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"PERFECTIONNEMENT AUX PROCEDES DE FABRICATION D'ACIER".
La transformation de la fonte liquide de haut fourneau en acier se fait généralement dans des convertisseurs basculants. Par le soufflage, le métal est débarassé des principales impuretes de la fonte, mais absorbe par contre des quantités nuisibles d'oxygène et d'azote. Il doit donc être désoxydé à l'aide de ferromanganèse, de ferrosilicium ou d'autres désoxy- dants. Cette opération se fait partiellement dans le convertisseur, et par- tiellement dans la poche de coulée. L'acier liquide finalement obtenu est ensuite déversé dans des lingotières où il se solidifie. Les lingots obte- nus sont ensuite chutés et laminés.
L'acier obtenu par les procédés connus de conversion contient une teneur élevée en azote, ce qui le rend inférieur au métal obtenu par d'autres procédéso Pour couler correctement l'acier en lingotière, la température du bain liquide dans le convertisseur en fin de soufflage doit être au minimum de 1650 C. La chaleur de combustion des im- puretés de la fonte est partiellement employée à surchauffer le bain jus- qu'à cette température. Le reste est perdu.
Le présent procédé tend à réaliser simultanément et continuelle- ment, dans un même appareil fixe, la décarburation et l'épuration de la fon- te par soufflage, la fusion d'une certaine quantité de copeaux et mitrailles ferreuses solides, la désoxydation du métal liquide, l'introduction éventu- elle d'éléments d'alliages, et la solidification de l'acier sous forme de barres de dimensions marchandes.
A cet effet, on fait usage d'un convertisseur fixe particulière- ment agencé, au travers duquel le métal liquide s'écoule d'un mouvement con- tinu de haut en bas par gravité.
Sur la première partie du parcours, la fonte liquide est traversée par des bulles d'un ou plusieurs gaz oxydants circulant en sens inverse du métal, et injectés à divers niveaux dans le convertisseur. La réaction entre les impuretés de la fonte et l'oxygène des gaz surchauffe le métal et élimine ces impuretés sous forme de gaz ou de laitiers liquides entraînés par les gaz vers la surface du bain. Au cours de ce trajet, des mitrailles ferreuses, co- peaux par exemple, introduites dans l'appareil en même temps que là fonte, sont liquéfiées grâce à la chaleur d'oxydation des impuretés de la fonte.
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Dans la deuxième partie du parcours, le métal liquide surchauffé est désoxydé par contact avec des corps avides d'oxygène. Cette opération se fera en introduisant mécaniquement et continuellement des poudres et grenail- les métalliques désoxydantes (ferrosilicium, ferromanganèse, ferrotitane, si- licomanganèse etc.) au sein du métal liquide surchauffé. Ces poudres pourront être contenues dans un tube mince et très long mécaniquement poussé dans le bain au travers d'une douille convenablement située ; pourront aussi être transportées par un gaz neutre ou réducteur injecté par une tuyère con- venablement située. La fusion et la dissolution de ces particules solides se fait grâce à la chaleur sensible du métal liquide surchauffé. Les produits de désoxydation remontent par gravité vers la surface du bain.
Pendant cette deuxième partie du parcours, on peut aussi introduire certains éléments d'alliage (ferrochrome, ferromolybdène, ferrotungstène etc) de la même façon que l'on a introduit les désoxydants.
Dans la troisième partie du parcours, l'acier liquide décante, se refroidit et se solidifie dans des tubes métalliques à parois minces, généra- lement en cuivre rouge, refroidis par une intense circulation d'eau. Le mé- tal solide est évacué au bas de l'appareil, sous forme de barres cylindriques entraînées par des galets moteurs.
Si l'appareil est alimenté continuellement en fonte liquide, en mi- trailles ferreuses,en minéraux formant laitier, en gaz, en poudres désoxy- dantes, on réalisera une fabrication continue d'acier obtenu à l'état solide à la forme désirée, sans coulée, ni chutage, ni réchauffage ni laminage.
On pourra utiliser au maximum la chaleur de combustion des impure- tés de la fonte pour fondre des mitrailles ferreuses et des éléments d'allia- ge. A cet effet, on pourra employer de l'air enrichi en oxygène, voire de l'oxygène pur, sans craindre la détérioration des réfractaires, car le procé- dé continu permet de déverser des mitrailles froides et de la fonte liquide, sans aucun brassage, le long des parois de l'appareil de sorte que le métal le plus surchauffé se trouve toujours au centre de la masse fondue. On peut aussi injecter une partie dé l'oxygène au sein du métal liquide contenu dans les tubes métalliques refroidis.
La figure ci-annexée représente schématiquement une coupe par un plan axial de symétrie, d'un convertisseur tronconique suivant l'invention.
Cet appareil est composé d'une cuve tronconique 1 à paroi réfractaire épais- se, et d'un tube de solidification 10 à double paroi en cuivre rouge de très faible épaisseur. La paroi latérale de la cuve 1 est percée à sa partie su- périeure d'un orifice 19 destiné à l'évacuation du laitier liquide 20.
La cuve porte sur sa paroi latérale un ou plusieurs collecteurs 2 de gaz oxy- dant, et sur la paroi du fond deux ou plusieurs collecteurs 3 de gaz oxydant.
Le gaz provenant de chaque collecteur passe dans le métal liquide 22 par une ou plusieurs tuyères d'injection 4 et 5. Le tube de solidification 10 est alimenté en eau de refroidissement par la tubulure d'entrée 12. L'eau est guidée vers le haut du tube par la cloison intermédiaire 11 et est finale- ment évacuée par la tubulure 13. Le tube de solidification porte à sa partie supérieure un ou deux collecteurs de gaz 6 et 7. Chaque collecteur alimente pasteurs tuyères de faible section en cuivre rouge 8 et 9, qui débouchent à l'intérieur du tube. Immédiatement en dessous du collecteur de gaz 7; une douille métallique 14 traverse les parois du tube de solidification. Elle permet l'introduction d'un tube métallique 15 rempli d'un mélange de grenail- les de ferroalliages judicieusement choisi.
Ce tube est poussé d'un mouve- ment continu à travers la douille 14 par l'action des galets moteurs 16. A la partie inférieure de l'appareil, les galets moteurs 18, dont le mouvement est conjugué avec celui des galets 16, entraînent vers le bas le métal soli- difié sous forme d'une barre cylindrique 17. La surface 21 est la séparation entre le métal solide et le métal liquide. L'appareil est continuellement alimenté en fonte liquide, en mitrailles ferreuses, et en minéraux formant laitier, par son ouverture supérieure, le long des parois latérales. Les dif- férents collecteurs sont alimentés en gaz sous pression par des tuyauteries et des appareils de réglage non représentés sur le dessin.
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L'appareil ainsi décrit peut assurer la transformation continue de fonte-liquide en acier solide. La suite des opérations est la suivante: Le métal liquide introduit dans la cuve est décarburé et débarassé de ses au- tres impuretés habituelles par réaction avec les gaz oxydants injectés par les groupes de tuyères 4, 5, 6,7. La chaleur de réaction le surchauffe, et fond les mitrailles solides éventuellement introduites dans la cuve.
Les impuretés oxydées remontent à la surface du bain et forment un laitier avec les additions éventuelles (chaux par exemple). Le débit de gaz oxydant a été choisi de telle manière que le métal liquide soit entièrement décarbu- ré et débarassé de ses autres impuretés oxydables au moment où il dépasse la tuyère 9 du tube de solidification. Ce métal soufflé contiendra un excès d'oxygène dont il devra être débarassé avant sa solidification. Cette déso- xydation aura lieu dans le tube de solidification. Elle pourra-être faite, par l'introduction dans le métal surchauffé liquide de particules de silico- manganèse et d'autres désoxydants contenues dans le tube 15.
Après sa désoxydation, poursuivant son.mouvement vers le bas, le métal décante, se refroidit, et se solidifie ensuite rapidement en 21. L'eau de circulation du tube évacue la chaleur sensible du lingot continu 17, le- quel est entraîné vers le bas, à vitesse constante, parles galets 18.
Le procédé comporte plusieurs variantes: . . a) on peut décarburer totalement dans la cuve, et introduire un gaz réducteur ou un gaz neutre chargé de particules désoxydantes, par les collecteurs 6 et 7, ou par un seul collecteur 7.- b) on peut employer plusieurs gaz oxydants, le plus riche en oxy- gène étant injecté par 8 et 9, là où le métal fortement surchauffé est en contact avec des parois métalliques refroidies et non pas avec des réfrac- taires.
On peut ainsi fondre une plus grande quantité de mitrailles soli- des tout en obtenant un acier plus pauvre en azote. c) on peut employer plusieurs tubes de solidification de sections différentes (ronde, carrée, ovale, méplate); un même appareil peut ainsi produire simultanément des produits finis de différentes formes et dimen- sions. d) on peut introduire des éléments d'alliages différant d'un tube de solidification à l'autre. L'appareil produit ainsi simultanément plusi- eurs aciers de composition différenteo e) on peut décarburer totalement dans la cuve, et introduire les désoxydants et éléments d'alliages à travers les parois réfractaires, à l'en- trée du tube de solidification. Ce dernier est alors de forme très simple, ne comportant ni tuyère, ni douille.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de transformation continue, au convertisseur, de fonte liquide en acier solide, caractérisé en ce que le métal liquide, cheminant par gravité à travers l'appareil, réagisse d'abord avec des gaz désoxydants cheminant en sens inverse, qui le débarassent de ses impuretés et le sur- chauffent, dissolve ensuite des éléments réducteurs et éventuellement des éléments d'alliages introduits d'une façon continue dans l'appareil, et soit finalement évacué à l'état d'acier désoxydé solide au bas du convertisseur, sous forme d'une ou plusieurs barres cylindriques dont la solidification a eu lieu dans des tubes métalliques refroidis faisant partie du convertisseur.
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"IMPROVEMENT IN STEEL MANUFACTURING PROCESSES".
The transformation of molten cast iron from a blast furnace into steel is usually done in tilting converters. By blowing, the metal is freed of the main impurities in the cast iron, but on the other hand absorbs harmful amounts of oxygen and nitrogen. It must therefore be deoxidized using ferromanganese, ferrosilicon or other deoxidizers. This operation is done partially in the converter, and partially in the ladle. The liquid steel finally obtained is then poured into ingot molds where it solidifies. The ingots obtained are then dropped and rolled.
The steel obtained by the known conversion processes contains a high nitrogen content, which makes it inferior to the metal obtained by other processes. To correctly cast the steel in the ingot mold, the temperature of the liquid bath in the converter at the end of the blowing must be at least 1650 C. The heat of combustion of the impurities in the cast iron is partially used to superheat the bath to this temperature. The rest is lost.
The present process tends to carry out simultaneously and continuously, in the same fixed apparatus, the decarburization and purification of the melt by blowing, the melting of a certain quantity of solid ferrous chips and scrap, the deoxidation of the metal. liquid, the possible introduction of alloying elements, and the solidification of the steel in the form of bars of market size.
For this purpose, use is made of a specially designed fixed converter, through which the liquid metal flows in a continuous up and down movement by gravity.
On the first part of the route, the liquid iron is crossed by bubbles of one or more oxidizing gases flowing in the opposite direction to the metal, and injected at various levels into the converter. The reaction between the impurities in the cast iron and the oxygen in the gases overheats the metal and removes these impurities in the form of gases or liquid slags carried by the gases towards the surface of the bath. During this journey, ferrous scrap metal, for example chippings, introduced into the apparatus at the same time as the cast iron, are liquefied by virtue of the heat of oxidation of the impurities in the cast iron.
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In the second part of the course, the superheated liquid metal is deoxidized by contact with bodies hungry for oxygen. This operation will be carried out by mechanically and continuously introducing deoxidizing metallic powders and granules (ferrosilicon, ferromanganese, ferrotitanium, silicomanganese etc.) into the superheated liquid metal. These powders may be contained in a thin and very long tube mechanically pushed into the bath through a suitably located socket; may also be transported by a neutral or reducing gas injected by a suitably located nozzle. The fusion and dissolution of these solid particles takes place thanks to the sensible heat of the superheated liquid metal. The deoxidation products rise by gravity to the surface of the bath.
During this second part of the journey, we can also introduce certain alloying elements (ferrochrome, ferromolybdenum, ferrotungsten, etc.) in the same way as we introduced the deoxidizers.
In the third part of the route, the liquid steel settles, cools and solidifies in thin-walled metal tubes, generally made of red copper, cooled by an intense circulation of water. The solid metal is evacuated at the bottom of the apparatus, in the form of cylindrical bars driven by driving rollers.
If the apparatus is continuously supplied with liquid cast iron, ferrous rods, minerals forming slag, gas, deoxidizing powders, a continuous manufacture of steel obtained in the solid state in the desired shape will be carried out. without casting, dropping, reheating or rolling.
The heat of combustion of the impurities in the cast iron can be used as much as possible to melt ferrous scrap and alloying elements. For this purpose, oxygen-enriched air, or even pure oxygen, can be used without fear of deterioration of the refractories, since the continuous process makes it possible to discharge cold scrap and liquid cast iron, without any mixing. , along the walls of the apparatus so that the most overheated metal is always in the center of the melt. It is also possible to inject part of the oxygen into the liquid metal contained in the cooled metal tubes.
The appended figure schematically represents a section through an axial plane of symmetry, of a frustoconical converter according to the invention.
This apparatus is composed of a frustoconical vessel 1 with a thick refractory wall, and a solidification tube 10 with a double wall made of very thin red copper. The side wall of the tank 1 is pierced at its upper part with an orifice 19 intended for the discharge of the liquid slag 20.
The tank has on its side wall one or more collectors 2 for oxidizing gas, and on the bottom wall two or more collectors 3 for oxidizing gas.
The gas coming from each manifold passes into the liquid metal 22 through one or more injection nozzles 4 and 5. The solidification tube 10 is supplied with cooling water through the inlet pipe 12. The water is guided towards the tube. top of the tube through the intermediate partition 11 and is finally discharged through the tubing 13. The solidification tube carries at its upper part one or two gas collectors 6 and 7. Each collector supplies pastors nozzles of small red copper section 8 and 9, which open inside the tube. Immediately below the gas manifold 7; a metal sleeve 14 passes through the walls of the solidification tube. It allows the introduction of a metal tube 15 filled with a carefully chosen mixture of ferroalloy pellets.
This tube is pushed in a continuous movement through the sleeve 14 by the action of the drive rollers 16. At the lower part of the apparatus, the drive rollers 18, the movement of which is combined with that of the rollers 16, the solidified metal downwards in the form of a cylindrical bar 17. The surface 21 is the separation between the solid metal and the liquid metal. The apparatus is continuously supplied with liquid iron, ferrous scrap, and slag-forming minerals, through its upper opening along the side walls. The various collectors are supplied with pressurized gas by piping and regulating devices not shown in the drawing.
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The apparatus thus described can ensure the continuous transformation of molten liquid into solid steel. The sequence of operations is as follows: The liquid metal introduced into the vessel is decarburized and freed from its other usual impurities by reaction with the oxidizing gases injected by the groups of nozzles 4, 5, 6.7. The heat of reaction overheats it, and melts any solid scrap which may be introduced into the tank.
The oxidized impurities rise to the surface of the bath and form a slag with any additions (lime for example). The flow rate of oxidizing gas has been chosen such that the liquid metal is completely decarbonized and freed from its other oxidizable impurities when it passes the nozzle 9 of the solidification tube. This blown metal will contain an excess of oxygen which it will have to get rid of before it solidifies. This deoxidation will take place in the solidification tube. This can be done by introducing silico-manganese particles and other deoxidants contained in tube 15 into the liquid superheated metal.
After its deoxidation, continuing its downward movement, the metal settles, cools, and then solidifies rapidly in 21. The circulating water of the tube removes the sensible heat of the continuous ingot 17, which is carried downwards. low, at constant speed, by the rollers 18.
The process has several variants:. . a) one can completely decarburize in the tank, and introduce a reducing gas or an inert gas charged with deoxidizing particles, by the collectors 6 and 7, or by a single collector 7.- b) one can use several oxidizing gases, the most rich in oxygen being injected by 8 and 9, where the strongly superheated metal is in contact with cooled metal walls and not with refractories.
It is thus possible to melt a greater quantity of solid scrap while obtaining a steel which is poorer in nitrogen. c) several solidification tubes of different sections (round, square, oval, flat) can be used; the same device can thus simultaneously produce finished products of different shapes and sizes. d) alloying elements which differ from one solidification tube to another can be introduced. The apparatus thus simultaneously produces several steels of different composition; e) it is possible to completely decarburize in the tank, and to introduce the deoxidizers and alloying elements through the refractory walls, at the inlet of the solidification tube. The latter is then very simple in shape, comprising neither nozzle nor sleeve.
CLAIMS.
1. Process for the continuous transformation, at the converter, of liquid cast iron into solid steel, characterized in that the liquid metal, traveling by gravity through the apparatus, first reacts with deoxidizing gases traveling in the opposite direction, which remove it. of its impurities and overheat it, then dissolves reducing elements and possibly alloying elements introduced continuously into the device, and is finally discharged in the state of solid deoxidized steel at the bottom of the converter, in the form of one or more cylindrical bars whose solidification has taken place in cooled metal tubes forming part of the converter.