Procédé et instrument pour l'addition d'unagent de traitement à du métal fondu
La présente invention concerne un procédé et
un instrument pour ajouter un agent de traitement, au cours d'un processus de traitement tel que la désulfuration
ou la désoxydation , à un métal fondu, ou dans un processus d'ajustement d'un composant.
Dans le cas de la désulfuration, par exemple,
ces derniers temps, les exigences pour la limitation
de la teneur en soufre sout devenues très strictes
et, suivant les applications , on demande un acier à
faible teneur en soufre,dont la teneur soit inférieure à 50 parties par million.Par conséquent, avec le pro-
cédé moderne de fabrication de l'acier,qui utilise un système de haut-fourneau et de convertisseur, et théo- riquement, il est nécessaire d'exécuter une désulfura- tion suffisante dans le convertisseur, c'est-à-dire dans l'étape antérieure à la fabrication de l'acier, de façon à préparer un métal fondu avec une teneur en soufre inférieure à la limite qui permet l'affinage
dans le processus de fabrication de l'acier. Par con-
tre, les conditions des matériaux dans le haut-fourneau prennent un aspect qui ne porte pas à l'optimisme,
rendant difficile d'obtenir un métal fondu avec une te-
<EMI ID=1.1>
rieur du haut-fourneau qui a fait apparaître le procédé le plus efficace de pré-traitement et de fabrication ;
d'un acier à basse teneur en soufre à partir d'un métal fondu ayant une forte teneur en soufre en raison de ce que lui impose le haut-fourneau. A présent, différents systèmes de désulfuration à l'extérieur du haut-fourneau ont été inventés et mis en oeuvre. Par exemple, le
procédé d'addition et d'agitation, le procédé de souf-
<EMI ID=2.1>
Le procédé d'addition et d'agitation utilise un élément plongeur pour plonger un agent désulfurant
et un agent auxiliaire emballés dans une botte en forme de tambour ou analogue, dans l'acier fondu repris dans une poche et pour agiter celui-ci. Avec cet élément plongeur, cependant, le coût initial est élevé en raison
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
bain, en introduisant ainsi des frais d'exploitation
<EMI ID=6.1>
scorie à la surface du bain tend à revenir dans le
métal fondu et une partie de l'agent désulfurant et de l'agent auxiliaire brûle avant d'atteindre des positions convenables dans l'acier fondu en sorte qu'on doit consommer des quantités excessives de .désulfurant et d'agent auxiliaire.
Suivant le procédé de soufflage dans la masse, après qu'un agent désulfurant et un agent auxiliaire
<EMI ID=7.1>
ment plongeur ou analogue, la désulfuration s'exécute
<EMI ID=8.1> semblables à ceux décrits ci-dessus à propos du procédé d'addition et d'agitation restent non écartés.
En bref, dans les procédés classiques, le rendement de l'agent désulfurant et de l'agent auxiliaire
(que l'on appellera l'agent de traitement) est de façon générale faible et l'opération de traitement exige un temps de séjour très long (20 à 25 minutes), ce qui entraîne une perte d'énergie thermique pour l'acier fondu. En outre, on doit observer particulièrement qu'alors que les recherches récentes ont développé différents types d'agents désulfurants, aucun procédé décisif d'usage ou d'addition de ces agents n'a été établi. En conséquence, les frais entraînés par une installation coûteuse et des instruments à remplacer tels que les éléments plongeurs, et la consommation sans utilité d'une quantité superflue d'agent de traitement, ont élevé
<EMI ID=9.1>
En outre, comme une grande quantité d'agent de traitement est chargée dans l'acier fondu en un seul emplacement de celui-ci, la réaction chimique qui se produit est violente, ce qui entraîne un danger et la production de fumées et de poussières en grandes quantités, ce qui aggrave la ou les possibilités de créer une pollution de l'environnement, par exemple une pollution de l'air. Par- dessus tout, l'effet de traitement
<EMI ID=10.1>
une période prolongée est nécessaire pour distribuer uniformément l'effet traitement \dans tout ;le métal
<EMI ID=11.1>
En outre, en se référant aux procédés de désoxydation de l'acier fondu à l'extérieur du haut-fourneau, parmi les procédés les plus généraux d'addition d'un
agent de désoxydation, il y a celui dans lequel celui-ci est formé en une masse que l'on charge ensuite dans l'acier fondu et un autre procédé dans lequel on donne à l'agent une forme d'obus que l'on chasse ensuite dans l'acier fondu. Cependant, avec ces procédés, l'agent de désoxydation tend à brûler ou à venir flotter (suivant son poids spécifique) avant de produire des réactions chimiques
dans l'acier fondu pour provoquer la désoxydation, et
par conséquent, c'est devenu une pratique habituelle que de charger plus que la quantité nécessaire d'agent de traitement, mais la dispersion du rendement de la désoxydation ne peut être évitée. Ainsi, dans les procédés classiques, le rendement de la désoxydation ne peut être obtenu stable en dépit de l'emploi d'une grande quantité d'agent de traitement.
Un but de la présente invention est de remédier
aux inconvénients précédents entraînés par l'addition d'agents de traitement à du métal fondu, ou à éliminer
ces inconvénients.
Un autre but de la présente invention est d'empêcher le retour. du soufre et la perte par brûleure de l'agent de traitement, provoquée avant son entrée dans* le métal fondu" en améliorant ainsi l'effet de - traite -
<EMI ID=12.1>
l'ensemble d'entraînement pour ceux-ci, en réduisant ain-
si les frais d'investissement et les frais d'exploitation intervenant dans le traitement du métal fondu.
Un but supplémentaire de l'invention est de réduire
le temps de résidence du métal fondu dans le procédé de traitement , qui provoquait une perte d'énergie thermique du métal fondu.
Un autre but de l'invention encore est de protéger
la qualité de l'agent de traitement en empêchant sa dégradation en raison de changements dépendant du temps,
ou en empêchant un allumage spontané pendant le stockage
ou le transport.
Une particularité de l'invention est que la capsule faite d'une matière capable de brûler par elle-même
et d'éclater d'elle-même, sans nuire au métal fondu, avec l'agent de traitement contenu en elle , -c'est-à-dire un instrument d'addition d'agent de traitement -, est jetée
ou plongée dans le métal fondu, et que les effets d'autocombustion et d'auto-éclatement de la capsule sont utilisés pour provoquer l'agitation et la convection de
l'agent de traitement et du métal fondu. Ainsi, on peut
se dispenser de l'équipement qui comprenait l'élément d'agitation et le moyen de commande.de celui-ci. Comme
le métal fondu n'est pas agité de force, même si l'on utilise un élément plongeur, la surface bain est maintenue non troublée, et le retour soufre dans bain. fondu , après sa formation en scorie, est empêché.
<EMI ID=13.1> de traitement, groupant chacun une quantité convenable d'agent de traitement, sont plongés dans le métal fondu une fois ou plusieurs fois en uniformisant ainsi l'addi-
tion de l'agent de traitement et en réduisant le temps
de séjour , et par suite en diminuant la perte d'énergie thermique pour le métal fondu.
<EMI ID=14.1>
en ce qu'un instrument d'addition d'agent de traitement comprend un corps tubulaire fait d'une matière auto- combustible et capable d'éclater d'elle-même, par exemple du papier kraft enroulé cylindriquement en couches, avec un couvercle et un poids, faits chacun d'une matière qui, si elle est fondue, soit inoffensive pour le métal fon- du. Cet agencement protège l'agent de traitement contenu à l'intérieur d'une pré-combustion et d'une dénatura- tion, et améliore le rendement de l'agent de traitement.
En outre, l'invention permet une addition efficace en ajustant le temps d'amorçage de la combustion et le temps
de combustion, en réglant le poids de la masse attachée
à l'instrument et l'épaisseur du tube de papier.
De nombreux points nouveaux et des qualités parti- culières qui caractérisent la présente invention appa- raitront à la lecture de la description et à la considération des dessins joints au présent mémoire ,sur les- quels:
<EMI ID=15.1>
- la figure 2 est une vue de face de l'instrument montré à la figure 1;
- les figures 5 et 6 montrent comment on traite le métal fondu en utilisant les instruments montrés aux figures 1 à 4;
- la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un instrument d'addition d'agent de traitement, suivant une autre forme de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 montre une manière de procéder au traitement en utilisant l'instrument montré à la figure 7;
- la figure 9 est une coupe longitudinale d'un instrument d'addition d'agent de traitement, suivant une autre forme de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une vue de face de l'instrument montré à la figure 9;
- la figure 11 montre une manière de procéder au traitement en utilisant l'instrument montré à la figure 9;
- les figures 12 et 13 sont des coupes longitudinales montrant des variantes dans lesquelles l'instrument montré à la figure 9 est amélioré;
- la figure 14 est une coupe longitudinale d'un instrument d'addition d'agent de traitement, montrant une autre forme de réalisation de l'invention.
- les figures 15 et. 16 montrent une variante dans <EMI ID=16.1>
gure 14, la figure 15 étant une-_coupe.longitudinale et la figure 16 étant une vue de face;- - - la figure 17 est une coupe longitudinale d'un instrument d'addition d'agent de traitement,montrant une autre forme de réalisation de l'invention ; et
- les figures 18 et 19 montrent un instrument pour ajouter un agent de traitement à du métal fondu, suivant une autre forme de réalisation de l'invention.
Aux figures 1 et 2 montrant un instrument d'addition d'agent de traitement suivant une première forme de
<EMI ID=17.1>
de traitement et par 2 un tube de papier qui contient l'agent de traitement 1, les extrémités opposées de ce tube étant fermées de façon étanche par un couvercle 3 et par un poids 4.
Le tube de papier 2 est fait d'une matière capable de brûler d'elle-même et d'éclater d'elle-même, par exemple de papier kraft enroulé cylindriquement en couches. Une couche d'air est formée entre les couches de papier adjacentes et il faut un certain temps pour que la combustion progresse depuis la couche la plus extérieure jusqu'à la couche la plus intérieure du papier, si bien que l'oxydation avec auto-combustion, c'est-àdire la perte de l'agent de traitement 1 emballé à l'intérieur, est empêchée de se présenter avant que l'agent de traitement n'atteigne une position convenable dans le métal fondu.le temps de combustion du tube de papier 2 varie avec l'épaisseur de la paroi.
Suivant les expériences faites avec un convertisseur, dans le cas d'une épaisseur de paroi de 3 mm, le tube de papier s'est déplacé pendant dix secondes, tout en recevant de la chaleur _ rayonnante dans/le four,et la combustion dans l'acier fondu à 1600 -1700[deg.]0 a pris environ 3 secondes pour être complète. La matière dont sont faits le couvercle 3 et
le poids 4 doit être telle qu'elle n'ait pas d'effet fâcheux sur les composantes du métal fondu à traiter, et le poids 4 a son extrémité antérieure en forme d'obus
en sorte d'être capable de faire son chemin à travers
la surface du métal fondu lorsqu'il entre dans celui-ci.
A la figure 5 qui montre le mode de traitement dans ce cas, l'instrument d'addition d'agent de traitement, c'est-à-dire la capsule de la construction décrite précédemment, est indiqué par A. Lorsqu'on fait tomber
la capsule A dans le métal fondu B contenu dans une poche C, l'agent de traitement 1 atteint une position de dé part de réaction convenable dans le métal fondu B, sans brûler de lui-même et s'oxyder à l'avance. Cette position de départ de la réaction peut être déterminée de façon convenable en réglant le poids de la masse 4 ou l'épaisseur de la paroi du tube de papier 2 suivant les calculs des poids spécifiques de la capsule A et du métal fondu B. L'auto-combustion du tube de papier 2 et l'émission qui en résulte de gaz de combustion, en une position convenable dans le bain de métal fondu B, provoquent l'agitation et la convection du métal fondu et favorisent l'addition de l'agent de traitement à celui-ci.
Pour rendre plus efficaces l'agitation et la convection du métal fondu, le tube de papier, comme montré à la figure 3, peut être conçu en construction multiple
<EMI ID=18.1>
nant un tube de papier central 2b comportant un espace creux 2c, l'agent de traitement étant emballé dans un espace creux délimité par le tube de/papier extérieur 2a.
Le tube de papier extérieur 2a a pour rôle d'empêcher la perte d!agent de traitement 1 jusqu'à ce que l'instrument ait atteint la position de démarrage de la réaction, tandis que le tube intérieur de papier 2b favorise le soufflage de l'agent de traitement 1 par sa combustion
et par l'émission concomitante de l'air dans l'espace
creux 2c qui, par suite, favorise l'agitation du métal
fondu. En outre, pour uniformiser l'addition de l'agent
de traitement, plusieurs capsules, contenant chacune une quantité convenable d'agent de traitement, peuvent être chargées dans le métal fondu en des positions convena-
bles.
Dans le passé, lorsque la quantité de métal fondu
<EMI ID=19.1>
sions de l'équipement de traitement, le compliquer, et le traitement prenait un temps plus long. Suivant la pré- sente invention, cependant , il ne faut aucun appareil compliqué et le temps de fonctionnement peut être réduit.
La forme de réalisation montrée à la figure 6
utilise un perfectionnement d'un dispositif classique dans lequel D indique un élément plongeur tandis que A dési-
gne la capsule contenant l'agent de traitement. Lorsque
la capsule A est plongée dans le bain de métal fondu B
<EMI ID=20.1>
et d'éclatement du tube de papier 2 provoquent l'agitation et la convection du métal fondu 13 en sorte qu'il
<EMI ID=21.1>
un mouvement d'agitation, et par conséquent, la surface , du bain peut être maintenue non troublée. Par conséquent, il n'est pas possible que le soufre qui a passé dans une
<EMI ID=22.1>
la partie antérieure de l'élément plongeur D est couverte
<EMI ID=23.1>
l'élément plongeur D ne sera pas endommagé par le bain
et il est nécessaire seulement de remplacer le tube de
papier spécial D' peu coûteux, et par suite, on peut
réduire les frais d'exploitation.
Dans la forme de réalisation montrée à la figure 4,
en a indiqué par 5 des éléments d'étanchéité pour protéger la qualité de l'agent de traitement 1 contenu dans
le tube de papier 2 en empêchant l'allumage spontané par suite des changements dépendant du temps, ou en empêchant la dégradation de l'agent de traitement à la suite
de changements dépendant du temps. Les éléments d'étanchéité sont constitués d'une matière qui, lorsqu'elle
est fondue, est sans effet fâcheux sur le métal fondu,
et il se présente par exemple sous forme de tubes de
feuille métallique mince ou de papier d'asbeste qui couvrent les surfaces périphériques intérieure et extérieure
du tube de papier 2 ou que l'on enroule en même temps
que le papier kraft lorsqu'on enroule ce dernier. Ainsi, les éléments d'étanchéité maintiennent l'agent de traitement 1 dans la capsule A à l'abri du contact avec
l'air extérieur, pour le protéger de la dénaturation et pour lui;permettre d'être employé dans ions- les
<EMI ID=24.1> sation , un instrument d'addition d'agent de traitement
10A comprend une capsule 12 faite d'une matière qui, lorsqu'elle est fondue, est sans inconvénient pour le métal fondu, et ayant un agent de traitement 11 enfermé dans cette capsule, et un organe auxiliaire 6 s'avançant
à partir de l'extrémité supérieure de la capsule 12 pour venir en contact avec le manche D d'un dispositif plongeur. L'organe auxiliaire 6 est formé en cylindre en enroulant en couches du papier kraft. Cependant, l'invention ne se limite pas à cela et on peut former de façon semblable du papier d'asbeste ou utiliser du bois foré pour autant que la matière soit auto-combustible et capable d'éclater d'elle-même.
Quant à la manière de procéder au traitement dans ce cas, comme montré à la figure 8, on suspend les instruments d'addition 10A à partir du dispositif de maintien D du dispositif plongeur, et on les plonge dans le métal fondu B contenu dans une poche C, les capsules 12 étant fondues alors pour permettre à l'agent de traitement 11 d'être dispersé dans le métal fondu B ,tandis qu'une partie de l'agent de traitement qui tend à venir flotter à la surface du bain avant de réagir avec le métal fondu est obligée derester dans le métal fondu par l'organe auto-combustible auxiliaire 6 et par le fait que l'émission concomitante de gaz de combustion provoque
<EMI ID=25.1>
Les figures 9 et 10 montrent un instrument d'addition d'agent de traitement suivant une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle 22 désigne un corps tubulaire ; 23 un couvercle; et 26 désigne un tube de liaison pour la liaison à un organe d'un dispositif d'agitation ou de plongée. Le corps tubulaire 22 et le tube de liaison 26 sont de forme cylindrique en enroulant une matière auto-combustible et capable d'éclater d'elle- même, par exemple du papier kraft, en couches, comme dans le cas du tube de papier 2 décrit plus haut. Cependant, aucun agent de traitement n'est emballé à l'intérieur. Par conséquent, comme montré à la figure 12, l'extrémité inférieure du corps tubulaire 22 peut être laissée ou-
verte sans prévoir de couvercle.
Quant au procédé de traitement dans ce cas,comme montré à la figure 11, les instruments d'addition d'agent
de traitement 20A du type de construction indiqué précédemment, sont suspendus à l'organe de maintien D d'un dispositif plongeur , et on les plonge ensuite dans le
métal fondu B repris dans une poche C,dès qu'un agent
de traitement y a été chargé d'une manière classique.
Alors, l'auto-combustion des corps tubulaires 22 dans
le bain de métal fondu B et l'émission concomitante de
gaz -provoquent la formation de bulles, ce qui conduit
<EMI ID=26.1>
Pour exécuter efficacement l'agitation décrite
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
laire 22. Par exemple, si le temps de combustion de
<EMI ID=29.1>
temps nécessaire pour la réaction chimique entre l'agent de traitement et le fer fondu, le dispositif est le plus efficace et la perte d'énergie thermique du fer fondu peut être réduite au minimum.
<EMI ID=30.1>
on peut installer au moins deux éléments 20A, et à la suite de cet agencement, même si le dispositif plongeur doit être mis en rotation, il n'est pas possible que le dispositif d'entraînement, etc., doive être fait en di- mensions trop grandes aux dépens de l'augmentation des frais d'établissement, puisque la résistance rencontrée pendant l'agitation est faible en comparaison de ce qui se passe pour un dispositif classique, même si le volume de fer fondu est grand. En outre, en réalisant la pré- sente invention, comme montré à la figure 13, il est nécessaire de prévoir un certain nombre depetits trous en deux endroits du corps tubulaire 22", par exemple à
<EMI ID=31.1>
au-dessus de la surface L du bain. L'absence de ces pe- tits trous ferait courir le risque de voir le corps tubu-
<EMI ID=32.1>
à l'air de s'échapper, tandis que les petits trous 7b
qui sont dans le métal fondu B servent à augmenter la surface de combustion. Il est préférable qu'une bande 8 faite de matière réfractaire ou analogue soit prévue sur le corps tubulaire 22" entre le métal fondu B et l'air extérieur pour empêcher le support d'être endommagé par
la progression ascendante du métal fondu.
A la figure 14 montrant une autre forme de réalisation de l'invention, un instrument d'addition 30 comprend des corps tubulaires 32, un couvercle 33 et un tube de liaison 36, avec une quantité convenable d'agent de traitement 31 emballée dans l'instrument. Les corps tubulaires 32 et le tube de liaison 36 sont de forme cylindrique par enroulement d'une matière qui, lorsqu'elle est fondue , est sans effet fâcheux sur les composantes du métal fondu, par exemple du papier kraft en couches. Le tube de liaison 36 est utilisé pour la liaison au support ou organe de maintien d'un dispositif plongeur.
Le mode de traitement est dans ce cas semblable à celui que l'on a décrit à propos de la figure 11. Ainsi, un nombre convenable d'instruments d'addition d'agents
de traitement 30A, de la construction décrite ci-dessus, servent d'emballage à une quantité convenable d'agent
de traitement 31 et sont suspendus à partir du dispositif dé suspension D d'un dispositif plongeur, et plongés dans
<EMI ID=33.1>
contenu,;dans des positions convenables dans le bain de métal fondu B, et ensuite, l'auto-combustion des corps <EMI ID=34.1>
mitante de gaz de combustion produisent des bulles qui,
à leur tour, produisent l'agitation et la convection du métal fondu, en sorte que le métal fondu B et l'agent de traitement 31 soient agités et réagissent l'un avec l'autre. Après cela, on répète plusieurs fois l'opération de plongée décrite ci-dessus.
En plus, dans l'exemple représenté, on utilise deux éléments d'addition d'agent de traitement mais, lorsque la quantité de métal fondu est relativement petite, un élément unique peut être plongé à diverses reprises. En plus, lorsque la quantité de métal fondu est grande, on peut disposer un nombre non inférieur à deux de ces éléments en des places différentes, et on peut plonger ces éléments simultanément ou successivement à raison d'un par un, deux par deux, etc.
Par l'opération décrite ci-dessus, l'addition d'un agent de traitement peut être faite relativement simple
et efficace.
En pratique, l'instrument est arrangé comme montré aux figures 15 et 16. Plus particulièrement, la résistance du métal fondu B pendant l'agitation se concentre dans une région du tube de liaison 46 proche de la surface L du bain, et cette région est accompagnée d'un phénomène de projection. Si le tuyau de liaison 46 est coupé par cet effet, l'agitation sera diminuée. Par conséquent, il est nécessaire de renforcer ce tuyau du point de-.vue de la résistance et en prévision des projections. A cette
<EMI ID=35.1> de la surface L du bain est couverte par un cylindre métallique ou par une matière réfractaire 48.
Avec la combustion des corps tubulaires 42 et l'émission de gaz, l'agent de traitement 11 est projeté
dans le métal fondu, mais une partie de l'agent de
traitement tend à flotter à la surface du bain avant de réagir avec le métal fondu. Pour empêcher cela et amé- liorer l'efficacité de l'addition, on forme de petits
trous 47b dans le tube de liaison 46 en dessous de la
surface du bain. Alors, du gaz de combustion est émis vigoureusement, en particulier autour des petits trous
47b, de sorte que l'agent de traitement qui tend à flot- ter à la surface du bain peut être retenu à l'intérieur de celui-ci.
lorsque la combustion du corps tubulaire 42 pro- greeae,- l'action d'agitation fait que le métal fondu B remplisse le tube de liaison 46 et le métal peut aisément coller à l'extrémité antérieure d du support. Pour éviter cela, on pratique de petits trous 47a dans le tube de
<EMI ID=36.1>
Ces petits trous 47a permettent à l'air qui remplit le
<EMI ID=37.1>
rieur du tube de liaison 46. Le fait que le métal fondu B pénètre dans le tube de liaison 46 signifie que la
<EMI ID=38.1>
suite, que l'agent de traitement 41 a été projeté dans le métal fondu, et que sa réaction avec ce dernier a pro-
<EMI ID=39.1>
liaison 46 est brisé dans la région des petits trous 47a ou 47b, cela ne provoque aucun inconvénient. En outre, puisque l'addition est accélérée de deux façons, c'est-àdire par l'agitation due à l'élément d'addition d'agent
de traitement 40A tout entier et par l'agitation et la convection du métal fondu, dues à l'action de combustion
et d'éclatement des corps tubulaires 42, on obtient non seulement l'amélioration du traitement, mais également
on diminue la perte d'énergie du métal fondu, en réduisant le temps de fonctionnement et la combustion de l'élément d'agitation 10.
La figure 17 montre un instrument d'addition d'agent de traitement 50A suivant l'invention, utilisé pour la désoxydation. Les corps tubulaires 52 et un élément de liaison 56 sont formés en cylindres par l'enroulement de couches de matière qui, lorsqu'elles sont fondues, ne sont pas nuisibles pour les composants du métal fondu,
par exemple de papier kraft, en même temps qu'une matière
de désoxydation formée par une couche mince ou un fil,
par exemple par une feuille d'aluminium 52b. Par conséquent, dans un processus de traitement, l'auto-combustion des corps tubulaires 52 dans le métal fondu et l'émission concomitante de gaz de combustion produisent des bulles
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1> l'agent de désoxydation enfermé dans l'intérieur, et par l'agitation et la convection du métal fondu provoquées par l'auto-combustion et l'éclatement des corps tubu-
<EMI ID=42.1>
Dans la forme de réalisation montrée aux figures
18 et 19, un instrument d'addition d'agent de traitement est indiqué par 60A, tandis que 62a désigne un corps tubulaire et que 66 désigne un tube de liaison, ces organes étant arrangés en construction multiple (construc-
<EMI ID=43.1>
cité de récipients 62b (quatre dans l'exemple représenté) contenant chacun une quantité convenable d'agent de traitement 61, sont reçus dans un espace creux 9 défini entre le corps tubulaire 62a et le tube de liaison 66. la corps tubulaire 62a et le tube de liaison 66 sont formés en cylindres en enroulant par exemple du papier
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
<EMI ID=46.1>
et éclatant d'elle-même, semblable à celle qui existe pour le corps tubulaire 62a et le tube de liaison 66, un fût de métal mince, un fût de matière réfractaire et
<EMI ID=47.1> 61 contenu dans chaque récipient d'être déversé et de permettre au métal fondu et à l'agent de traitement d'être agités et de réagir l'un avec l'autre. En bref,
il y a un retard dans la réaction chimique de l'agent
de traitement, dû aux différences de la vitesse de fusion des récipients 62b dans le métal fondu, tandis
que l'on obtient un effet de diffusion améliorant l'effet de traitement et économisant du temps de fonctionnement.
Alors qu'on a décrit ici ce que l'on considère actuellement comme les formes de réalisation préférées de l'invention, il sera manifeste pour les spécialistes que bien des modifications peuvent être apportées sans changer l'essence de l'invention.
Method and instrument for adding a treating agent to molten metal
The present invention relates to a method and
an instrument for adding a treating agent, during a treatment process such as desulfurization
or deoxidation, to a molten metal, or in a process of adjusting a component.
In the case of desulfurization, for example,
in recent times the requirements for the limitation
of the sulfur content have become very strict
and, depending on the applications, a steel with
low sulfur content, the content of which is less than 50 parts per million. Therefore, with the pro-
modern steelmaking process, which uses a blast furnace and converter system, and theoretically it is necessary to perform sufficient desulfurization in the converter, i.e. in the '' step prior to the manufacture of steel, so as to prepare a molten metal with a sulfur content below the limit which allows refining
in the steelmaking process. By con-
tre, the conditions of the materials in the blast furnace take on an aspect that does not lead to optimism,
making it difficult to obtain a molten metal with a te-
<EMI ID = 1.1>
laughter of the blast furnace which showed the most efficient process of pre-treatment and manufacture;
of a low sulfur steel from a molten metal with a high sulfur content due to what the blast furnace imposes on it. Now, different desulfurization systems outside the blast furnace have been invented and implemented. For example, the
addition and stirring process, the sulfur process
<EMI ID = 2.1>
The addition and agitation process uses an immersion element to immerse a desulfurizing agent
and an auxiliary agent packed in a drum-shaped boot or the like, in the molten steel taken up in a ladle and for agitating the same. With this plunger element, however, the initial cost is high due to
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
bath, thereby introducing operating costs
<EMI ID = 6.1>
slag on the surface of the bath tends to return to the
molten metal and part of the desulphurizing agent and auxiliary agent burns before reaching suitable positions in the molten steel so that excessive amounts of desulfurizer and auxiliary agent must be consumed.
According to the bulk blowing process, after a desulfurizing agent and an auxiliary agent
<EMI ID = 7.1>
diver or the like, the desulfurization is carried out
<EMI ID = 8.1> similar to those described above with regard to the method of addition and stirring remain not ruled out.
Briefly, in conventional processes, the yield of the desulfurizing agent and the auxiliary agent
(which will be called the treatment agent) is generally low and the treatment operation requires a very long residence time (20 to 25 minutes), which results in a loss of thermal energy for the steel molten. In addition, it should be particularly observed that while recent research has developed different types of desulfurizing agents, no decisive process for the use or addition of these agents has been established. As a result, the expense of expensive installation and replacement instruments such as plungers, and unnecessary consumption of an unnecessary amount of treating agent, have increased.
<EMI ID = 9.1>
In addition, since a large amount of treating agent is loaded into the molten steel in one location thereof, the chemical reaction that occurs is violent, resulting in danger and the production of fumes and dust. in large quantities, which aggravates the possibility (s) of creating environmental pollution, for example air pollution. Above all, the treatment effect
<EMI ID = 10.1>
a prolonged period is necessary to distribute the treatment effect evenly throughout; the metal
<EMI ID = 11.1>
Further, with reference to the methods of deoxidizing molten steel outside the blast furnace, among the more general methods of adding a
deoxidizing agent, there is one in which this is formed into a mass which is then charged into the molten steel and another process in which the agent is given a shell shape which is then then hunting in the molten steel. However, with these processes, the deoxidizing agent tends to burn or float (depending on its specific weight) before producing chemical reactions.
in molten steel to cause deoxidation, and
therefore, it has become a usual practice to charge more than the necessary amount of treating agent, but the dispersion of the deoxidation yield cannot be avoided. Thus, in conventional processes, the yield of deoxidation cannot be obtained stable despite the use of a large amount of treating agent.
An object of the present invention is to remedy
to the foregoing disadvantages caused by the addition of treating agents to molten metal, or to be eliminated
these disadvantages.
Another object of the present invention is to prevent the return. sulfur and the loss per burner of the treatment agent, caused before it enters * the molten metal "thus improving the effect of - milking -
<EMI ID = 12.1>
the drive assembly for these, thereby reducing
whether the investment costs and operating costs involved in the treatment of molten metal.
An additional object of the invention is to reduce
the residence time of the molten metal in the treatment process, which caused a loss of thermal energy from the molten metal.
Yet another object of the invention is to protect
the quality of the treatment agent by preventing its degradation due to time-dependent changes,
or by preventing spontaneous ignition during storage
or transport.
A peculiarity of the invention is that the capsule made of a material capable of burning by itself
and burst on its own, without harming the molten metal, with the treating agent contained in it, i.e. a treating agent adding instrument -, is discarded
or immersed in the molten metal, and that the auto-combustion and auto-burst effects of the capsule are used to cause agitation and convection of the
processing agent and molten metal. So we can
dispense with the equipment which included the agitation element and the means of control thereof. As
the molten metal is not forcibly stirred, even if a plunger element is used, the bath surface is kept undisturbed, and the sulfur returns to the bath. molten, after its formation into slag, is prevented.
<EMI ID = 13.1> of treatment, each grouping a suitable amount of treatment agent, are dipped into the molten metal once or several times, thereby uniformizing the addi-
tion of the treatment agent and reducing the time
of stay, and consequently by reducing the loss of thermal energy for the molten metal.
<EMI ID = 14.1>
in that a treating agent adding instrument comprises a tubular body made of a self-combustible and self-exploding material, for example kraft paper rolled cylindrically in layers, with a cover and a weight, each made of a material which, if melted, is harmless to the molten metal. This arrangement protects the treating agent contained within from pre-combustion and denaturation, and improves the yield of the treating agent.
Further, the invention allows efficient addition by adjusting the combustion initiation time and the time
combustion, by adjusting the weight of the attached mass
to the instrument and the thickness of the paper tube.
Numerous new points and particular qualities which characterize the present invention will become apparent on reading the description and on considering the drawings attached hereto, in which:
<EMI ID = 15.1>
- Figure 2 is a front view of the instrument shown in Figure 1;
- Figures 5 and 6 show how the molten metal is treated using the instruments shown in Figures 1 to 4;
- Figure 7 is a longitudinal sectional view of a treatment agent addition instrument, according to another embodiment of the invention;
FIG. 8 shows a way of carrying out the treatment using the instrument shown in FIG. 7;
- Figure 9 is a longitudinal section of a treatment agent addition instrument, according to another embodiment of the invention;
- Figure 10 is a front view of the instrument shown in Figure 9;
FIG. 11 shows a way of carrying out the treatment using the instrument shown in FIG. 9;
- Figures 12 and 13 are longitudinal sections showing variants in which the instrument shown in Figure 9 is improved;
FIG. 14 is a longitudinal section of a treatment agent addition instrument, showing another embodiment of the invention.
- Figures 15 and. 16 show a variant in <EMI ID = 16.1>
Figure 14, Figure 15 being a longitudinal section and Figure 16 being a front view; - - - Figure 17 is a longitudinal section of a treatment agent addition instrument, showing another form of realization of the invention; and
- Figures 18 and 19 show an instrument for adding a treating agent to molten metal, according to another embodiment of the invention.
In Figures 1 and 2 showing a treatment agent addition instrument according to a first form of
<EMI ID = 17.1>
of treatment and by 2 a paper tube which contains the treatment agent 1, the opposite ends of this tube being sealed by a cover 3 and by a weight 4.
The paper tube 2 is made of a material capable of burning by itself and bursting on its own, for example kraft paper rolled up cylindrically in layers. A layer of air is formed between the adjacent layers of paper and it takes some time for the combustion to progress from the outermost layer to the innermost layer of the paper, so that the oxidation with auto- combustion, i.e. the loss of the treating agent 1 packed inside, is prevented from occurring before the treating agent reaches a suitable position in the molten metal. 2 paper tube varies with wall thickness.
According to the experiments made with a converter, in the case of a wall thickness of 3 mm, the paper tube moved for ten seconds, while receiving radiant heat in / the furnace, and combustion in the molten steel at 1600 -1700 [deg.] 0 took about 3 seconds to complete. The material from which the cover 3 is made and
weight 4 must be such that it does not have an adverse effect on the components of the molten metal to be treated, and weight 4 has its front end in the form of a shell
so as to be able to make his way through
the surface of the molten metal as it enters it.
In Fig. 5 which shows the mode of treatment in this case, the treatment agent addition instrument, i.e. the capsule of the construction described above, is indicated by A. When doing fall
the capsule A in the molten metal B contained in a pocket C, the treating agent 1 reaches a suitable starting position in the molten metal B, without burning on its own and oxidizing in advance. This starting position of the reaction can be conveniently determined by adjusting the weight of mass 4 or the wall thickness of paper tube 2 according to calculations of specific weights of capsule A and molten metal B. L The self-combustion of the paper tube 2 and the resulting emission of combustion gases, at a suitable position in the bath of molten metal B, cause the agitation and convection of the molten metal and promote the addition of the molten metal. 'treatment agent to it.
To make the agitation and convection of the molten metal more efficient, the paper tube, as shown in figure 3, can be designed in multiple construction.
<EMI ID = 18.1>
ning a central paper tube 2b having a hollow space 2c, the treatment agent being packaged in a hollow space delimited by the outer paper tube 2a.
The role of the outer paper tube 2a is to prevent the loss of treating agent 1 until the instrument has reached the reaction start position, while the inner paper tube 2b promotes the blowing of. treatment agent 1 by its combustion
and by the concomitant emission of air into space
hollow 2c which consequently promotes agitation of the metal
molten. In addition, to even out the addition of the agent
treatment, several capsules, each containing a suitable amount of treatment agent, may be loaded into the molten metal at suitable positions.
bles.
In the past, when the amount of molten metal
<EMI ID = 19.1>
the processing equipment made it more complicated, and processing took longer. According to the present invention, however, no complicated apparatus is required and the operation time can be reduced.
The embodiment shown in figure 6
uses an improvement of a conventional device in which D indicates a plunger element while A denotes
gne the capsule containing the treatment agent. When
the capsule A is immersed in the molten metal bath B
<EMI ID = 20.1>
and bursting of the paper tube 2 cause agitation and convection of the molten metal 13 so that it
<EMI ID = 21.1>
agitation movement, and therefore the surface, of the bath can be kept undisturbed. Therefore, it is not possible that the sulfur which has passed into a
<EMI ID = 22.1>
the anterior part of the plunger element D is covered
<EMI ID = 23.1>
the plunger element D will not be damaged by the bath
and it is only necessary to replace the
special paper D 'inexpensive, and as a result, one can
reduce operating costs.
In the embodiment shown in Figure 4,
indicated by 5 sealing elements to protect the quality of the treatment agent 1 contained in
paper tube 2 by preventing spontaneous ignition as a result of weather dependent changes, or by preventing degradation of the treating agent as a result
changes depending on the weather. The sealing elements are made of a material which, when
is melted, has no detrimental effect on the molten metal,
and it is for example in the form of tubes of
thin metal foil or asbestos paper that covers the inner and outer peripheral surfaces
paper tube 2 or rolled up at the same time
than kraft paper when it is rolled up. Thus, the sealing elements keep the treatment agent 1 in the capsule A away from contact with
outside air, to protect it from denaturation and for it; to allow it to be used in ions
<EMI ID = 24.1> sation, a treatment agent addition instrument
10A comprises a capsule 12 made of a material which, when molten, is harmless to the molten metal, and having a treating agent 11 enclosed in this capsule, and an auxiliary member 6 protruding
from the upper end of the capsule 12 to come into contact with the handle D of a plunger device. The auxiliary member 6 is formed into a cylinder by winding kraft paper in layers. However, the invention is not limited to this and one can similarly form asbestos paper or use drilled wood as long as the material is self-combustible and capable of bursting on its own.
As to how to carry out the treatment in this case, as shown in Fig. 8, the addition instruments 10A are suspended from the holding device D of the plunger device, and immersed in the molten metal B contained in a pocket C, the capsules 12 then being melted to allow the treatment agent 11 to be dispersed in the molten metal B, while a part of the treatment agent which tends to float on the surface of the bath before to react with the molten metal is forced to remain in the molten metal by the auxiliary self-fueling member 6 and by the fact that the concomitant emission of combustion gas causes
<EMI ID = 25.1>
Figures 9 and 10 show a treating agent addition instrument according to another embodiment of the invention, wherein 22 denotes a tubular body; 23 a cover; and 26 designates a connecting tube for connection to a member of a stirring or diving device. The tubular body 22 and the connecting tube 26 are cylindrical in shape by winding a self-fueling and self-bursting material, for example kraft paper, in layers, as in the case of the paper tube 2 described above. However, no processing agent is packaged inside. Therefore, as shown in Fig. 12, the lower end of the tubular body 22 can be left or-
green without providing a cover.
As to the treatment method in this case, as shown in Figure 11, the agent addition instruments
of treatment 20A of the type of construction indicated above, are suspended from the holding member D of a plunger device, and then immersed in the
molten metal B taken up in a pocket C, as soon as an agent
processing has been loaded there in a conventional manner.
Then, the self-combustion of the tubular bodies 22 in
the molten metal bath B and the concomitant emission of
gases - cause the formation of bubbles, which leads
<EMI ID = 26.1>
To effectively perform the agitation described
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
22. For example, if the combustion time of
<EMI ID = 29.1>
time required for the chemical reaction between the treating agent and the molten iron, the device is most efficient and the loss of thermal energy of the molten iron can be minimized.
<EMI ID = 30.1>
at least two elements 20A can be installed, and as a result of this arrangement, even if the plunger device has to be rotated, it is not possible that the driving device, etc., has to be made in di- Too large amounts at the expense of increased set-up costs, since the resistance encountered during agitation is low compared to what happens for a conventional device, even if the volume of molten iron is large. Further, in carrying out the present invention, as shown in Fig. 13, it is necessary to provide a number of small holes in two places of the tubular body 22 ", for example at
<EMI ID = 31.1>
above the surface L of the bath. The absence of these small holes would run the risk of seeing the tubular body.
<EMI ID = 32.1>
air to escape, while the small holes 7b
which are in the molten metal B serve to increase the combustion surface. It is preferable that a strip 8 made of refractory material or the like is provided on the tubular body 22 "between the molten metal B and the outside air to prevent the support from being damaged by.
the upward progression of molten metal.
In Fig. 14 showing another embodiment of the invention, an addition instrument 30 comprises tubular bodies 32, a cover 33 and a connecting tube 36, with a suitable amount of treating agent 31 packaged in it. 'instrument. The tubular bodies 32 and the connecting tube 36 are cylindrical in shape by winding a material which, when molten, has no adverse effect on the components of the molten metal, for example layered kraft paper. The connecting tube 36 is used for connecting to the support or holding member of a plunger device.
The mode of treatment is in this case similar to that which has been described with reference to FIG. 11. Thus, a suitable number of instruments for adding agents
treatment 30A, of the construction described above, serve as a packaging for a suitable amount of agent
treatment 31 and are suspended from the suspension device D of a plunger device, and immersed in
<EMI ID = 33.1>
content,; in suitable positions in the bath of molten metal B, and then the self-combustion of the bodies <EMI ID = 34.1>
mitigation of combustion gases produce bubbles which,
in turn, produce agitation and convection of the molten metal, so that the molten metal B and the treating agent 31 are stirred and react with each other. After that, the diving operation described above is repeated several times.
In addition, in the example shown, two processing agent addition elements are used, but when the amount of molten metal is relatively small, a single element can be dipped several times. In addition, when the quantity of molten metal is large, a number of not less than two of these elements can be placed in different places, and these elements can be immersed simultaneously or successively at a rate of one by one, two by two, etc.
By the operation described above, the addition of a treating agent can be made relatively simple.
and efficient.
In practice, the instrument is arranged as shown in Figures 15 and 16. More particularly, the resistance of molten metal B during agitation is concentrated in a region of the connecting tube 46 close to the surface L of the bath, and this region is accompanied by a projection phenomenon. If the connecting pipe 46 is cut by this effect, the agitation will be reduced. Therefore, it is necessary to strengthen this pipe from the point of view of resistance and in anticipation of projections. At this
<EMI ID = 35.1> of the surface L of the bath is covered by a metal cylinder or by a refractory material 48.
With the combustion of the tubular bodies 42 and the emission of gas, the treatment agent 11 is projected
in the molten metal, but part of the
treatment tends to float on the surface of the bath before reacting with the molten metal. To prevent this and to improve the efficiency of the addition, small
holes 47b in the connecting tube 46 below the
bath surface. Then, combustion gas is emitted vigorously, especially around the small holes
47b, so that the treating agent which tends to float on the surface of the bath can be retained therein.
when the combustion of the tubular body 42 progresses, the stirring action causes the molten metal B to fill the connecting tube 46 and the metal can easily stick to the anterior end d of the support. To avoid this, small holes 47a are made in the
<EMI ID = 36.1>
These small holes 47a allow the air which fills the
<EMI ID = 37.1>
of the connecting tube 46. The fact that the molten metal B enters the connecting tube 46 means that the
<EMI ID = 38.1>
subsequently, that treating agent 41 was thrown into the molten metal, and its reaction with the latter pro-
<EMI ID = 39.1>
link 46 is broken in the region of the small holes 47a or 47b, this does not cause any inconvenience. Further, since the addition is accelerated in two ways, i.e. by agitation due to the agent adding element
treatment 40A as a whole and by the agitation and convection of the molten metal, due to the combustion action
and bursting of the tubular bodies 42, one obtains not only the improvement of the treatment, but also
the energy loss of the molten metal is reduced, reducing the operating time and the combustion of the agitation element 10.
Figure 17 shows a treating agent addition instrument 50A according to the invention used for deoxidation. The tubular bodies 52 and a connecting member 56 are formed into cylinders by the winding of layers of material which, when melted, are not detrimental to the components of the molten metal,
for example kraft paper, together with a material
deoxidation formed by a thin layer or a wire,
for example by an aluminum foil 52b. Therefore, in a treatment process, the self-combustion of the tubular bodies 52 in the molten metal and the concomitant emission of combustion gases produce bubbles.
<EMI ID = 40.1>
<EMI ID = 41.1> the deoxidizing agent trapped in the interior, and by the agitation and convection of molten metal caused by self-combustion and bursting of the tubular bodies
<EMI ID = 42.1>
In the embodiment shown in the figures
18 and 19, a treating agent addition instrument is indicated by 60A, while 62a designates a tubular body and 66 designates a connecting tube, these members being arranged in multiple construction (construct-
<EMI ID = 43.1>
cited of containers 62b (four in the example shown) each containing a suitable quantity of treatment agent 61, are received in a hollow space 9 defined between the tubular body 62a and the connecting tube 66. the tubular body 62a and the connecting tube 66 are formed into cylinders by winding for example paper
<EMI ID = 44.1>
<EMI ID = 45.1>
<EMI ID = 46.1>
and bursting of itself, similar to that which exists for the tubular body 62a and the connecting tube 66, a barrel of thin metal, a barrel of refractory material and
<EMI ID = 47.1> 61 contained in each container to be poured out and to allow the molten metal and the treating agent to be stirred and react with each other. In short,
there is a delay in the chemical reaction of the agent
treatment, due to the differences in the melting speed of the vessels 62b in the molten metal, while
that a diffusion effect is obtained which improves the processing effect and saves operating time.
While what are presently considered to be the preferred embodiments of the invention have been described herein, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications can be made without changing the essence of the invention.