<EMI ID=1.1>
d'acier à partir de fonte brute' Dans l'état actuel de la technique, lorsqu'on transforme la fonte, brute en acier sous la pression normale, on accroît et on accélère l'oxydation au moyen d'oxygène pur. Il est connu d'autre part d'obtenir une grande surface afin que l'action de l'oxygène puisse être encore meilleure en divisant le jet de fonte liquide en petites gouttelettes.
L'invention a pour but de fournir un procédé. et un appareil pour produire en continu de l'acier à partir de fonte brute, l'expression "en continu" signifiant que la fonte n'est plus traitée par charges successives, mais à partir d'une poche de coulée dans laquelle les charges peuvent être versées. Elle a encore pour but de réaliser la transformation de manière que l'on puisse également prélever continuellement de petites quantités de l'acier produit. Elle a en outre pour but de remédier aux inconvénients de . la technique actuelle.
On atteint ces buts, à la différence des procédés connus, en introduisant un jet de fonte dans une chambre de <EMI ID=2.1> puis en le traitant à l'oxygène. On peut ajouter à la fonte, dans cette chambre, avant et pendant ce traitement à l'oxygène, des produits réactif a, par exemple du bore, du baryum, du niobium, de la vapeur d'eau. Il est aussi possible d'y ajouter pendant le traitement à l'oxygène, dans la chambre de dégazage, du minerai de fer finement divisé afin de régler l'oxydation et/ou la température. Pendant et après le traitement oxydant, on peut également ajouter encore à la fonte, dans la chambre de dégazage, des produits d'élimination, du phosphore et du soufre, par exemple du cérium et/ou du calcium.
La transformation de la fonte en acier est caractérisée par la réduction de la teneur en carbone de cette fonte. Cette réduction a lieu avec dégagement d'oxyde de car-
<EMI ID=3.1>
partir d'une molécule d'oxygène) est de 130 kcal, cette énergie augmente beaucoup lorsque la pression diminue et est d'environ 170 kcal sous une pression de 1 torr. L'invention est en outre basée sur la constatation qu'un abaissement de pression n'influence pour ainsi dire pas la libération de 1 énergie libre de formation des composés
<EMI ID=4.1>
tallation sont ainsi notablement réduites. En outre, 3.* acier sous vide ne sort qu'en quantités telles, que les fours et
<EMI ID=5.1>
<EMI ID=6.1>
maintenir le vide nécessaire dans la chambre de dégazage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexe et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention.
Sur ce^ dessin La figure 1 représente en coupe longitudinale une chambre de dégazage, sa poche de réserve et son creuset d'affinage ; et La figure 2 est une coupe d'une goulotte de coulée interposée entre le creuset et une coquille, de coulée en train.
On peut introduire par charges successives dans une poche 1 de la fonte 2 qui y est maintenue en réserve. Cette fonte 2 peut provenir aussi bien d'un haut-fourneau qu'entièrement ou partiellement d'un cubilot si l'on traite de grandes quantités de mitraille, La poche 1 contient toujours une certaine quantité de fonte 2. De même qu'avec les procédés habituels de fabrication d'acier à partir de la fonte, il faut avec le procédé conforme à l'invention choisir pour cette fonte une composition déterminée qui est fonction de la composition voulue pour l'acier ainsi que des conditions métallurgiques telles que le genre de la matière qui forme les scories et des produits d'élimination du phosphore et du soufre.
On règle l'écoulement de la fonte 2 qui sort de la poche 1 au moyen d'un déversoir usuel et d'une tige de bouchage 3. Celle-ci peut être refroidie de l'intérieur par un
<EMI ID=7.1>
me temps à diviser la fonte 2 en gouttelettes fines 4, car le jet de fonte qui pénètre dans une enceinte sous vide 5 se divise en moyenne moins en gouttelettes que ne le-ferait l'acier. A la partie inférieure du bouchon 3, ce gaz sort du canal 3a juste au-dessus de l'orifice d'écoulement. Il est possible d'y ajouter sans difficulté de très petites quantités de matières favorisant la réaction, par exemple du bore, du baryum, du niobium, de la vapeur d'eau. Si le revêtement réfractaire du bouchon ne subit pas de contraintes trop fortes à la sortie du canal 3a, on peut aussi utiliser de l'air, car l'oxygène qu'il contient a déjà un effet refroidissant.
De la poche 1, la fonte 2 est introduite dans une chambre de dégazage sous vide 6 composée de deux étages 6a, b. L'extrémité inférieure ouverte de l'étage inférieur
<EMI ID=8.1>
section cylindrique ou presque et sont revêtus de matière réfractaire 7, qui est elle-même recouverte à l'extérieur par une chemise 8 en tôle de fer ou d'acier. Les extrémités supérieure et inférieure de cette chemise 8 comportent des collerettes 9 auxquelles la poche 1, les étages 6a, b et le creuset 6c sont reliés hermétiquement. La division de
<EMI ID=9.1>
tageuse, parce que lorsqu'on refont le revêtement réfractaire 7, il est possible d'en remplacer séparément diverses parties.
Les diamètres intérieurs des étages 6a, b et du creuset 6o augmentent par paliers de haut en bas, afin que la fonte qui se dépose sur la paroi intérieure et coule sur elle puisse s'égoutter.
Dès que la fonte 2 a pénétré dans l'étage supérieur 6a de la chambre 6, elle est soumise à l'action de l'oxygène sortant d'une tuyère 10. Suivant l'importance de la division en gouttelettes qui slest déjà produite, et qui dépend ' de la teneur en gaz de la fonte et de la quantité de gaz inerte injectée par le bouchon 3, ainsi que de l'importance du vide 5, l'oxygène est envoyé en jets faibles ou violents.
Il faut veiller à ce que les gouttelettes 4 baignent dans cet oxygène sur une hauteur aussi grande que possible.
Au-dessous de la tuyère 10, l'étage 6a comporte encore un conduit 11 qui permet d'ajouter du minerai de fer traité en particules fines. On fait cette addition à volonté et elle sert surtout à régler la température de la chambre de dégazage. Mais il est également possible d'agir sur l'oxydation par cette addition. Cette possibilité pour le minerai de se transformer ainsi directement en acier représente un soulagement du haut-fourneau ou du cubilot.
Du fait que la chambre 6 est divisée en deux étages 6a, b et un creuset 6c et que son diamètre intérieur augmente par paliers, il se produit au voisinage des collerettes 9.
des vides annulaires, que l'on peut utiliser pour des opérations métallurgiques. C'est ainsi qu'il est possible par exemple, au passage de l'étage 6a à l'étage 6b, d'ajouter des produits d'élimination du phosphore et du soufre, par exemple du cérium et/ou du calcium, par des conduites 12 réparties sur tout le pourtour. Il faut alors tenir compte du fait que de haut en bas la concentration en oxygène libre diminue en permanence. les réactions, telles que celle d'élimination du phosphore, qui facilitent l'oxydation peuvent donc s'effectuer mieux dans la partie supérieure, tandis que l'élimination du soufre a lieu de préférence dans la partie inférieure.
L'acier fondu 13 est recueilli au fond du creuset 6c, ,Il existe dans ce fond plusieurs ouvertures de prélèvement
14 que l'on peut ouvrir et fermer par exemple au moyen d'un registre 15. Quand on veut prélever l'acier 13, il faut que
<EMI ID=10.1>
que sa pression statique à la sortie soit supérieure à la . différence entre la pression atmosphérique et celle de la chambre 6. Au bas de l'étage inférieur 6b est branchée la conduite d'aspiration 16 d'une installation de vide connue
(non représentée). Cotte conduite 16 débouche dans la cham-
<EMI ID=11.1>
on peut exécuter des opérations de la technique de la fonderie. C'est ainsi qu'il est par exemple possible d'intro- ' duire au bas de l'étage 6b un tube de contrôle 17 par lequ'el on peut prélever dans le bain inférieur des éprouvettes pour les analyser. D'autre part, il est possible de prévoir à cet endroit un regard 18.
Normalement, des scories 19 flottent sur le bain- 13
du creuset Go. Elles sont très réactives parce que l'extraction des gaz par le vide les rend très volumineuses et les gouttelettes finement divisées 4 peuvent réagir au cours de leur chute lente, grâce à leur grande surface. On peut retirer ces scories 19 par un tube de trop-plein 20 disposé dans le bord supérieur du creuset 6c. A ce tube est relié
un tube d'écoulement 20a, parce que, pour que la colonne
de scories s'écoule, il faut que son poids soit supérieur
<EMI ID=12.1> de chauffer ce tube 20a pour que les scories 19 restent liquides. Dans le même but, on peut ajouter à ces scories 19 un produit fluidifiant.
Les ouvertures de prélèvement 14 du fond du creuset 6c subissent de très fortes contraintes thermiques. C'est pourquoi il en est prévu plusieurs que le registre 15 peut ouvrir et fermer successivement si la brique d'un déversoir est érodée. On peut régler le. vitesse avec laquelle le bain d'acier 13 s'écoule du creuset au moyen de dispositifs d'induction électrique (non représentés), qui peuvent se trouver dans le revêtement du déversoir.
L'ouverture 14 permet de remplir directement une coquille usuelle 21. Mais il est aussi possible d'intercaler entre l'ouverture 14 et la coquille 21 une goulotte de cou-
<EMI ID=13.1>
rieure plonge dans l'acier fondu contenu dans la goulotte
22. On peut aisément prélever dans cette dernière des éprouvettes pour en faire l'analyse, dont on peut exploiter les résultats pour contrôler le déroulement du traitement.
Il est également possible de disposer à la suite de la chambre de dégazage 6 une coquille de coulée 21 pour coulée par train au lieu de la coquille ordinaire 21.
Toutes les caractéristiques citées dans la description et représentées sur le dessin sont essentielles pour l'invention, même si elles ne sont pas précisées explicitement
<EMI ID = 1.1>
of steel from pig iron 'In the present state of the art, when the pig iron is converted into steel under normal pressure, the oxidation is increased and accelerated by means of pure oxygen. On the other hand, it is known to obtain a large surface area so that the action of oxygen can be even better by dividing the jet of liquid iron into small droplets.
The object of the invention is to provide a method. and an apparatus for continuously producing steel from pig iron, the expression "continuously" meaning that the cast iron is no longer treated by successive charges, but from a ladle in which the charges can be paid. It is also intended to carry out the transformation in such a way that small quantities of the steel produced can also be withdrawn continuously. It further aims to remedy the drawbacks of. current technique.
These goals are achieved, unlike the known methods, by introducing a stream of cast iron into a chamber of <EMI ID = 2.1> and then by treating it with oxygen. It is possible to add to the cast iron, in this chamber, before and during this treatment with oxygen, reactive products a, for example boron, barium, niobium, water vapor. It is also possible to add to it during the treatment with oxygen, in the degassing chamber, finely divided iron ore in order to regulate the oxidation and / or the temperature. During and after the oxidative treatment, it is also possible to further add to the melt, in the degassing chamber, elimination products, phosphorus and sulfur, for example cerium and / or calcium.
The transformation of cast iron into steel is characterized by the reduction of the carbon content of this cast iron. This reduction takes place with the release of carbon oxide.
<EMI ID = 3.1>
starting from one oxygen molecule) is 130 kcal, this energy increases a lot when the pressure decreases and is about 170 kcal under a pressure of 1 torr. The invention is further based on the finding that lowering the pressure has virtually no influence on the release of the free energy of formation of the compounds.
<EMI ID = 4.1>
installation are thus significantly reduced. In addition, 3. * vacuum steel only comes out in such quantities, as furnaces and
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
maintain the necessary vacuum in the degassing chamber.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing and giving, by way of explanation but in no way limiting, an embodiment in accordance with the invention.
In this drawing, Figure 1 shows in longitudinal section a degassing chamber, its reserve pocket and its refining crucible; and FIG. 2 is a section through a pouring chute interposed between the crucible and a shell, from pouring in process.
It is possible to introduce by successive charges into a pocket 1 the cast iron 2 which is kept there in reserve. This cast iron 2 can come both from a blast furnace and completely or partially from a cupola if large quantities of scrap metal are treated. Ladle 1 always contains a certain quantity of cast iron 2. As with the usual methods of manufacturing steel from cast iron, it is necessary with the method according to the invention to choose for this cast iron a determined composition which depends on the desired composition for the steel as well as on metallurgical conditions such as kind of material that forms slag and phosphorus and sulfur removal products.
The flow of the cast iron 2 which comes out of the ladle 1 is regulated by means of a usual weir and a stopper rod 3. The latter can be cooled from the inside by a
<EMI ID = 7.1>
I time to divide the cast iron 2 into fine droplets 4, because the cast of cast iron which enters a vacuum chamber 5 splits on average less into droplets than steel would. At the lower part of the plug 3, this gas leaves the channel 3a just above the flow orifice. Very small quantities of reaction promoting materials can be added to it without difficulty, for example boron, barium, niobium, water vapor. If the refractory lining of the stopper is not subjected to excessive stresses at the outlet from channel 3a, it is also possible to use air, since the oxygen it contains already has a cooling effect.
From ladle 1, the cast iron 2 is introduced into a vacuum degassing chamber 6 composed of two stages 6a, b. The lower open end of the lower floor
<EMI ID = 8.1>
cylindrical section or almost and are coated with refractory material 7, which is itself covered on the outside by a jacket 8 made of sheet iron or steel. The upper and lower ends of this jacket 8 include flanges 9 to which the pocket 1, the stages 6a, b and the crucible 6c are hermetically connected. The division of
<EMI ID = 9.1>
tageuse, because when remaking the refractory lining 7, it is possible to replace various parts separately.
The internal diameters of the stages 6a, b and of the crucible 6o increase in stages from top to bottom, so that the cast iron which settles on the inner wall and flows on it can drip.
As soon as the cast iron 2 has entered the upper stage 6a of the chamber 6, it is subjected to the action of oxygen leaving a nozzle 10. Depending on the extent of the division into droplets which has already been produced, and which depends' on the gas content of the cast iron and the quantity of inert gas injected by the plug 3, as well as the size of the vacuum 5, the oxygen is sent in weak or violent jets.
It is necessary to ensure that the droplets 4 bathe in this oxygen over as great a height as possible.
Below the nozzle 10, the stage 6a further comprises a duct 11 which makes it possible to add iron ore treated as fine particles. This addition is made at will and is mainly used to regulate the temperature of the degassing chamber. But it is also possible to act on the oxidation by this addition. This possibility for the ore to thus transform directly into steel represents a relief of the blast furnace or cupola.
Due to the fact that the chamber 6 is divided into two stages 6a, b and a crucible 6c and that its internal diameter increases in stages, it occurs in the vicinity of the flanges 9.
annular voids, which can be used for metallurgical operations. It is thus possible, for example, when passing from stage 6a to stage 6b, to add products for removing phosphorus and sulfur, for example cerium and / or calcium, by conduits 12 distributed over the entire periphery. It is therefore necessary to take into account the fact that from top to bottom the concentration of free oxygen decreases continuously. reactions, such as that for the elimination of phosphorus, which facilitate the oxidation can therefore take place better in the upper part, while the elimination of sulfur takes place preferably in the lower part.
The molten steel 13 is collected at the bottom of the crucible 6c,, There are in this bottom several sampling openings
14 which can be opened and closed, for example by means of a register 15. When one wants to take steel 13, it is necessary that
<EMI ID = 10.1>
that its static pressure at the outlet is greater than the. difference between the atmospheric pressure and that of the chamber 6. At the bottom of the lower stage 6b is connected the suction line 16 of a known vacuum installation
(not shown). Line 16 leads into the chamber
<EMI ID = 11.1>
foundry technique operations can be performed. Thus, for example, it is possible to introduce at the bottom of stage 6b a control tube 17 by means of which test pieces can be taken from the lower bath for analysis. On the other hand, it is possible to provide at this place a manhole 18.
Normally 19 slag floats on the bath- 13
of the Go crucible. They are very reactive because the extraction of gases by vacuum makes them very bulky and the finely divided droplets 4 can react during their slow fall, thanks to their large surface area. This slag 19 can be removed by an overflow tube 20 arranged in the upper edge of the crucible 6c. To this tube is connected
a flow tube 20a, because, so that the column
slag flows, its weight must be greater
<EMI ID = 12.1> to heat this tube 20a so that the slag 19 remains liquid. For the same purpose, a fluidifying product can be added to these slags 19.
The sampling openings 14 at the bottom of the crucible 6c are subjected to very high thermal stresses. This is why several are provided that the register 15 can open and close successively if the brick of a weir is eroded. We can adjust the. speed with which the steel bath 13 flows from the crucible by means of electrical induction devices (not shown), which may be in the coating of the weir.
The opening 14 makes it possible to directly fill a conventional shell 21. However, it is also possible to insert between the opening 14 and the shell 21 a cutting chute.
<EMI ID = 13.1>
upper plunges into the molten steel contained in the chute
22. One can easily take samples from the latter for analysis, the results of which can be used to monitor the progress of the treatment.
It is also possible to have after the degassing chamber 6 a casting shell 21 for casting by train instead of the ordinary shell 21.
All the features cited in the description and shown in the drawing are essential for the invention, even if they are not explicitly specified.