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L'invention est relative à l'affinage de fonte et d'alliages similaires par de l'oxygène libre et, plus particulièrement, à l'affinage de fonte en fusion ou autre fer allié ou non allié contenant du carbone dans un four pouvant tourner autour d'un axe de rotation, par soufflage à l'aide d'un gaz contenant au moins 40 % d'oxygène, tel que du gaz oxygène ou de l'air enrichi en oxygène.
L'invention a pour objet des moyens pour exé- cuter le procédé d'affinage à une vitesse de rotation relativement faible. Un autre objet .de l'invention est de permettre le remplissage du four à un degré plus élevé qu'il n'est possible dans les fours rotatifs ordi- naires. D'autres objets de l'invention apparaîtront aux spécialistes à la lecture de la description suivante,
Dans le brevet U.S.A. n 2. 598.393, on a décrit un procédé pour l'affinage de fonte dans un four rota- tif par soufflage d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène jusqu'à un pourcentage d'oxygène d'au moins 40 % dans le four. Une caractéristique de ce procédé réside dans le fait que le mouvement nécessaire du bain est essen- tiellement obtenu indépendamment de l'alimentation en gaz.
Ceci est contraire aux conditions prévalant dans d'autres procédés d'affinage rapide où le mouvement du bain est lié à l'alimentation en gaz et cesse entière- ment, lorsque cette alimentation est interrompue. Ceci est, par exemple, le cas dans les procédés Bessemer aci- de et basique courants, de même que dans le procédé LD, où l'affinage s'opère avec de l'oxygène gazeux pur, qui est soufflé, verticalement sur le bain dans un conver- tisseur fixe,
Lorsqu'on utilise un four fixe et que le
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gaz oxygéné est soufflé à partir du dessus, le mouve- ment du bain est relativement peu important au début du traitement, aussi longtemps que la fonte contient une quantité appréciable de silicium, de même qu'au cours des stades ultérieurs du procédé, en particulier lors de l'affinage .de fonte riche en phosphore.
Pendant la pha- se du procédé où l'affinage de carbone est violent, l'ébullition provoque cependant une agitation violente qui est importante pour le déroulement de la réaction.
Si le procédé est exécuté dans un four rota- tif, un mouvement violent du bain peut être obtenu pen- dant tout le procédé. En conséquence, les réactions entre le bain'métallique et le bain de scorie ont lieu plus rapidement et plus complètement. Ceci permet no- tamment de réduire le pourcentage de fer dans' la scorie finale et, par conséquent, d'augmenter à un degré essen- tiel le rendement en fer métallique. Grâce à la rota- tion, il est, par.ailleurs, possible d'obtenir un con- tact suffisant entre l'oxygène et le bain, sans avoir à souffler l'oxygène sur le bain ou dans le bain sous une surpression élevée, qui est nécessaire avec un four fixe. La tuyère à oxygène ne doit pas non plus être dirigée vers le bain.
De cette manière, le gaz oxygéné sera dans une certaine mesure mélangé aux gaz de four avant qu'il atteigne le bain et le contact avec celui-ci sera réparti sur une surface relativement grande. Ainsi, la considérable gazéification du fer et du manganèse en particulier est réduite, laquelle gazéification se pro- duit lorsque l'alimentation en oxygène est fortement lo- calisée, ce qui est inévitable dans les fours fixes et produit de grandes pertes de fer dans les gaz dégagés, ce qui forme une fumée extrêmement ennuyeuse.
Pour arriver à obtenir un mouvement suffisant du bain dans le four rotatif, une vitesse relativement
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élevée de rotation est cependant appropriée. Il est pos- sible d'augmenter cette vitesse jusqu'à 30 à 40 révolu- tions par minute, dans les cas où une agitation particu- lièrement forte est désirée. Pendant certaines périodes du soufflage et, en particulier, lorsque l'affinage du carbone est le plus violent et contribue à l'agitation, il s'est cependant révélé que la vitesse peut sans in- convénient être considérablement diminuée.
La possibili- té de faire tourner le four à une vitesse moindre dans les occasions où, pendant l'exécution du procédé, ceci est possible sans inconvénient au pont de vue métallur- gique, doit être utilisée, car elle permet entre autres choses d'augmenter considérablement la vie du garnissa- ge ou revêtement du convertisseur. Il semble, en effet, qu'au moins dans certaines circonstances, il faut comp- ter sur une diminutif de la vie du garnissage, lorsque la vitesse de rotatif, est accrue.
La présente ;nvention implique un nouveau dé- Veloppement de la technique et concerne un procédé per- fectionné, de même qu'un four pour l'exécution de ce pro- cédé. Conformément au niveau procédé, le soufflage à l'aide du gaz oxygéné e.. exécuté pendant au moins une partie du procédé, tan..s que le four tourne en ayant son axe de rotation haizontal ou convenablement incliné, de préférence pas à plus de 45 , le gaz oxygéné étant introduit par une ouver dre centrale ménagée dans une paroi d'extrémité du four, et pendant au moins une autre partie du procédé, tandis le four tourne en ayant son axe vertical ou sensiblement vertical, le gaz oxygéné étant fourni au bain à partir @ dessus.
Le pro- cédé peut être avantageusement mis en oeuvre dans un four comprenant un cylindre réfractare présentant deux extrémités opposées, dont l'une est'fermi-se et dont l'autre
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tre présente une ouverture, ce cylindre pouvant tourner autour d'un axe de rotation passant par l'extrémité fermée susdite et par l'ouverture susdite, des moyens pour suspendre le cylindre en question de façon qu'il puisse être basculé et amené ainsi d'une position sen- siblement horizontale ou inclinée à une position sensi- blement verticale, des moyens étant prévus pour faire tourner le four autour de son axe de rotation tout au moins dans ladite position sensiblement horizontale ou inclinée.
Le four peut être basculable en le supportant avec son mécanisme d'entraînement sur des tourillons.
Lorsque le cylindre est amené par élévation dans une po- sition verticale, la rotation n'a qu'un effet d'agita- tion relativement faible. Dès lors, le soufflage peut s'opérer avec un résultat aussi bon avec un four fixe, c'est-à-dire selon le principe du procédé LD.
De la fonte Thomas ou autre fonte ayant une teneur en phosphore de, par exemple, 0,5 % ou davantage peut être soufflée dans un four du type décrit ci-dessus, par exemple de la manière suivante :
Lorsque le four a été chargé de fonte, un gaz oxygéné est soufflé dans le four pendant quelques minu- tes, ce four étant en position horizontale ou sensible- ment horizontale et tournant à une vitesse relativement élevée, afin de contrecarrer la formation de fumées abondantes due à l'oxydation du silicium et du manganèse.
Lorsque l'ébullition devient sérieuse et donne lieu à une agitation suffisante, la rotation est interrompue et le four est relevé de façon que son axe de rotation soit vertical ou sensiblement tel, éventuellement après soutirage des scories. Après addition d'une quantité adéquate de pierre calcaire ou analogue dans le bain contenu dans le four, on poursuit le soufflage, en immer-
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géant une tuyère verticale à oxygène dans le bain. Le four ne doit pas tourne.r pendant cette phase.
Pendant les phases finales du procédé, le soufflage s'accompagne à nouveau de la rotation du four en position plus ou moins horizontale, de façon que la vitesse de réaction entre la scorie et le bain d'acier soit.accélérée et qu'ainsi les pertes de fer. dans la scorie soient réduitea
Dans le but de refroidir le bain pendant le traitement, @ du minerai de même que batttures de fer peuvent être ajoutée de manière continue ou à intervalles. Si on doit ajouter au bain des batiatures de fer du genre gros- sier, celles-ci doivent, de préférence, être ajoutées immédiatement avant de relever le four jusqu'à une posi- tion verticale. Des batictures de fer plus fines peu- vent être ajoutées sans inconvénient, tant avant que pendant la rotation du four.
De la fonte d'autres types peut être affinée par des méthodes similaires. En général, il convient de limiter le temps de soufflage dans le four rotatif dans toute la mesure possible, dans influencer défavora- blement la progression du traitement, et d'exécuter le reste du soufflage, ordinairement au cours d'une période intermédiaire, lorsque l'affinage du carbone est vio- lent, le four étant en position verticale et étant fixe ou ne tournant que lentement. De cette manière, la du- rée de vie du garnissage ou revêtement du four peut être considérablement accrue et les avantages de l'effet en même temps/ de rotation peuvent/être pleinement utilisés.
Pendant la période d'ébullition, le dégagement de gaz produit toujours une augmentation du volume de la charge, qui peut être considérable, en particulier si la scorie simultanément formée dans le four se met .à mousser, ce qui est souvent le cas. En raison du fait
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que le degré permissible de remplissage du four est plus grand dans la position verticale que dans la position horizontale, il est donc possible d'utiliser une plus grande charge dans le four, si le soufflage est exécuté avec le four plus ou moins en position verticale, tout au moins pendant la période où l'ébullition est la plus violente. Une augmentation de la vitesse ou de l'inten- sité de soufflage peut également être obtenue avec ce mode opératoire.
Un avantage du présent procédé réside dans la fait qu'il convient particulièrement,bien pour l'affina ge de fonte à fortes teneurs en silicium. Si les te- neurs en silicium dépassent à 1,5 %, il s'est avéré difficile d'amorcer la réaction au début du soufflage, si le procédé est exécuté dans un four fixe. 'Par rota- tion du four, de façon qu'un mouvement violent du bain soit produit, la réaction s'amorce immédiatement et, lorsque les pourcentages de silicium ont été réduits le soufflage peut être poursuivi avec le four en posi- tion verticale, lorsque ceci s'avère souhaitable à d'au- 'tres points de vue.
REVENDICATIONS .
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The invention relates to the refining of cast iron and similar alloys with free oxygen and, more particularly, to the refining of molten cast iron or other alloyed or unalloyed iron containing carbon in a rotary furnace. around an axis of rotation, by blowing using a gas containing at least 40% oxygen, such as oxygen gas or oxygen-enriched air.
The object of the invention is means for carrying out the refining process at a relatively low rotational speed. Another object of the invention is to allow the filling of the furnace to a higher degree than is possible in ordinary rotary furnaces. Other subjects of the invention will become apparent to specialists on reading the following description,
In US Pat. No. 2,598,393 a process has been described for refining pig iron in a rotary kiln by blowing oxygen or oxygen-enriched air to an oxygen percentage of at least. 40% in the oven. A feature of this process is that the necessary movement of the bath is essentially obtained independent of the gas supply.
This is contrary to the conditions prevailing in other rapid refining processes where the movement of the bath is linked to the gas supply and ceases entirely when this supply is interrupted. This is, for example, the case in the common Bessemer acidic and basic processes, as well as in the LD process, where the refining takes place with pure oxygen gas, which is blown vertically onto the bath. in a fixed converter,
When using a stationary oven and the
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oxygenated gas is blown from above, the movement of the bath is relatively small at the start of processing, as long as the cast iron contains an appreciable amount of silicon, as well as during the later stages of the process, in particular during refining .de cast iron rich in phosphorus.
During the phase of the process where the carbon refining is violent, the boiling, however, causes violent agitation which is important for the progress of the reaction.
If the process is carried out in a rotary kiln, violent movement of the bath can be achieved throughout the process. As a result, the reactions between the metal bath and the slag bath take place more quickly and more completely. This makes it possible in particular to reduce the percentage of iron in the final slag and, therefore, to substantially increase the yield of metallic iron. Thanks to the rotation, it is, moreover, possible to obtain a sufficient contact between oxygen and the bath, without having to blow oxygen on the bath or in the bath under a high overpressure, which is needed with a fixed oven. The oxygen nozzle must also not be directed towards the bath.
In this way, the oxygenated gas will be mixed with the furnace gases to some extent before it reaches the bath and the contact therewith will be distributed over a relatively large area. Thus, the considerable gasification of iron and manganese in particular is reduced, which gasification occurs when the oxygen supply is highly localized, which is unavoidable in stationary furnaces and produces large losses of iron in ovens. gas evolved, forming extremely annoying smoke.
To achieve sufficient movement of the bath in the rotary kiln, a relatively high speed
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high rotation is however appropriate. It is possible to increase this speed up to 30 to 40 revolutions per minute, in cases where particularly strong agitation is desired. During certain periods of the blowing and, in particular, when the carbon refining is most violent and contributes to the agitation, it has however been found that the speed can without inconvenience be considerably reduced.
The possibility of rotating the furnace at a lower speed on those occasions when, during the execution of the process, this is possible without inconvenience to the metallurgical viewpoint, should be used, since it allows, among other things, to considerably increase the life of the converter packing or coating. It seems, in fact, that at least in certain circumstances, it is necessary to count on a decrease in the life of the lining when the rotary speed is increased.
The present invention involves a new development in the art and relates to an improved process, as well as an oven for carrying out this process. In accordance with the process level, the blowing with the aid of oxygenated gas is carried out during at least part of the process, while the furnace rotates with its axis of rotation horizontal or suitably inclined, preferably no more of 45, the oxygenated gas being introduced through a central opening provided in an end wall of the furnace, and during at least another part of the process, while the furnace rotates with its axis vertical or substantially vertical, the oxygenated gas being supplied to the bath from @ above.
The process can advantageously be carried out in a furnace comprising a refractory cylinder having two opposite ends, one of which is closed and the other of which is closed.
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be has an opening, this cylinder being able to rotate around an axis of rotation passing through the aforementioned closed end and through the aforesaid opening, means for suspending the cylinder in question so that it can be tilted and thus brought a substantially horizontal or inclined position to a substantially vertical position, means being provided for rotating the furnace about its axis of rotation at least in said substantially horizontal or inclined position.
The oven can be tilted by supporting it with its drive mechanism on journals.
When the cylinder is raised into a vertical position, the rotation has only a relatively small agitation effect. Therefore, the blowing can take place with just as good a result with a fixed oven, that is to say according to the principle of the LD process.
Thomas iron or other iron having a phosphorus content of, for example, 0.5% or more can be blown in a furnace of the type described above, for example as follows:
When the furnace has been loaded with cast iron, an oxygenated gas is blown into the furnace for a few minutes, this furnace being in a horizontal or substantially horizontal position and rotating at a relatively high speed, in order to counteract the formation of abundant fumes. due to the oxidation of silicon and manganese.
When the boiling becomes serious and gives rise to sufficient agitation, the rotation is interrupted and the furnace is raised so that its axis of rotation is vertical or substantially such, optionally after withdrawal of the slag. After addition of an adequate quantity of limestone or the like in the bath contained in the furnace, the blowing is continued, immersing
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giant vertical oxygen nozzle in the bath. The oven must not turn during this phase.
During the final phases of the process, the blowing is again accompanied by the rotation of the furnace in a more or less horizontal position, so that the reaction speed between the slag and the steel bath is accelerated and thus the iron losses. in the slag are reduced
In order to cool the bath during processing, @ ore as well as iron battles may be added continuously or at intervals. If coarse-type iron frames are to be added to the bath, these should preferably be added immediately before raising the furnace to a vertical position. Thinner iron structures can be added without inconvenience, both before and during the rotation of the furnace.
Cast iron of other types can be refined by similar methods. In general, it is advisable to limit the blowing time in the rotary kiln as much as possible, without adversely affecting the progress of the treatment, and to perform the remainder of the blowing, usually during an intermediate period, when the carbon refining is violent with the furnace in an upright position and being stationary or only rotating slowly. In this way, the lifetime of the lining or lining of the furnace can be considerably increased and the advantages of the simultaneous / rotating effect can be fully utilized.
During the boiling period, the evolution of gas always produces an increase in the volume of the charge, which can be considerable, particularly if the slag simultaneously formed in the furnace starts to foam, which is often the case. Due to the fact
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that the permissible degree of filling of the furnace is greater in the vertical position than in the horizontal position, therefore it is possible to use a greater load in the furnace, if the blowing is performed with the furnace more or less in the vertical position , at least during the period when the boiling is most violent. An increase in the blowing speed or intensity can also be obtained with this procedure.
An advantage of the present process resides in the fact that it is particularly suitable for refining cast iron with high silicon contents. If the silicon contents exceed 1.5%, it has proved difficult to initiate the reaction at the start of blowing, if the process is carried out in a stationary furnace. By rotating the furnace, so that a violent movement of the bath is produced, the reaction begins immediately and, when the percentages of silicon have been reduced, the blowing can be continued with the furnace in a vertical position, when this proves desirable from other points of view.
CLAIMS.
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