<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et installation pour la production directe da fer et d'acier à partir de minerais. '
Le problème qui consiste à produire, par réduction, direc- tement' de l'acier à partir de minerais, est ancien. On a notamment déjà essayé à plusieursreprisés de trouver unesolution à ce problème, par l'emploi de fours-rotatifs,- dans lesquels s'opèrent successivement 'la préparation des minerais, leur'ré- duction ainsi que la fusion et la finition du fer obtenu.
Les procédés les plus connus sont ceux dé Basset qui n'ont ce- pendant pas' donné de résultats, parce que l'on n'est pas parve-. nu à trouver un matériau de construction qui, comme revêtement, pût résister aux températures élevées nécessaires pour la pro- duction,directe de fer à partir de minerais.
Dans ces condi- tions, on a fait de nombreuses suggestions visant à fabriquer, à partir de minerais et'par réduction, du fer brut que l'on transformait ensuite, en dehors de l'installation, en acier, à la manière en soi connue. Cet¯te transformation s'opère, alors entre autres par soufflage dans un des convertisseurs habituels en forme de'cornue, mais on a' cependant aussi déjà'proposé l'emploi de convertisseurs cylindriques pour le soufflage du fer brut.-
Par opposition à cette production- d'acier à partir de mi- nerais, l'objet de l' invention' e st un procédé de fabrication directe qui se développe dams'une série de fours cylindriques rotatifs disposés'l'un à là suite-de l'autre et reliés en partie directement entre 'eux '-'placés utilement selon un même axe,
ces fours rotatifs pouvant travailler de façon directe, con- jointement avec des fours dits-intermédiaires à sole ou aveo desfours à sôle indépendants. Le principe du nouveau.procédé consiste dans le fait que le minerai mis en oeuvre selon un processus centralisé, est d'abord transformé en fer .brut qui est alors affiné dans la même Installation, pour être ensuite traité en vue d'obtenir de l'acier, de qualité. Grâce à la réduction des minerais et à leur transformat,ion immédiate en fer brut'par enrichissement en carbone, on élimine toutes -les difficultés dues auparavant à là mauvaise tenue de la maçonnerie.
En outre, la transformation préalable des minerais en fer brut permet un réglage de la' flamme beaucoup plus simple que dans les autres procédés, 'et facilite en soi la réduction.
Voici en détail comment se'développele procédé conforme- à la présente invention :. '
Dans une installation, dont la première partie se compose d'un tambour rotatif couché , le minerai ayant utilement subi 'une réduction granulométrique poussée et chargé en mélange avec les matières additionnelles nécessaires et avec un excès
<Desc/Clms Page number 2>
de carbone, est soumis à l'action d'une flamme réductrice.
Alors que le four rotatif tourne en permanence, les combinaisons fer-oxygène se décomposent progressivement et cette décomposition se poursuit au point qu'elle est pratiquement terminée à la fin de la première partie du traitement. Souscette forme, le produit passe dans un tambour de soufflage, également couché, relié directement au tambour précédent, qui est traversé par le même flux de gaz réducteurs et dans lequel le produit culbute sans arrêt le long des parois en mouvement de rotation,- en même temps que l'excès encore disponible de carbone solide.
Cette partie de tambour est munie d'une série de tuyères de soufflage qui sont utilement dirigées tangentiellement sur la périphérie et par lesquelles on souffle de nouveau, sous pression, du gaz contenant de l'oxyde de carbone. Sous l'action de l'atmosphère réductrice et du carbone se trouvant encore dans la charge, le soufflage provoque d'abord la transformation de la partie restante des composés fer-oxygène en fer spongieux, puis, immédiatement après, c'est à dire dans le même tambour, l'enrichissement an carbone, par diffusion, du fer spongieux par le carbone encore disponible.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le produit réduit et transformé, dans les deux premières sections, en fer, puis en fer brut passe, des tambours couchés, directement dans un four fixe à sole dans la paroi duquel les premiers tambours peuvent tourner. Dans ce four à sole, le traitaient du fer brut sepoursuit par son améliora- tion, ou par son affinage en vue de la transformation en acier.
Il est évidemment aussi possible, sans plus, de supprimer le tambour de soufflage placé entre le tambour préliminaire de réduction et le four à sole, pour produire alors déjà du fer brut dans le premier tambour, ce fer étant dans ce cas amené directèment dans le four fixe à sole dans lequel il est fondu pour passer ensuite dans un tambour de soufflage raccordé direvtement au four fixe à sole et animé d'un mouvement de rotation indépendant de celui des premiers tambours. C'est ici que s'opère alors l'affinage du fer brut donnant l'acier.
Au cas où cet acier doit subir un traitement subséquent, on 'peut poursuivre son traitement dans un four à sole spécial disposé à côté,de l'installation.
Le chauffage de l'ensemble de l'installation peut se faire aussi bien à équi-courant qu'à contre-courant.
Le dessin montre, vus en coupe verticale longitudinale, quelques exemples d'exécution d'une installation fonctionnant d'après le procédé confcrme à l'invention.
D'après la fig. 1, l'appareillage de réduction et de fusion de cette installation comporte le tambour rotatif 1 légèrement incliné en position couchée, le tambour de soufflage 3. direc- tement relié au premier, et le four à sole 3 non tournant, ces éléments étant utilement tous disposés sur un berceau 4 avec lequel ils peuvent basculer. Dans le tambour 1 chauffé à son extrémité par le brûleur 5, on charge, à l'aide d'un dispositif en soiconnu, leminerais concassés et préparésde façon appropriée. Il est égalaient possible, sans plus, par exemple lors de la mise en oeuvre de poussières de carneaux ou de déchets fins, d'amener le minerai directement au brûleur.
Le brûleur 5 est réglé pour donner une flamme réductrice et ce de tellemanière qu'il développe sa température la plus élevée au passage du tambour 1 dans le tambour de soufflage 2.
Au fur et à mesure que la charge se déplace vers le tambour de soufflage 2, on provoque la décomposition des combinaisons
<Desc/Clms Page number 3>
fer-oxygène', et celle-ci est pratiquement complète à l'extré- mité du tambour 2. Pour éliminer maintenant aussi les der- niers restes d'oxygène par la voie 'la plus rapide et la plus directe, la matière est amenée du tambour rotatif 1 dans le tambour de soufflage,. Ce tambour de soufflage est muni d'une série de tuyères de soufflage 6, utilement disposées tangen- tiellement, par lesquelles on peut souffler du gaz oxyde de carbone.
Dans le tambour de soufflage 3, le produit est cons- tamment culbutéen même temps que l'excès de carbone, de sor- te que le gaz oxyde de carbone, éventuellement chauffé à une . température élevée et auquel on peut encore ajouter.d'autres -matières à action réductrice, peut agir de. manière particuliè- rement efficace. Dès que les derniers restes d'oxygène ont disparu de la matière et que cette dernière a été elle-même réduite en éponge de fer, son enrichissement' en carbone est provoqué, par diffusion, par le.carbone en excès, et la matiè- re devient du fer-brut.
Les fragments de fer brut avancent progressivement à l'intérieur du tambour de soufflage 2, et, en passant par-dessus le bourrelet ?, du tambour, ils arrivent dans le four à sole 3 qui suit -immédiatement, dans la paroi latérale duquel le tambour de soufflage pénètre et peut tourner.-
Le four.à sole 3 est essentiellement un four de fusion chauffé à l'aide d'une .série de brûleurs 8 à flamme oxydante.
Ainsi-que le montre la fig. 1 lesbrûleurs sont disposés tan- gentiellement par rapport à l'orifice du tambour de soufflage, de manière à aspirer les.gaz s' éqhappant du tambour 'de souf- flage, Dans le four à sole - et pour autant que cela corresponde à l'objet de l'installation le fer brut peut aussi etre amélioré, c'est à dire désulfuré, décarburé et allié.
Il est cependant également possible, sans plus, de faire fonctionner le four à sole comme four d'affinage et d'y transfor- mer le fer brut fondu directement en acier de qualité.
Par le procédé conforme à l'invention cette transformation peut également être obtenue. par le fait que, comme le montre la fig. 2, le four à sole 3 est immédiatement suivi d'un tambour de.soufflage 9. Ce tambour de soufflage peut tourner indépendamment des tambours 'de réduction et de soufflage 1, 2, et' est relié au four à sole 3 en ce sens que le trou de coulée de ce dernier débouche dans la face frontale du tambour de soufflage. Dans le tambour 9 le soufflage du fe r brut se.fait à la manièrehabituelle par l'air amené sur de l'acier fondu pauvre en carbone qui, de son côté est main- tenant fini. dans un four de fusion 10 indépendant de l.'instal- lation et qui peut 'être chauffé au gaz ou électriquement'.
L'installation d'après la fig. 1 peut cependant aussi fonctionner et être conçue de manière telle que la réduction du minerai et son enrichissement en carbone par le carbone en excès s'opère et se termine déjà dans le' tambour de réduction 1. Dans' ce cas le tambour de soufflage a est supprimé et l'orifice de sortie du four cylindrique tournant 1¯ débouche directement dans la paroi frontale du four à sole fixe -3.
Dans ce cas il est utile de munir de tuyères de soufflage cette dernière extrémité du tambour de réduction 1..
Du fait que toute l'installation peut basculer avec le berceau 4, on peut régler comme on veut l'écoulement de la matière. Ceci est particulièrement important pour le travail du tambour de réduction et de soufflage, car les composants à réduire ne sont maintenant plus uniquement misà nu par la rotation des tambours, mais également en plaçant l'ensemble dans une position axiale inol'inée.
<Desc/Clms Page number 4>
Une installation conforme à l'invention qui, telle qu'elle est décrite, fonctionne sans ta@bour de soufflage médian 2, mais avec tambour de soufflage 9 prévu en aval, peut être utilisée pour affiner directement ou finir de l'acier à partir de fer brut, resp. de fer brut et de mitraille, au lieu de servir à la réduction de minerais. Dans ce cas le tambour 1, servant précédemment de tambour de réduction, devient le tambour de fusion, le four à sole 3 devient le mélangeur et le tambour de, soufflage 9 devient le convertisseur.
Ici également il est important que les trois éléments soient disposés l'un à la suite de l'autre et soient reliés l'un à l'autre de manière à assurer à l'ensemble un fonctionnement continu, courue pour la production directe d'acier à partir de minerais.
Grâce au fait que les tambours de réduction fonctionnent conjointement avec le four à sole intermédiaire 3 et que le fer qui y est fondu est immédiatement soufflé dans le tambour de soufflage 9, grâce aussi au finissage dans un four à sole 10 spécial, on réalise la possibilité d'appliquer une série de procédés métallurgique s par un seul et même processus, d'où. il résulte évidemment le moyen d'obtenir un produit ayant des qualités optima. En outre, grâce à la marche continue et grâce au fait- que les différents éléments de l'installation sont utilisés en succession directe, les résultats économiques sont particulièrement favorables ; ils peuvent encore être améliorés par les moyens habituels, par exemple par la récupéra-tion deschaleurs perdues.