Brevet FR2045827A1 — publié le 19710305

La résente invention concerne tin. procédé de traitement de fonte dans des cubilots, dont le fonctionnement est assuré conjointement par du coke et par du fuel liquide en tant que sources de chaleur» 5 Dans les cubilots connus, on a es sayé, en vue d'obtenir du fer coulé de qualité supérieure, d'utiliser un coke de haute qualité et de dessécher l'air insufflé, pour éviter ainsi autant que possible que la vapeur n'entre dans le cubilot et pour pouvoir fondre la gueuse de fer introduite dans une 10 atmosphère réductrice. Dans un cubilot qui n'utilise gue du coke, la combustion doit principalement être contrôlée par le volume de l'air à introduire par des tuyères. On a reconnu qu'il était difficile pour les opérateurs d'acquérir une habileté suffisante pour un tel contrôle, et aussi que les frais de fabrication du fer 15 coulé ont tendance à augmenter à cause de la récente augmentation du prix du coke de haute qualité. Pour éliminer ces inconvénients, en vue d'augmenter- le rendement ainsi que la vitesse de fusion, et pour réduire la consommation de coke, il a été proposé un procédé 20 qui utilise du fuel liquide en plus du coke. Par exemple, on brûle du fuel liquide dans les chambres spéciales de aomh&stion aménagées à l'extérieur du cubilot, pour créer des gaz chauds qu'on souffle dans le cubilot, ou pour obtenir des jets gazeux très chauds en mélangeant ces gaz très chauds avec de l'air amené à travers des 25 tuyères pour les envoyer ensuite dans le- cubilot. Ce procédé peut aider à accélérer la vitesse de fusion, mais elle présente le défaut majeur que les vapeurs obtenues par combustion du fuel liquide entrent en contact avee le fer en fusion qu'elles oxydent, ce qui provoque la formation de fer coulé de qualité inférieure. 30 l'invention a pour but de réaliser un procédé pour fondre des gueuses de fer, et elle s'étend à un cubilot pour la mise en oeuvre de ce procédé- ; le procédé doit permettre la fusion, de gueuses-pour-obtenir du fer coulé de qualité supérieure, avec de bons rendements. 35 'le procédé de l'invention est ca ractérisé en ce qu'on met en contact les gaz obtenus par la combustion de fuel liquide avec du coke chauffé au rouge dans un cubilot, dans des zones extérieures à la zone de fusion et extérieures à la zone dans laquelle la fer en fusion tombe dans la zone de fusion, 40 de sorte que ces gaz sont' transformés en mélanges de gaz non oxydants, composés de CQ, H,, et Kg, par des réactions, du type gaz à 69 32969 2 2045827 l'eau et réductrice, ces mélanges ie gaz étant alimentés à la zone de fusion» Le procédé de l'invention est appliqué dans un cubilot qui est caractérisé en ce qu'au dessus de la 5 partie inférieure, sa partie médiane possède la forme d'une coquille qui s'élargit de bas en haut, sa partie supérieure, dont la coquille s'élargit de haut en bas, étant disposée de façon que sa partie inférieure pénètre jusqu'à une certaine profondeur dans la partie médiane, des chambres de combustion pour le fuel lourd étant 10 amenagées dans les parties des coquilles qui se recouvrent dans la partie supérieure et la partie médiane. Conformément à la présente invention, pour que les matières premières soient fondues dans le cubilot par la chaleur provenant de la combustion du coke et du fuel 15 liquide, les gaz chauds provenant de la combustion du fuel liquide; sont mis en contact avec le cocke chauffé au rouge,de manière que la réaotion dite au gaz à l'eau,et la réaction de réduction puissent se produire, fournissant ainsi au mélange des gaz 00, Hg et Ng qu'on introduit dans la zone de fusion. Ainsi, conformément à l'in-20 vention, la vapeur,qui avait été jusqu'à maintenant considérée comme un tabou dans les opérations au cubilot,peut avantageusement être utilisée comme gaz chaud,ce qui permet de produire du fer coulé de haute qualité avec des rendements meilleurs. En outre, dans ce but, on prévoit,à des endroits convenables sur la coquille mé-25 diane, des chambres à combustion de fuel liquide. Les gaz de combustion sont évacués des extrémités inférieures ouvertes de ces chambres et soufflés en contact direct avec le coke chauffé au rouge. Dans ce cas, le coke chauffé au rouge,qui s'est consommé dans la réaction réductricerdo.it être amené aux bons endroits et remplacé 30 automatiquement. Les fuels liquides utilisés dans la présente invention peuvent être de n'importe quelle nature : huiles lourdes, goudrons de houille, goudron d'huile, gaz méthane, propane etc. Mais, d'un point de vue économique et de facilité de 35 manutention, on recommande des goudrons de houille ou des huiles lourdes. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation en se référant aux dessins joints dans lesquels : 40 - la figure 1 est un schéma en 69 32969 3 2045827 coupe longitudinale du cubilot» - la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe A-A' de la figure 1. le cubilot conforme à la présente 5 invention est composé de trois parties distinctes, à savoir la partie inférieure formée par la coquille 1, la partie médiane formée par la coquille 2 et la partie supérieure fermée par la coquille 3* la coquille 2 de la partie médiane est constituée en s'élargissant du bas vers le haut, la partie supérieurefavec la 10 coquille 3»est placée et assemblée au-dessus de la partie médiane avec la coquille 2,de façon à ce que sa partie inférieure pénètre dans cette dernière. Dans la partie supérieure de la coquille 2 et la partie inférieure 4 de la coquille 3,sont aménagées les chambres, de combustion 5 pour le fuel liquide. En-dessous de chaque 15 chambre de combustion 5,est prévue une ouverture suffisamment large 6, et du coke chauffé au rouge est forcé dans cette ouverture, étant onsommé et remplacé continuellement et automatiquement par la pfession des matières premières alimentées dans le cubilot. Au-dessus de chacune de ces chambres de combustion, est prévue une 20 soupape de contrôle 7 et un brûleur à huile lourde 8. On alimente, par la soupape de contrôle 7,de l'air ^préchauffé à partir d'un réchauffeur d'air 9,à travers un tuyau 10 , le brûleur d'huile lourde 8 est relié à un tuyau 12 qui alimente en huile lourde par l'intermédiaire des vannes 11. 25 En outre, conformément à l'inven tion, le diamètre intérieur d^ de la partie supérieure de la coquille 3 est inférieur à celui d2 de son extrémité inférieure,de tels diamètres augmentant progressivement à mesure que la coquille s'élargit^de sa partie moyenne vers son extrémité inférieure. Ceci 30 a pour but d'éviter que le fer fondu ne tombe dans la surface périphérique interne de la coquille, mais fl. àft tomber verticalement. le fonctionnement du cubilot de l'invention est le suivant î le cubilot est d'abord suffisamment 35 séché, puis chargé, à travers l'ouverture de chargement 13, et rempli de coke jusqu'à ce qu'il atteigne le niveau médian de la zone de fusion. Ensuite, on introduit de l'air dans le cubilot, à travers une série de tuyères 15 qui sont disposées à égale distance et symétriquement sur la paroi de la coquille inférieure 1, 1'air 40 étant amené à travers le tuyau 14, le préchauffeur d'air 9 et le 69 32969 4 2045827 tuyau 15* Simultanément, on alimente de l'air comprimé et de l'huile lourde,à travers le tuyau 10 et les tuyaux 12, respectivement aux brûleurs à huile lourde 8 qui sont 5 alors allumés. Dans la réalisation illustrée ci-dessus, l'air est introduit dans le cubilot, à travers une partie du tuyau, à l'endroit 17, en provenance d'un système de soufflerie simple. Cette addition d'air peut être réalisée par différents 10 systèmes, indépendants les uns des autres. Ainsi, lorsque la char* ge de coke est suffisamment brûlée, on ferme une vanne 1$ et on charge par l'ouverture 13 les métaux avec des fondants,tels que le calcaire, des fluospaths, des carbonates, etc ., en continu ou discontinu. 15 les gaz chauds fournis par la com bustion de l'huile lourde dans les chambres à combustion 5,viennent en contact avec le coke chauffé au rouge 12 qui se trouve en-dessous des chambres de combustion 5 fde sorte que la réaction du type gaz à l'eau et la réaction réductrice peuvent démarrer» Il en ré-20 suite que les vapeurs à température élevée fournies par la combustion sont décomposées en des gaz à température élevée,composés de Hg et d'oxyde de carbone (C0)fpar la réaction du type gaz à l'eau, et simultanément les gaz très chauds fournis par la combustion COg de l'huile lourde^ sont partiellement réduits et décomposés en C0 25 et COg» Ainsi, les gaz CO, COg et Hg sont mélangés avec les gaz Ng et forment des mélanges de gaz très chauds non oxydants qui sont insufflés dans le cubilot. Les vapeurs fqui n'ont pas réagi avec les cokes chauffés au rouge-19 en-dessous des chambres à com-30 bustion 5, finissent de réagir complètement le long des parois intérieures de la coquille supérieure 3. En plus, à cause de la divergence dans les diamètres des parties centrale et inférieure de la coquille 3, comme décrit plus haut, il n'y a aucun danger que les vapeurs ascendantes entrent en contact et oxydent le fer fondu. 35 Dans la description ci-dessus du cubilot de la présente invention, représenté à la figure 2, les chambres de combustion 5 du fuel liquide sont disposées chacune de part et d'autre du cubilot, mais il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à cette disposition et qu'on peut prévoir 40 trois ou davantage de chambres, si nécessaire. 69 32969 5 2045827 L': antage particulier qui découle de la présente invention peut être décrit comme celui qui exclut tout danger de détériorer la qualité du fer coulé par les va-oeirr^ formées par la combustion du fuel liquide et puisque les gaz 5 de combustion du fuel liquide fournissent de la chaleur, le temps de fusion sera raccourci.et la consommation de coke peut également être réduite ; en plus, la combustion de fuel liquide peut être contrôlée facilement,ce qui permet de produire de grandes quantités de fer coulé de qualité supérieure. 10 Dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple, le diamètre intérieur de la partie inférieure de la coquille 1,près des tuyères 16,est de 300 mm ; la coquille médiane 2 s'élargit à droite et à gauche entre 470 et 710 mm vers le haut,en partant des tuyères 16 j la coquille supérieure 3 est 15 disposée pour s'introduire dans la partie médiane de la coquille 2,pour 'ormer des espaces dans lesquels on peut loger à droite et à gaucl.s deux chambres à combustion 5 ; la longueur perpendiculaire de l'ouverture 6,en-dessous de la chambre de combustion 5,est de 300 mm. On charge dans le cubilot 35 kg d'un matériau composé 20 de 30 i de morceaux d'acier,35 i° de gueuse de fonte et 35 % de matériau en circulation pour une simple opération. Ces opérations sont répétées en deux fois, les résultats sont montrés dans le tableau 1 (exemples N° 1 et 2). Tableau 1 Conditions opératoires 25 Exemples No.1 No.2 Comparaison Volume total de l'air (Km-3/min). 7.76 8.16 7.64 Vers les tuyères 5 5 7.64 30 Vers les brûleurs 2.76 3.16 0 Température de l'air (°cï 350 220 205 Pression de l'air (mm.) 90 100 110 35 Pression d'admission aux brûleurs 0.2 0.19 0 Temps de traitement (Hrs) 1.5 2.7 3.0 Per chargé (Kg) 595 1050 665 Proportion de Coke (fo) 8.6 11.0 17.0 Proportion d'huile lourde (litres/tonne) 61.9 33.-8 0 40 Vitesse de fusion (Kg/hr) ^gjp^érature de fusion du feri 370 ,400-1,500 410 1,400-1,500 300 1,450-1,540 69 32969 2045827 De3 échantillons de gaz sont collectés de la zone de fusionsà trois reprises,à travers une prise d'échantillon amenagée dans la coquille médiane, et analysés. Les résultats des analyses sont rassemblés dans le tableau 2 (Exemples 5 n°i,2 et 3). Dans cas deux tableaux, les chiffres de la colonne "comparaison" se réfèrent à un exemple qui n'utilise que du coke. Tableau 2 Analyses des gaz dans le cubilot (dans la zône de fusion) 10 Exemples Comparaison ___ __ __ C02 3.0 io 3.7 1» 3.8 $ 5.2 io 02 1.9 1.8 0.8 0.12 15 00 23.8 27.2 23.5 26.4 H2 4.0 4.0 5.3 67.0 63.3 66.4 67.2 c. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et re-20 présentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 32969 7 2045827 BBYESDICATIONS 10) Procédé pour le traitement par fusion de gueuses de fonte, procédé caractérisé en ce qu'on met en contact les gaz obtenus par la combustion de fuel liquide 5 avec du coke chauffé au rouge dans un cubilot, dans des zones extérieures à la zone de fusion et extérieures à la zone dans laquelle le fer en fusion tombe dans la zone de fusion, de sorte que ces gaz sont transformés en mélanges de gaz non oxydants,composés de CO, H2 et Ng ,par des réactions,du type gaz à l'eau et ré-10 ductrice, ces mélanges de gaz étant alimentés à la zone de fusion. 2°) Cubilot pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1,caractérisé en ce qu'au-dessus de la partie inférieure, sa partie médiane possède la forme d'une coquille qui s'élargit de bas en haut, sa partie supérieure, dont 15 la coquille s'élargit de haut en bas, étant disposée de façon que sa partie inférieure pénètre jusqu'à une certaine profondeur dans la partie médiane, des chambres de combustion pour le fuel lourd étant aménagées dans les parties des coquilles qui se recouvrent dans la partie supérieure et la partie médiane. 20 3°) Cubilot conforme à la reven dication 2,caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la partie supérieure de coquille supérieure est inférieur à celui de l'extrémité inférieure, ces diamètres augmentant progressivement à mesure que la coquille s'élargit,de sa partie centrale vers le 25 bas.