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TIROLER ROHREN- und METALLWERKE A.G., résidantà SOLBAD HALL (Autriche) .
PROCEDE ET APPAREIL DESTINES A AMENER DES MATIERES ADDITIONNELLES A GRAINS FINS SOUS LA SURFACE DE METAUX EN FUSION.
(Inventeur : No SCHREIBER)
L'invention est relative à l'amenée de matières additionnelles solides, à grains fins et,spécialement réagissant facilement sous la surface de métaux en fusion. L'invention consiste essentiellement en ce que les matières solides, par l'intermédiaire d'un gaz, qui sert de transporteur pour la matière solide, sont directement introduites dans la masse en fusion à une profondeur appropriée sous la surface de celle-ci et en ce que la violence de la réaction des matières solides avec la masse fondue est limitée par le dosage des quantités introduites par unité de temps.
Pour servir d'agent de transport des matières solides et amener celles-ci sans modification d'état jusque dans le bain métallique, le gaz porteur doit dans ce but se trouver sous une pression suffisamment élevée pour vaincre la contre-pression existant dans le bain à l'endroit de son introduction. Dans le cas d'introduction de matières additionnelles soli- des réagissant facilement, telles que par exemple l'aluminium,le magnésium ou le ferrotitane, le procédé dé dosage conforme à l'invention offre la possibilité d'amener ces matières additionnelles à l'état pur dans la masse fondue, sans courir le danger d'un trop violente réaction entre les matières additionelles et la masse métallique fondue, laquelle peut même provoquer des explosions à l'endroit d'introduction dans le cas d'amenée d'une trop grande quantité.
En dosant la masse introduite par unité de temps et finalement aussi en introduisant les matières solides profondément sous la surface de la masse fondue, on réduit à un minimum la perte en matières'additionnelles.
Grâce à une amenée progressive des matières additionnelles dans la masse en
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fusion, l'absorption de ces matières par la dite masse est rendue possible dans l'étendue de l'endroit d'introduction et il se produit encore une absorp- tion supplémentaire de ces matières additionnelles dans la masse fondue lors de la montée de celles-ci, de telle sorte que la portion, qui sort de la masse fondue sous forme solide, liquide ou gazeuse, est relativement minime. Si, par exemple, l'on introduit du magnésium dans de la fonte en fusion de la ma- nière conforme à l'invention, la température du bain de fer dépasse toujours alors la température de vaporisation du magnésium, laquelle se monte à 1102 C.
Dans le cas de vaporisation de 1 Kg de magnésium, il se dégage cependant une masse de vapeur de 5650 litres environ, ce qui montre qu'il y a danger d'explosions et en outre que la plus grande partie du magnésium s'échappe de la masse fondue sous forme de vapeur, si le magnésium est ajouté à la masse fondue sans être dosé conformément à l'invention. Pour cette raison, l'in- troduction de magnésium, par exemple dans du fer en fusion, a lieu toujours sous forme d'un alliage dans le but de ralentir l'absorption du magnésium par la masse fondue. Les frais d'un tel alliage dépassent cependant plusieurs fois le prix du magnésium comme tel.
Cependant, comme une addition ainsi dosée de la matière solide oblige à augmenter la durée d'introduction et à l'étendre au moins sur quel- ques minutes, il se produit sous l'action de la masse fondue un réchauffe- ment indésirable de l'appareil d'introduction et du mélange matière solide - gaz lors de l'addition.
Par suite, conformément à l'invention, l'appareil d'amenée et le mélange matière solide-gaz, est refroidi sur son parcours exactement jusqu'à son contact avec la masse fondue, ce qui pratiquement donne la ga- rantie que l'augmentation de la durée de l'addition s'effectue sans usure exagérée de l'appareil d'amenée. Dans le cas d'emploi d'un gaz de transport n'agissant comme gaz protecteur qu'à des températures relativement basses, le mélange : matière solide - gaz, est, conformément à l'invention, mainte- nu par ce refroidissement en-dessous de ces températures pour lesquelles il se produit une réaction du gaz de transport avec les matières solides.
De cette manière, on peut employer comme gaz porteur des gaz qui sont considé- rablement meilleur marché que les gaz nobles, tels que par exemple l'argon lesquels restent actifs comme gaz protecteur même encore à hautes températu- res. On peut par exemple employer avantageusement comme gaz porteur l'azote qui à hautes températures réagirait énergiquement avec le magnésium, l'alu- minium et le titane en formant des nitrites. Sous l'action du refroidisse- ment, la température du.mélange; matière solide-gaz, sera alors maintenue dans son parcours dans la masse fondue au moins suffisamment basse pour que la réaction entre matière solide et gaz soit ralentie et qu'il ne se produi- se aucune réaction notable entre matière solide et gaz.
Suivant le procédé conforme à l'invention, on peut introduire, d'une manière simple et économique, profondément sous la surface de la masse fondue des matières additionnelles solides, qui réagissent facilement avec celle-ci. On peut par exemple introduire du magnésium dans de la fonte en fusion en vue de fabriquer des fontes contenant du graphite sphérique ou dans des fers, des fontes ou des aciers en fusion dans le but de les désoxyder ou de les désulfurer.
Les quantités de magnésium introduites dans la masse fondue peuvent, suivant les nécessités, respectivement la température et la teneur en soufre et en oxygène de la masse en fusion, être calculées entre les limites expérimentales approximatives de 0,5 à 10 gr. par seconde et par 100 kg de restai fondu, de manière que le procédé s'effectue le plus calmement possible et avec utilisation la plus large des quantités de magnésium introdui- tes. La quantité de magnésium introduite en l'unité de temps peut avantageu- sement être calculée suivant la capacité d'absorption de la masse fondue dans l'étendue de l'endroit d'introduction de façon que le magnésium introduit puisse être absorbé par la masse fondue avec la plus petite perte possible.
Spécialement dans le cas de grandes quantités de masse en fusion, respective- ment dans le cas de grandes quantités de fer dans la poche, il parait utile d'introduire le magnésium simultanément en plusieurs points dans la masse fon-
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due, ce qui donne une répartition meilleure et plus rapide du magnésium dans le bain.
De la manière conforme à l'invention, on peut aussi d'autre part introduire des alliages de métaux quelconques facilement oxydables dans des masses métalliques en fusion de genres divers. Par exemple, on peut aussi introduire de cette manière dans de la fonte ou de l'acier en fusion des ma- tières solides finement broyées pour obtenir un effet dénommé effet de vaccin.
L'appareil destiné à l'exécution du procédé conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par un tube d'amenée du mélange; matière soli- de-gaz, le dit tube, entouré d'une chemise réfrigérante, débouchant dans une tuyère, en pouvant employer comme agent réfrigérant un agent gazeux, tel que de l'air comprimé ou éventuellement un liquide frigorifique.
L'invention est expliquée schématiquement à titre exemplatif dans le dessin annexé à ce mémoire.
Figure 1 représente un appareil d'amenée en coupe longitudinale tandis que Figure 2 donne une coupe transversale suivant la ligne II-II de
Figure 1.
1 désigne le tube destiné à l'introduction du mélange; matière solide-gaz. Ce tube d'amenée débouche en-dessous dans une tuyère 2 dont l'orifice 3 est relativement petit et il est entouré par une chemise réfrigé- rante 4, 5 à double paroi. Les chambres annulaires 4 et 5 de la chemise réfrigérante sont séparées l'une de l'autre par un tuyau 6, qui est centré à son extrémité inférieure par rapport au tube d'amenée 1 au moyen d'un dis- que 7.
L'agent réfrigérant qui, dans la forme d'exécution représentée à titre d'exemple au dessin, est de l'air comprimé, est introduit dans la cham- bre annulaire interne 4 par un raccord tubulaire 8, s'écoule à l'extrémité inférieure du tube 6 vers la chambre réfrigérante extérieure 5 au travers de trous 9 percés dans le disque 6 et sort de la dite chambre au travers d'un orifice 10. La chambre réfrigérante extérieure 5 est limitée par un tube 11 qui plonge dans la masse fondue et est protégée par rapport à celle-ci par un revêtement 12 en matériau réfractaire, tel que du graphite ou de l'argile réfractaire. La tuyère 2, qui ne possède aucune réfrigération, est aussi courte que possible et montée de manière amovible sur le tube 11.
On peut utiliser comme matériau pour cette tuyère 2 des matières céramiques connues en soi ou dû graphite dans le cas d'emploi de l'appareil pour le fer en fu- sion.
A la partie supérieure du tube d'introduction 1, respectivement du tube 11, est raccordé un récipient 13, qui contient la matière solide.
Ce récipient surmonte une trémie 14, dont l'orifice 15 peut être fermé par la pointe conique 16 d'une broche creuse 17. Cette broche 17 conduit le gaz porteur, lequel y est introduit au travers d'un raccord 18; elle est ,- réglable en hauteur de sorte que l'on peut régler un intervalle annulaire compris entre l'orifice 15 de la trémie 14 et la pointe creuse 16 de la bro- che. C'est au travers de cet intervalle que la matière solide à grains fins est entraînée hors du récipient 16 sous l'effet d'injection produite par le gaz s'écoulant au travers de la broche creuse 17. Par un réglage en hau- teur de la broche 17,l'effet d'injection du gaz de transport est modifié et par suite la matière solide amenée au bain est .dosée.
Dans ce but, le bro- che 17 est guidée dans la partie filetée interne 20 d'un volant à main 19, qui est monté dans le couvercle 21 du récipient 13 de manière à pouvoir tour- ner, de sorte que l'on peut régler l'intervalle annulaire découvert par la pointe 16 de la broche en faisant tourner le volant à main 19 par rapport à la broche 17, qui elle ne peut tourner.
Cet appareil permet un dosage précis de la matière additionnelle
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à grains fins en utilisant un minimum de gaz de transport. Un tel dosage est important dans les cas où il se produit une violente réaction entre les matières additionnelles et le métal en fusion, car en ces cas un dosage en excès peut donner lieu même à des explosions aux endroits d'introduction.
Comme le montre le dessin, la tuyère est montée angulairement sur le tube Il. Ceci provient de ce que, pour des raisons de construction, le tube 11 doit généralement être disposé sous une certaine inclinaison; cepen- dant, il est avantageux de souffler le mélange; matière solide-gaz, vertica- lement vers le bas dans la masse en fusion, de manière à former autour de la tuyère 2 un matelas de gaz qui protège celle-ci en une certaine mesure contre l'action de la masse fondue.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé d'amenée de matières additionnelles solides à grains fins, réagissant facilement, sous la surface de métaux en fusion, caractéri- sé en ce que sous l'action d'un gaz porteur qui sert d'agent de transport pour les matières solides, celles-ci sont directement amenées dans la masse fondue et ce à profondeur convenable sous la surface de celle-ci, et en ce que la violence de la réaction des matières additionnelles avec la masse fondue est limitée par dosage des quantités introduites par unité de temps.
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TIROLER ROHREN- und METALLWERKE A.G., residing in SOLBAD HALL (Austria).
METHOD AND APPARATUS FOR BRINGING ADDITIONAL FINE GRAIN MATERIALS UNDER THE SURFACE OF MELTING METALS.
(Inventor: No SCHREIBER)
The invention relates to the supply of additional solid, fine-grained and especially easily reacting materials below the surface of molten metals. The invention essentially consists in that the solids, via a gas, which serves as a carrier for the solid matter, are introduced directly into the molten mass to a suitable depth below the surface thereof and in that the violence of the reaction of the solids with the melt is limited by the dosage of the quantities introduced per unit of time.
In order to serve as a transport agent for the solids and to bring them without modification of state into the metal bath, the carrier gas must for this purpose be under a pressure sufficiently high to overcome the back pressure existing in the bath. at the place of its introduction. In the case of the introduction of additional solid materials which react easily, such as, for example, aluminum, magnesium or ferrotitanium, the dosing process according to the invention offers the possibility of bringing these additional materials to the liquid. pure state in the molten mass, without running the danger of too violent a reaction between the additional materials and the molten metal mass, which can even cause explosions at the place of introduction in the event of supplying too much large quantity.
By metering the mass introduced per unit of time and finally also by introducing the solids deep below the surface of the melt, the loss of additional materials is minimized.
Thanks to a progressive supply of additional materials in the mass in
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fusion, the absorption of these materials by said mass is made possible within the extent of the place of introduction and there is still a further absorption of these additional materials in the molten mass during the rise of those. here, so that the portion which comes out of the melt in solid, liquid or gaseous form is relatively small. If, for example, magnesium is introduced into molten iron in the manner in accordance with the invention, the temperature of the iron bath then always exceeds the vaporization temperature of the magnesium, which amounts to 1102 ° C. .
In the case of vaporization of 1 kg of magnesium, however, a mass of vapor of approximately 5650 liters is released, which shows that there is a danger of explosions and moreover that most of the magnesium escapes from the melt in the form of vapor, if the magnesium is added to the melt without being dosed in accordance with the invention. For this reason, the introduction of magnesium, for example into molten iron, always takes place in the form of an alloy in order to slow the absorption of magnesium by the molten mass. The cost of such an alloy, however, is several times the price of magnesium as such.
However, as such a measured addition of the solid material makes it necessary to increase the introduction time and to extend it over at least a few minutes, under the action of the melt an undesirable heating of the substance occurs. Apparatus for introducing and mixing solid matter - gas during the addition.
As a result, according to the invention, the feed apparatus and the solid matter-gas mixture is cooled along its path exactly until it comes into contact with the melt, which practically gives the guarantee that the The duration of the addition takes place without excessive wear of the feed device. In the case of the use of a transport gas which acts as protective gas only at relatively low temperatures, the mixture: solid matter - gas, is, according to the invention, maintained by this cooling in- below those temperatures at which a reaction of the transport gas with the solids takes place.
In this way, gases which are considerably cheaper than noble gases, such as for example argon, which remain active as protective gas even still at high temperatures, can be used as carrier gases. Nitrogen can, for example, be used advantageously as carrier gas, which at high temperatures would react vigorously with magnesium, aluminum and titanium, forming nitrites. Under the action of cooling, the temperature of the mixture; solid-gas material, will then be maintained in its path in the melt at least sufficiently low so that the reaction between solid matter and gas is slowed down and that no appreciable reaction takes place between solid matter and gas.
According to the process according to the invention, it is possible to introduce, in a simple and economical manner, deep under the surface of the molten mass of additional solid materials, which react easily with the latter. Magnesium can, for example, be introduced into molten iron in order to manufacture cast irons containing spherical graphite or in irons, cast irons or molten steels in order to deoxidize or desulphurize them.
The quantities of magnesium introduced into the melt may, depending on requirements, respectively the temperature and the sulfur and oxygen content of the melt, be calculated between the approximate experimental limits of 0.5 to 10 g. per second and per 100 kg of molten residue, so that the process is carried out as calmly as possible and with the largest use of the quantities of magnesium introduced. The quantity of magnesium introduced in the unit of time can advantageously be calculated according to the absorption capacity of the melt in the extent of the place of introduction so that the introduced magnesium can be absorbed by the mass. fondue with the smallest possible loss.
Especially in the case of large amounts of molten mass, respectively in the case of large amounts of iron in the ladle, it seems useful to introduce the magnesium simultaneously at several points in the molten mass.
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due, which gives a better and faster distribution of magnesium in the bath.
In the manner according to the invention, on the other hand, it is also possible to introduce any metal alloys which can easily be oxidized into molten metal masses of various kinds. For example, finely ground solids can also be introduced in this manner into cast iron or molten steel to obtain an effect known as the vaccine effect.
The apparatus intended for carrying out the method according to the invention is essentially characterized by a pipe for supplying the mixture; solid-gas material, the said tube, surrounded by a cooling jacket, opening into a nozzle, being able to use as cooling agent a gaseous agent, such as compressed air or possibly a refrigerating liquid.
The invention is explained schematically by way of example in the drawing appended to this specification.
Figure 1 shows a feed apparatus in longitudinal section while Figure 2 gives a cross section along the line II-II of
Figure 1.
1 designates the tube intended for the introduction of the mixture; solid matter-gas. This supply tube opens below into a nozzle 2, the orifice 3 of which is relatively small and it is surrounded by a cooling jacket 4, 5 with a double wall. The annular chambers 4 and 5 of the cooling jacket are separated from each other by a pipe 6, which is centered at its lower end with respect to the supply tube 1 by means of a disc 7.
The coolant which, in the embodiment shown by way of example in the drawing, is compressed air, is introduced into the internal annular chamber 4 through a tubular connector 8, flows through lower end of the tube 6 towards the external refrigerating chamber 5 through holes 9 drilled in the disc 6 and leaves said chamber through an orifice 10. The external refrigerating chamber 5 is limited by a tube 11 which plunges into the molten mass and is protected therewith by a coating 12 of refractory material, such as graphite or refractory clay. The nozzle 2, which has no refrigeration, is as short as possible and removably mounted on the tube 11.
Ceramics known per se or graphite can be used as material for this nozzle 2 in the case of use of the apparatus for molten iron.
To the upper part of the introduction tube 1, respectively of the tube 11, is connected a container 13, which contains the solid material.
This container surmounts a hopper 14, the orifice 15 of which can be closed by the conical tip 16 of a hollow pin 17. This pin 17 conducts the carrier gas, which is introduced therein through a connector 18; it is adjustable in height so that it is possible to adjust an annular gap between the orifice 15 of the hopper 14 and the hollow point 16 of the spindle. It is through this gap that the fine-grained solid material is entrained out of the container 16 under the effect of injection produced by the gas flowing through the hollow spindle 17. By a height adjustment. of the pin 17, the injection effect of the transport gas is changed and as a result the solid material supplied to the bath is dosed.
For this purpose, the spindle 17 is guided in the internal threaded part 20 of a handwheel 19, which is mounted in the cover 21 of the container 13 so as to be able to turn, so that one can adjust the annular gap discovered by the tip 16 of the spindle by rotating the handwheel 19 with respect to the spindle 17, which it cannot turn.
This device allows precise dosing of the additional material
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fine-grained using minimal transport gas. Such a dosage is important in cases where there is a violent reaction between the additional materials and the molten metal, since in these cases an excess dosage may even give rise to explosions at the points of introduction.
As shown in the drawing, the nozzle is mounted angularly on the tube II. This is because, for construction reasons, the tube 11 must generally be placed at a certain inclination; however, it is advantageous to blow the mixture; solid-gas material, vertically downward in the molten mass, so as to form around the nozzle 2 a gas blanket which protects the latter to some extent against the action of the molten mass.
CLAIMS.
1. - A method of supplying additional fine-grained solid matter, easily reacting, under the surface of molten metals, characterized in that under the action of a carrier gas which serves as a transport agent for the metals. solids, these are brought directly into the molten mass and at a suitable depth below the surface thereof, and in that the violence of the reaction of the additional materials with the molten mass is limited by metering the quantities introduced by unit of time.