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Dans l'affinage de la fonte par l'ore process ou procède au minerai, le processus est combiné à la réduction des Minerais qui apportent au bain de métal une quantité correspondante de fer.
-De tout temps on a essayé de mettre ce fait à profit pour la pré- paration directe de la fonte à partir des minerais, et on a beaucoup parlé d'une réduction des minerais par le carbone liquide. Mais un tel procédé ne devient utilisable en pratique si l'on parvient à remplacer continuellement, au fur et à mesure que l'on en a besoin, le carbone consommé pour la réduction des minerais dans le bain de métal liquide.
A cet effet, dans un procédé connu pour la fabrication directe de la fonte et de l'acier avec des minerais et des ad- ditions, on fournit au nain de fonte chauffé par de l'énergie
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électrique par exemple, le carbone réducteur par des corps de chaurono de for.ne réglables, constitués à la maière des électrodes de charbon et immergés dans le bain, la fonte et le laitier ainsi obtenus étant évacues périodiquement ou continuellement.,
D'autres propositions concernent le pressage du carbone, sous forme de charbon et aussi d'hydrocarbures liquides ou gazeux/ dans le bain de fonte provoquant la réduction.
Dans tous ces procédés, on peut élaborer non seulement la fonte, mais encore directenent l'acier en Interrompant l'ap- port de carbone au bain de fonte et en affinant ce dernier comme pour l'ore process.
La présente invention a pour objet un procede particu- lièrement efficace, économique et simple pour l'Inoculation de carbone dans un bain de fonte employé à la manière bien connue pour la réduction des minerais de fer par la phase liquide.
Ce procédé consiste à aspirer la fonte réductrice liquide par portions, dans un vase, dans lequel on peut faire le vide, à la recarburer dans ce vase et à la réincorporer ensuite au bain.
On peut aspirer la fonte et la réincorporer après recar- buration au bain produisant la réduction, soit en abaissant et relevant périodiquement le vase, qui est soumis à un vide con- stant et dont le fond est muni d'une pièce de sortie tubulaire plongée dans la coulée, ce qui a pour effet de faire varier dans la mesure requise le régime de pression, soit en faisant varier le vide dans le vase de dégazage.
Dans ce procède, la recarpuration est facile à effectuer ,en pratique,' et de grands avantages sont obtenus pour l'allure de la réduction, la dissolution du carbone dans le fer sous vide étant très rapide et les manoeuvres d'aspiration et de réincor- poration du métal fondu produisant un brassage énergique du bain, qui'est indispensable à une allure économique de la réduction des minerais de fer.
On va décrire maintenant le nouveau procédé en ce réfé- rant au dessin ci-annexé. Sur ce dessin :
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La figure 1 est une coupe longitudinale verticale par un four réducteur à sole ;
La figure 2 est une vue en plan dudit four.
Le four 1 pourvu d'une avant-sole 2, est rempli, d'un bain de fonte 3 qui a été chargé liquide ou fondu en partant de fonte solide.
A l'endroit de l'avant-sole 2 se trouve un vase à vide dont la pièce d'écoulement tubulaire inférieure ? est immergée dans le bain de l'avant-sole 2, sur une profondeur suffisante pour que la coulée forme'un joint étanche.
Une pompe raccordée à la tubulure 6 du vase.à vide'4 per- met de faire le vide dans ce vase, cette pompe n'étant pas repré- sentée sur ledit dessin.
Dans le vase à vide 4 débouche un dispositif 7 - 8 ser- vant à doser le recarburant et comportant deux sas d'alimentation.
Les minerais à réduite sont enfournésau moyen d'un tube 9, de préférence rotatif, qui traverse en l'espèce l'une des parois latérales du four 1.
Par 10 est désigné un brûleur destiné à fournir la chaleur nécessaire pour la réduction des minerais.
Sur l'un des murs longitudinaux du four sont prévus le trou 11 de coulée de la fonte et le trou 12 de coulée du laitier.
Il va sans dire que les minerais à réduire peuvent être
Introduits dans le four d'une autre manière que celle Indiquée dans le dessin, soit ensemble avec les additions scorifiantes nécessaires, soit séparément.
Le four peut être chauffé soit par des combustibles solides ou gazeux, soit par du courant électrique.
Le four décrit ci-dessus utilise. le nouveau procédé de la façon suivante :
Un verse dans le' four la fonte liquide contenant environ
4 à 4,5% de carbone. Apres quoi on ajoute les minerais à ré- duire, qui sont de préférence pulvérulents ou grenus et qui
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peuvent être constitués par les concentrés bien connus et aussi par des résidus de pyrites.
En même temps que les minerais on enfourne les produits d'addition en opérant de telle façon que la réduction produise la formation d'une scorie assez fluide sur le bain de fonte riche en carbone, la quantité de cette scorie dépendant par ailleurs de la pureté des minerais employés et pouvant donc être relati- vement petite pour les minerais riches.
Etant donné que les minerais de fer sont réduits des leur chargement dans le bain riche en carbone et que cette réduc- tion entraine une certaine consommation de carbone liquide, il y a lieu d'alimenter continuellement le bain avec la quantité-de carbone nécessaire pour cette réduction.
A cet effet, on aspire la fonte par portions dans le vase à vide 4, on la recarbure dans ce même vase, et on la réincorpore au bain 3.
Comme la recarburation dans le vide esttrès rapide, le procédé conforme à l'invention est très efficace.
Du reste le brassage énergique du bain, produit par l'as- piration et ,Le repompage de la fonte liquide, joue un rôle capital.
De ce fait, la réduction des minerais de fer par le pro- cédé conforme à. l'invention peut être faite dans d'autres fours que ceux à sole, par exemple dans les fours à cuve, avec profon- deurs de bain relativement importantes et des poids élevés de matériaux chargés.
L'oxyde de carbone dégagé dans le nouveau procédé peut être employé pour le chauffage du laboratoire du four, comme dans les procédés connus de réduction des minerais de fer par le car- bone liquide. On peut aussi l'employer pour le chauffage et la rés duction préliminaire des minerais fins en faisant circuler des gaz particulièrement prûlés en sens contraire du courant de minerai, à travers le tube alimentateur rotatif 9, par exemple.
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, De plus, on peut fabriquer directement l'acier comme dans les procédés connus de réductions des minerais par le car- bone liquide. Dans-ce cas, la méthode de recarburatlon préconisée par l'invention présente des avantages appréciables.
En effet, on sait que lors de la fabrication directe de l'acier à partir des minerais de fer, par le carbone liquide, on interrompt périodiquement.l'apport de ce métalloïde en continuant à charger le minerai. Le'bain de fer riche en carbone est ainsi affiné comme dans l'ore process. Pendant cet affinage on aspire la fonte dans le vase à vide, par partions, pour la réincorporer ensuite au bain.
L'appareil à vide sert ainsi. à brasser activement le'bain.
L'affinage peut être fait non seulement par addition de minerais, mais aussi par soufflage d'oxygène sur ou dans le métal en fusion, comme il est connu. Par' suite du traitement constant par le vide, la teneur en oxygène du bain ést maintenue à des valeurs nettement inférieures à celles obtenues sans l'utilisation du vide, aussi longtemps qu'il existe dans le bain une quantité suffisante de carbone pour la réaction de l'oxyde de carbone. Dans ce cas, la coulée exerce une action réductrice sur la scorie, qui renferme donc très peu de fer à la fin de l'affinage.
Lorsque la teneur en carbone du bain est descendue à une valeur insuffisante pour sa réaction stoechiométrique sur l'oxygène du bain, l'élimination de ce dernier élément peut être continuée par l'addition d'une quantité convenable de carbone, à l'aide du récipient à vide.
D'ailleurs, le vide permet de recarburer l'acier jusqu'à toute teneur finale voulue, de régler sa composition par addition de minerai et d'influer dans une large mesure sur sa qualité par
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désoy-ydation, ctën3trurat3.on,' etc.
Dans le mode de mise en oeuvre indiqué dans le dessin, un seul récipient de dégazage est raccordé au four réducteur pour la recarburation et le traitement de la coulée. On peut également
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prévoir plusieurs récipients de ce genre et relier ceux-ci à la coulée ou au four par d'autres moyens que l'avant-sole, en ins- tallant le ou les récipients au-dessus du four, leurs tubulures d'entrée et d'écoulement pénétrant alors dans le laboratoire du four.
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In the refining of cast iron by the ore process or proceed to ore, the process is combined with the reduction of ores which bring to the metal bath a corresponding quantity of iron.
- We have always tried to use this fact for the direct preparation of smelting from ores, and much has been said about the reduction of ores by liquid carbon. However, such a process only becomes usable in practice if it is possible to continually replace, as and when required, the carbon consumed for the reduction of ores in the bath of liquid metal.
For this purpose, in a known process for the direct manufacture of cast iron and steel with ores and additions, the dwarf heated by energy is supplied
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electric for example, the reducing carbon by adjustable for.ne chaurono bodies, made up of carbon electrodes and immersed in the bath, the cast iron and the slag thus obtained being discharged periodically or continuously.,
Other proposals relate to the pressing of carbon, in the form of coal and also of liquid or gaseous hydrocarbons / in the cast iron bath causing the reduction.
In all these processes, it is possible to produce not only cast iron, but also direct steel by interrupting the supply of carbon to the cast iron bath and refining the latter as for the process.
The object of the present invention is a particularly effective, economical and simple process for the inoculation of carbon in a cast iron bath employed in the well known manner for the reduction of iron ores by the liquid phase.
This process consists in sucking up the liquid reducing iron in portions, in a vessel, in which a vacuum can be created, in recarburizing it in this vessel and then reincorporating it in the bath.
The cast iron can be sucked up and reincorporated after re-carburization in the bath producing the reduction, either by periodically lowering and raising the vessel, which is subjected to a constant vacuum and the bottom of which is provided with a plunged tubular outlet. in the casting, which has the effect of varying the pressure regime as required, or by varying the vacuum in the degassing vessel.
In this process, the recarpuration is easy to carry out, in practice, 'and great advantages are obtained for the rate of the reduction, the dissolution of the carbon in the vacuum iron being very rapid and the suction and reincoreration maneuvers. - poration of the molten metal producing a vigorous stirring of the bath, which is essential for an economic rate of the reduction of iron ores.
The new process will now be described with reference to the accompanying drawing. On this drawing :
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FIG. 1 is a vertical longitudinal section through a reduction hearth furnace;
Figure 2 is a plan view of said furnace.
The furnace 1 provided with a front plate 2 is filled with a cast iron bath 3 which has been charged with liquid or melted from solid cast iron.
At the location of the foresole 2 is a vacuum vessel, the lower tubular outlet of which? is immersed in the bath of the fore-sole 2, to a sufficient depth for the casting to form a tight seal.
A pump connected to the pipe 6 of the vacuum vessel '4 makes it possible to create a vacuum in this vessel, this pump not being shown in said drawing.
Into the vacuum vessel 4 opens a device 7 - 8 serving to meter the refueling and comprising two feed locks.
The reduced ores are charged by means of a tube 9, preferably rotating, which in this case passes through one of the side walls of the furnace 1.
By 10 is designated a burner intended to supply the heat necessary for the reduction of the ores.
On one of the longitudinal walls of the furnace are provided the casting hole 11 for the cast iron and the tap hole 12 for the slag.
It goes without saying that the ores to be reduced can be
Introduced into the oven in a manner other than that indicated in the drawing, either together with the necessary slag additions, or separately.
The furnace can be heated either by solid or gaseous fuels, or by electric current.
The oven described above uses. the new process as follows:
Pour the liquid iron containing about
4 to 4.5% carbon. After which the ores to be reduced are added, which are preferably powdery or grainy and which
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can consist of the well-known concentrates and also of pyrite residues.
At the same time as the ores are placed in the adducts, operating in such a way that the reduction produces the formation of a fairly fluid slag on the carbon-rich cast iron bath, the amount of this slag depending on the purity. of the ores used and can therefore be relatively small for rich minerals.
Since the iron ores are reduced as soon as they are loaded into the carbon-rich bath and this reduction results in a certain consumption of liquid carbon, it is necessary to continually supply the bath with the quantity of carbon necessary to this reduction.
To this end, the cast iron is sucked in portions into the vacuum vessel 4, it is recarburized in this same vessel, and it is reincorporated in the bath 3.
As the vacuum recarburization is very rapid, the process according to the invention is very efficient.
Besides, the vigorous stirring of the bath, produced by the suction and the pumping back of the liquid iron, plays a capital role.
Therefore, the reduction of iron ores by the process according to. the invention can be made in furnaces other than hearth furnaces, for example in shaft furnaces, with relatively large bath depths and high weights of loaded materials.
The carbon monoxide given off in the new process can be used for heating the furnace laboratory, as in the known processes for the reduction of iron ores by liquid carbon. It can also be used for heating and preliminary reduction of fine ores by circulating particularly prule gases in the opposite direction to the ore flow, through the rotary feed tube 9, for example.
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In addition, the steel can be made directly as in the known methods of reducing ores by liquid carbon. In this case, the recarburatlon method recommended by the invention has appreciable advantages.
In fact, we know that during the direct manufacture of steel from iron ores, by liquid carbon, the supply of this metalloid is interrupted periodically by continuing to load the ore. The carbon-rich iron bath is thus refined as in the gold process. During this refining, the cast iron is sucked into the vacuum vessel, in portions, to then reincorporate it in the bath.
The vacuum apparatus serves as well. actively stirring the bath.
Refining can be done not only by adding ores, but also by blowing oxygen onto or into the molten metal, as is known. As a result of the constant vacuum treatment, the oxygen content of the bath is maintained at values significantly lower than those obtained without the use of vacuum, as long as there is sufficient carbon in the bath for the reaction. carbon monoxide. In this case, the casting exerts a reducing action on the slag, which therefore contains very little iron at the end of refining.
When the carbon content of the bath has fallen to a value insufficient for its stoichiometric reaction with the oxygen in the bath, the removal of the latter element can be continued by the addition of a suitable quantity of carbon, using of the vacuum container.
Moreover, the vacuum makes it possible to recarburize the steel to any desired final grade, to regulate its composition by adding ore and to influence its quality to a large extent by
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deoy-ydation, ctën3trurat3.on, 'etc.
In the embodiment shown in the drawing, a single degassing vessel is connected to the reducing furnace for recarburization and treatment of the cast. We can also
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provide several receptacles of this type and connect them to the casting or to the furnace by means other than the front plate, by installing the receptacle (s) above the furnace, their inlet pipes and flow then entering the furnace laboratory.