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Procède pour le traitement en continu des métaux liquides et en particulier de l'acier.
La présenta invention due à Mr. J.DAUBERSY. est relative à un procédé de traitement en continu des métaux liquides et en particulier de l'acier, applicable notamment à la coulé* continue dû l'acier.
Dans la description ci-après, on/s'est limit6 au cas bien concret où le procédé de l'invention est appliqué à l'acier, mais il doit être expressément entendu que l'appli- cation du dit procédé aux autres métaux, rentre dans le cadre de la présente invention.
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On sait que l'utilisation industrielle de la
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UOUI40 continue da l'auier ea huurtti h tlo nombt'euua diffi" cultes dont l'une.et non la moindre paraît Qu'à 11 Ivrdgula- ritfi cion obt4ontiois on fin (ici convarHion, ainsi quo le niveau Ineurrlnnnt do cet tarnp6vdturu.
Cet: inconvénient et plus tipcialonient nmï'qu lorsqu'on couler en con- tinu des aciers extra-doux à bas phoBphor<3 et à bas carbone. aciers pour lesquels la température de coulée doit Otre plue ëlevëo que la température d'élaboration qui, alla, doit 8tre tifel4tivoilteiit bdqabaf I.,Wurl'ltJ (",Hlh'u l"1pt, on d'1".i!r'u par 19u'cl'oft améliorer encore les qualités d'un acier de composition dé- terminée et notamment ses qualités physiques, il est connu
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de soumettre cet acier, soit à une opération de d63oxydationt soit à une opération de dégazage, ces deux opérations pouvant en effet être facilement réalisées de façon économique, en combinaison avec un procédé de coulée continue.
Parmi les procèdes déjà d6crite pour réaliser l'une ou l'autre de ces deux opérations, isolément ou en coin- binaison, on peut notamment citer d'une part le brevet belge n 556.194 du même inventeur, et suivant lequel on effectue le dégazage des métaux par aspiration par le vide et d'autre part ceux repris aux deux breveta belgea n 597,072 et 604.122 du même inventeur.
Le premier do ces brevets cet relatif à un pro-
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cède dans lequel le vide mot 1"'a118' dans la branche sup'rieu- re d'un siphon qui sert en même tampo au trdOGVCrSement du
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métal liquide hors d'une poche de coulée ou d'un four, dans une autre poche ou dans une lingotière de coulée,
Le deuxième de ces brevets, décrit un procède et son dispositif pour traiter l'acier en continu, en versant ca dernier dans un four à induction dans lequel il est traita par désoxydation ou calmage, et hors duquel il est soutire de façon ininterrompue et à l'abri de l'air pour être envoya, toujours à l'abri de l'air, dans une ou plusieurs lingotières ou dans leur dispositif d'alimentation.
Le troisième de ces breveta décrit notamment un procédé continu de réchauffage et de raffinage de métal li- quide, suivant lequel on réalise le traitement du métal dans un four de forme allongée, c'est-à-dire dont la longueur est sensiblement plus grande que la largeur, et suivant lequel au moyen d'un champ magnétique approprie, on communique au métal qui s'écoule de manière continue dans le four, des mou- vements de rotation autour d'axes longitudinaux, de telle ma- nière que l'écoulement du métal se fasse suivant des lignes ayant une allure hélicoïdale.
La présente invention a pour objet un autre procédé permettant d'améliorer davantage les qualités de l'a- oier et notamment de l'acier coule en continu.
Le procédé objet de la présente invention, procède dans lequel toutes les opérations s'effectuent en continu, est essentiellement caractérisa en ce que l'acier à traiter est versé dans un container, tel que par exemple un four à induction, dans lequel il est soumis à une double
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opération de brassage et d'élévation de température, en ce qu'au sortir du dit container l'acior est soumis à une o?6<* ration de dégazage sous vide, puis conduit à l'abri de l'air dans un second four de forme allongeât c'est-à-dire dont la longueur est sensiblement plus grande que la largeur, et dans lequel l'acier est soumis à un traitement de désoxyda tion et/ou de calmage, et en ce que l'acier ainsi traita,
s'écoule dans le four, est soutiré à l'abri de l'air hors du dit four, et versé toujours à. l'abri de l'air, dans une ou plusieurs lingotières de coulée continue, ou dans leur dise positif d'alimentation.
Le procède ci-dessus décrit, qui est applica- blé à tous les aciers ordinaires allant des aciers extra doux jusqu'aux aciers durs ainsi qu'aux aciers alliés, présente des avantages économiques et techniques importants,
Le but du procédé est de combiner l'amélioration due au dégazage, c'est-à-dire l'élimination de l'hydrogène et une réduction substantielle de 1* oxygène avec celle résultant d'une désoxydation par l'aluminium réalisée dans un four d'in- duction, c'est-à-dire la fixation complète de 1 'oxygène et de l'azote et l'élimination de l'alumine sur un laitier grâce à la turbulence provoquée au four d'induction,
Ce résultat particulièrement avantageux, n'avait pu, jusqu'à présent,
être obtenu par la plupart des procèdes connus à ce jour, et notamment par ceux rappelés ci-dessus, Il fallait utiliser un traitement particulièrement poussa de dégazage par le vide, et donc très coûteux, pour obtenir
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un acier suffisamment désoxydé pour pouvoir être rendu non vieillissant uniquement par l'adjonction de quelques cantiè- mes de % d'aluminium,
Le procède de la demande permet de façon par* ticulièrement facile, de parachever la d6soxydation des aciers déjà ainsi déshydrogénés et m3me suivant une variante décrite plus loin, de fixer pratiquement la totalité des produite de désoxydation dans un laitier absorbant,
surnageant l'acier dans le second four, en ne laissant s'écouler dans les lingo* tiares que l'acier complètement débarrassé de ses impuretés inclusions etc...
Un autre avantage du procédé de la demande, est qu'il est continu au sens propre du terme, c'est-à-dire qu'il n'est pas limité au contenu d'une seule poche mais peut e'acoomoder à l'entrée du premier four d'une interruption d'alimentation due au remplacement d'une poche par une autre, sans qu'à la sortie du four allongé, le débit d'acier épure soit interrompu.
Il suffit à cet effet d'utiliser comme second four, un four basculant que l'on inclina progressivement de maniëre à assurer 1' évacuation continue du métal hors du four,
De nombreuses variantes avantageuses du procé- dé ci-dessuspeuvent être réalisées sans sortir du cadre de la présente invention.
C'est ainsi que par exemple dans l'opération de dégazage par le vide, on peut utiliser précisément le trajet de l'acier dans l'appareillage de dégazage sous vide, pour trans-
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porter l'acier du premier four (container) dans le second four (four aliénée) . De cette façon le maintien de l'acier! l'a- bri de l'air est réalisé de lui-même pendant cette phase du procédé.
Suivant une variante plus avantageuse encore, on utilise comme procédé de dégazage par le vide, un procède conférant à l'acier un trajet en forme de U renversé ce qui permet de faire coïncider le trajet que doit parcourir l'acier pour allier du premier four dans le second, avec le trajet de l'acier dans le dispositif de dégazage, Outre un gain dans la réduction de la longueur de ce trajet, cette variante permet de concevoir en un seul les dits deux fours, en réu- nissant en une seule les parois (des deux fours) engagées entre les deux branches de l'U renverse. De ce fait une im- portante simplification opérationnelle est possible, de même qu'une sensible réduction des frais de première installation.
Au moyen d'un champ magnétique approprie, il a été trouvé intéressant de communiquer a l'acier qui s'@coule de manière continue dans le four allonge, des mouvements de rotation autour d'axes longitudinaux de telle manière que l'écoulement de l'acier se fasse suivant des lignes ayant une allure hélicoïdale, les dits champs magnétiques de préfé- rence, induisant dans l'acier des courants de Foucault capa- bles d'élever la température de l'acier depuis Ion entr6e dans le four jusqu'à sa sortie.
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Pour affiner l'aoier, on procède avantageuse- ment en introduisant d'une manière continue dans le four allon- gé, en même temps que l'acier dégazé, des quantités dosées d'é- léments métalliques d'addition, comme par exemple de l'alumi- nium, du ferro-silicium, du ferro-ohrome, etc.., Grâce à la forme allongée du four et à la circulation hélicoïdale du mé- tal, le laitier qui circule sur le bain a la possibilité de réagir avec toutes les parties da l'acier qui reviennent plu- sieurs fois en contact aveo le dit laitier au cours de leur mouvement dans le four,
Suivant l'invention, pour produire le mouvement de brassage désiré.
on utilise de préférence un courant d'in- duction de fréquence suffisamment basse, par exemple le courant du roseau de 50 périodes par seconde ou.de 60 périodes par se-" conde, Ceci permet d'éviter toute percée du revêtement du four, étant donné que tout filet de métal s'infiltrant dans le re- vêtement se solidifie à l'approche de l'enveloppe intérieure du four, En effet, celle-ci est approximativmenet à la. tem- pérature ambiante, la fréquence d'induction étant insuffisant pour garder le m6tal en fusion à cet endroit
Grâce au traitement et au réchauffage ainsi réalisés,
le métal qui a parcouru le four d'un bout A l'autre de celui-ci suivant des trajectoires hélicoïdales est devenu parfaitement homogène lorsqu'il s'écoule hors du dit four.
Suivant une variante intéressant du procède de l'invention, on peut déposer sur la bain d'acier se trou- vant dans le second four, un laitier absorbant l'alumine ou
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les produits de désoxydation provenant de l'introduction dans cet acier d'un agent calmant (par exemple de l'aliminium) ou désoxydant. On peut ainsi facilement retenir dans le four les produits de désoxydation et l'alumine, et ne laisser 8 'écouler que l'acier complètement traite et débarrassa de non impuretés, Il suffit à est effet de prévoir un barrage de retenue à la sortie du four.
Les éléments du laitier peuvent être déposés à l'entrée du four allong6 au voisinage de l'arrivée de l'acier dégazé par le vida,.
Suivant une autre variante avantageuse de la présente invention, on peut établir d'une part un barrage transversal intermédiaire qui divise le four en deux et qui est destine à retenir le laitier, et d'autre part une porte de décrassage en amont de ce barrage. De cette manière, dans la première partie du four, en amont du barrage, on peut intro- duire comme déjà dit, les éléments métalliques de désoxydation nécessaires au raffinage du métal, et éliminer la scorie qui en résulte, par la porte de décrassage! prévue à cet effet, Dans la deuxième partie du four en aval du barrage intermé- diaire, on peut introduire continu déjà dit, de façon continue, des élémente formant laitier et qui fixent les produits de désoxydation raclant encore dans la métal ,
ce laitier étant enleva du four par une porte de décrassage placée près de la sortie du four.
Il est à remarquer que la chaleur nécessaire & la fusion du laitier ou des éléments d'addition peut être four nie par le dispositif électromagnétique d'induction.
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Il @ été d'autre part trouva avantageux pour maintenir l'acier à l'abri de l'air, depuis le moment où il est débarrasse de ses produits de d6soxydation jusqu'au moment où il est coule en lingotière, par exemple, en le maintenant sous Une atmosphèrs neutre ou inerte, telle que celle créât par de l'azote ou de l'argon.
La four utilisa pour réaliser le procéda de la, présente invention, est Avantageusement basculant et se pré sente sous la forme d'un parallélipipède allonge rappelant celle d'une "baignore", la face du côté de l'évacuation de mital (bec du four) étant inclinée à environ 30 sur l*hori- zontale, l'axe de basculement du four perpendiculaire à son axe longitudinal passant approximativement par le bac.
Grâce à la présence d'une face inclinée du côte de l'évacuation du métal. l'angle de basculement total du four peut être facilement limité à une valeur compatible avec la résistance mécanique du revêtement. Avec la face inclinée à 30 sur l'horizontale, le four peut 8tre vid6 entiè- rement en le basculant d'environ 38 sur l'horizontal par le moyen de vérins hydrauliques.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
Le dispositif objet de la présente invention eut essentiellement caractériel en ce qu'il comporte succès sivement dana l'ordre dans laquai les rencontre l'acier li- quide, un four muni de moyen de réchauffage et de brassage
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de cet acier, un dispositif de dégazage sous vide, un second four muni de moyens de chauffage, de brassage et de traitement et dont la longueur est sensiblement plus grande que la lar- geur, et rappelle la forme d'une baignoire, la face du cote de l'évacuation (bec du four) ôtant inclinée sur 1' horizontal pour permetire une vidange facile du four après un basculement,
l'axe de basculement du dit second four étant sensiblement perpendiculaire non axe longitudinal et passant approxima- tivement par le bec du four, un réceptacle approprié pour recevoir l'acier traite tel que par exemple une ou plusieurs lingotières de coulée continue ou leur dispositif d'alimenta- tion.
Suivant une modalité intéressante du dispositif de 'invention. l'angle d'inclinaison de la face inclinée du second four est voisine de 30 , ce qui permet de limiter l'an- gle de basculement total du four et éventuellement d'autres parties du dispositif, à une valeur compatible avec la rosis'- tance mécanique du revêtement. Dans le cas présent le four peut être entièrement vidé en le basculant d'environ 38 sur l'horizontale, par exemple par le moyen de v6rina hydrau- liques.
Le dispositif comprend aussi normalement, une goulotte d'alimentation de chaque four disposée de façon à éviter la détérioration du revêtement des fours, un barrage de retenue dans l'avant-bec du second four pour retenir le laitier et faciliter son évacuation, ainsi qu'une porte de décrassage avant le barrage.
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La second four peut également comprendre un barrage intermédiaire transversal et une porté de décrassa- ge on amont de ce barrage. Il est,ainsi que la premier four, avantageusement recouvert par une voûte formée de plusieurs tronçons indépendants amovibles, Pour éviter tout refroidis- sement du laitier il est avantageux suivant l'invention, de chauffer le ou les fours au moyen d'un ou de plusieurs brû- leurs dont les flammes se développent tangentiellement à la voûte, de manière à ne perturber la circulation de l'acier et du laitier à aucun moment, Lorsque le ou les fours sont vides, les brûleurs peuvent également servir à le maintenir , température.
Suivant une autre variante avantageuse du dispositif de l'invention, le dispositif de dégazage sous vide est du type à aspiration (c'est-à-dire dans lequel l'acier est soumis à un mouvement de bas en haut? et est muni d'une part d'une conduite aspirant l'acier hors du premier four pour l'amener dans la chambre de dégazage par le vide, et d'autre part une conduite d'évacuation condui- sant l'acier dégazé hors de la dite chambre dans le second four.
Dans ce dernier cas, on a trouva avantageux de combiner en un seul les deux fours de réchauffage précé- dant et suivant le dispositif de dégazage par la vide, ces deux fours étant empares par une simple cloison que l'on peut enlever ou percer si l'on ne veut pas se servir du dispositif à vide.
Le dispositif décrit dans cette variante
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permet donc indifféremment de soumettre en continu un acier à une opération de dégazage par le vide, ou à un traitement désoxydant-calmant, ou les deux en même temps, sana devoir Changer d'appareillage, Cette possibilité constitue un avantage économique très important, aussi bien au point de vue fonctionnel qu'au point de vue frais de premier établis oement.
Suivant le dispositif do cette variante ,on peut d'une part par-simple levage du dispositif de dégazage sous vide, libérer l'ensemble des deux fours pour une manoeu- vre de vidange complète do ceux-ci, et d'autre part effectuer un basculement partiel des deux fours pour assurer la con- tinuité effective du débit d'acier à la sortie, pendant que l'on procède à l'entrée du four au remplacement d'une poche vidée par une autre remplie.
Dans ce cas de basculement incomplet, il n'est toutefois pas nécessaire de dégager le dispositif de dégazage sous vide hors des deux fours, ce qui permet à ce dispositif de fonctionner même pendant une interruption de l'alimentation du premier four, II suffit de prévoir une réserve d'acier suffisante dans le premier tour et de le dimensionner géomé- triquement de façon telle que la différence entre le niveau de l'acier dans ce four et le niveau de l'acier danp. la cham- bre à vide ne dépasse jamais l'équivalent en acier liquide de la pression extérieure (par exemple la pression atmosphérique),
En pratique cette différence ne doit pas dépasser 120cm envi* ron.
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Lorsqu'on utilisa le proud(6 a* la présente . invention pour la coulée contins de l'aajvr, il est avan- tageux de placer le dispositif de 1'invention au sommât de
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l'installation de coulée continue, de maniar à la faire débiter directement dans les lingotières par lt1ntorm6diaire d'un distributeur approprie comme par exemple un panier com- portant une ou plusieurs busettes ou goulottas de coulée, Dans ce cas on peut réaliser le maintien à l'abri de l'air de l'acier à couler@ race à un dispositif d'alimentation
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du sait neutre pu lnnrte roouuvrdtit le niveau supérieur do ltiltl.hlft1 [11H11 la Uflk!l)l!(:
Itlll\ unitiucoht h jnt 11" 1tt4IJ!tt"...t ott))M'ita<tt U Hi;t;P(iU fout' du ofttù Ufit là Sortit (lit loieï'< Il est 6Cdlement possible sans sortir du cadre de l'invention, d'effectuer tout ou partie deu additions au m6tal, ! 1*int±- rieur de la chambre a vide.
Par ailleurs le four peut avantageusement
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débiter dans plusieura linotUr6ij olaaoiqueo# soit par un dispositif de aoul<Sa en OO\11'QO, suit pnr ltinhrm6di,,:l.rn d'un dietributqur nu l1t1uhr de coulée, Le sch6r.J.,a ci-après donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre le procédé de l'invention ainsi que le mode de fonctionnement du dispositif pour sa mise en oeuvre. Ce dernier représente la coupe lon- gitudinale d'une installation suivant l'invention.
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.L'anaemblo ci-dessus comporte une poche 1 dans laquedla De trouve l'acier liquida 2, Cet acier el6coul un un filet 3 p i* )ec)tirlou du (J(1I11,;'.. 4 3tituqtlu l<t busitto 6 su trouve an position lave. La filet 3 tombe dans la goulotte 6
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d'un four comportant deux parties 7 et 8, et'Ipar6es par une- paroi pleine 9 intérieure, munccptiblo dintre soit enlevée, soit percée d'un trou 10,
La partie 7 du four sert de réservoir à la brancha aspirante 11 d'un dispositif 12 à dégazer l'acier par
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le vide.
L'acier 13 se trouvant dans le four 7 est r6chaufftS pdr Isa bobines ÓloctdQuea ù' il1l.\uQt:Íon 1\ bayoe frÓqufOno8 3,11, puit) ()j.)'a h:H1 Il tltiillil la tJlh{llll'", 1.& 1'tgno jw VJffM liai' 41.141 M') 1 tiovoîto tJX 1 1tà4,j 1 1(,#l ti 414 iwt4y sitif 12.
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L'acier 17 d6Sazé dano la chambre 15 redescend par la branche 18 d'évacuation jusque dans le four 8 où il est à nouveau soumis à l'induction due aux bobines 14. Le four 8
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6tent aonaiblatne'nt plue long que large, l'ctoier 19 y effectue une tr-ajectoire qui rappelle une hélice, fit la met en contact pItittiurM foi 'IV410 un Initier Ahttot>Ufii\t 30 Jntruduit dans le four 8 par l'ouverture 21 pratiquée dans la voûte 22.
Cette voûte 22 est par ailleurs conçue en plusieurs éléments juxtapo- sables 23 et comporte des ouvertures 24 et 25 pour laisser
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passer les branchas 11 et 18, Le laitier 20 absorbe les pro- ! duits de désoxydation forons dans l'acier sous l'action des agents dHoxyd<tnt6 ou calmant 26 introduitn diinst l'aciar soit : par la goulotte 27, soit directement dans l'acier 19 au voi-
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sinage de la partie plongeante de la branche 18, (par exemple l'ouverture 21), Un barrage 29 arrSte le laitier 20 qui peut être évacua par la porte 30.
L'acier complètement traité 31 parvient à l'avant-bec 32, Son niveau supérieur 33 n'est plus recouvert de laitier mais protège contre l'oxydation par une atmosphère gazeuse neutre ou inerte 34 fournie par la conduite 35 elle-même alimentée en 36. L'acier 31 s'écoule ainsi à l'abri de l'air par le bec 3? dans une lingotière 38 de coulée cortinue, d'où il sort sous forme d'un lingot 39, Le niveau supérieur 40 de l'acier dans la lingotière est également sous atmosphère neutre grâce à la conduite 41 et à la goulotte 42.
Toutes les opérations s'effectuant en continu, l'acier 81 s'écoule donc sans interruption du bec 37, Quand il faut' changer de poche 1, on incline le four 8 autour de son axe fixe 43 ce qui permet de ne pas interrompre la coulée, même pendant un changement de poche 1. Si l'on désire simplement soumettra l'acier à une opération de désoxydation ou de oalmage, sans dégazer par le vide, il suffit de soulever la chambre de dé- gazage et ses deux branches jusqu'à ce que ces dernières sor- tant hors de la voûte du four, On remplit alors les trous 24 et 25 au moyen de bouchons adéquats, en enlève la paroi 9, ou l'on y perce un trou 10 permettant une communication im- portante entre les fours 7 et 8, Le dispositif fonctionne ' alors comme un four unique (déjà connu en soi)
. La partie supérieure.de l'acier est alors recouverte par un laitier sur l'étendue des deux fours 7 et 8. Il .est possible éga- lement de prévoir une arrivée de gaz neutre ou inerte au dessus de l'entièreté du laitier (par exemple par la canal!- . sation 44) et de munir le four d'un organe de chauffage agis-
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sant sur la voQte et sur le laitier (par exemple par des brûleurs adéquats 45).
La description et le schéma ci-dessus ont été conçus dans le cas bien spécial de l'acier. Toutefois, comme il est possible d'appliquer le procédé de la demande ainsi que son dispositif;au traitement d'autres métaux, le cadre de l'invention ci-dessus comporte naturellement l'application du procédé et l'emploi de son dispositif pour le traitement de ces autres métaux, REVENDICATIONS, l.
Procédé de traitement en continu des métaux et en particulier de l'acier caractérise en ce que le métal à traiter est versé dans un container tel que par exemple un four à induction, dans lequel il est soumis à une doubla opé- ration de brassage et d'élévation de température en ce que au sortir du dit container le métal est soumis à une opéra- tion de dégazage sous vide puis conduit à l'abri de l'air dans un second four, de forme allongée, c'est-à-dire dont la longueur est sensiblement plus grande que la largeur, et dans lequel il est soumis à un traitement de désoxydation et/ ou de calmage, et en ce que le métal ainsi traité s'écoule dans le four, est soutire à l'abri de l'air hors du dit four, et versé, toujours à l'abri de l'air,
dans une ou plusieurs lingotières de coulée continue,ou dans leur dispositif d'a- limentation.
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2, Procédé suivant la revendication 1, carac-
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tériaé en ce que l'on utilise le trajet du métal dane l'ûppa- reillage de dégazage sous vide, pour transporter le métal du premier four (container) dans le second four (four allongé).
3. Procédé suivant la revendication 2. carac- térisé en ce que l'on contera au métal un trajet en format de
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U renver%6# as qui permet de faire coïncider le trajet que doi parcourir le métal pour aller du premier four dans le seconds avec le trajet du métal dans la dispositif de dégaza- ge.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven-
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dloations 1 à 3# caractérisé en ce que au moyen de champs magnétiques, on communique au métal qui s'écoule de manière continue dans le four allonge des mouvements de rotation
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autour d'axes longitudinaux de telle manière que '6oQulement' du métal se fas5d suivant des lignes ayant une allure h6li- coldala# les dits champs macn6tiquGe de préférence, induisant dans le métal des courants de Foucault capables d'élever la température du métal depuis son entrée dans le four jusqu'à sa sortie,
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Proc6d6 suivant l'une ou I#autrs des roo vendioations 1 à 4j (!4racti<ria6 en ce que l'on introduit Cane lu four allongé an m 3 mu tompu que la ni(tal# ot d'une manière continue, dos quantités dosées d'éléments d6soxydants ou d'ad- dition. comme par exemple dans le cas de l'acier, des éléments métalliques d'addition tels que de l'aluminium, du ferro-sili- ; cium, du ferro-ohrome, etc...
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6. Procéda suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 à 5. caractérisé en ce qu'on utilise un courant d'induction, da fréquence suffisamment basse, par exemple le courant du réseau de 50 périodes par seconde ou de 60 périodes par seconde.
7. Procédé suivant l'un ou l'autre des revenu dications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on déposa sur le bain de métal se trouvant dans la second four, un laitier absorbant l'alumine ou les produits de désoxydation provenant de l'in- troduction dans ce métal d'un agent calmant (par exemple de l'aluminium) ou désoxydant$ de préférence au voisinage de l'arrivée dans le second four, du métal dégazé par le vide.
8. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 à 7, caractérise en ce qu'on maintient le métal à l'abri de l'air députa le Moment où il eut débarrassé de ses produits de désoxydation, jusqu'au moment où il est coulât en lingotière.
9. Dispositif pour la mise en oeuvra des procédas décrits dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte successivement Dans l'ordre dans laquai loti rencontra le métal liquide, un four muni de moyens de réchauffage et de brassage du matai, un dispositif de dégazage sous vide, un second four muni de moyens de chauffage de brassage et de traitement, et dont la longueur est sensiblement plus grande que la largeur, et rappelle la forme d'une baignoire, la face du côté de l'éva- cuation (bec du four) étant inclinée sur l'horixontala pour
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permettre une vidange facile du four après un basculement,
l'axe de basculement du dit second four étant sensiblement perpendiculaire à son axe longitudinal, et passant approxi- mativement par le bec du four, un réceptacle approprié pour recevoir le métal traite tel que par exemple une ou plusieurs lingotières de coulée continue ou leur dispositif d'alimenta- tient
10,Dispositif suivant la revendication 9, caractérise en ce que l'angle d'inclinaison de la face in- clinée du second four est voisine de 30 , ce qui permet de limiter l'angle de basculement total du four et éventuellement d'autres parties du dispositif, à une valeur compatible avec la résistance mécanique du revêtement.
11, Dispositif suivant la revendication 10, caractérise en ce que le dispositf de dégazage sous vide est du type à aspiration (c'est-à-dire dans lequel l'acier eut soumis à un mouvement de bas en haut), et est muni d'une part d'une conduite aspirant le métal hors du premier four, pour l'amener dans la chambre de dégazage par le vide, et d'autre part une conduite d'évacuation conduisant le métal degazé hors de la dite chambre dans le second four.
12. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendication 9 à 11, caractérisé en ce que l'on réunit en . un seul les deux fours de réchauffage précédant et suivant le dispositif de dégazage par le vide, ces deux fours étant séparas par une simple cloison que l'on peut enlever ou percer
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si l'on ne veut pas se servir du dispositif à vide.
13. procèdes et dispositifs tels que décrits ci-dessus.
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Process for the continuous treatment of liquid metals and in particular steel.
The present invention due to Mr. J. DAUBERSY. relates to a process for the continuous treatment of liquid metals and in particular of steel, applicable in particular to the continuous casting * of steel.
In the description below, we are limited to the very concrete case where the process of the invention is applied to steel, but it must be expressly understood that the application of said process to other metals, comes within the scope of the present invention.
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We know that the industrial use of
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UOUI40 continues to address the other issues of huurtti h tlo nombt'euua diffi "cults, one of which, and not the least, seems to have been completed at 11th level (here convarHion, as well as the Ineurrlnnnnt level of this tarnp6vdturu.
This: disadvantage and more typical than when continuous casting of extra-mild low phoBphor <3 and low carbon steels. steels for which the casting temperature must be higher than the production temperature which, alla, must be tifel4tivoilteiit bdqabaf I., Wurl'ltJ (", Hlh'u l" 1pt, on d'1 ".i! r 'u by 19u'cl'oft to further improve the qualities of a steel of defined composition and in particular its physical qualities, it is known
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to subject this steel, either to a d63oxidation operation or to a degassing operation, these two operations can in fact easily be carried out economically, in combination with a continuous casting process.
Among the procedures already described for carrying out one or the other of these two operations, individually or in combination, we can in particular cite on the one hand Belgian Patent No. 556,194 by the same inventor, and according to which the degassing is carried out. metals by vacuum suction and, on the other hand, those included in the two Belgian Patent Nos. 597,072 and 604,122 by the same inventor.
The first of these patents relates to a pro-
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yields in which the vacuum word 1 "'a118' in the upper branch of a siphon which serves at the same time for the trdOGVCrSement of the
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liquid metal outside a ladle or an oven, in another ladle or in a casting mold,
The second of these patents describes a process and its device for treating steel continuously, by pouring the latter into an induction furnace in which it is treated by deoxidation or calming, and out of which it is withdrawn uninterruptedly and at sheltered from the air to be sent, always sheltered from the air, in one or more molds or in their feed device.
The third of these patents describes in particular a continuous process for heating and refining liquid metal, according to which the treatment of the metal is carried out in a furnace of elongated shape, that is to say of which the length is appreciably greater. that the width, and according to which by means of an appropriate magnetic field, one communicates to the metal which flows continuously in the furnace, movements of rotation about longitudinal axes, in such a way that the The flow of the metal takes place along lines having a helical shape.
The present invention relates to another process making it possible to further improve the qualities of steel and in particular of continuously cast steel.
The method object of the present invention, in which all the operations are carried out continuously, is essentially characterized in that the steel to be treated is poured into a container, such as for example an induction furnace, in which it is subjected to a double
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stirring and temperature raising operation, in that on leaving the said container the acior is subjected to a degassing o? 6 <* ration under vacuum, then conducted sheltered from the air in a second oven of elongated shape, that is to say the length of which is appreciably greater than the width, and in which the steel is subjected to a deoxidation and / or calming treatment, and in that the steel thus treated,
flows into the oven, is withdrawn away from the air out of said oven, and still poured out. protected from air, in one or more continuous casting molds, or in their positive feed say.
The process described above, which is applied to all ordinary steels ranging from extra mild steels to hard steels as well as to alloy steels, has significant economic and technical advantages,
The aim of the process is to combine the improvement due to degassing, i.e. the elimination of hydrogen and a substantial reduction of oxygen with that resulting from deoxidation by aluminum carried out in a gas tank. induction furnace, that is to say the complete fixation of oxygen and nitrogen and the elimination of alumina on a slag thanks to the turbulence caused in the induction furnace,
This particularly advantageous result has not been able, until now,
be obtained by most of the methods known to date, and in particular by those recalled above, It was necessary to use a particularly intensive vacuum degassing treatment, and therefore very expensive, to obtain
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a steel sufficiently deoxidized to be able to be made non-aging only by the addition of a few quarters of% aluminum,
The process of the application makes it particularly easy to complete the deoxidation of steels already thus dehydrogenated and m3me according to a variant described below, to fix practically all of the deoxidation products in an absorbent slag,
supernatant the steel in the second furnace, leaving only the steel completely free of its impurities, inclusions, etc., to flow into the lingo * tiaras.
Another advantage of the on-demand process is that it is continuous in the literal sense of the word, that is to say that it is not limited to the contents of a single pocket but can be expanded to entry of the first furnace of a power interruption due to the replacement of one ladle by another, without leaving the extended furnace, the flow of purified steel is interrupted.
It suffices for this purpose to use as a second furnace, a tilting furnace which is gradually inclined so as to ensure the continuous evacuation of the metal from the furnace,
Numerous advantageous variants of the above process can be carried out without departing from the scope of the present invention.
Thus, for example in the vacuum degassing operation, it is possible to use precisely the path of the steel in the vacuum degassing apparatus, to transfer
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carry the steel from the first furnace (container) to the second furnace (alienated furnace). This way the maintenance of the steel! the airbrush is self-produced during this phase of the process.
According to a still more advantageous variant, as a vacuum degassing process, a process is used which gives the steel a path in the shape of an inverted U, which makes it possible to match the path that the steel must travel to alloy from the first furnace. in the second, with the path of the steel in the degassing device, In addition to a gain in the reduction of the length of this path, this variant makes it possible to design the said two furnaces in one, by joining together in a single the walls (of the two ovens) engaged between the two branches of the U reverses. As a result, significant operational simplification is possible, as well as a significant reduction in initial installation costs.
By means of a suitable magnetic field, it has been found advantageous to impart to the steel which continuously flows in the elongated furnace, rotational movements about longitudinal axes such that the flow of the steel is made along lines having a helical shape, the so-called magnetic fields preferably, inducing in the steel eddy currents capable of raising the temperature of the steel from the time it enters the furnace to 'at its output.
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To refine the steel, one proceeds advantageously by introducing in a continuous manner into the elongated furnace, at the same time as the degassed steel, metered quantities of metallic addition elements, such as for example. aluminum, ferro-silicon, ferro-ohrome, etc., Thanks to the elongated shape of the furnace and the helical circulation of the metal, the slag which circulates on the bath has the possibility of reacting with all the parts of the steel which come into contact several times with the said slag during their movement in the furnace,
According to the invention, to produce the desired stirring movement.
a sufficiently low frequency induction current is preferably used, for example the current of the reed of 50 periods per second or of 60 periods per second. This makes it possible to avoid any breakthrough in the coating of the furnace, given that any metal mesh which infiltrates into the coating solidifies as it approaches the inner casing of the furnace, In fact, this is approximately at room temperature, the induction frequency being insufficient to keep the molten metal there
Thanks to the treatment and reheating thus carried out,
the metal which has traveled through the furnace from one end to the other thereof following helical paths has become perfectly homogeneous when it flows out of said furnace.
According to an interesting variant of the process of the invention, it is possible to deposit on the steel bath located in the second furnace, a slag absorbing alumina or
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the deoxidation products resulting from the introduction into this steel of a calming agent (for example aluminum) or deoxidizing agent. The deoxidation products and alumina can thus be easily retained in the furnace, and only the steel which has been completely treated and freed of non-impurities is allowed to flow through. It is sufficient to provide a retaining dam at the outlet of the oven.
The elements of the slag can be deposited at the entrance of the elongated furnace in the vicinity of the arrival of the steel degassed by the vida ,.
According to another advantageous variant of the present invention, it is possible to establish on the one hand an intermediate transverse dam which divides the furnace in two and which is intended to retain the slag, and on the other hand a slag gate upstream of this dam. . In this way, in the first part of the furnace, upstream of the dam, we can introduce, as already said, the metal deoxidation elements necessary for refining the metal, and eliminate the resulting slag, through the cleaning gate! provided for this purpose, In the second part of the furnace downstream of the intermediate barrier, it is possible to introduce continuously already said, continuously, elements forming slag and which fix the deoxidation products still scraping in the metal,
this slag being removed from the oven by a scrub door placed near the exit of the oven.
It should be noted that the heat necessary for the melting of the slag or of the addition elements can be provided by the electromagnetic induction device.
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It has also been found advantageous to keep the steel shielded from the air, from the time it is free of its deoxidation products until the time it is poured into a mold, for example, by keeping it under a neutral or inert atmosphere, such as that created by nitrogen or argon.
The furnace used to carry out the process of the present invention is advantageously tilting and is in the form of an elongated parallelepiped reminiscent of that of a "bathtub", the face of the side of the outlet of mital (spout of the oven) being tilted about 30 horizontally, the tilting axis of the oven perpendicular to its longitudinal axis passing approximately through the pan.
Thanks to the presence of an inclined face on the side of the metal discharge. the total tilting angle of the furnace can easily be limited to a value compatible with the mechanical resistance of the coating. With the face inclined at 30 to the horizontal, the furnace can be completely emptied by tilting it approximately 38 to the horizontal by means of hydraulic jacks.
A subject of the present invention is also a device for implementing the above method.
The device which is the subject of the present invention was essentially characterized in that it successfully comprises the order in which the liquid steel meets them, an oven provided with heating and stirring means.
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of this steel, a vacuum degassing device, a second furnace provided with heating, stirring and treatment means, the length of which is appreciably greater than the width, and recalls the shape of a bathtub, the face on the side of the evacuation (oven spout) removing inclined on 1 'horizontal to allow easy emptying of the oven after tilting,
the tilting axis of said second furnace being substantially perpendicular, not the longitudinal axis and passing approximately through the mouth of the furnace, a receptacle suitable for receiving the treated steel such as for example one or more continuous casting molds or their device for 'food.
According to an interesting form of the device of the invention. the angle of inclination of the inclined face of the second oven is close to 30, which makes it possible to limit the total tilting angle of the oven and possibly other parts of the device, to a value compatible with the rosis' - mechanical strength of the coating. In the present case the oven can be completely emptied by tilting it about 38 to the horizontal, for example by means of hydraulic jacks.
The device also normally comprises a feed chute for each furnace arranged so as to prevent deterioration of the furnace lining, a retaining dam in the front spout of the second furnace to retain the slag and facilitate its evacuation, as well as 'a scrub gate before the dam.
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The second furnace can also include a transverse intermediate dam and a scouring port upstream of this dam. It is, like the first furnace, advantageously covered by a vault formed by several independent removable sections. To avoid any cooling of the slag, it is advantageous according to the invention to heat the furnace or furnaces by means of one or more. several burners whose flames develop tangentially to the vault, so as not to disturb the flow of steel and slag at any time, When the furnace (s) are empty, the burners can also be used to maintain it, temperature .
According to another advantageous variant of the device of the invention, the vacuum degassing device is of the suction type (that is to say in which the steel is subjected to a movement from bottom to top? And is provided with 'one part of a pipe sucking the steel out of the first furnace to bring it into the vacuum degassing chamber, and on the other hand a discharge pipe leading the degassed steel out of said chamber in the second oven.
In the latter case, it has been found advantageous to combine the two reheating furnaces preceding and following the vacuum degassing device into a single one, these two furnaces being seized by a simple partition which can be removed or pierced if you do not want to use the vacuum device.
The device described in this variant
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therefore allows indifferently to continuously subject a steel to an operation of degassing by vacuum, or to a deoxidizing-calming treatment, or both at the same time, without having to change the equipment, This possibility constitutes a very important economic advantage, also both from a functional point of view and from a fresh initial point of view.
Depending on the device of this variant, it is possible, on the one hand, by simply lifting the vacuum degassing device, to release all of the two ovens for a complete emptying operation of these, and on the other hand to perform partial tilting of the two furnaces to ensure the effective continuity of the flow of steel at the outlet, while the furnace inlet is replaced by the replacement of an emptied ladle by another filled.
In this case of incomplete tilting, however, it is not necessary to release the vacuum degassing device from the two furnaces, which allows this device to operate even during an interruption of the supply to the first furnace. provide a sufficient reserve of steel in the first turn and dimension it geometrically so that the difference between the level of the steel in this furnace and the level of the steel in the oven. the vacuum chamber never exceeds the liquid steel equivalent of the external pressure (eg atmospheric pressure),
In practice, this difference should not exceed approximately 120cm.
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When using the proud (6 a * of the present invention for the continuous casting of the aajvr, it is advantageous to place the device of the invention on top of
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the continuous casting installation, in order to have it flow directly into the ingot molds by means of a suitable distributor such as for example a basket comprising one or more nozzles or pouring spouts, In this case the maintenance can be carried out at air-free casting steel @ race to a power device
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from knows neutral pu lnnrte roouuvrdtit the upper level do ltiltl.hlft1 [11H11 la Uflk! l) l! (:
Itlll \ unitiucoht h jnt 11 "1tt4IJ! Tt" ... t ott)) M'ita <tt U Hi; t; P (iU fout 'du ofttù Ufit là Sortit (lit loieï' <It is 6Cdement possible without leaving the within the scope of the invention, to carry out all or part of the additions to the metal,! 1 * inside the vacuum chamber.
Furthermore, the oven can advantageously
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debit in several linotUr6ij olaaoiqueo # either by a device of aoul <Sa in OO \ 11'QO, follows pnr ltinhrm6di ,,: l.rn of a dietributqur nu l1t1uhr of casting, The sch6r.J., has given hereafter by way of non-limiting example, will make it possible to better understand the method of the invention as well as the mode of operation of the device for its implementation. The latter represents the longitudinal section of an installation according to the invention.
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The anaemblo above has a pocket 1 in which the liquidated steel 2 is found. This steel flows in a 3 ft *) thread ec) tirlou du (J (1I11 ,; '.. 4 3tituqtlu l <t busitto 6 is found in the washing position Net 3 falls into the chute 6
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of an oven comprising two parts 7 and 8, and 'Ipar6es by a solid interior wall 9, fitted with either removed or pierced with a hole 10,
Part 7 of the furnace serves as a reservoir for the suction branch 11 of a device 12 for degassing the steel by
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the void.
The steel 13 in the furnace 7 is reheated by Isa coils ÓloctdQuea ù 'il1l. \ UQt: Íon 1 \ bayoe frÓqufOno8 3,11, well) () j.)' Ah: H1 It tltiillil la tJlh {llll ' ", 1. & 1'tgno jw VJffM liai '41.141 M') 1 tiovoîto tJX 1 1tà4, j 1 1 (, # l ti 414 iwt4y sitif 12.
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The steel 17 d6Sazé in the chamber 15 goes down through the discharge branch 18 to the furnace 8 where it is again subjected to induction due to the coils 14. The furnace 8
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Attempt to weaken longer than wide, octoier 19 carries out a tr-ajectory there which recalls a propeller, put it in contact pItittiurM faith 'IV410 an Initiate Ahttot> Ufii \ t 30 Jntruduit in furnace 8 by the opening 21 performed in the vault 22.
This vault 22 is moreover designed in several juxtaposed elements 23 and includes openings 24 and 25 to allow
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pass the branches 11 and 18, The slag 20 absorbs the pro-! deoxidation products formed in the steel under the action of dHoxyd <tnt6 or calming agents 26 introduced in the steel either: by the chute 27, or directly into the steel 19 at the voi-
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sinage of the plunging part of the branch 18, (for example the opening 21), a dam 29 stops the slag 20 which can be evacuated through the door 30.
The completely treated steel 31 reaches the front nozzle 32, its upper level 33 is no longer covered with slag but protects against oxidation by a neutral or inert gaseous atmosphere 34 supplied by the pipe 35 itself supplied with 36. The steel 31 thus flows away from the air through the nozzle 3? in an ingot mold 38 for casting cortinue, from which it comes out in the form of an ingot 39, the upper level 40 of the steel in the ingot mold is also under a neutral atmosphere thanks to the pipe 41 and to the chute 42.
All the operations being carried out continuously, the steel 81 therefore flows without interruption from the spout 37. When it is necessary to change the pocket 1, the furnace 8 is inclined around its fixed axis 43 which makes it possible not to interrupt casting, even during a ladle change 1. If you simply wish to subject the steel to an operation of deoxidization or deoxidation, without degassing by vacuum, it suffices to lift the degassing chamber and its two branches until the latter come out of the vault of the oven, the holes 24 and 25 are then filled by means of suitable plugs, the wall 9 is removed, or a hole 10 is drilled therein allowing im communication. - load-bearing between ovens 7 and 8, The device then functions as a single oven (already known per se)
. The upper part of the steel is then covered by a slag over the extent of the two furnaces 7 and 8. It is also possible to provide an inlet of neutral or inert gas above the entire slag ( for example by the channel! -. station 44) and to provide the furnace with a heating element acting
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on the vault and on the slag (for example by suitable burners 45).
The description and diagram above have been designed for the very special case of steel. However, as it is possible to apply the process of the application as well as its device; to the treatment of other metals, the scope of the above invention naturally includes the application of the process and the use of its device for the treatment of these other metals, CLAIMS, l.
Process for the continuous treatment of metals and in particular steel, characterized in that the metal to be treated is poured into a container such as for example an induction furnace, in which it is subjected to a double stirring operation and rise in temperature in that on leaving the said container the metal is subjected to a vacuum degassing operation and then conducted sheltered from the air in a second elongated oven, that is to say - say whose length is substantially greater than the width, and in which it is subjected to a deoxidation and / or calming treatment, and in that the metal thus treated flows into the furnace, is withdrawn from the shelter from the air out of the said oven, and poured, always sheltered from the air,
in one or more continuous casting molds, or in their feed device.
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2, The method of claim 1, charac-
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This is because the path of the metal through the vacuum degassing apparatus is used to transport the metal from the first furnace (container) to the second furnace (extended furnace).
3. A method according to claim 2, characterized in that the metal will be given a path in the format of.
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U reverse% 6 # as which makes it possible to make coincide the path that the metal must travel to go from the first furnace in the second with the path of the metal in the degassing device.
4. Process according to either of the resales
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dloations 1 to 3 # characterized in that by means of magnetic fields, the metal which flows continuously in the furnace is communicated to lengthen rotational movements
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around longitudinal axes in such a way that the '6oQulation' of the metal is fas5d along lines having a helical appearance # the so-called macnic fields preferably, inducing in the metal eddy currents capable of raising the temperature of the metal from its entry into the oven until its exit,
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6.
Proc6d6 following one or I # other of the roo vendioations 1 to 4j (! 4racti <ria6 in that we introduce Cane lu elongated oven an m 3 mu tompu that the ni (tal # ot in a continuous manner, back metered quantities of deoxidizing or addition elements, as for example in the case of steel, metal addition elements such as aluminum, ferro-sili-; cium, ferro-ohrome, etc ...
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6. Process according to one or the other of claims 1 to 5. characterized in that an induction current of sufficiently low frequency is used, for example the current of the network of 50 periods per second or of 60 periods per second.
7. A method according to one or the other of income dications 1 to 6, characterized in that one deposited on the metal bath located in the second furnace, a slag absorbing the alumina or the deoxidation products from the introduction into this metal of a calming agent (for example aluminum) or deoxidizing agent, preferably in the vicinity of the arrival in the second furnace, of the metal degassed by vacuum.
8. Process according to one or the other of claims 1 to 7, characterized in that the metal is kept away from air during the moment when it had freed from its deoxidation products, until 'when it is poured into the mold.
9. Device for the implementation of the procedures described in one or the other of claims 1 to 8, characterized in that it comprises successively In the order in which the loti encountered the liquid metal, an oven provided with means for heating and stirring the matai, a vacuum degassing device, a second furnace provided with heating, stirring and treatment means, the length of which is substantially greater than the width, and recalls the shape of a bathtub, the face of the exhaust side (oven spout) being inclined to the horizontal to
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allow easy emptying of the oven after tipping,
the tilting axis of said second furnace being substantially perpendicular to its longitudinal axis, and passing approximately through the nozzle of the furnace, a receptacle suitable for receiving the treated metal such as for example one or more continuous casting molds or their device of food
10, Device according to claim 9, characterized in that the angle of inclination of the inclined face of the second oven is close to 30, which makes it possible to limit the total tilting angle of the oven and possibly other parts of the device, to a value compatible with the mechanical resistance of the coating.
11, Device according to claim 10, characterized in that the vacuum degassing device is of the suction type (that is to say in which the steel has been subjected to a movement from bottom to top), and is provided on the one hand of a pipe sucking the metal out of the first furnace, to bring it into the degassing chamber by vacuum, and on the other hand an evacuation pipe leading the degassed metal out of said chamber into the second oven.
12. Device according to either of claims 9 to 11, characterized in that one meets in. only one of the two reheating furnaces preceding and following the vacuum degassing device, these two furnaces being separated by a simple partition which can be removed or pierced
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if you do not want to use the vacuum device.
13. methods and devices as described above.