<Desc/Clms Page number 1>
Dans un procédé connu de fabrication d'acier, la fonte liquide est décarburée dans un four Martin, par les minerais de fer, avec extraction du fer de ces derniers. La réduction des minerais de fer consommant une quantité impor- tante de chaleur, le four Martin doit être chauffé de telle façon que la chaleur soit cédée le plus rapidement et le plus complètement possible à la scorie et au métal, ce qui est difficile à réaliser dans les fours à sole à grand laboratoire.
La présente invention résout le problème de la combinaison de la fabri- cation de l'acier à partir de la fonte avec l'extraction du fer des minerais ou autres oxydes de cet élément en proposant de mettre en oeuvre ce procédé connu en soi- dans un four à arc triphasé ( four électrique) et de partir d'une charge composée d'au moins 20% de fonte liquide et de riblons sous forme de courts dé- chets d'acier moulé, d'acier forgé ou de chutes de tôle,.
Dans le traitement d'une telle charge on utilise selon la présente in- vention le comportement suivant du chauffage à l'arc:
Les ares sortant des électrodes du four fondent rapidement les riblons situés à leur voisinage immédiato Ils tendent à établir une liaison rapide avec la fonte liquide se trouvant sur la sole du fouro Dans la chargé solide prennent ainsi naissance des canaux verticaux fermés en bas par le bain de fonte liquide..
Plus les riblons d'acier fondent facilement, plus lesdits canaux ver- ticaux dirigés vera la fonte liquide se forment rapidement. Ces canaux constituent pratiquement, jusqu'à la terminaison de la fusion des riblons d'acier, des vases de fusion dans lesquels se concentre la chaleur produite par les arcs.
C'est de ce comportement des arcs dans un four électrique triphasé alimenté en fonte liquide et riblons facilement fusibles que la présente inven- tion fait usage en proposant d'incorporer les minerais et les autres additions nécessaires pour l'affinage de la fonte et pour la production du fer, dans la partie solide d'une charge composée d'au moins 20% de fonte et de riblons faci- lement fusibles, pendant le chargement du four, de préférence aux endroits aux- quels les arcs sortant des électrodes forment des canaux verticaux s'étendant vers la charge liquide.
Dès que la partie solide de la charge aura été fondue au fur et à mesure de l'ex- tension progressive desdits canaux verticaux, la charge liquide déjà affinée dans une large mesure sera transformée en acier, à la manière habituelleo
Du reste, la quantité de minerais à incorporer dans la partie solide de la charge peut être supérieure à la quantité de carbone contenue dans la fonte et destinée à réduire les minerais.
Dans ce cas, l'appoint de carbone nécessaire est incorporé dans la partie solide de la charge, par exemple sous forme de coke ou de charbon concassé, en même temps que les minerais et les additions scorifiantes, comme décrit plus haut
Toutefois, on peut employer comme agents réducteurs toutes autres ma- tières comme le ferro-silicium et l'aluminium.
D'autre part, on peut incorporer une certaine partie des minerais de fer et des autres additions dans les riblons d'acier, pendant le chargement du four, comme décrit plus haut, et déverser le reste plus tard sur la fonte liqui- de, à travers les canaux précités.
Le procédé suivant l'invention présente un intérêt tout particulier du fait que la réduction des minerais de fer a lieu dans des espaces qui consti- tuent pratiquement des creusets de fusion, où la chaleur produite par les arcs est concentrée dans un espace relativement petit.
Comme la partie inférieure desdits creusets communique directement avec la fonte liquide, l'affinage de cette dernière et la réduction des minerais de fer s'effectuent beaucoup plus rapidement et avec une consommation de chaleur
<Desc/Clms Page number 2>
beaucoup moindre que dans les procédés classiqueso
D'ailleurs, par suite de la cession de la chaleur à la fonte, les ca- naux verticaux précités ne s'élargissent que graduellement.
Dans ce qui suit on va décrire le nouveau procédé en référence au dessin ci-annexé. Sur ce dessin:
La figure 1 est une coupe longitudinale verticale du four électrique et de sa charge Avant la fusion ;
La figure 2 est une coupe du laboratoire de ce four, rempli de la charge, suivant la ligne II - II de la figure 1;
La figure 3 est une coupe longitudinale verticale du four. électrique et de sa charge après la formation des canaux verticaux dans cette charge ;
La figure 4 est une coupe par le contenu du four suivant la ligne IV - IV de la figure 3;
La figure 5 est une coupe longitudinale verticale du four et de son contenu peu avant la fusion du reste de la charge solide;
La figure 6 est une coupe par le contenu du four suivant la ligne VI- VI de la figure 5.
Conformément à la présente invention, on déverse d'abord la charge solide dans le four électrique 1, cette charge étant constituée par de courts dé- chets 2 d'acier moulé, d'acier forgé ou de tôle, ainsi que par des minerais de fer et des additions scorifiantes telles par exemple que chaux et spath fluoro
Lors de leur enfournement, les minerais de fer et les additions scori- fiantes 3 sont incorporés dans les riblons de façon à se trouver de préférence là où des canaux verticaux prendront naissance sous l'action des arcs des électro- des 4.
Ensuite, on enfourne la fonte liquide 5.
La figure 3 représente l'état de fusion du contenu du four après le commencement de la fusion.
Les arcs partant des électrodes 4 ont pratiqué dans les riblons 2 des canaux verticaux 6 dirigés vers le bain de fonte 5.
En même temps, les minerais et les additions scorifiantes situés au droit des arcs ont été fondus en une scorie 7 contenant un pourcentage élevé de fer et sur- nageant à la surface du bain de fonte 5. Ici, les oxydes de fer contenus dans la scorie 7 sont réduits en fer par le carbone de la fonte 50
Ce processus se déroule très rapidement, car la chaleur produite par les arcs est concentrée dans les canaux 6.
La figure 5 montre l'état de fusion de la charge du four électrique peu avant la fusion du reste des riblons 2.
Après la fusion de ce reste, le bain de fonte 5 est mis au point comme il est connu,afin d'obtenir l'acier voulu.
L'exemple de mise en oeuvre suivant donne des chiffres pour le procédé conforme à l'inventions
<Desc/Clms Page number 3>
1 Caractéristiques du four :
EMI3.1
Type .oaooooeo....o......e..e.o........o à arc triphas Contenance .00...0.......0.....0......0. 12 T.
Puissance du transformateur ............ 3500 KVg.
Diamètre des électrodes de graphite................................ 350 mm Nature du revêtement ................... basique Nature des matériaux de
EMI3.2
la voûte 0000.00.........0000..000000000 silice 2 - Charge et rendement :
Riblons d'acier ........................ 5300 kgs
EMI3.3
Fonte liquide o0oooooeoooeosooeooesoseso 3620 kgs Charge métallique ...................... 8920 kgs Minerai à 66-68% d'Fe .................. 4500 kgs Teneur en fer du minerai ............... 3000 kgs soit le tiers de la charge métallique Teneur en métal de la charge
EMI3.4
totale .0.0......0...............0.00..0 11920 kgs Rendement en acier brut liquide ........ 11180 kgs Proportion d'acier brut liquide obtenu par rapport à la charge
EMI3.5
métallique 0..0.0...000.....0..........
125,5%
Proportion d'acier brut liquide obtenu par rapport à la teneur en métal de la charge totale .......... 93,8 % 3 - Durée de l'opération :
Durée comprise entre la fermeture du circuit de courant et la fin de la fusion des riblons et autres additions (bain à 0,48% de C, à environ 1550 cdes, scorie à
EMI3.6
10,2,% dPFe)emoooeoooeeoeaoseoooosoeoaooo 3 h. 5 min.
Durée comprise entre le fermeture du circuit de courant et la coulée (acier à 0,13% de C, à 1670
EMI3.7
edes) ................................. 4 tle 25 min.
4 - Consommation d'énergie :
Consommation depuis le fermeture du circuit.de courant jusqu'à la fin de la fusion des riblons et autres additions............................... 8500 kw-h
Consommation depuis la fermeture du circuit de courant jusqu'à la
EMI3.8
COLl.eoooooooooaeoeoosoooeooooooooooeooe 10500 kw-h
<Desc/Clms Page number 4>
Dans le procédé conforme à l'invention, l'extraction directe du fer des minerais et des oxydes de fer est combinée dans @ conditions industrielles particulièrement favorables à la transformation de ce fer et de la fonte enfournée en acier de haute qualité.
Bien qu'il ne s'agisse pas là d'un procédé d'extraction continue du fer, la grande importance du nouveau procédé réside dans le fait qu' une quantité importante de fer nécessaire pour la préparation de l'acier provient directement des minerais.
Les fours électriques triphasés se prêtent particulièrement bien à l'application du procédé suivant l'invention.
Cependant, on peut avantageusement employer les fours circulaires équi- pés avec des brûleurs, dont les flammes provenant de la voûte du four lèchent la charge solide comme les arcs des électrodes des fours électriques, pour former des canaux verticaux s'étendant vers le bain de fonte liquide.
Pour le nouveaux procédé on peut partir de toutes fontes connues, c' est-à-dire tant des fontes pauvres en phosphore que de celles contenant de 0,2 à 2,0% de cet élément.