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On sait que les coulées ferreuses peuvent être dégazées à l'aide de chambres à vide de grandes dimensions, qui sont généralement disposées au-dessous du niveau du sol et dans lesquelles on verse le métal d'un réservoir intermédiaire, relié à ces chambres, en poches ou en lingotières.
Des installations de cette sorte ne peuvent être implantées dans les scieries ordinaires. Leur exploitation est, en effet, complexe et exige beaucoup de temps, en sorte qu'elles
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gênent la marche de l'aciérie.
Il en est de même des chambres à vide pourvues d'un tuyau d'entrée et d'un tuyau de sortie, dans lesquelles le métal est dégazé en continu ou périodiquement et qui sont également connues. La fermeture desdits tuyaux, par rapport à l'atmosphère, est assurée à l'aide dedeux récipients, tels par exemple que poches d'aciérie, dont l'un contient le métal à dégazer et dont l'autre est rempli d'une quantité de métal moins importante pour la fermeture hermétique du tuyau de sortie.
Le dégazage continu'du métal dans ces chambres à vide présente cet important inconvénient qu'au moins le reliquat 'de métal nécessaire pour la fermeture du tuyau d'entrée reste dans la poche d'émission, dans laquelle l'acier se refroidit 'de plus en plus et menace de se figer, à la. fin de l'opération, et qu'un acier incomplètement dégazé et mélangé au bain de fermeture se trouve dans la poche réceptrice, également à là fin de l'opération.
Dans le cas du dégazage interrompu, la proportion de métal de fermeture de la p@che réceptrice est particulièrement élevée, car il faut porter le niveau du métal de .la poche réceptrice à celui de la poche d'émission pour interrompre le passage du métal par la chambre à vide, de manière que le bout inférieur du tuyau desortie ne peut se trouver à proximité du fond de la poche réceptrice, au début de l'opération.
Ces difficultés ne peuvent être éliminées qu'en employant comme réservoir intermédiaire la poche réceptrice dont on coule le métal dans une poche d'aciérie, en continu ou périodiquement.
Par suite, lesdites chambres à vide à dégazage continu ou periodique demandant un matériel important réduisent la production de l'aciérie.
En outre, les dimensions de ces chambres à vide dépendent de la distance d'axe en axe des tuyaux d'entrée et de sor-
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tie, qui doit être assez. grande pour permettre la coulée du métal dans les poches placées au-dessous des chambres.
Les difficultés provenant.desdispositifs connus pour le dégazage des coulées métalliques et plus particulièrement des coulées ferreuses, ontpu être surmontées conformément à la présente invention,, avec une facilité surprenante, mais seulement après de longs essais, lorsqu'on avait pu abandonner l'idée d'après laquelle'il y a lieu de soumettre tourbe'1 la quantite d'acier à dégazer au traitement par le vide, une fois ou, le cas échéant, 'plusieurs fois, pour la dégazer dans une large mesure.
L'invention est, en effet, basée sur le fait qu'une quantité de métal déterminée peut être dégazée dans. une
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;,... '....." . V- large mesure par portions, ces portions étant réincorporées au métal résiduel jusqu'à ce que toute la quantité de métal traitée soit dégazée dans la mesure voulue. Ce dégazage Par portions permet d'employer une chambre à vide de dimensions relativement petites, d'une construction particulièrement simple, garnie d'une seule tubulure, dont le. fonctionnement peut âtre adapté sans difficulté à la marche d'une aciérie pour la fabrication d'aciers de séria ou d'aciers de qualité.
L'invention se rapporte donc' à un procédé de dégazage des coulées métalliques et notamment des coulées ferreuses, dans un accumulateur à vide situé au-dessus du bain de métal et destiné à aspirer le métal à travers une tubulure pour le dégazer et le laisser sortir.
La nouveauté de ce procédé réside dans le fait qu'une portion de la quantité de métal se trouvant dans une poche ou autre réservoir est introduite dans la chambre à vide, par une tubulure qui débouche dans cette chambre, ladite portion étant réincorporée, après dégazage, au métal restant dans la poche, à travers ladite tubulure, des opérations étant répétées autant
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de fois que le degré de dégazage voulu le nécessite.
Suivant l' invention, on peut remplir et vider par portions l'accumulateur à vide en faisant varier la profondeur d'immersion de la susdite tubulure dans le métal.
A cet effet, on agence la chambre à vide ou la poche, placée sous cette chambre et destinée à recevoir la coulée métallique, de telle manière que la distance entre elles puisse être modifiée périodiquement.
De bons résultats ont été obtenus avec une installation comportant une chambre à vide à poste fixe, cette chambre étant alimentée par un chariot à plate-forme réglable en hauteur et portant la poche pleine de métal à dégazer.
Lorsque l'on remplit et évacue par portions le vase à vide en faisant varier la profondeur d'immersion de sa tubu lure, les pompes à vide fonctionnent sans interruption, hais il est des conditions qui ne demandent pas cela. Dans ce cas, une chambre à vide, à poste fixe, alimentée par un chariot à poche ordinaire, peut être chargée et déchargée par portions en faisant varier périodiquement la pression régnant dans cette chambre, par exemple par admission de cas avant le vidage.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, mais seulement à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention, un mode de mise en oeuvre pris comme exemple et représenté par le dessin ci-annexé.
L'installation de dégazage indiquée schématiquement en coupe verticale, sur la figure 1, comporte un récipient à vide 1, à poste fixe, monté sur un plancher ,
Le récipient précité se compose d'une maçonnerie de briques réfractaires 2 entourée d'une chemise métallique 3 qui est étanche à l'air.
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Le laboratoire 4 de l'accumulateur 1 peut être de dimensions relativement faioles.
Dans le fond dudit récipient 1 débouche une tubulure 6 qui est garnie intérieurement d'un revêtement réfractaire 5.
L'extrémité inférieure de la tubulure 6 est entourée d'un briquetage réfractaire annulaire 7, sur le bout inférieur duquel peut être installé un corps conique en t8le 8 servant à déplacer un peu la scorie pouvant surnager à la surface de la.coulée d'acier S (fig. 2) lors de l'introduction de la tubulure 6 dans cette même coulée.
Sur le plancher B, à côté du vase à vide 1, se trouve une station de pompes qui est raccordée au laboratoire 4 du- vase à vide 1 par l'intermédiaire d'une conduite 1C.
Le métal à dégazer arrive sur un chariot 11 à l'accu- mulateur à vide 1, la poche 12 qui le dontient reposant sur une plate-forme 13 qui peut être levée et abaissée à l'aide d'un cylindre hydraulique 14.
La figure 1 fait apparaître la position qu'occupent avant 'le traitement par le vide da poche 12 et la tubulure @ plongée dans la coulée de cette poche.
La figure 2 fait ressortir la position qu'occupe l'installation quand le vide a été fait dans le laboratoire 4 du vase 1, après le levage de la poche 12 placée sur la plate-forme 13 du chariot 11, la tubulure 6 étant ainsi immergée dans une profondeur plus grande dans le bain d'acier S,le dispositif de déplacement de scorie 8 (figure 1) étant fondu et une portion dudit 'bain levée, d'environ 1 m. 40, sous l'action de la pression atmosphérique, si bien que le laboratoire 4 du vase à vide 1 est partiellement rempli, comme indiqué dans la figure 2.
Ladite portion de l'acier à traiter est dégazée pendant 30 secondes environ.
Ensuite, on abaisse la poche 12 en maintenant le vide dans l'accumulateur 1. On l'amène ainsi dans la position, indiquée
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par la figure 3, le métal liquide du laboratoire 4 redescendant dans le bain de la poche 12, sauf pour un reste se trouvant dans la tubulure 6.
On répète le levage et la descente de la poche 12 jusqu'à ce que tout le contenu de cette poche soit dégazé dans la mesure voulue.
Le diagramme représenté par la figure 4 et pris dans la pratique courante, donne d'autres indications sur le procédé objet de l'invention et corrobore la constatation inattendue suivant laquelle on arrive à dégazer toute la coulée dans une large mesure et dans un bref délai, en introduisant à plusieurs reprises une portion de la coulée dans un vase à vide, cette - portion devant être réincorporée après son dégazage dans le contenu de la poche
Le diagramme précité montre l'allure de la pression dans le cas du dégazage d'une coulée de CO tonnes d'acier non allié à ,35 % de carbone.
On a introduit trente fois de suite, dans l'accumula- teur à vide, 4 tonnes de cet acier. On l'a dégazé dans cet accumulateur, ,près quoi on l'a ré incorporé dans la coulée de @ t la poche.
Le débit d'aspiration horaire de la station de pompes a été de 2.CCO m3 d'air pour une pression de 5 mm de colonne de mercure.
Ce diagramme indique que la pression dans le réservoir à vide a été augmentée par le gaz issu de l'acier, chaque fois qu'une nouvelle portion d'acier est entrée dans ce réservoir. mais il indique aussi, que lespressions maxima ont diminué de plus en plus dès la deuxième portion et qu'elles ont atteint leur valeur minima après environ 16 minutes. Les pompes ont alors degazé le métal dans un vide pratiquement inférieur à 20 mm de colonne de mercure, aussi longtemps que toute la cou- lée n'avait pas atteint le degré de dégazage recherché.
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La figure 5 fait ressortir lesphénomènes qui ont apparu au cours d'essais comparatifs, quand la portion dégazée repassait dans le bain de la poche.
Ces essais ont été effectués avec un mélange glycérineeau de même fluidité que l'acier liquide normal.
L'essai A (fig.5, a) montre qu'il s'est écoulé de la tubulure de l'accumulateur à vide, lors de la descente de la poche, un jet continu qui est tombé sur le fond de la poche.
Les portions du mélange aspirées dans le récipient à vide au cours du levage de la poche, provenaient de la partie supérieure du contenu de la poche. Elles se sont doucement répandues au fond de la poche pendant la descente de cette dernière.
Les premières portions aspirées dans le récipient à vide, étaient relativement riches en gaz . Lais les portions suivantes étaient de plus en plus pauvres en gaz.
Le liquide réincorporé au contenu de la poche se trouvait à la partie inférieure de cette dernière, même après la troisième descente du réservoir d'essai (essai B, voir figure 5, b) .
Ensuite, en accélérant la descente de la poche et, par suite, en augmentant l'énergie einétique du jet de l'accumulateur à vide on a obtenu un brassage énergique du liquide dans la poche (essais C - D - E, voir figure 5, c - d - e) . L'allure du dégazage peut donc être réglée avec la vitesse de descente de la poche.
Ces essais ont du reste été c-onfirmés par des essais industriels.
Cn a ajouté 100 kgs ferro-silicium en poudre fine dans une poche contenant 80 tonnes d'acier dégazé suivant l'invention.
Ensuite, on a traité le contenu de la poche par portions de 4 tonnes comme dans le dégazage. Les éprouvettes prélevées sur ce métal lors de sa coulée ont donné des teneurs en silicium, absolument égales.
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Pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, on a avantage à chauffer le récipient de dégazage par résistance à baguette de carbone, par induction, à l'arc, ou par décharge luminescente.
Pendant le dégazage on peut ajouter des additions d'alliage dans le bain de métal à traiter. Le vase à vide comporte des récipients-sas, non indiqués dans le dessin, qui permettent de déverser les additions d'alliage dans ce vase.
R E S U L E.
Procédé de dégazage des coulées métalliques et particulièrement des coulées ferreuses, dans un accumulateur à vide situe au-dessus du bain de métal et destiné à aspirer le métal à travers une tubulure pour le dégazer et le laisser sortir
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ce procédé étant particulièrement rearquaole en ce qui concerne les points suivants, considérés séparément ou en combinaison :
1 - une portion de la quantité de métal se trouvant dans une poche ou autre réservoir est introduite dans la chancre à vide, par une tubalure qui débouche dans cette chambre, ladite portion étant réincorporée, aprés dégazage, au métal restant dans la poche, à travers ladite tubalure, ces opérations étant répétées autant de fois que le degré de dégazage voulu le nécessite.
2 - Cn peut remplir et vider par portions 1' accumulateur à vide en faisant varier la profondeur d'immersion de la susdite tubulure dans le métal.
3 -On peut remplir et vider par portions 1' accumulateur à vide en augmentant avant le vidage de chaque portion la pression régnant dans cet accumlateur pendant le remplissage.
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It is known that iron castings can be degassed using large vacuum chambers, which are generally placed below ground level and into which the metal is poured from an intermediate tank, connected to these chambers, in bags or ingot molds.
Installations of this kind cannot be installed in ordinary sawmills. Their operation is, in fact, complex and requires a lot of time, so that they
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interfere with the operation of the steelworks.
The same applies to vacuum chambers provided with an inlet pipe and an outlet pipe, in which the metal is degassed continuously or periodically and which are also known. The closure of said pipes, with respect to the atmosphere, is ensured by means of two receptacles, such as for example steel mill pockets, one of which contains the metal to be degassed and the other of which is filled with a quantity of less metal for the hermetic closure of the outlet pipe.
The continuous degassing of metal in these vacuum chambers has the important disadvantage that at least the residue of metal necessary for closing the inlet pipe remains in the emission ladle, in which the steel cools down. more and more and threatens to freeze, at the. end of the operation, and that a steel incompletely degassed and mixed with the closing bath is in the receiving pocket, also at the end of the operation.
In the case of interrupted degassing, the proportion of closing metal of the receiving peach is particularly high, because it is necessary to bring the level of the metal of the receiving pocket to that of the emission pocket in order to interrupt the passage of the metal. through the vacuum chamber, so that the lower end of the outlet pipe cannot be near the bottom of the receiving bag at the start of the operation.
These difficulties can only be eliminated by using as an intermediate reservoir the receiving ladle, the metal of which is poured into a steelworks ladle, continuously or periodically.
As a result, said vacuum chambers with continuous or periodic degassing requiring a large amount of equipment reduce the production of the steel plant.
In addition, the dimensions of these vacuum chambers depend on the axis-to-axis distance of the inlet and outlet pipes.
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tie, which must be enough. large to allow pouring of metal into pockets placed below the chambers.
The difficulties arising from the known devices for the degassing of metal castings, and more particularly iron castings, could be overcome in accordance with the present invention with surprising ease, but only after long trials, when the idea had been given up. according to which the quantity of steel to be degassed should be subjected to the vacuum treatment once or, where appropriate, several times, in order to degas it to a large extent.
The invention is, in fact, based on the fact that a determined quantity of metal can be degassed in. a
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;, ... '..... ". V- large measure in portions, these portions being reincorporated into the residual metal until all the quantity of metal treated is degassed to the desired extent. This degassing in portions allows to use a vacuum chamber of relatively small dimensions, of particularly simple construction, provided with a single nozzle, the operation of which can be easily adapted to the operation of a steelworks for the manufacture of series steels or quality steels.
The invention therefore relates' to a process for degassing metal castings and in particular iron castings, in a vacuum accumulator located above the metal bath and intended to suck the metal through a tube to degas it and leave it. go out.
The novelty of this process lies in the fact that a portion of the quantity of metal found in a ladle or other reservoir is introduced into the vacuum chamber, through a pipe which opens into this chamber, said portion being reincorporated, after degassing. , to the metal remaining in the pocket, through said tubing, operations being repeated as much
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as often as the desired degree of degassing requires.
According to the invention, the vacuum accumulator can be filled and emptied in portions by varying the depth of immersion of the aforesaid tubing in the metal.
For this purpose, the vacuum chamber or the ladle is arranged, placed under this chamber and intended to receive the metal casting, so that the distance between them can be changed periodically.
Good results have been obtained with an installation comprising a fixed-station vacuum chamber, this chamber being supplied by a trolley with a height-adjustable platform and carrying the pocket full of metal to be degassed.
When the vacuum vessel is filled and discharged in portions by varying the immersion depth of its tubing, the vacuum pumps operate continuously, but there are conditions which do not require this. In this case, a fixed-station vacuum chamber, supplied by an ordinary pocket trolley, can be loaded and unloaded in portions by periodically varying the pressure prevailing in this chamber, for example by admission of cases before emptying.
To better understand the object of the invention, we will now describe, but only by way of illustration and without any limiting nature of the scope of the invention, an embodiment taken as an example and shown. by the attached drawing.
The degassing installation shown schematically in vertical section, in Figure 1, comprises a vacuum vessel 1, fixed station, mounted on a floor,
The aforementioned container consists of a masonry of refractory bricks 2 surrounded by a metal jacket 3 which is airtight.
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The laboratory 4 of the accumulator 1 can be of relatively small dimensions.
In the bottom of said container 1 opens a pipe 6 which is lined internally with a refractory lining 5.
The lower end of the pipe 6 is surrounded by an annular refractory brickwork 7, on the lower end of which can be installed a conical body in t8le 8 serving to move a little the slag that may float on the surface of the flow. steel S (fig. 2) during the introduction of the pipe 6 in this same casting.
On floor B, next to the vacuum vessel 1, there is a pump station which is connected to the laboratory 4 of the vacuum vessel 1 via a pipe 1C.
The metal to be degassed arrives on a carriage 11 at the vacuum accumulator 1, the pocket 12 which retains it resting on a platform 13 which can be raised and lowered by means of a hydraulic cylinder 14.
FIG. 1 shows the position occupied before the treatment with the vacuum da pocket 12 and the tubing @ immersed in the casting of this pocket.
Figure 2 shows the position occupied by the installation when the vacuum has been created in the laboratory 4 of the vessel 1, after the lifting of the bag 12 placed on the platform 13 of the trolley 11, the tubing 6 thus being submerged to a greater depth in the steel bath S, the slag displacement device 8 (Figure 1) being melted and a portion of said bath lifted, of about 1 m. 40, under the action of atmospheric pressure, so that the laboratory 4 of the vacuum vessel 1 is partially filled, as shown in figure 2.
Said portion of the steel to be treated is degassed for approximately 30 seconds.
Then, the pocket 12 is lowered while maintaining the vacuum in the accumulator 1. It is thus brought into the position, indicated
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in FIG. 3, the liquid metal from the laboratory 4 descending into the bath of the bag 12, except for a remainder located in the tubing 6.
The lifting and lowering of the pocket 12 is repeated until all the contents of this pocket are degassed to the desired extent.
The diagram represented by FIG. 4 and taken in current practice, gives other indications on the process which is the subject of the invention and corroborates the unexpected observation according to which one manages to degas the entire casting to a large extent and in a short time. , by repeatedly introducing a portion of the melt into a vacuum vessel, this portion to be reincorporated after its degassing into the contents of the ladle
The aforementioned diagram shows the pattern of the pressure in the case of degassing a CO flow of tons of non-alloy steel with 35% carbon.
Thirty times in a row were introduced into the vacuum accumulator 4 tonnes of this steel. It was degassed in this accumulator, whereupon it was incorporated back into the flow of @ t the ladle.
The hourly suction flow rate of the pump station was 2.CCO m3 of air for a pressure of 5 mm of mercury column.
This diagram indicates that the pressure in the vacuum tank has been increased by gas from the steel, each time a new portion of steel has entered this tank. but it also indicates that the maximum pressures decreased more and more from the second portion and that they reached their minimum value after about 16 minutes. The pumps then degassed the metal in a vacuum of practically less than 20 mm of mercury column, as long as the entire pour had not reached the desired degree of degassing.
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FIG. 5 shows the phenomena which appeared during comparative tests, when the degassed portion was passed back into the bath of the bag.
These tests were carried out with a glycerin-water mixture of the same fluidity as normal liquid steel.
Test A (fig. 5, a) shows that, during the descent of the bag, a continuous jet flowed from the tubing of the vacuum accumulator, which fell on the bottom of the bag.
The portions of the mixture sucked into the vacuum container during the lifting of the bag came from the top of the bag contents. They slowly spread to the bottom of the pocket during the descent of the latter.
The first portions sucked into the vacuum vessel were relatively rich in gas. But the following portions were increasingly low in gas.
The liquid reincorporated into the contents of the bag was at the bottom of the bag, even after the third descent of the test tank (test B, see figure 5, b).
Then, by accelerating the descent of the bag and, consequently, by increasing the einetic energy of the jet of the vacuum accumulator, a vigorous stirring of the liquid in the bag was obtained (tests C - D - E, see figure 5 , c - d - e). The rate of degassing can therefore be adjusted with the rate of descent of the ladle.
These tests have moreover been confirmed by industrial tests.
Cn added 100 kgs ferro-silicon fine powder in a ladle containing 80 tonnes of degassed steel according to the invention.
Then, the contents of the bag were treated in 4 ton portions as in degassing. The test pieces taken from this metal during its casting gave absolutely equal silicon contents.
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In order to implement the process according to the invention, it is advantageous to heat the degassing vessel by carbon rod resistance, by induction, by arc, or by glow discharge.
During degassing, alloy additions can be added to the bath of metal to be treated. The vacuum vessel has airlock receptacles, not shown in the drawing, which allow the additions of alloy to be poured into this vessel.
R E S U L E.
Process for degassing metal castings and particularly ferrous castings, in a vacuum accumulator located above the metal bath and intended to suck the metal through a tube to degas it and let it out
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this process being particularly rearquaole as regards the following points, considered separately or in combination:
1 - a portion of the quantity of metal in a bag or other reservoir is introduced into the vacuum canker, through a pipe which opens into this chamber, said portion being reincorporated, after degassing, to the metal remaining in the bag, to through said tubing, these operations being repeated as many times as the desired degree of degassing requires.
2 - Cn can fill and empty the vacuum accumulator in portions by varying the depth of immersion of the aforesaid tubing in the metal.
3 -One can fill and empty portions 1 'vacuum accumulator by increasing before emptying each portion the pressure in this accumulator during filling.
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