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"Prooédé d'affinage et de purification, du métal lors de la fabrication d'aoier liquide".
Dans les opérations de fabrication de l'acier, on ren- contre le problème qui consiste à éliminer, par réaotion chimique, un certain nombre d'éléments d'accompagnement qui sont dissous dans le fer et qui sont indésirables. Alors que certains de ces éléments, comme par exemple le silicium, le manganèse, le phosphore, le soufre, le ohrome etc., sont éliminés par transfor- mation en des composés qui sont entraînés par les scories, l'élimination du carbone dissous dans le fer a lieu simultanément par oxydation en oxyde de oarbone gazeux.
Afin d'obtenir une grande oapaoité de produotion, il est important d'accomplir la séparation de tous ces éléments dans un intervalle de temps aussi oourt que possible; le fort bouillon-
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nement concomitant du bain de métal causé par l'oxyde de carbone libéré conduit au phénomène suivant des quantités considérables de métal sont projetées dans les soories et y restent souvent pendant très longtemps en suspension sous la forme de gouttes de métal.
Pour les vitesses de décarburation élevées que l'on atteint lors de l'introduction de grandes quantités d'oxygène par unité ,de temps, on trouve souvent jusqu'à 20% en poids de grenaille de fer dans les scories séparées du métal, ce qui diminue considérablement la production de métal et donc la renta- bilité du procédé.
Selon la présente invention, on évite ces pertes élevées et nooivea de métal dans les scories en utilisant le principe des "socories à effet transitoire", ce qui améliore Inefficacité de la réaction et, en outre, économise considérablement les produite nécessaires pour la formation de scories et la quantité de chaleur correspondante nécessaire pour les chauffer.
Le procédé utilisé dans les opérations de fusion de l'acier qui était le plus courant jusqu'ici consiste dans le fait que l'on met en contact le bain métallique aveo une quantité donn4e de scories ou de leurs produite de départ, en une fois ou de manière continue, et l'on agite ce bain jusqu'à ce que les réactions chimiques prévues aient eu lieu dans la proportion voulue, à la suite de quoi on entreprend de séparer du métal toute deux quantité de scories.
Dans des cas plus rares, on opère avec deux ou même trois flux de scories de la manière suivante, on sépare du métal, complètement de préférence, les scories qui sont utilisées tout d'abord, lorsqu'on ne peut plus en attendre un progrès satisfaisant des réactions, et on les remplace par de nouvelles scories avec lesquelles la réaction souhaitée peut oontinuer.
En revanche, le "principe des scories à action transitoire'! coneiste dans le fait que l'on ne maintient -pas les soories en agitation avec le métal, renfermées en une seule masse ou en
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plusieurs portions, mais que l'on fait passer les scories sur ou à travers le métal, en un oourant fin et de manière continue en les séparant du bain métallique de manière pratiquement oontinue elle aussi. On peut introduire les scories dans le métal en répartissant cette introduction sur un long intervalle de temps, aussi bien après une fusion préalable que, de manière connue, par formation au moyen d'une agitation aveo le métal, en soufflant par exemple les consitituants des scories en même temps qu'un courant d'oxygène sur ou dans le métal liquide.
Selon l'invention, et contrairement au procédé d'affinage par vent superficiel ou par soufflage d'oxygène, il est nécessaire d'éliminer les scories du métal avec une vitease sensiblement égale à leur vitesse d'introducties, en leur donnant la poseibili- té de quitter l'enceinte de fusion par un ou plusieurs orifices d'écoulement. Ceci permet de donner au rapport des quantités de scories et de métal, c'est-à-dire à la quantité relative de scories qui est nécessaire pour la scorification des éléments d'accompagne- ment indésirables du métal, une valeur sensiblement plus faible que lorsqu'on maintient en agitation dans le métal la quantité totale de scories jusqu'à la fin des opérations, o'eet--dire de manière permanente.
Par suite de la diminution de la quantité de scories et de leur épaisseur de couche plus faible à la surface du bain métallique, on diminue également la perte de métal qui provient de la suspension de gouttes métalliques dans les scories.
Egalement selon l'invention, on peut diminuer encore plue les pertes de métal en faisant couler les scories vers 1'orifice d'écoulement à travers les régions de la surface du métal dans lesquelles le dégagement d'oxyde de oarbone ne s'accomplit que lentement= dans ces zones, les gouttes métalliques en suspension dans les scories ont pour seule possibilité de retomber dans le bain de métal, ce qui a lieu de manière d'autant plus parfaite que le temps de séjour des soories dana cet endroit est plus long, et que leur fluidité y est plus élevée.
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Bien que l'invention oonoerne un procédé qui utilise des scories en écoulement, il ne faut pas le confondre avec le prooédé à contre-courant qui est employé dans l'industrie chimique et qui a été occasionnellement conseillé pour la fabrication de l'acier, procédé dans lequel les deux phasses métal et scories, 'en s'écoulant ensemble dans des directions opposées, et avec un renouvellement continu de toutes les deux, entrent en action réoiproque.
Dans le procédé selon la présente invention, c'est seulement la phase des scories que l'on renouvelle de manière continue et on l'élimine après la réaction, cependant que la charge métallique demeure dans l'appareil de fusion aveo la quantité qui y a été interduite au début, naturellement augmentée par les additions occasionnelles de riblons ou d'alliages, et elle reste sensiblement Inchangée jusqu'à la fin des opérations de fusion. De cette manière, il est possible de ménager des zones où. l'acier est peu agité et dans lesquelles les gouttes métalliques en suspensiondans les scories qui s'écoulent peuvent ; retomber dans l'acier.
La présente invention oonoerne également un mode de réalisation particulièrement avantageux de ce prooédé, mode de réalisation dans lequel les scories à effet transitoire sont , mises en éooulement pulsatoire continu. Pour cela, lorsque l'introduction des soories ou des produits qui leur donnent naissance est oontinue, leur évacuation peut avoir lieu de manière intermittente, comme décrit ci-après. On dégage et on referme alternativement avec une courte période l'orifioe d'évacuation des scories. Les intervalles de temps entre ces alternances de libération et de fermeture de l'orifice ne doivent pas dépasser un petit nombre de,minutes.
Dans le ces d'appareils de fusion pouvant tourner autour de leur axe longitudinal, comme par exemple les fours rotatifs ou les appareils Kaldo, oeoi peut par exemple être réalisé 'de la
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manière suivante; l'orifice de l'appareil est muni d'un ou plusieurs évidements qui ne permettent l'écoulement des scories hors de l'appareil que lorsqu'ils sont venus dans leur position inférieure lors de la rotation. L'écoulement des scories s'inter rempt à nouveau lorsque le convertisseur continue à tourner! le niveau des soories s'élève alors pendant une courte durée, lusqu'à l'ouverture suivante de l'orifice d'écoulement, et cette élévation de niveau favorise la retombée dans le métal des gout- ves métalliques qui y sont suspendues.
Dans les appareils de fusion non tournants comme par exemple les fours Martin-Siemens et les autres fours à foyer, copeut obtenir un résultat analogue en élevant et en abaissant alterna- tivement avec une courte pértode l'orifice d'écoulement des scories par un mouvement de basculement de l'appareil de fusion.
Toute autre possibilité d'interruption intermittente de l'écoule- ment des scories peut être utilisée pour la mise en oeuvre du prooédé selon l'invention.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexes à titre d'exemples non limitatifs, fera'hier comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique.
La figure 1 montre une coupe verticale d'un four Martin- Siemens adapté au procédé selon l'invention. la figure 2 montre une coupe horizontalo à travers le foyer de l'objet de la figure 1.
La figure 3 est une coupe verticale passant par l'axe longitudinal d'un four rotatif qui fonctionne selon le procédé conforme à l'invention.
La figure 4 représente une coupe verticale passant par l'axe longitudinal d'un convertisseur en position oblique, éventuellement tournant autour de cet axe, et qui fonctionne selon le procédé de l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe prise selon la ligne A-A
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de l'objet de la figure 4, et elle représente l'écoulement des scories.
Les figurée 1 et 2 représentent la mise en oeuvre du , prooédé selon l'invention dans un four à foyer 1 du type "Martin- Siemens" bien connu, dans lequel le chauffage du bain en fusion 2 a donc lieu alternativement par les brûleurs du coté droit et du côté gauohe. L'addition des soories ou de leurs constituants doit avoir lieu continuellement, au voisinage de celui des brûleurs 3a, 3b, qui est en fonctionnement, et de manière telle que le courant liquide de scories entraîné par la flamme puisse suivre jusqu'à l'orifice de sortie 4 le chemin qui assure la meilleure retombée possible des gouttes métalliques.
Lorsque l'ef- fet d'affinage dans le four de fusion doit en outre être renforcé par introduction d'oxygène gazeux, au moyen d'une lance par exemple, ou si cet effet doit être obtenu uniquement au moyen de lances à oxygène 5, la lanoe 5, oonformément à l'invention, est mise en activité du côté du brûleur %'ou 3b correspondant qui amène le gaz de chauffage, et l'écoulement des. scories est réalisé à travers une zone aussi longue que possible d'acier faiblement agité.
Dans d'autres procédés de fabrication de l'acier, on produit le dégagement de ohaleur uniquement par combustion des éléments qui accompagnent le fer et du fer lui-même, à l'aide d'air enrichi en oxygène ou d'oxygène pratiquement.pur. On rencontre un procédé de 'ce type dans le procédé de fusion au four rotatif représenté sur la figure 3. Dans le four tournant , le foyer de fusion 1 allongé est mû en rotation autour de son axe longitudinal, comme on le voit sur la figure 3. L'oxygène que l'on souffle dans le métal par une buse primaire 8 produit en un dégagement local d'oxyde de oarbone particulièrement intense à cause duquel de grandes quantités de gouttes de fer sont proje- tése dans les scories; on trouve dans ces dernières jusqu'à 15% de grenaille de fer.
Selon l'invention, on dirige tout d'abord
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l'écoulement des scories depuis l'endroit de leur formation ten 9, au voisinage de l'orifice de remplissage, vers l'orifice 10 d'échappement des gaz et onleur donne la possibilité de changer de direotion au voisinage de l'échappement 10 et de quitter le four 6 par l'orifice de remplissage dans le sens de la flèche dessinée sur la figure 3. Cette disposition qui peut facilement être réalisée par un léger abaissement de l'orifioe de remplissa- ge permet de diminuer jusqu'à moins de 1% la teneur en fer métallique des scories qui s'écoulent.
Ce prooédé selon l'invention peut également être mis en oeuvre lors de la fabrication de l'acier dans des fours qui ne sont ouverts que d'un seul côté, comme par exemple dans les oonvertisseurs à soufflage 11 utilisés en position inolinée ou dans leurs variantes mobiles en routaion autour de l'axe longitu- dinal, les convertisseurs Kaldo (figures 4 et 5). Selon ces figures, on donne des dimensions convenables à l'appareil 11 et une disposition appropriée aux buses de soufflage 12, afin que la oourant de scories, avant son écoulement hors de l'enceinte de fusion 11, ait la possibilité de traverser une zone très impor- tante de métal faiblement agité, sensiblement dans le sens des flèches 13 représentées sur les figures.
Le résumé qui va suivre et qui ne présente auoun caractère limitatif a simplement pour but d'énonoer un certain nombre de particularités principales et secondaires de l'invention, ces particularités pouvant être prises isolément ou en toutes combi- naisons possibles.