Brevet FR2122300A1 — publié le 19720901

La présente invention se rapporte à un dispositif pour le traitement en continu de métal fondu par des substances solides, dans lequel ces substances sont déversées sur le métal fondu. Ces substances peuvent avoir pour but d'épurer le métal ou d'y introduire des éléments additionnels (carbone, éléments d'alliage) ou encore présenter ces deux utilités. Le dispositif selon l'invention permet une action très rapide des substances solides ; il peut donc ne contenir que relativement peu de métal, donc ne présenter qu'un encombrement faible et refroidir peu le métal. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend - un bassin avec un premier compartiment, à la partie supérieure duquel on fait arriver le métal à traiter et les dites substances solides, un second compartiment, de la partie supérieure duquel on fait sortir le métal traité, un passage pour le métal fondu, reliant les parties inférieures des deux compartiments, au moins une pièce perméable aux gaz, disposée dans le fond du premier compartiment, des moyens pour insuffler un gaz, à travers la, ou les pièces perméables, dans le métal se trouvant dans le premier compartiment, la surface de la pièce perméable, ou la surface totale des pièces perméables, en contact avec le métal fondu, étant nettement plus petite que la moitié de la surface dudit fond et le centre de l'ensemble des pièces perméables étant nettement écarté du centre du fond;; - un dispositif décrasseur pour nettoyer la surface du métal dans le premier compartiment; - et un système automatique pour déverser les dites substances solides sur la surface du métal se trouvant dans le premier compartiment. Le but du dispositif selon l'invention est de réaliser rapidement, avec un appareil simple et de volume relativement faible, le traitement d'un courant de métal fondu par des substances solides dont le débit peut être commandé avec précision. Les figures ci-jointes représentent, schématiquement et à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une installation, partiellement en coupe verticale. La figure 2 représente, en plan, le bassin de traitement de l'installation de la figure 1. Dans l'installation représentée, le métal d'un cubilot 4 est déversé continuellement dans un bassin désigné par le repère général 6, où il est traité et d'où il coule dans un tonneau ou un mélangeur 8. Le bassin comprend principalement un premier compartiment 10, dans lequel le métal a un mouvement général descendant, un second compartiment 12, de plus faible section et dans lequel le métal remonte vers un chenal de coulée i4, et un passage 15 pour le métal fondu reliant les parties inférieures des deux compartiments. Dans le fond du premier compartiment est cimentée une pièce tronconique 16, perméable aux gaz, en forme de bouchon. La face supérieure de cette pièce, dont l'aire est petite vis-à-vis de celle des sections horizontales du premier compartiment, est en contact avec le métal fondu ; sa face inférieure est munie de moyens 78 permettant d'insuffler un gaz dans le métal, au travers de la pièce perméable.Ce gaz, argon ou azote par exemple, peut provenir d'une bouteille reliée à un tube débouchant dans une chambre fermée par la grande base de la pièce 16, par un détendeur, un débitmètre, un manomètre et un robinet à pointeau. La présence de la pièce 16 divise le gaz en bulles fines lors de son insufflation. Un trou de vidange 19 permet de vider le bassin, par exemple lorsqu'on veut le réparer. Vers la partie supérieure de l'installation se trouvent trois silos 20, 22, 24 contenant les substances pour le traitement du métal. Le contenu des silos est amené par des soles vibrantes 26 28, 30 sur un transporteur à courroie 32 qui l'amène dans un entonnoir colleeteur 34. Le tube 36 de la partie inférieure de l'entonnoir est vertical et se trouve à la verticale de la pièce perméable ; il se termine environ à 0,25 m de la surface du bain. Les crasses produites par le traitement sont enlevées de temps en temps à l'aide d'une raclette 38, visible sur la figure 2 et actionnée à la main ou mécaniquement. La raclette amène les crasses sur un chenal de décrassage 40, puis les fait tomber du chenal dans un bac non représenté. Ainsi qu'il est connu, le fond de ce chenal descend en pente douce vers le premier compartiment jusqu'un peu en-dessous du niveau du métal dans celui-ci. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, la pièce perméable est nettement désaxée ; elle est du côté de l'axe du premier compartiment opposé à la rigole de décrassage. On obtient ainsi une très bonne agitation dans ce compartiment et la course de la raclette, qui ne doit pas intéresser l'endroit où tombent les substances traitantes, peut etre importante à la surface du premier compartiment. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Une fois le bassin sec et préchauffé, on insuffle un peu de gaz par la pièce 16 et l'on commence à déverser un peu de fonte du cubilot ; lorsque le premier compartiment est à peu près plein au tiers de sa capacité normale, on augmente le débit de gaz jusqu'à sa valeur normale, on met en route les soles vibrantes et le transporteur à courroie et l'on fait couler la fonte du cubilot avec le débit normal. Lorsque le niveau du métal est suffisamment haut, le deuxième compartiment se déverse dans le tonneau et le bassin fonctionne en régime normal. Le débit de substances traitantes est réglé, à l'aide des soles vibrantes, selon le débit du métal à traiter et selon le traitement désiré. Le décrassage est effectué de temps en temps. S'il est réalisé mécaniquement, on peut commander le décrasseur par une minuterie, par exemple une fois toutes les quatre minutes. Le bassin 6 étant mécaniquement indépendant du cubilot et du tonneau, il est facile de l'enlever lorsqu'il est usé ou dégradé et de le remplacer par un bassin neuf. A titre d'exemple, on peut indiquer un traitement de fonte, effectué dans un bassin dont les principales dimensions sont les suivantes - premier compartiment : diamètre moyen.... 0,44 m hauteur de métal.. 0,52 m hauteur totale.... 0,81 m - deuxième compartiment : diamètre moyen... 0,12 m hauteur de métal. 0,52 m - diamètre du passage 15 : 0,12 m - diamètre de la petite base de la pièce 16 : 0,10 m - quantité de métal contenu : 540 kg de fonte. Pour un traitement de désulfuration de fonte, on a fait passer dans ce bassin 8 tonnes par heure de fonte à traiter. Par la pièce 16, on insufflait 66 litres par minute d'azote, ce qui agite violemment le métal dans le premier compartiment, renouvelle fréquemment les portions du métal en contact avec les substances qui flottent et avec celles qui tombent et même amène au sein du métal des grains de ces substances. Par tonne de fonte on déverse généralement 10 à 15 kg de carbure de calcium ; les grains de celui-ci agissent rapidement, en quelques minutes. En plus du carbure de calcium, ou à sa place si l'on ne désire pas désulfurer, d'autres substances peuvent etre aJoutées par le transporteur : nickel ; graphite ; ferro-silicium ; ferro-chrome; ferro-manganèse, etc.. Avec 15 kg de carbure de calcium, on abaisse la teneur en soufre d'une tonne de fonte de 0,100 % à 0,015 %. Les avantages du dispositif selon l'invention sont nombreux: On peut modifier à chaque instant la composition du métal en changeant le débit des substances solides ajoutées ; dans les conditions indiquées, le temps de réponse est de 5 à 6 minutes et l'on peut incorporer 3,5 % d'éléments d'addition. Le rendement des substances aJo- tées est supérieur à celui que donne un cubilot et l'on commande facilement et rapidement le débit de ces substances. A partir d'un meme cubilot et d'un même lit de fusion, on peut obtenir successivement des fontes de nuances différentes. Le brassage par le gaz, non seulement favorise l'action des substances ajoutées, mais encore assure de très bonnes homogénéités thermique et chimique. Le dispositif représenté peut être modifié sans sortir du domaine dela présente invention. Par exemple, le fond du premier compartiment peut être muni de plusieurs pièces perméables. L'invention peut être appliquée au traitement des aciers et même d'autres métaux. Les métaux cuivreux peuvent ainsi être traités par des fluozirconates ou des fluosilicates alcalins ou alcalino-terreux pour les dégazer et pour éliminerles impuretés en suspension ; les alliages de cuivre et de zinc peuvent être traités par des désoxydants : phosphore, silicium, calcium, zirconium, titane. Le dispositif de l'invention permet d'effectuer divers traitements sur les métaux légers, par exemple introduction dans l'aluminium d'éléments lourds tels que plomb, bismuth, cadmium, antimoine, étain, thallium, zinc affinage du grain par des fluorures ou des chlorures alcalins ou alcalino-terreux traitement de l'alliage à 13 % de silicium, le reste aluminium et impuretés, par des sels alcalins. RERnGNDICAIIONS 1. Dispositif pour le traitement en continu de métal fondu par des substances solides, dans lequel ces substances sont déversées sur le métal fondu, carac térisé par le fait qutil comprend - un bassin avec un premier compartiment, à la partie supérieure duquel on fait arriver le métal à traiter et les dites substances solides, un second compartiment, de la partie supérieure duquel on fait sortir le métal traite', un passage pour le métal fondu, reliant les parties inférieures des deux compartiments, au moins une pièce perméable aux gaz, disposée dans le fond du premier compartiment, des moyens pour insuffler un gaz, à travers la, ou les, pièces perméables, dans le métal se trouvant dans le premier compartiment, la surface de la pièce perméable, ou la surface totale des pièces perméables, en contact avec le métal fondu étant nettement plus petite que la moitié de la surface dudit fond et le centre de l'ensemble des pièces perméables étant nettement écarté du centre du fond ; - un dispositif décrasseur pour nettoyer la surface du métal dans le premier compartiment; - et un système automatique pour déverser les dites substances solides sur la surface du métal se trouvant dans le premier compartiment. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de la pièce perméable, ou la surface totale des pièces perméables, en contact avec le métal fondu, est inférieure à 10 % de la section transversale moyenne du premier compartiment. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif décrasseur est une raclette enlevant ce qui surnage sur le métal fondu. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, caractérisé par le fait qu'il comoorte, pour conduire les substances à déverser, un tube se terminant verticalement au-dessus de la surface du métal se trouvant dans le premier compartiment. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, ca ractérisé par le fait que les dites substances sont amenées sur le métal fondu par gravité. 6. Dispositif selon la revendication 4, dans le cas où il ne comporte qu'une seule pièce perméable dans le fond du premier compartiment, caractérisé par le fait que ledit tube se termine à la verticale de ladite pièce perméable. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les sections horizontales du premier compartiment sont nettement plus grandes que les sections horizontales du second compartiment.