BE493231A

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Publication number: BE493231A
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Description

"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.

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.

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.

Claims

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit continuellement dans le convertisseur, en même temps que la fonte liquide, une certaine quantité de copeaux et mitrailles ferreuses solides.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la totalité ou une partie du gaz oxydant est injectée dans le métal liquide, à la partie supérieure des tubes cylindriques où a lieu <Desc/Clms Page number 4> la solidification. @ 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que les éléments métalliques pulvérulents sont contenus dans un tube lequel est, par l'action de galets d'entraînement, poussé dans le métal liquide à un niveau inférieur à celui auquel débouche le gaz oxydant.

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce qu'on fait usage de plusieurs gaz oxydants différant par leur teneur en oxygène, et introduits dans le métal liquide à des niveaux différents.

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, ca- ractérisé en ce que le ou les gaz oxydants sont chargés de particules soli- des métalliques ou minérales destinées à modifier la composition du métal fini.

7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, ca- ractérisé en ce' que le gaz oxydant introduit dans les tubes de solidifica- tion est de l'oxygène pur.

8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, ca- ractérisé en ce que les désoxydants et les éléments d'alliages sont intro- duits dans les tubes de solidification et sont différents d'un tube à l'au- tre, permettant ainsi de produire simultanément plusieurs aciers de compo- sitions différentes.

9. Procédé tel que décrit ci-dessus.