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Il a déjà été proposé souvent de réduire les minerais de fer par le carbone d'une coulée de fer.
Pour rendre cette réduction continue il faut inoculer conti- nuellement du carbone dans une coulée riche en cet élément.
La réduction . donne alors un fer à haute teneur en carbone(fonte qui peut être ou bien .soûle tel quel ou bien affiné par du minerai ou de l'oxygène gazeux, pour la préparation d'acier, après l'interruption de l'amenée de carbone.
Dans la réduction connue des minerais de fer par le carbone d'une coulée de fer, le minerai à réduire est déversé sur la surface de la coulée de fer en même temps que les produits d'addition nécessaires, le carbone réducteur étant pressé ou insufflé dans cette coulée; l'oxyde de. carbone formé par la réduction peut être immédiatement au-dessus de la coulée de fer et de laitier, dans l'espace libre du four réducteur, par l'oxygène introduit dans cet espace, et peut être employé pour le réchauffage des produits participant à la réaction.
Toutefois, on peut également presser ou insuffler constamment plus de carbone dans la coulée de fer que ce n'est nécessaire pour la réduction des minerais et pour la saturation du bain. Dans ce cas, le carbone en excès se sépare et sunage la surface du bain de fer et de laitier où il peut être brûlé pour couvrir les besoins en chaleur des réactions.
Dans ces procédés connus, qui n'ont pas encore pu être adoptés en pratique, du carbone solide est employé comme agent réducteur et recarburant, ce carbone étant pressé ou insufflé au moyen de gaz réducteurs ou neutres, dans le bain de fer, sosforme de charbon ou coke pulvérisé.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de fer du genre décrit plus haut,mais dans lequel on incorpore au bain de fer, comme agent réducteur et recarburant, non pas du carbone en grains fins ou pulvérulent, mais de l'huile, par exemple sous forme de pétrole, fuel-oil, mazout, ou bien un mélange de ces huiles et de carbone solide finement broyé.
L'invention part du fait qu'un véhicule liquide du carbone ou un mélange de ce véhicule et de charbon pulvérulent peut être transporté dans des tuyauteries plus facilement, en quantité sensiblement plus importante par unité de temps, avec une concentration d'énergie beaucoup plus élevée, et peut être ajouté à un bain de métal de forte densité avec une plus grande facilité de réglage, à une plus haute pression et, partant, avec une répartition nettement plus uniforme que le carbone solide.
Ce n'est qu'ainsi que ce procédé devient économique et réalisable dans la pratique.
D'autre part, on attache beaucoup d'importance pour l'allure de la réaction au fait que les huiles chargées d'énergie concentrée abandonnent, au contact du bain de fer, non seulement une grande quantité de carbone'à l'état très fin, mais encore une quantité importante d'hydrogène, agent réducteur particulièrement actif.
Les huiles ou les mélanges d'huiles appliqués suivant l'invention au procédé connu de réduction des minerais de fer par le carbone d'une coulée de fer, sont pressés ou pompés dans cette coulée.
Suivant une autre particularité de l'invention, on obtient une ré- partition particulièrement satisfaisante et une mise en solution rapide du carbone de décomposition et du carbone solide en suspension dans le mélange en pressant ou en pompant l'huile ou le mélange d'huiles, qui se laissent transporter aisément dans des tuyauteries, sur la surface de la coulée de fer, par en haut, avec une énergie cinétique suffisante pour traverser
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le laitier surnageant à ladite surface et pénétrer dans le métal, sur une grande profondeur, L'extrémité de la tuyauterie d'arrivée de l'huile ou du mélange et de carbone pulvérisé doit alors se trouver au-dessus de la surface de la coulée de fer et de son laitier et être disposée de préfé- rence verticalement ou inclinée d'au moins 45 sur la surface du bain.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention on va décrire, mais seulement à titre d'illustration et sans aucun caractére limitatif de sa portée, un mode de réalisation pris comme exemple et représenté par le dessin ci-annexé. Dans ce dessin est représenté un four de réduction se prêtant particulièrement bien à la préparation directe du fer avec des minerais suivant'l'invention
Ce four de réduction se compose d'un creuset 1 et d'une cuve 2 se rétrécissant vers le haut et fermée, à la manière connue, par un entonnoir de chargement 4, qui est pourvu d'un c6ne 3.
Des brûleurs 5 sont uniformément répartis sur la circonférence du creuset 1.
Une ouverture 6, qui peut être prévue dans la cuve 2 ou dans le creuset 1, sert à introduire dans ce creuset, le fer liquide destiné à un bain 7 riche en carbone.
Ce bain est alimenté d'un agent réducteur, constitué par de l'huile ou un mélange d'huile et de carbone finement broyé, au moyen d'une tuyaute- rie 8 dont l'extrémité 9 se trouve toujours au-dessus du bain de laitier.
La partie 11 de la tuyauterie 8 précitée est en principe orientée verticalement vers la surface du laitier. Mais elle peut être inclinée jus- qu'à 45 .
De même, il est possible de disposer plusieurs tuyauteries d'amenée 8, de manière que leurs bouts 9 soient distribués dans la zone située au-des- sus du bain de fer et de laitier.
Les gaz s'échappent-du four de réduction par les tuyaux 13-14 allant de la partie supérieure de la cuve 2 à un collecteur 12.
Le fer obtenu par la réduction est évacué à travers une ouverture 15, ménagée dans le fond du creuset 1, et le laitier à travers une ouvertu- re 16 située au-dessus de l'ouverture 15.
Ce four de réduction est exploité comme suit, conformément à l'invention :
Le minerai à réduire, qui doit être en grains aussi fins que possible et lequel peut être formé d'un concentré d'un minerai friable ou de tous autres oxydes de fer tels que battitures de laminage,est déversé dans l'entonnoir de chargement 4, en mélange avec les produits d'additioh scorifiants nécessaires.
De la fonte contenant 3,8 à 4,20% de carbone, par exemple, est versée dans le creuset 1, à travers l'ouverture 6, pour former le bain 7.
Ensuite, on chauffe au moyen des brûleurs 5, qui marchent de préfé- rence à l'huile.
Dès que le creuset 1 a été porté à la température de réduction, c'est-à-dire à une température comprise entre 1200 C et environ 1600 C, l'agent réducteur et recarburant constitué par de l'huile ou une émulsion d'huile et de carbone pulvérulent est pompé sur la surface du bain de fer 7, par le bout 9 de la partie 11 de la tuyauterie 8, à une pression effectif
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de 4 à 12 kgs par cm2, ce liquide pénétrant alors dans le métal fondu, sur une profondeur importante, pour se disperser et se dissoudre rapidement dans'ce métal.
En même temps ou peu après, on ouvre le cône 3 de l'entonnoir de chargement 4 pour que la charge 17, qui est continuellement renouvelée, tombe comme la pluie sur le bain de fer 7, à travers la cuve 2. La charge y est réduite en fer avec formation de laitier. Ce fer entrant dans le bain 7 est continuellement recarburéo
Dès l'amorçage de la réaction, les brûleurs 5, qui ont marché jus- que-là à la combustion normale, sont alimentés avec un excès d'oxygène suf- fisant pour que le monoxyde de carbone dégagé à la réduction soit brûlé pour donner de l'anhydride carbonique.
De cette manière, un grand nombre de calories dépensées pour la réduction sont récupérées et utilisées en même temps que les fumées des brûleurs 5 pour le réchauffage de la charge pendant sa descente dans la cuve 2.
Il va sans dire que l'excès d'oxygène précité peut être remplacé par l'oxygène insufflé par des brûleurs 18 dans la zone du four située au-dessus des brûleurs 50
S'il s'agit d'élaborer de la fonte, donc du fer très carburé, la réduction peut être faite en continu, la fonte et le laitier pouvant être évacués périodiquement ou saxe interruption, par les ouvertures 15-16.
Lorsqu'on veut fabriquer de l'acier, on doit opérer en service périodique, c'est-à-dire interrompre l'amenée des agents réducteurs et re- carburants par la tuyauterie 18 après la préparation d'une certaine quan- tité de fonte, puis charger du minerai sur le bain 7, exempt de laitier, aussi longtemps que la teneur en carbone désirée, dans la coulée de fer, n'a pas été atteinte.
Quoique le four décrit ci-dessus convienne particulièrement bien pour la mise en oeuvre du procédé de réduction des minerais de fer par de l'huile ou par un mélange d'huile et de carbone pulvérulent, cette réduction peut être effectuée par les mêmes moyens dans un four à sole ou dans un four rond, ces fours pouvant être chauffés par l'électricité.
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It has often already been proposed to reduce iron ores by the carbon of an iron cast.
To make this reduction continuous, carbon must be continuously inoculated into a flow rich in this element.
The reduction . then gives an iron with a high carbon content (cast iron which can either be solubilized as it is or else refined by ore or gaseous oxygen, for the preparation of steel, after the interruption of the supply of carbon .
In the known reduction of iron ores by the carbon of an iron cast, the ore to be reduced is dumped onto the surface of the iron cast together with the necessary adducts, the reducing carbon being pressed or blown in. in this casting; the oxide of. carbon formed by the reduction can be immediately above the casting of iron and slag, in the free space of the reducing furnace, by the oxygen introduced into this space, and can be used for reheating the products participating in the reaction.
However, it is also possible to constantly squeeze or blow more carbon into the iron stream than is necessary for the reduction of the ores and for the saturation of the bath. In this case, the excess carbon separates and sunages the surface of the iron slag bath where it can be burned to meet the heat requirements of the reactions.
In these known processes, which have not yet been able to be adopted in practice, solid carbon is used as a reducing and re-fueling agent, this carbon being pressed or blown by means of reducing or neutral gases, into the iron bath, in its form. coal or pulverized coke.
The present invention relates to a process for the manufacture of iron of the type described above, but in which is incorporated into the iron bath, as a reducing and re-fueling agent, not fine-grained or powdered carbon, but oil, for example. in the form of petroleum, fuel oil, fuel oil, or else a mixture of these oils and finely ground solid carbon.
The invention is based on the fact that a liquid carbon vehicle or a mixture of this vehicle and powdered carbon can be transported in pipes more easily, in a substantially larger quantity per unit of time, with a much greater energy concentration. high, and can be added to a bath of high density metal with greater ease of adjustment, at a higher pressure and hence with a significantly more uniform distribution than solid carbon.
Only in this way does this process become economical and practically feasible.
On the other hand, great importance is attached for the course of the reaction to the fact that the oils charged with concentrated energy give up, on contact with the iron bath, not only a large quantity of carbon in the very state. fine, but still a large amount of hydrogen, a particularly active reducing agent.
The oils or mixtures of oils applied according to the invention to the known process for the reduction of iron ores by the carbon of an iron casting, are pressed or pumped into this casting.
According to another feature of the invention, a particularly satisfactory distribution and rapid dissolution of the decomposing carbon and of the solid carbon suspended in the mixture are obtained by pressing or pumping the oil or the mixture of oils. , which can be easily transported in pipes, on the surface of the iron casting, from above, with sufficient kinetic energy to cross
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the slag supernatant on said surface and penetrate into the metal, to a great depth, The end of the inlet pipe for the oil or the mixture and the atomized carbon must then be above the surface of the casting iron and its slag and preferably be disposed vertically or tilted at least 45 over the surface of the bath.
In order to better understand the object of the invention, a description will be given, but only by way of illustration and without any limiting nature of its scope, of an embodiment taken as an example and represented by the accompanying drawing. In this drawing is shown a reduction furnace particularly suitable for the direct preparation of iron with ores according to the invention.
This reduction furnace consists of a crucible 1 and a vessel 2 narrowing upwards and closed, in the known manner, by a loading funnel 4, which is provided with a cone 3.
Burners 5 are evenly distributed around the circumference of crucible 1.
An opening 6, which may be provided in the tank 2 or in the crucible 1, serves to introduce into this crucible, the liquid iron intended for a bath 7 rich in carbon.
This bath is supplied with a reducing agent, consisting of oil or a mixture of oil and finely ground carbon, by means of a pipe 8 whose end 9 is always located above the bath. slag.
Part 11 of the aforementioned pipe 8 is in principle oriented vertically towards the surface of the slag. But it can be tilted up to 45.
Likewise, it is possible to arrange several feed pipes 8, so that their ends 9 are distributed in the zone situated above the bath of iron and slag.
The gases escape from the reduction furnace through the pipes 13-14 going from the top of the tank 2 to a manifold 12.
The iron obtained by the reduction is discharged through an opening 15, made in the bottom of the crucible 1, and the slag through an opening 16 located above the opening 15.
This reduction furnace is operated as follows, in accordance with the invention:
The ore to be reduced, which should be as fine grained as possible and which can be formed from a concentrate of a friable ore or any other iron oxides such as rolling scale, is poured into the loading funnel 4 , mixed with the necessary additive slag additives.
Cast iron containing 3.8 to 4.20% carbon, for example, is poured into crucible 1, through opening 6, to form bath 7.
Subsequently, heating is carried out by means of the burners 5, which preferably operate with oil.
As soon as the crucible 1 has been brought to the reduction temperature, that is to say at a temperature between 1200 ° C. and approximately 1600 ° C., the reducing and re-fueling agent consisting of oil or an emulsion of oil and powdered carbon is pumped onto the surface of the iron bath 7, through the end 9 of part 11 of the piping 8, at an effective pressure
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from 4 to 12 kgs per cm2, this liquid then penetrating into the molten metal, to a considerable depth, to disperse and dissolve rapidly in this metal.
At the same time or shortly afterwards, the cone 3 of the charging funnel 4 is opened so that the charge 17, which is continuously renewed, falls like rain on the iron bath 7, through the tank 2. The charge y is reduced in iron with formation of slag. This iron entering the bath 7 is continuously recarburéo
From the initiation of the reaction, the burners 5, which have hitherto operated with normal combustion, are supplied with an excess of oxygen sufficient so that the carbon monoxide released during the reduction is burnt to give carbon dioxide.
In this way, a large number of calories expended for the reduction are recovered and used at the same time as the fumes from the burners 5 for heating the load during its descent into the tank 2.
It goes without saying that the aforementioned excess of oxygen can be replaced by the oxygen blown in by burners 18 into the zone of the furnace located above the burners 50.
If it is a question of producing cast iron, therefore highly carburised iron, the reduction can be carried out continuously, the cast iron and the slag being able to be discharged periodically or without interruption, through the openings 15-16.
When it is desired to manufacture steel, it is necessary to operate in periodic service, that is to say to interrupt the supply of reducing agents and fuel through the pipe 18 after the preparation of a certain quantity of fuel. melt, then load ore on the bath 7, free of slag, as long as the desired carbon content, in the iron casting, has not been reached.
Although the furnace described above is particularly suitable for carrying out the process for reducing iron ores with oil or with a mixture of oil and pulverulent carbon, this reduction can be carried out by the same means in a deck oven or in a round oven, these ovens can be heated by electricity.