut rendre la coulée sensiblement continue, en disposant plusieurs trous 11. Le ciment continue son
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mouvement; en passant dans une portion de diamètre réduit 5 et sort dans un réfrigérant 6, de la manière habituelle.
Du réfrigérant 6, la scorie tombe sur un transporteur 7. On voit que l'air qui est aspiré à travers le réfrigérant 2. rotatif pour refroidir la scorie, peut être utilisé de la manière habituelle à titre d'air secondaire préchauffé dans le four rotatif, main une part ie de cet air peut aussi être empruntée d' ns la hotte 4 et être utilisée à titre d'air primaire dans le brûleur ou à toute autre fin.
La figure 3 est une vue latérale, avec coupe par- tiel@e d'une installation à utiliser lorsqu'on introduit du métal fondu dans le Four en vue de l'y affiner. L'installation comprend un four rotatif, divisé en deux parties 19 et 20. La matière première du ciment arrive dans la partie supérieure 19 par un tuyau d'alimentation 21. L'air et le combus- tible arrivent par un tuyau 22 de brûleur, qui traverse une hotte 23 et pénètre dans l'extrémité de sortie 24 de la partie inférieure 20, de façon à former une flamme, tandis que les produits de la combustion circulent en montant dans le four, de la manière habituelle, dans la cuisson du ciment.
Pendant leur passage en descendant dans le four, les matières premières du ciment Cent et s'agglomèrent en cuisant.
La partie supérieure 19 du four pénètre dans une chambre intermédiaire réfractaire ±2., et lorsque les matières premières atteignent cette chambre, leur température est de l'ordre de 1400 à 1500 , c'est-à-dire plus él vée que le ; oint de fusion de la fonbe de moulage. Les riblons de fonte de moulage, précédemment fondus au cubilot, ou les autres métaux à affiner sont introduits par un entonnoir 26 au sommet dela chambre 25, puis circulent en descendant dans la
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partie inférieure 20 du four avec la matière première du ciment.
Le métal fondu, une fois affiné, sort du four de la même manière que. sur les figures 1 et 2.
Il doit être entendu que le four rotatif peut comporter des éléments de transmission de la chaleur d'un type quelconque, tels que des chaînes, des plaques, ou similaires, pour transmettre d'une manière plus efficace la chaleur des gaz de la combustion aux matières à traiter. De la même manière, on peut employer des éléments de préchauffage d'un type quelconque approprié, tels .qu'une grille mécanique, une grille inclinée, un tambour rotatif ou similaire.
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"REFINING RIBLONS: IRON IN A ROTARY OVEN"
The invention relates to the melting and / or refining of metals, - in particular scrap - of the iron group, that is to say iron, steel, chromium, nickel, manganese or cobalt, or any alloy formed mainly from one or more of these metals. The invention relates particularly to the solution of the problem which arises when the scrap is in the form of chips or other small parts. These scrap cannot be melted in the cupola, as they will clog it. Even if briquettes are formed with these small parts, the
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results are hardly satisfactory.
Moreover, in the case of steel, the temperature must be very high and these high temperatures are not easy to obtain in an ordinary furnace.
If the metal to be refined is in the form of fragmented objects or broken castings, it can be melted outside the furnace, for example in a cupola, and then fed into the furnace in a molten state. The molten iron coming from the nauts furnaces can be introduced directly into the furnace, especially with a view to desulphurizing it, or the pig iron can be remelted and then treated.
According to the invention, one avoids having to force briquettes or to subject the metal to another preliminary treatment by introducing the chips or other small parts into a rotary kiln, of a length appreciably greater than that of the zone of flame, for example a foui of the type used for firing cement. The pieces of scrap descend into the furnace against the current with the flame and the products of combustion.
The operation is continuous, as new parts are routinely fed into the furnace and hence is essentially different from operations whereby charges of cast iron are refined in drums of short length, and short enough so that the flame entering one end of the furnace spreads nearly over its entire length, and by which the charge is processed as a whole, and then discharged from the furnace.
Preferably, not only pieces of metal sift are introduced into the furnace, but are introduced therein.
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Also produces slag forming materials, which may or may not melt on their own, so that the metal is refined in the furnace, the metal and the slag being discharged separately. This slag forming material may be lime or the raw materials for making cement. In general, the temperatures, which are reached in rotary kilns for baking cement or lime, are high enough to melt scrap or keep already molten metals of the iron group in a molten state; the metal can then be melted and / or refined at the same time as the cement or lime firing is carried out, in furnaces of this type.
The refining effect exerted by the slag is markedly enhanced by the nature of the action which occurs in a rotary kiln, and which causes intimate mixing of the materials contained in the kiln. When molten metal is introduced into the rotary kiln according to the invention, the introduction takes place at a point along the length of the kiln, where the temperature is above the melting point of the metal.
In this case, the slag forming material is also introduced into the furnace, and it is brought down into the furnace in contact with the molten metal, which together with the slag are discharged separately from the furnace.
It has been found that cement or lime absorbs a significant proportion of the sulfur content of iron or steel and decreases the silicon content. The lime can be hydraulic lime or pure lime.
The small pieces of scrap can be advantageously added to the raw materials for the manufacture of cement, before they enter the kiln. If these cement raw materials have been prepared by way
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When dry, the chips or small pieces can be mixed with these raw materials at a point in the processing where they favor the transformation of the raw materials in a modular state, the form in which they are generally cooked. However, it should be understood that, if desired, iron or steel may be mixed with the raw materials at any time during the processing of their preparation, the invention not being dependent in any way on the special method of preparation. raw materials for cement.
The amount of scrap metal which can be treated in a cement or lime baking oven depends on the purity of the metal and the nature of the raw materials fired in the oven. If the metal to be refined is ordinary cast iron and the furnace is used for firing ordinary Portland cement, it has been found that a weight of cast iron equal to that of the cement raw material can be added. The metal scrap are advantageously introduced into the furnace in a continuous manner.
The operation can be carried out in a furnace, in which cast iron is produced along with the cement by sweating an iron ore reducing screen with lime and other substances, which usually include coke. , giving the certainty that the reduction is accomplished. In this case the lime and the other substances form the aforementioned slag. For example, if an iron ore containing about 70% iron is used, a mixture of 2.06 tonnes of lime, 1.44 t. of ore and 0.91 t. of coke, to obtain 1 tonne of molten iron and 0.3 t can be melted. scrap of the casting iron at the same time as the production of this casting iron.
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If the slag forming material is not the raw material of the cement, it may be of any suitable nature and should obviously be such as to absorb sulfur or other impurities from the metal. The amount to be used depends on the nature and the proportion of impurities to be absorbed. For example, some scrap iron can contain up to 1% sulfur, and calcium carbonate can be added to form a calcium sulfate slag.
In this case, the effective proportion theoretically required, based on molecular weights, is 3.14% calcium carbonate to absorb 1% sulfur, but the proportion of calcium carbonate should always be greater than the theoretical proportion. In general, the proportion of the slag forming material can reach 50% by weight of the scrap metal. The fineness of the slag-forming material depends on its nature and that of the metal. For example, calcium carbonate can be added in the form of a powder or a slurry.
It may happen that a certain quantity of the metal scrap that is available is in pieces, the dimensions of which are not small enough; For example, they may contain fragmented objects or broken castings. They can be made to take a suitable shape by melting them outside the oven, for example, in a cupola, and then cooling them so as to obtain pieces of small dimensions.
In general, the metal of the scrap is very heterogeneous and the process according to the invention makes it possible to obtain a homogeneous product with these heterogeneous scrap.
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in a particularly advantageous manner.
Some scrap metals, especially steel, have such high melting points that it is not convenient or possible to achieve the high temperatures required in the furnace. Zn general, the maximum operating temperature in practice is 140C; to 1500. Metal scrap having a higher melting point can be bonded according to the invention by injecting carbon into the furnace with the metal to lower the melting point. For example, if you are processing pieces of low-carbon steel or iron, a sufficient proportion of carbon should be added to increase the carbon content of the molten char in the furnace to that of the casting iron. normdle.
The flame used for heating may be of the same type as that used in cement kilns, whether or not cement is made at the same time as the metal is melted. This flame should be almost neutral in nature, to prevent the molten metal from oxidizing.
The accompanying drawing shows an apparatus in which the method of the invention can be practiced. In this drawing, FIG. 1 represents a rotary kiln 1, at the inked end of which the raw materials of the cement are made to arrive, by a passage 18, from a hopper 16, by means of a distribution table 17.
The hopper 16 and the distribution bable 17 are more particularly provided for the raw materials of the cement in the dry state or for other materials of formation of the slag in the dry state, but one can make arrive at the rotary kiln in any known manner the raw materials of the wet cement, or a forming material
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slag in the form of lime slurry. The cast iron shavings are brought into a hopper 14 and fall onto a distribution table 15, from where they flow into the passage 18. At the outlet end 2 of the furnace, there is a hood 4, through which the pipe of a burner passes 5.
Air and pulverized coal are passed through this pipe and a flame is obtained in the outlet end 3 of the furnace, where the temperature is about 1400 to 1500. The gases resulting from this combustion rise in the furnace and leave it to enter a dust chamber 12, from where they pass into a flue 13.
The cast iron heats up with the raw material of the cement going down in the furnace 1, and by the time it arrives in a zone of larger diameter 2, the temperature is around 1400 to 1500, so that it melts and gathers in this zone, as indicated by the dotted line of figure 1, and figure 2, which is a section along the line II-II of figure 1. The slag formed by the raw materials of the cement, in s 'heating and cooking as it clumps, absorbs elements to be removed from iron, such as sulfur, during the downward journey of the cast iron and slag in the furnace. In addition, in the zone of larger diameter 2 the slag covers the molten iron forming a protective layer on it.
The molten cast iron leaves through a hole 11, 'in a funnel 8, which surrounds a part of the lower surface of the furnace, and which in turn passes the molten cast iron through a pipe 2 into a receptacle 10. The casting is obviously intermittent, since the cast iron can flow through hole 11 only once per revolution of the furnace, but the casting can be made more or less continuous, by arranging several holes 11. The cement continues its
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movement; passing through a portion of reduced diameter 5 and exiting into a condenser 6, in the usual manner.
From the cooler 6, the slag falls onto a conveyor 7. It can be seen that the air which is sucked through the rotary condenser 2. to cool the slag, can be used in the usual way as preheated secondary air in the furnace. rotary hand, part ie of this air can also be borrowed from the hood 4 and be used as primary air in the burner or for any other purpose.
Figure 3 is a side view, partially in section, of a plant to be used when introducing molten metal into the Furnace for refining therein. The installation comprises a rotary kiln, divided into two parts 19 and 20. The raw material of the cement arrives in the upper part 19 through a supply pipe 21. The air and fuel enter through a burner pipe 22. , which passes through a hood 23 and enters the outlet end 24 of the lower part 20, so as to form a flame, while the products of combustion circulate upward in the furnace, in the usual manner, in the cooking cement.
During their passage down the kiln, the raw materials of the Cent cement and agglomerate while firing.
The upper part 19 of the furnace penetrates into an intermediate refractory chamber ± 2., And when the raw materials reach this chamber, their temperature is of the order of 1400 to 1500, that is to say higher than; anointed melting of the casting melt. The cast iron scrap, previously melted in a cupola, or the other metals to be refined are introduced through a funnel 26 at the top of the chamber 25, then circulate downward in the chamber.
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lower part 20 of the furnace with the raw material of the cement.
The molten metal, once refined, comes out of the furnace in the same way as. in Figures 1 and 2.
It should be understood that the rotary kiln may include heat transmitting elements of any type, such as chains, plates, or the like, to more efficiently transmit heat from the combustion gases to the combustion gases. materials to be processed. Likewise, preheating elements of any suitable type, such as a mechanical grate, an inclined grate, a rotating drum or the like, can be employed.