Brevet FR2138104A1 — publié le 19721229

L'invention concerne un procédé pour le traitement d'un bain métallique au moyen d'additifs vaporisables, en particulier po.ur le traitement d'un bain de fer au moyen de magnésium non allié, avec utilisation d'un récipient de traitement dans lequel se trouve une chambre réceptrice d'additifs, la paroi de la chambre réceptrice présentant plusieurs ouvertures de passage disposées à différentes distances du fond du récipient de traitement,, On a déjà proposé un procédé de ce genre dans lequel on amorce la.vaporisation dans un récipient de traitement basculant par un mouvement de basculement du récipient de traitement, ce qui fait que les additifs vaporisables sont plongés sous la surface du bain et que la vitesse de vaporisation est réglée par des ouvertures prévues, dans la chambre réceptrice, à différentes distances du fond du récipient de traitement. Dans ce procédé, il est nécessaire d'effectuer tout d'abord un mouvement de basculement du récipient de traitement pour l'introduction du bain métallique et ensuite un mouvement de basculement pour redresser le récipient de traitement et amorcer ainsi le traitement. Après le traitement, il faut un autre mouvement de basculement pour transvaser le bain dans un récipient de transport. Ces multiples mouvements de basculement limitent le nombre des traitements possibles par heure. Il est connu aussi de verser le bain métallique, pour le traiter par des additifs vaporisables, dans une poche pouvant être fermée par un bouchon et d'effectuer le traitement du bain en plongeant les additifs vaporisables. Toutefois, il n'est généralement pas possible d'effectuer de cette manière un traitement par le magnésium non allié car le déroulement de la réaction ne peut pas être contrôlé. Il est connu aussi de recouvrir les additifs vaporisables, dans un récipient vertical de traitement, au moyen d'un dispositif de fermeture similaire à un bouchon d'amorcer le traitement en soulevant ce dispositif de fermeture. Mais à nouveau, dans ce procédé proposé, il n'y a pas de réglage du déroulement du traitement et c'est pourquoi ce procédé n'est 72 17864 2 2138104 pas applicable quand l'additif vaporisable est le magnésium non allié. Il a été proposé en outre de disposer un fond intermédiaire réfractaire à une distance déterminée au dessus du 5 fond de la poche. Etant donné que cette proposition ne comporte pas la chambre réceptrice destinée aux additifs vaporisables et munie d'ouvertures pour le passage du bain et la sortie réglée des bulles de vapeur de magnésium, cet appareil ne permet pas non pLus le traitement par le magnésium non allié, 10 étant donné le déroulement incontrôlé de la réaction® L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil avec lesquels on puisse effectuer de façon réglée le traitement d'un bain métallique par des additifs vaporisables, en un temps plus court qu'antérieurement» On vise simultanément 15 à obtenir un plus grand débit de métal fondu avec un moindre refroidissement du garnissage du récipient de traitement et une moindre perte de chaleur du bain. Selon l'invention, on propose un procédé de traitement d'un bain métallique par des additifs vaporisables dans 20 lequel on introduit le bain lorsque le récipient de traite ment est dans une position où la paroi de la chambre réceptrice est touchée par le bain qui monte dans le récipient de traitement. On peut aussi pratiquer le procédé dans des condi-25 tions où les ouvertures de la chambre collectrice destinée aux additifs vaporisables sont fermées pendant l'introduction du bain métallique et s'ouvrent seulement lorsqu'au moins une partie du processus d'introduction s'est déroulée. L'invention comprend encore un récipient de traitement destiné à la mise 30 en oeuvre du procédé, qui est muni d'un conduit disposé sur le côté à la manière d'un bec de théière qui débouche à l'intérieur du récipient de traitement dans la partie inférieure de celui-ci. On explique plus précisément l'invention à propos 35 d'exemples d'exécution représentés par les dessins sur lesquels : 72 17864 2138104 - la figure 1 montre un premier mode d'exécution en deux positions ; - la figure 2 un deuxième mode d'exécution muni d'une fermeture à bouchon ; 5 - la figure 3 une chambre réceptrice d'additifs vaporisables munie d'un dispositif de fermeture qui permet de recouvrir les ouvertures ; - la figure 4 un autre mode d'exécution de dispositif de fermeture permettant de recouvrir les ouvertures 10 de la chambre réceptrice ; - la figure 5 un autre mode d'exécution d'un récipient de traitement, qui est muni d'un conduit latéral d'entrée et de sortie destiné au bain métallique,, Sur la figure 1, on a désigné par 1 un récipient 15 de traitement pouvant basculer autour d'un axe de rotation 2» Une chambre réceptrice 4 sert à recevoir des auditifs vaporisables 5, par exemple du magnésium non allié en morceaux» La chambre réceptrice 4 est accessible de l'extérieur et peut Stre fermée par un bouchon 6. La chambre réceptrice 4 présente 20 des ouvertures 7 et 8 situées à différentes distances du fond du récipient de traitement. Pour fermer l'ouverture 9 du récipient de traitement 1, un couvercle 10 peut être prévu. Quand le couvercle 10 est relevé, on remplit le récipient de traitement 1 dans la position verticale, le jet 11 de métal 25 fondu atteignant initialement le fond du récipient de traitement 1 au point 12 c'est-à-dire à côté de la chambre réceptrice 4. Avantageusement, le garnissage du récipient de traitement 1 peut être protégé en cet endroit par une couche spéciale, par exemple formée de -natière résistant à l'usure, 30 contre les dommages causés par le jet de métal fondu. Aussitôt que le bain 3 entre dans l'ouverture 8, la fusion et ensuite la vaporisation des additifs 5 commencent. Entre temps, le niveau du bain 3 a aussi couvert les ouvertures 7 de la chambre réceptrice 4 de sorte que des bulles de vapeur qui sortent 35 mettent en route le traitement du bain 3. Comme on le sait déjà, les bulles de vapeur qui montent des ouvertures 7 causent un brassage du bain 3. En calculant la dimension des ouvertures 72 17864 4 2138104 7 et 8, on peut régler le déroulement du traitement, ce qui permet d'utiliser du magnésium non allié pour traiter le bain0 Toutefois, on peut aussi ajouter aux additifs un constituant qui ralentit la réaction de traitement, par exemple des 5 copeaux d'un alliage de fer. Après la fin du traitement, on fait basculer le récipient de traitement pour laisser s'écouler le bain traité 3 dans un récipient de transport ou une poche de coulée 14o la position basculée du récipient de traitement 1 est indiquée 10 sur la figure 1 par des traits mixtes. Une fois que le récipient de traitement 1 est vidé, on le redresse pour l'amener à la position verticale ou de traitement et il est prêt à un nouveau traitement. De préférence, avant de redresser le récipient de traitement 1, on remplit à nouveau d'addi-15 tifs la chambre réceptrice 4 et on la ferme» La figure 2 montre un deuxième mode d'exécution d'un récipient de traitement 21 semblable au récipient 1 de la figure 1. Une chambre réceptrice 22 munie d'ouvertures 23 et 24 sert à recevoir des additifs 25 pour le traitement 20 d'un bain 26» La chambre réceptrice 22 peut être fermée par un bouchon 27» Le récipient de traitement 21 présente en outre une ouverture de sortie 28 qui peut être fermée par un bouchon 29» Après avoir rempli la chambre réceptrice et l'avoir fermée par le bouchon 27, on complète le bain à traiter 26 25 jusqu'au niveau indiqué 31, dans un jet 30, l'ouverture de sortie 28 étant fermée. La réaction du bain qui afflue et du magnésium commence normalement déjà pendant l'introduction mais en général elle est terminée après la fin de l'introduction. En tirant le bouchon 29, on peut amener le bain traité 30 26 à un récipient de transport non représenté, à une poche de coulée ou directement à un moule. On peut influencer le déroulement du traitement d'un bain métallique par des additifs vaporisables en commençant par maintenir fermées les ouvertures de la chambre 35 réceptrice pendant l'introduction du bain métallique et en les ouvrant seulement lorsqu'au moins une partie du processus d'introduction s'est déroulée. On peut assurer cette étape de 72 17864 5 2138104 différentes façons. La figure 3 montre un exemple d'exécution d'une chambre réceptrice 35 prévue dans un récipient de traitement 36« Les ouvertures 37 et 38 peuvent être fermées par des bouchons 39 et 40 qui sont insérés. Gomme matière des bouchons 39 et 40, on choisit de préférence un métal qui est dissous par le bain introduit. Le traitement d'un bain introduit commence seulement quand les bouchons 39 et 40 sont complètement dissous et libèrent ainsi les ouvertures 37 et 38. Une fois que les ouvertures 37 et 38 sont libérées, le bain entre de façon connue par l'ouverture 38 et vaporise l'additif 41. Les bulles de vapeur montent dans le bain par les ouvertures 37 et assurent un brassage et en même temps un traitement. La figure 4 montre un mode d'exécution dans lequel les ouvertures 45 et 46 de la paroi de la chambre réceptrice 47 sont recouvertes par un couvercle 48 pendant l'introduction du bain métallique. De préférence, ce couvercle est fabriqué en matière réfractaire, par exemple céramique. Au moyen d'une tige 49 qui est reliée au couvercle 48, on peut lever ou abaisser celui-ci dans le sens des flèches 50. Grâce à cette disposition, il est possible de ralentir l'accès du bain introduit à l'additif 51 aussi, longtemps que l'on veut, c'est-à-dire aussi longtemps que la température du bain n'est pas devenue inférieure à la valeur nécessaire au traitement. On peut aussi imaginer de recouvrir la paroi de la chambre réceptrice ou les ouvertures de passage d'une couche d'une autre matière, par exemple de matière synthétique, qui est détruite par le bain introduit. Le récipient de traitement 60 de la figure 5 peut à nouveau basculer autour d'un axe de rotation 55 dans le bâti 56. Comme dans les modes d'exécution précédents, sur le fond de la chambre de traitement 58 qui peut être fermée par un couvercle 57 est disposée la chambre réceptrice 59 destinée aux additifs 60. La paroi de la chambre 59 présente des ouvertures de passage inférieures et supérieures 61, 62 et l'ouverture d'intoduction des additifs 60 peut être fermée par un bouchon 63. 72 17864 6 21104 A côté de la chambre de traitement 58, le récipient de traitement est muni d'un conduit 65 qui dans la position de service représentée s'étend à peu près verticalement, s'élargit vers le haut en un entonnoir 66 et débouche dans 5 le bas à l'intérieur du récipient, au-dessus du fond du récipient, par exemple en face de la chambre 59, en 67. Le conduit 65 disposé à la façon d'un bec de théière ne sert pas seulement à la coulée mais aussi à l'introduction du bain 69, plus précisément dans la position représentée, 10 comme l'indique le jet 70. Après la fin du traitement, on fait alors basculer le récipient 60 et le bain traité s'évacue par le conduit 65 et par le bec 71. Avec le conduit d'introduction et de coulée 65 disposé sur le côté, on peut obtenir une série d'avantages : 15 l'introduction du bain s'effectue calmement et régulièrement sans que le jet de métal se divise en gouttes, ce qui signifie une moindre absorption d'oxygène et un moindre refroidissement. Dans le bain 69 qui monte dans la chambre de traitement 58, il se produit une turbulence diminuée de sorte que les scories 20 peuvent se rassembler à la surface. Mais en même temps, la circulation du bain, provoquée par la vaporisation du magnésium, est favorisée par l'écoulement d'introduction. Ensuite, pendant plusieurs cycles de traitement (introduction - réaction de traitement - coulée), le couvercle 57 peut rester 25 normalement fermé ce qui donne des pertes de chaleur fortement réduites. Ainsi, dans le procédé de traitement d'un métal fondu par des additifs vaporisables qui est décrit ci-dessus à propos de plusieurs exemples d'exécution, on introduit le 30 bain lorsque le récipient de traitement est dans une position où le bain qui monte dans le récipient touche pratiquement dès le début la paroi de la chambre réceptrice d'additifs. Il apparaît de façon surprenante que malgé les ouvertures de passage prévues dans la paroi de la chambre, la réaction 35 sur les additifs ne s'établit pas immédiatement, mais seulement lorsque le bain qui monte a atteint une certaine hauteur» Il faut penser que le bain commence par se solidifier dans la région de la paroi de la chambre et que les additifs 72 17864 7 2138104 contenus dans la chambre doivent tout d'abord être chauffés par le bain pour que la réaction puisse commencer. A part les mesures décrites à propos des figures 3 et 4 - fermeture ou recouvrement des ouvertures de passage - on peut aussi influencer le moment où commence la réaction en choisissant la vitesse d'introduction du bain ou le temps nécessaire à l'introduction. Egalement en dirigeant le jet d'introduction, c'est-à-dire en choisissant son point d'impact initial dans le récipient ou en inclinant le récipient de l'un ou de l'autre côté, on peut exercer une certaine influence sur le début de la réaction. Par le procédé selon l'invention et avec les appareils proposés pour la pratique du procédé, on peut obtenir de façon générale les avantages suivants : Etant donné la suppression du mouvement de basculement pour 1'introduction du bain métallique, on peut diminuer notablement le temps de traitement d'une charge, de sorte que par heure, on peut effectuer plus de traitements qu'antérieurement» Le débit plus grand qui en résulte donne dans chaque cas entre les traitements un moindre refroidissement du récipient et par suite, une plus grande durabilité du garnissage, par suite d'une moindre variation de température. Le moindre refroidissement du garnissage du récipient de traitement donne de moindres pertes de chaleur du bain lorsqu'on introduit celui-ci. Cet avantage permet d'établir, pour des températures de percée égales, des températures de coulée plus élevées et donc, d'obtenir pratiquement des surfaces exemptes de scories et de soufflures. D'autre part, une plus basse température d'introduction du bain permet d'abaisser la température de conduite de la fusion dans le cubilot ou four à induction. 72 17864 8 2138104 RETOmUCMIONS 1. Procédé de traitement d'un bain métallique au moyen d'additifs vaporisables, en particulier pour le traitement d'un bain de fer au moyen de magnésium non allié, avec 5 utilisation d'un récipient de traitement dans lequel se trouve une chambre réceptrice d'additifs, la paroi de la chambre réceptrice présentant plusieurs ouvertures de passage disposées à différentes distances du fond du récipient de traitement, procédé caractérisé par le fait 10 Q^e l'on introduit le bain lorsque le récipient de trai tement est dans une position où la paroi de la chambre réceptrice est touchée par le bain qui monte dans le récipient de traitement, 20 Procédé selon la revendication 1, caractérisé parle fait 15 que l'on effectue le prélèvement du bain traité en faisant basculer le récipient de traitement» 3o Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue le prélèvement du bain traité par une ouverture prévue dans le fond du récipient de traitement 20 et pouvant être fermée par un bouchon» 4« Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on règle le début de la réaction entre le bain métallique et les additifs en choisissant le temps d'introduction et/ou la direction d'introduction. 25 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on maintient d'abord fermée les ouvertures de la chambre réceptrice pendant l'introduction du bain métallique et qu*on les ouvre seulement lorsqu'au moins une partie du processus d'introduction s'est déroulée. 30 6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisé par le fait que l'on recouvre les ouvertures de la chambre réceptrice au moyen d'une couche réfractaire amovible. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisé par le fait que l'on recouvre les ouvertures de la chambre 35 réceptrice d'une couche pouvant être dissoute ou détruite par le bain métallique. 17864 9 2138104 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on protège contre l'érosion, le garnissage du récipient de traitement, aux endroits où arrive le jet de métal fondu lors de l'introduction, au moyen d'une couche spéciale de matière résistant à l'usure. Récipient de traitement destiné à la pratique du procédé selon larevendication 1, comportant une chambre réceptrice d'additifs vaporisables munie de plusieurs ouvertures de passage à différentes distances du fond du récipient de traitement et caractérisé par le fait qu'il est muni d'un conduit disposé latéralement à la manière d'un bec de théière et qui débouche à l'intérieur du récipient de traitement dans la partie inférieure de celui-ci. Récipient de traitement destiné à la pratique du procédé selon la revendication 1, comportant une chambre réceptrice d'additifs vaporisables munie de plusieurs ouvertures de passage à différentes distances du fond du récipient de traitement et caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de fermeture permettant de recouvrir les ouvertures de la chambre réceptrice. Récipient selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif da fermeture présente une couche réfractaire amovible de recouvrement. Récipient selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif de fermeture est formé d'une couche de recouvrement pouvant être dissoute ou détruite par le bain métallique. Récipient selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait qu'il présente au fond une ouverture de sortie pouvant être fermée par un bouchon.