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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'ELABORATION EN CONTINU DE FER AFFINE A PARTIR
DE LA FONTE BRUTE.
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour l'élaboration en continu du fer affiné de différentes qualités à partir d'une fonte brute de composition quelconque.
Tous les procédés déjà connus pour produire du fer affiné ou de l'acier recherchent l'élimination aussi complète que possible des éléments indésirables contenus dans la fonte brute, tels que le silicium, le manganèse, le carbone, le soufre et le phosphore.
On connaît bien les inconvénients des procédés discontinus comportant.. par exemple, l'utilisation de convertisseurs, procédés qui consistent principalement dans le travail par charges distinctes avec une utilisation absolument insuffisante d'énergie thermique disponible dans le procédé d'affinage.
On a déjà proposé, par conséquent, l'utilisation d'un dispositif permettant l'affinage en continu de la fonte brute, dispositif comportant un récipient fermé de tous côtés, que l'on peut faire tourner autour de son axe longitudinal horizontal et qui, sur l'une de ses parois, est muni d'un orifice de chargement pour la fonte brute, et sur une autre paroi, d'un orifice de coulée pour l'acier obtenu, ainsi que de tuyères à vent.
Toutefois, on a pu constater que ce dispositif ne donne pas satisfaction dans la pratique, car le vent est toujours insufflé par le bas dans la masse en fusion comme dans tous les appareils d'affinage connus, et, de ce fait, les inconvénients habituels, comme par exemple les soufflures de l'acier, sont inévitables. En outre, la dépense, pour actionner la rotation du récipient est très considérable en raison de son poids important.
La présente invention supprime-les inconvénients des procédés et dispositifs connus et réalise en outre des perfectionnements appréciables.
Conformément au procédé de l'inventions on utilise également de
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;;<2) dans lequel on introduit la fonte brute, de préférencE fi#I1Ênt divisée's ra-re)(J9m- ple divisée en gouttelettes, et dont le fer affiné est retiré à l'extrémité opposée de l'orifice d'introduction.
Contrairement aux procédés déjà connus, cependant, on utilise conformément à l'invention un récipient qui reste fixe pendant le procédé d'affinage. On introduit conformément à l'invention les gaz oxydants, par exemple l'air ou l'oxygène, ou un mélange de ces deux gaz, par des filières disposées de préférence obliquement, traversant la paroi du récipient de haut en bas et aboutissant dans/ ou immédiatement au-dessus de/ la masse en fusion en cours de passage.
Grâce à cette disposition, la présente invention permet d'éviter tous les inconvénients des procédés antérieurs, comme par exemple les soufflures nuisibles du fer affiné.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, on règle au moyen de dispositifs connus, par exemple des soupapes réglables, la pression et/ou la quantité des gaz oxydants introduits, pour toutes les tuyères ensemble ou pour des tuyères isolées, ou encore certains groupes de tuyères.
Ce réglage permet la création de différentes zones de réaction S'étendant dans le sens de la longueur du récipient. De cette manière, on peut par exemple éliminer, de la masse en fusion, le phosphore contenu dans la fonte brute avant d'éliminer le carbone.
On a déjà proposé aussi d'introduire, .sous forte pression, de l'oxygène, dans des procédés discontinus dans la masse en fusion à l'aide de tubulures aboutissant loin au-dessus de la masse en fusion. Cependant, les essais entrepris par la demanderesse ont démontré qu'une telle introduction de l'oxygène est excessivement nuisible parce qu'elle agit comme le ferait un chalumeau à découper et, au cours d'un procédé en continu, empêche la coulée du;métal en fusion.
Conformément à l'invention, on introduit donc, dans la masse en fusion, les gaz oxydants sous faible pression et, de préférence, à des pressions comprises entre 0,5 et 5 atmosphères.
En outre, conformément à l'invention, on introduit des gaz oxydants en supplément dans l'espace situé au-dessus du niveau de la masse en fusion, en une quantité telle que l'on puisse obtenir la combustion aussi complète que possible en gaz carbonique de l'oxyde de carbone sortant de la masse en fusion. Il est avantageux d'introduire ces gaz oxydants à contre-courant des gaz sortant du récipient.
Grâce à cette disposition on réalise l'utilisation intégrale de l'énergie thermique fournie par le carbone. Conformément à l'invention, on introduit, en sens inverse de l'écoulement de la masse en fusion, les additions qui sont destinées à retenir des composés indésirables à oxyder au cours du procédé. Pour constituer de telles additions, on utilise, par exemple, la chaux, du laitier, du minerai, et/ou du laitier de hauts-fourneaux.
On préchauffe avantageusement ces additions avec les gaz sortants ou on les grille ou on les liquéfie.
Sur le dessin annexé, on a représenté schématiquement différents modes de réalisation de la présente invention. Sur ce dessin
La fig. 1 est une vue latérale en coupe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention;
La fig. 2 est une vue latérale en coupe d'un dispositif de traitement préalable à placer devant le dispositif de la fig. 1 ;
La fig. 3 est une vue prise par-dessus du dispositif de traitement préalable conforme à la fig. 2.
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BAD ORIGINAL La fig. 4 représente un autre mode de réalisation,4'un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à 1-'invention., vu par-dessus et en coupe;
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La fig. 5 est une vue du dispositif de la fig. 4, prise du coté le plus étroit suivant A-A de la fig. 4;
La fig. 6 représente, en coupe et à plus grande échelle, la cons- truction d'un tube individuel pour l'introduction des gaz oxydants.
Grâce au dessin annexé, on va décrire maintenant d'autres dispo- sitions et caractéristiques particulières de la présente invention.
Le récipient allongé 1 comporte une ouverture la destinée à l'in- troduction de la fonte brute, et une ouverture 1b destinée à la coulée de l'acier fondu obtenu. L'orifice 1c, situé à proximité de l'extrémité de char- gement, sert à l'évacuation des scories qui se forment dans le récipient 1.
Pour l'introduction des gaz oxydants, les parois du récipient 1 sont traver- sées obliquement, de haut en bas, par des tubulures 2 constituant deux ou plusieurs rangées, ces tubulures aboutissant immédiatement au-dessus de/ou dans/ la masse en fusion au cours de son passage.
Conformément à l'invention, un réservoir de traitement particu- lier 3 est raccordé au récipient 1; dans le réservoir 3, le fer affiné, s'é- coulant du récipient 1 par l'ouverture 1b, séjourne un certain temps en vue d'opérations métallurgiques au cours de son passage dans ce réservoir de trai- tement 3. Afin de pouvoir ajouter les additions nécessaires, par exemple les riblons, on utilise les entonnoirs 3a. Un orifice 3b, muni avantageuse- ment de dispositifs transporteurs, sett à introduire par le bas des matières, en particulier le charbon. On utilise l'orifice 3c pour la coulée de l'acier terminé.
On a constaté que les scories provenant d'un affinage d'acier entraînant un pourcentage relativement élevé de fer qui se trouve perdu.
, Selon une autre caractéristique de l'invention, on introduit les scories, à l'état liquide, obtenues dans le récipient 1, dans un réci- pient préliminaire 4, dont un mode de réalisation préféré est représenté à titre d'exemple sur les fig. 2 et 3. Ce récipient préliminaire 4 possède une ouverture supérieure 4a dans laquelle la fonte brute liquide pénètre avant d'être amenée dans le récipient 1, et une ouverture inférieure 4b par laquelle la fonte brute sort après avoir traversé le dispositif en forme de siphon 4c.
En face de l'ouverture 4a, se trouve une surface déflectrice 4d, dont la forme ressemble à celle d'une cuiller. Ainsi, on obtient que la fon- te brute passant dans l'ouverture 4a se divise en gouttelettes avant de pé- nétrer dans la partie tubulaire 4e du récipient préliminaire. Cette partie tubulaire 4e a, de préférence, une section en demi-lune comme le montre la fige 3.
Si l'on introduit, par l'ouverture inférieure 4f du récipient préliminaire, des scories ferrugineuses, celles-ci remontent, par suite de leur faible densité, à l'intérieur de la partie tubulaire 4e et s'écoulent du récipient préliminaire 4 par l'ouverture 4g. De cette manière, les sco- ries suivent un trajet opposé à celui de la fonte brute divisée en fines gouttelettes et les éléments associés contenus dans'la fonte brute, tels que le silicium, provoquent la réduction en fer de l'oxyde ferreux contenu dans les scories. Ce fer récupéré est acheminé, en même temps que.celui que l'on introduit dans le récipient préliminaire, vers l'ouverture la du récipient
1 (fig. 1).
On peut réaliser avantageusement le transport des scories à l'é- tat liquéfié, au moyen d'une pompe, depuis l'ouverture 1c du récipient 1, jusqu'à l'ouverture 4f du récipient prélimiaire 4.
Pour utiliser l'énergie thermique considérable qui prend naissan- ce dans le récipient 1, on utilise les gaz de sortie chauds d'une manière déjà connue. pour le préchauffage dés produits d'addition. Cependant, confor- mément à l'invention, on subdivise,-les gaz sortants en deux ou plusieurs courants partiels, et on¯ introduit l'un de ces courants partiels dans le four 5
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que le four 6 soit situe du coté de l'orifice d'évacuation du récipient 1.
Ainsi, on obtient que la chaux ou le laitier de hauts-fourneaux, respectivement, que l'on doit ajouter, suive un trajet en direction contraire à celui de la masse en fusion. Selon les besoins, on peut répartir les gaz sortants au moyen de dispositifsd'aspiration ajoutés aux fours 5 et 6. Il est également avantageux d'amener un courant partiel au récipient de passage 3 pour maintenir la masse en fusion à température élevée.
Les canaux 5a et 6a, de préférence coudés, servent à l'écoulement des produits d'addition dans le récipient 1. Le cas échéant, chacun des fours peut comporter plusieurs canaux de ce genre.
Le mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, représenté sur les fig. 4 et 5, se caractérise particulièrement par le fait que les canaux-2a, traversant l'une des parois latérales allongées du récipient 1, forment un angle obtus avec la direction générale de l'écouleme,nt de la masse en fusion (indiquée par des pointillés), tandis que les canaux 2b, traversant la paroi latérale allongée, forment un angle aigu avec la même direction générale. Dans l'exemple précité, on utilise, afin d'introduire les gaz oxydants dans un cas,des tubulures 2a, et dans un autre cas, par exemple, des perçages 2b comportant des orifices de raccordement plus grand.
Le cas échéant, on peut aussi incorporer, à la place des tubulures et perçages précités, des briques poreuses aux emplacements désignés des parois du récipient .
En raison de la disposition des canaux, conforme à l'invention il se forme au sein de la masse en fusion, ainsi que l'ont montré les essais effectués par la demanderesse, des nappes en rotation ou des tourbillons, qui sont entraînés les uns après les autres par les gaz sortant du canal adjacent, et qui sont obligés, de cette manière, de traverser le récipient 1 dans le sens longitudinal en suivant approximativement le tracé cycloidal indiqué sur la fig. 3. On réalise de ce fait un mélange extrêmement favorable de la masse en fusion et un contact des éléments associés avec les gaz oxydants. Comme les pertes en gaz oxydants introduits sont insignifiantes, grâce à la mise en oeuvre de l'invention, l'utilisation d'oxygène pur pour oxyder les éléments associés se justifie économiquement.
L'orifice 7 (fig. 5) est destiné à l'introduction des gaz oxydants supplémentaires dans l'espace situé au-dessus de la masse en fusion A et des scories B.
Il est avantageux d'utiliser des dispositifs, tels par exemple que les sas connus en eux-mêmes, qui permettent le remplacement en continu ou en discontinu pendant le service des tubulures 2 soumises à l'usure.
Cependant, on a constaté que des tubes métalliques, de préférence des tubes en cuivre, durent très longtemps si on les refroidit continuellement. Comme représenté sur la fig. 6, on peut munir ces tubes de manière connue en soi, de deux enveloppes entre lesquelles on fait circuler constamment le liquide de refroidissement en direction des flèches. En utilisant un tel refroidissement intense, il se forme, comme les essais l'ont montré, une couche protectrice C sur les têtes des tubes 2 faisant saillie dans le récipient, couche constituée par les matières formant la masse en fusion elle-même.
Il est aussi particulièrement très avantageux de placer très bas les parties des tubes plongeant dans le récipient, de manière qu'ils soient entièrement entourés par la masse en fusion,
Conformément à l'invention, on utilise des gaz ou'des liquides comme agents réfrigérants, qui ne donnent pas de réaction indésirable avec la masse en fusion lorsqu'il se produit éventuellement des fuites dans les enveloppes de refroidissement.
Ainsi, par exemple, le gaz carbonique liquide ou gazeux se prête très avantageusement à cette utilisation.
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jjy " Ll,est également,avantageux de - véhiculer l'agent réfrigérant^non CC pas sous pression, mais par aspiration'à travers les enveloppes réfrigérantes."
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Toutes les'dispositlons.èt}caràctéristiques précitées ont pour
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conséquence de faire durer les tubes plus longtemps et on peut évidemment'les appliquer a tous les modes de réalisation et de constructions de tubes.
REVENDICATIONS.
La présente invention a pour objet
A) Un procédé d'élaboration en continu de fer affiné, à partir de fonte brute, procédé qui consiste à introduire la fonte brute en fusion à l'extrémité d'un récipien , de préférence allongé horizontalement, et à soutirer le fer affiné à l'extrémité opposée de ce récipient, procédé caractérisé par les particularités suivantes prises isolément ou en combinaison :
1.
On utilise un récipient fixe pendant la mise en oeuvre du procédé et, au moyen de tubulures traversant du haut en bas, et de préférence obliquement, la parui du récipient et débouchant dans/ ou immédiatement audessus de la masse en fusion en cours de passage, on introduit dans la masse en fusion des gaz oxydants dont la quantité et la pression peuvent être ré- glées en commun, individuellement ou par groupes, de préférence sous une faible pression comprise entre 0,5 et 5 atmosphères.
2. On règle la quantité des gaz et/ou leur pression, de manière qu'il se forme des zones de réaction différentes dans la direction longitudinale du récipient, par exemple, pour que le phosphore contenu dans la fonte brute soit éliminé de la masse en fusion avant le carbone.
3. A travers la voûte supérieure du récipient ou coupole, et audessus du niveau de la masse en fusion (avantageusement suivant une direction opposée à celle du courant gazeux chaud sortant du récipient),, on introduit des gaz oxydants supplémentaires en quantités telles que l'on obtienne la combustion aussi complète que possible de l'oxyde de carbone dégagé de la masse en fusion avec-transformation en gaz carbonique.
4. Dans la masse en fusion, au cours de sa coulée, on introduit en contre-courant des additions déterminées destinées à fixer des produits indésirables que l'on veut oxyder au cour= du procédé, ces additions étant préalablement chauffées, grilléesou liquéfiées, si nécessaire, à l'aide des gaz sortants, et constitués, par exemple, par de la chaux, du laitier, du minerai et/ou du laitier de hauts-fourneaux.
5. On subdivise en plusieurs courants les gaz chauds sortants et on utilise un de ces courants partiels pour réchauffer les riblons à ajouter.
6. La fonte brute introduite dans le récipient, de préférence à l'état finement divisé, traverse un récipient préliminaire dans lequel on introduit les scories, qui sont produites dans le récipient principal et qui cheminent avantageusement à contre-courant de la fonte brute, pour extraire desdites scories le fer qu'elles contiennent.
7. L'acier qui s'écoule du récipient traverse, de préférence immédiatement, un récipient de passage dans lequel il s'éjourne un certain temps pour subir des opérations métallurgiques, et on introduit sous pression, dans le récipient de passage, en continu ou en discontinu, à l'abri de l'air extérieur et, de préférence par le bas, les produits nécessaires à la désoxydation de l'acier obtenu.
8. On utilise un courant partiel des gaz chauds sortants pour maintenir chaud le récipient de passage.
9. On utilise des tubes métalliques, de préférence en cuivre, comportant des têtes aplaties pour introduire les gaz oxydants et on refroidit avantageusement ces tubes si fortement, qu'il se forme sur les têtes des tubes plongeant dans le récipient, une couche protectrice formée par les matières constituant la masse en fusion..
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