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" Convertisseur cylindrique ".
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La présente invention est relative à la fabrica- tion d'acier et se rapporte en particulier à des per- fectionnements à des convertisseurs et à des procédés de traitement de fer fondu pour le transformer en acier.
Pendant de nombreuses années, les convertisseurs utilisés dans la production de l'acier sont restés les mêmes en principe, en dépit du fait que l'on savait que ces convertisseurs avaient certains défauts inhérents.
Le convertisseur Bessemer à soufflage par le fond est encore une grande chambre en forme de poire,tel qu'il a été inventé par Bessemer, qui présente à un bout un bec verseur par lequel le fer y est chargé et l'acier déchargé, en inclinant le convertisseur autour de tou- rillons qui sont perpendiculaires à l'axe de la chambre.
L'air de soufflage est introduit au moyen de tuyères dans le fond du convertisseur, de façon que l'air soit obligé de monter en traversant la charge , transformant le carbone du fer en oxyde de carbone tout en engendrant de la chaleur par la combustion du carbone et du sili- cium, et s'accompagnant du retrait plus ou moins complet de ces deux corps de la charge . Comme l'air qui est normalement employé en soufflant la charge consiste en grande partie en azote, il y a tendance à ce que de l'azote soit absorbé par le bain. La quantité d'azote absorbée dépendra d'mn certain nombre de facteurs, c' est-à-dire que plus le bain sera profond, plus la pres- sion sera élevée, plus le passage de l'air dans le métal fondu sera long, plus il y aura d'azote capté par le métal.
On peut trouver à .redire à cela puisqu'une teneur relativement infime en azote rend l'acier Bessemer indésirables cassant et produit des résultats/dans le produit fini. En
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outre, une grande quantité de chaleur est perdue par la combustion de l'oxyde de carbone pour donner de l'anhy- dride carbonique au bec du convertisseur, formant la flamme de Bessemer bien connue. La forte teneur en oxyde est de carbone est normale puisque la quantité d'air/intro- duite dans le fond du bain fondu au, aux hautes tempé- ratures qui y régnent, il ne peut pas exister de CO2 en présence de carbone et que par conséquent la combustion est incomplète, et qu'il ne peut y avoir que de l'oxyde de carbone.
Du fait que la chaleur disponible dans le convertisseur est assez limitée,la quantité de ferraille qui peut être fondue dans le convertisseur est égale- ment limitée.
Un autre type de convertisseur, moins employé, est le type à soufflage latéral. Dans ce type de convertis- seur, l'air de soufflage est introduit par des tuyères au voisinage de la surface de la charge. Il y a une absorption d'azote beaucoup plus faible, mais ce genre de convertisseur ne peut traiter une grande charge et en outre, comme l'air est introduit près de la surfa- ce, il faut,pour enlever les impuretés , un temps de soufflage comparativement plus grand qu'avec le type ha- bituel à soufflage par le fond. de convertisseur
On a proposé d'employer un type/habituel à souffla- ge par le bas, de telle manière qu'on obtienne un soufflage par le fond et latéral en inclinant le conver- tisseur de manière à ce que certaines des tuyères du fond soient disposées au-dessus de la surface de la charge dans le convertisseur.
Cet expédient n'est pas très pratique toutefois, parce que la charge doit être gardée très petite pour qu'un mouvement de basculement raisonnable du convertisseur dégage certaines des tuyères du fond au-dessus du niveau de la charge. Dans ces con- ditions, seule une faible charge peut être traitée dans
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le convertisseur, comparativement à la charge que l'on peut traiter lorsque le convertisseur est utilisé de la manière normale.
Il est clair que les anciens types de convertisseur à forme de poire laissaient énormément à désirer, en par- ticulier du point de vue de la production à grand rende- ment d'acier relativement exempt d'azote,
Un objet de la présente invention est de procurer un convertisseur pour produire de l'acier, dans lequel on peut obtenir un contrôle très étroit de la température et du temps de traitement avec en conséquence une faible absorption d'azote tout en traitant un volume relative - ment grand de fer à convertir en acier.
Un autre objet de l'invention est de procurer un convertisseur dans lequel on peut utiliser dans la produc- tion de l'acier des quantités de ferrailles beaucoup plus grandes que dans les anciens types de convertisseurs et qui en même temps permette le contrôle étroit désirable des conditions de traitement.
Un autre objet encore de l'invention est de procurer un convertisseur ayant des tuyères agencées en lui de telle manière que le soufflage de la charge puisse être arrêté à tout instant pour permettre la prise d'échantil- lons sans compromettre d'aucune façon l'opération de soufflage par obstruction des tuyères.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des éléments refroidis à l'eau dans le revêtement du convertis seur, pour le protéger contre l'attaque des scories et des flammes. Un autre objet est de monter les tuyères dans un bâti refroidi à l'eau de manière à pouvoir aisé- ment les remplacer et/ou les changer.
D'autres objets de l'invention apparaîtront de la description suivante- d'une forme type de' convertisseur
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réalisant la présente invention.
Suivant la présente invention, on prévoit un convertisseur qui a la forme d'un cylindre monté à rotation autour de son axe, celui-ci étant disposé dans un plan sensiblement horizontal de sorte que le conver- tisseur cylindrique puisse être basculé en avant et en arrière pour permettre l'introduction d'une charge dans le convertisseur et d'en décharger l'acier.
Une particularité spéciale du convertisseurest qu'on a prévu des tuyères s'étendant dans le sens longi- tudinal du convertisseur,ces tuyères étant disposées de telle façon qu'elles puissent être amenées par bascule- ment au-dessus ou en dessous du niveau de la charge dans le convertisseur ou de telle manière qu'elles soien disposées au-dessus et en dessous de la surface de la charge dans le convertisseur.
De préférence de telles tuyères de soufflage sont montées seulement le long d'un côté du convertisseur de telle sorte que lorsque le convertisseur est basculé en position de chargement et de déchargement, les tuyè- res soient disposées entièrement au-dessus du niveau de la charge,permettant ainsi d'extraire des échantillon et empêchant aussi le métal d'obstruer les tuyères si l'opération de soufflage est interrompue pendant la pri- se d'échantillons.
Une autre particularité de l'invention est de pré- voir un nouvel agencement de réfrigération pour les tuyc res ainsi que pour les empêcher d'être détruites ou endommagées par la chaleur intense qui règne dans le convertisseur.
Un convertisseur du type décrit généralement @i- avant a de nombreux-avantages, le principal étant le contrôle étroit de l'opération de soufflage . Ainsi, pendant l'opération de soufflage initiale, il est possi-
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ble de disposer les tuyères de telle manière qu'elles soient complètement ou partiellement en dessous de la surface de la charge dans le convertisseur. Lorsque les tuyères sont disposées complètement en dessous de la surface, l'opération de soufflage est semblable àcelle qui se pratique dans le convertisseur Bessemer habi- tuel. Si une partie des tuyères est disposée au-dessus du niveau, et une partie en dessous, les effets combinés du soufflage latéral et du soufflage par le fond sont ob- tenus.
Dans ces conditions, il y a une rapide conversion du carbone en oxyde de carbone dans la charge, et une combustion très rapide de l'oxyde de carbone en anhydri- de carbonique à la surface de la charge, d'où résulte la génération de plus de chaleur , permettant ainsi d'y introduire de plus grandes quantités de ferraille et de la fondre dans la charge. L'inclusion de grandes quanti- tés de ferraille facilite grandement la production d'acier et augmente le taux de production. En outre,en soufflant une partie de l'air au-dessus de la surface une quantité d'azote beaucoup plus petite est absorbée dans l'acier, car une partie seulement du vent est en con- tact intime avec l'acier.
En outre de ce qui précède, l'agencement est tel que la quantité d'oxygène fourni à la charge peut être étroitement contrôlée, et , si on le désire, de l'oxygène peut être ajouté' directement à l'air; augmentant ainsi le contenu en oxygène du vent pour engendrer plus de chaleur et ce vent enrichi rédui- ra également en outre la tendance du métal à absorber de l'azote.
Pour une meilleure compréhension de l'invention on peut se référer aux dessins accompagnant le présent mémoi re, dans lequels:
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- la figure 1 est une vue en élévation latérale et en partie une coupe longitudinale d'une forme type de convertisseur réalisant la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1, avec le convertisseur montré en position de soufflage; - la figure 3 est une vue en élévation de l'un des ensembles de tuyères du convertisseur; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 3.
Les figures 1 et 2 du dessin illustrent une forme type de convertisseur réalisant la présente invention, qui peut être fait en toute dimension convenable dans le but proposé. Ainsi, de tels convertisseurs peuvent avoir une capacité allant de 25 tonnes ou moins à 100 tonnes ou plus si on le désire . Le convertisseur comprend une enceinte métallique 10 qui est pourvue de parties termi- nales courbées 11 et 12 formées également d'acier ou d'autres métal semblable, toute l'enceinte étant pourvue d'un revêtement résistant à la chaleur , 13, en briques ou autre matériau convenable . A peu près à mi-partie de l'enceinte est prévue la partie en bec de chargement et de déchargement , 14, du convertisseur qui, comme montré à la figure 2, va en se rétrécissant .
La partie en bec 14 peut être formée d'une enveloppe conique en métal 15 pourvue d'un revêtement réfractaire 16 et, si on le désire, peut présenter une partie en lèvre amovible 17 en qui est réunie au reste de la partie/bec 14 au moyen de
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brides de liaison convenable 18.
Près des bouts opposés de l'enceinte 10 sont prévues des voles 19 et 20 qui ont une forme générale d'asc ou de secteur. Chacune de ces voies, par exemple la voie 20, peut consister en une pièce 21 formant bande inté- rieure arquée, soudée ou fixée autrement à l'enceinte 10, et une pièce 22 formant bande extérieure, concentri- que, qui est retenue en position par rapport à la bande 21 au moyen d'une série de plaques d'écartement 23 et 24 qui forment une structure de support rigide et robuste.
Les voies 19 et 20 sont montées sur des supports sans frottement. Chacun de ces supports comprend un ensemble de rouleaux 25 qui sont montés à rotation sur des arbres 26 s'étendant entre les éléments d'une paire de plaques latérales 27 et 28, qui forment en fait des voies pour,le: rouleaux . Les rouleaux 25 sont à leur tour supportés par la pièce de base massive 29 qui, comme montré aux figu- res 2 et 3, a des voies arquées 30 sur lesquelles rou- lent les rouleaux 25.
Le convertisseur peut être basculé autour de son axe au moyen d'une crémaillère arquée 31 située à peu près à mi-corps de l'enceinte 10,cette crémaillère étant en prise avec un pignon 32 qui est commandé par un mécanisme réducteur de vitesse 33 et un moteur élec- trique 34 ou autre dispositif équivalent.Le moteur est de préférence du type réversible de manière à ce que la convertisseur puisse être basculé vers l'avant et vers l'arrière.
Comme on le voit le mieux à la figure 2,1e convertis- de seur est pourvu d'un tuyau/pourtour 35 s'étendant le long et relié à un côté de l'enceinte 10,ce tuyau communiquant avec un ensemble de tuyères 36 qui passent à travers le côté du convertisseur , et qui, dans la position montrée
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à la figure 2, sont dirigées vers le haut vers la surfa- ce de la charge C dans le convertisseur. Le tuyau de pourtour 35 est relié par ses deux bouts à des pièces tubulaires 37 et 3 auxquelles sont arnenésde l'air et de l'oxygène par des accouplements à rotation convenables (non montrés). Les pièces 37 et 38 sont reliées au tuyau de pourtour 35 au moyen des tuyaux 39 s'étendant radiale- ment. Si on le désire, plusieurs de ces tuyaux de pour- tour et jeux de tuyères peuvent être disposés autour du convertisseur.
Comme on le voit sur la figure 2, on peut faire tour- ner le convertisseur dans une position pour laquelle la partie en bec 14 est disposée à environ 30 d'angle du pla horizontal , en vue de recevoir la charge. Egalement, comme cela se voit sur la figure 2, on peut faire tourner le convertisseur pour amener le bec 14 dans une position inclinée vers le bas pour décharger l'acier fondu du convertisseur.
Dans la position de soufflage, qui est montrée à la figure 2, le convertisseur est basculé de telle ma- nière que la partie en bec 14 est disposée suivant le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre à partir de la verticale , afin de disposer les tuyères soit au- dessous, soit au-dessus de la surface de la charge,ou en partie au-dessous et en partie a u-dessus suivant ce qui est désiré. De cette manière, un soufflage contrôle peut être facilement obtenu pour employer au mieux la chaleur disponible dans le carbone et réduire l'absorption d'azote à un minimum.
Comme les tuyères sont soumises à une chaleur inten- se, on a prévu de refroidir ces tuyères comme décrit ci- après .
Un agencement convenable de tuyères et de système de
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refroidissement pour celles-ci est montré aux figures 3 à 6. Comme illustré à la figure 3, chacun des ensem- bles de tuyères comprenant les diverses tuyères 36 peut comprendre une pièce en forme générale de boîte creuse 40,ayant une plaque antérieure arquée en manière de châs- sis 41, laquelle est prévue pour recouvrir les parties de l'enceinte 10 voisines d'une ouverture 42 dans la pa- roi du convertisseur. On peut prévoir autant de ces ouver tures qu'il en faut pour loger les différents jeux de tuyères 36.
L'enceinte 10 est prévue avec des paires supérieures de goujons 43-43 et des paires inférieures de goujons 44-44 qui sont reçues dans des encoches 45-45 et 46-46 respectivement , dans la plaque antérieure 41.
Des broches transversales 47 traversent ces goujons pour retenir en place le bâti 40.
Les ouvertures 42 des parois du convertisseur con- vergent vers l'intérieur suivant des lignes générale- ment radiales et reçoivent de manière ajustée la carter creux 41a qui s'étend vers l'arrière de la plaque anté- rieure 41..Comme on le voit le mieux aux figures 5 et est 6, le carter 41a/de section généralement rectangulaire .
De même, comme on le voit à la figure 4, il y a une partie de paroi supérieure creuse 41b et une partie nt de paroi inférieure creuse 41c qui s'étende/sensiblement de même en longueur dans l'épaisseur de la paroi du convertisseur, et une partie terminale intérieure ouverte 49.
La partie centrale creuse de la pièce 40 a un garnis sage 50 de briques à tuyères que traversent les tuyères parallèles 36 auxquelles on s'est référé plus haut. Ces passages sont sensiblement perpendiculaires à la face intérieure 49 de la boîte et communiquent avec le tuyau de pourtour 35 qui est disposé à l'extérieur de l'encein-
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Les tuyères sont refroidies en introduisant de l'eau dans la boîte à tuyères 40 autour du garnissage de briques 50.
Comme montré aux figures 3 et 4, l'eau peut être introduite par l'ouverture 52 dans le coin de gauche inférieur du bâti 41 de manière qu'elles s'écoule à travers la partie de paroi creuse 41c de la boîte en montant par les passages latéraux 54 et 55 dans les parois latérales creuses 57 et 58 et ensuite dans la par- tie creuse supérieure 41b et le long des parois latérales creuses 57 et 58 vers l'orifice d'évacuation 59 dans le coin supérieur droit du bâti 41. Chacune des parois laté- rales creuse 57 et 58 peut être prévue avec une partie 60 s'étendant vers le bas de manière que l'eau suive le tra- jet montré généralement en pointillés sur la figure 4, assurant ainsi la circulation de l'eau autour de tout l'extérieur du garnissage en briques à tuyères de la boî- te.
Pour empêcher que de l'air ou de la vapeur soient emprisonnés en face de la séparation 60, on peut prévoir un évent 61 par lequel l'air ou la vapeur peuvent s'échap- per par l'évacuation d'eau 59.
Le mode de construction de tuyères ci-dessus décrit a l'avantage que l'eau de refroidissement peut être mise en circulation continue autour des tuyères de sorte que la destruction des tuyères par surchauffage est vaincue largement . L'eau peut être introduite dans les ouvertures 52 par une conduite d'eau de refroidissement 62 montrée à la figure 2, et évacuée par une conduite d'évacuation d'eau de refroidissement 63 s'étendant le long de du tuyau de pourtour 35.
Les tuyères peuvent être fixées au convertisseur et en être détachées pour permettre leur séparation ou leur remplacement.Pour faciliter l'enlèvement de la tuyère,la pièce antérieure de bâti 41 peut être munie d'o- @
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reilles 66 et 67 deses deux côtés contre montré à la figure 3, dans lesquelles sont montées des vis de placement 68 et 69 que l'on peut serrer contre l'enveloppe du convertis seur pour obliger la boîte de tuyères 40 à sortir de l'ou-
Les éléments refroidis à l'eau 40a, semblables en construction aux boîtes à tuyères 40 décrites plus haut, mais non perforés, sont prévus dans le revêtement du convertisseur en face des tuyères 36, comme montré à la figure 2,
en vue de protéger le revêtement de l'impact des scories et des flammes .
Le convertisseur décrit plus haut permet un contrôle plus précis des conditions de soufflage à l'intérieur de l'arbre parce que comme dit plus haut, l'action du vent sur la charge peut être changé d'une opération de souffla- ge par le fond en une opération de soufflage par dessus ou latéral et, plus spécialement, un soufflage combiné par le fond et latéral, étroitement contrôlé , peut être produit par une disposition convenable des tuyères,avec ce résultat que la quantité d'azote absorbé dans la charge peut être tenue au minimum désiré, tandis que la quantité de chaleur disponible pour faire fondre la fer- raille et pour d'autres buis, peut être sensiblement augmentée.
En plus, en disposant le convertisseur hori- zontalement, unetrès grande charge, proportionnellement aux dimensions du convertisseur,peut être traitée de ma- nière rapide et efficace.
L'appareillage peut composter des commandes convena- bles au moyen desquelles de l'oxygène peut être ajouté à l'air de soufflage et peut être réglé de telle manière qu'une proportion prédéterminée d'oxygène ajouté peut être maintenue dans l'air de soufflage une fois que le mécanisme de commanda a été réglé pour les conditions de fonctionnement optimum. De cette manière il est possible
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d'obtenir un contrôle de l'opération de soufflage beau- coup plus étroit qu'avec les anciens types d'appareils de soufflage pour lesquels il fallait beaucoup d'expérience de la part de l'opérateur.
En outre, l'agencement des tuyères dans le côté d'un convertisseur basculable de ce type permet le libre échantillonnage' et la libre décharge de la charge soufflée/avec le vent coupée sans danger d'obstruction des tuyères par la prise du métal fondu qui s'y trouve.
En outre, la dégradation des tuyères par les hautes tempéra- tures est largement vaincue par le système de r efroidisse- ment à l'eau prévu dans ce convertisseur.
On comprendra que le convertisseur est susceptible de changements considérables, et que, si on le désire, une ou plusieurs séries de tuyères peuvent être prévues dans le convertisseur. Par suite,la forme du convertisseur montrée ici doit être considérée comme donnée à titre d'illustration de l'invention et ne limitant pas la portée des revendications subséquentes.
REVENDICATIONS.
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