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Perfectionnements apportés à la production de mélanges gazeux et à leur application dans des procédés de réchauffage de l'acier et d'alliages .
La présente invention est relative à la production de mélangea gazeux et à leur application dans des procédés de réchauffage de l'acier et d'alliages, en vue d'exclure la formation de pailles d'oxyde sur les métaux pendant lesdits procédés, et de
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prévenir enm9me temps la"d60anbunation Dans,les méthodes existantes de réchauffage de l'acier et d'alliages, tantôt les produits de combustion du combustible que l'on utilise se trouvent en contact avec les matières en traitement, tantôt - dans les cas de fourneaux à cuves ou de fourneaux à moufles - c'est de l'air qui vient en contact avec
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les matières ;
le résultat en est qu'il se forme des pailles d'oxydes sur les aciers et alliages, principalement par suite de la présence de vapeur d'eau ou d'oxygène, ou des deux à la fois, dans l'atmosphère qui entoure les matières en traitement.
Le but de l'invention est de prévenir cela et de réduire ou éliminer complètement la formation de pailles d'oxyde .
Il oonvient de faice remarquer ici qu'il n'est pas nouveau de fermer un fourneau contre l'entrée de l'air atmosphé- rique, et l' on sait aussi que du gaz de combustible et des vapeurs ont été soumis à réaction à une température élevée, en vue de créer Une atmosphère gazeuse, neutre, carburante ou décarburante par ra pport à la teneur en carbone du métal dans le fourneau; on a encore proposé des fourneaux pour recuire et pour adoucir du métal sans formation de pailles d'oxyde ou oxydation, où les zones de chargement et de déchargement du moufle sont continuellement chargées de gaz perdus ou non oxydants provenant du fourneau, en vue d'exclure l'air atmosphérique. Ces dispositions n'en- trent pas dans le cadre de la présente invention .
Celle-ci réside dans la nature de la production et de l'emploi d'un mélange gazeux pour éliminer, tout au moins à peu près, la formation de pailles d'oxyde pendant le réchauffage d'aciers et d'alliage$ ; dans le procédé selon l'invention, la teneur en vapeur d'eau des produits de combustion est réduite en faisant passer ces produits à travers un réfrigérant approprié, la teneur en vapeur d'eau du mélange résultant étant la quantité qui sature le mélange à la plus basse température produite dans le réfrigérant .
A ce mélange on ajoute une proportion de gaz non brûlés, au moyen d'un appareil d'insufflation convenable ; on règle le volume de ces gaz en vue de la réalisation des meilleures condi- tions, lesquelles dépendent des dimensions de la chambre de travail dans laquelle on doit employer le mélange non oxydant. On mêle les deux mélanges intimement ensemble, en les faisant pas-
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ser à travers une chambre ou passage établi convenablement à cet effet, et de là, ils passent à la chambre de travail d'un fourneau approprié. Le mélange résultant est ci-après dénommé " atmosphère " .
Voici en résumé les points principaux de l'invention et du procédé :
1) L'emploi et l'application d'un réfrigérant fonc- tionnant selon l'une quelconque des méthodes normales pour produire une diminution de la chaleur sensible d'un gaz oontenant la vapeur d'un fluide pouvant se condenser .
2) Un système d'insufflation susceptible de contrôler avec précision des produits de combustion refroidis comme sous 1, et un gaz cru .
3) Une combinaison de 1 et 2 pour produire des mélan- ges de gaz du type qui ne produira pas des pailles d'oxyde sur des aciers, lorsqu'on les utilise aux températures convenables voulues .
4) Le procédé comme il a été indiqué ci-dessus, et l'appareil disppsé pour la mise en pratique de ce procédé ,
En décrivant l'invention dans ses détails, on renvoie au dessin ci-joint, dans lequel
Figure 1 représente une élévation-coupe d'une forme appropriée de l'appareil pour la mise en exécution du procédé .
Figure 2 est un plan de l'appareil selon la figure 1.
Pour mettre le précédé en exécution, on s'occupe d'abord de la production d'un mélange spécial de gaz, soit des produits de la combustion de gaz de four à coke, du gaz d'éclai- rage de ville, de gaz tiré de la houille ou d'autre sorte de com- bustible, gazeux, solide ou liquide. Lorsqu'on brûle ces combusti bles, les produits de. la combustion complète contiennent de l'a- @ zote, du gaz acide carbonique et de la vapeur d'eau, dans des pro.
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portions qui varient avec le combustible employé.
L'obtention @ d'un tel mélange de gaz dépourvu d'oxygène libre est difficile avec les combustibles solides de tousgenres, mais elle peut être réalisée assez facilement avec un gaz ou une halle Ce mélange, dénommé fréquemment atmosphère " naître ", peut produire de la paille d'oxyde sur l'acier et sur des alliages à des tempé- ratures élevées.
Cette production de paille d'oxyde peut être ré- duite à un minimum excessivement bas en enlevant la vapeur d'eau, tout au moins en majeure partie, et en laissant un mélange qui ne oontient que de l'azote et de l'acide carbonique ; à cet effet, la vapeur d'eau s'enlève par refroidissement dans un appareil de type approprié quelconque, où du gaz chaud chargé d'humidité peut être refroidi préférablement par contact avec une surface qui est refroidie par un liquide ou par un gaz de refroidissement.
On peut par exemple faire passer les produits de combustion ohauds à travers une série de tubes ou ! travers un serpentin, ou à travers les deux éléments logés dans une enveloppe extérieure à travers laquelle passe un courant d'air, soit l'air qui doit être utilisé pour la combustion effective dans le fourneay ; un clapet approprié pour l'eau condensée est ménagé dans l'appareil.
Les produits de combustion à refroidir peuvent être obtenus de différentes façons. On pourra utiliser un brûleur à gaz séparé, brûlant dans un espace fermé, limité, de façon que la totalité de l'air arrivant au brûleur soit consommé, et que les produits de la combustion ne contiennent positivement que de l'acide carbonique, de la vapeur d'eau et de l'azote ; on peut aussi soumettre au procédé de refroidissement les produits du gaz même qui est employé pour chauffer le fourneau en vue de réchauffage du métal, et dans ce cas on aura besoin de refroidir seulement une partie des produits de la combustion .
Lorsque les produits de la combustion d'un combusti- ble sont refroidis de façon à enlever le gros de la va peur d'eau,
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le mélange résultant est principalement de l'azote et du gaz acide carbonique, et le mélange des deux gaz est saturé de vapeur d'eau à la température la plus basse atteinte pendant le procédé de refroidissement .
Le mélange de gaz produit comme il a été décrit cidessus pourra s'appliquer immédiatement aux fourneaux pour le réchauffage de l'acier ou d'autres matières similaires .
Lorsque les fourneaux sont du type à moufle et du type à cuva, et que les articles à chauffer ne sont pas en contact effectif avec la flamme, mais ont entre eux et la flamme un moufle ou gaine de protection, on introduit le mélange de gaz préparé dans l'intérieur du moufle, et il produit alors une pression positive, grâce à sa direction d'écoulement et à sa dilatation rapide sous l'action de la ohaleur, Cela empêche l'air venant de l'extérieur d'entrer et prévient par conséquent l'oxydation par l'arrivée fortuite d'ocygène, le mélange de gaz lui-même ayant une faible tendance à oxydation. Les articles en traitement restent donc libres de pailles d'oxyde .
Dans un type de fourneau ouvert ou à four, le mélange de gaz préparé est conduit au foyer de façon qu'il forme une enveloppe sur les articles à chauffer, et qu'il soit plus froid que les produits de combustion se trouvant déjà dans le fourneau ; ladilatation rapide du gaz préparé l'aide à entretenir l'enveloppe protectrice.
Lorsqu'on utilise l'atmosphère ci-dessus décrite, les dernières traces de vapeur d'eau et d'oxygène libre en présence pourront 'être enlevées par un réactif approprié quelconque .
Le degré de refroidissement nécessaire pour produire le mélange de gaz non oxydant susmentionné n'a pas besoin d'être aussi élevé lorsqu'on utilise quelques espèces de combustible solide, que lorsqu'on utilise des combustibles liquides ou ga- zeux.
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Dans les dessins, on a représenté une forme d'appareil convenable pour la mise en pratique du prooédé ; le fourneau montré est du type à cuve, mais le procédé peut s'appliquer aussi bien aux fourneaux à manche ou moufle qu'aux fourneaux du type à foyer ouvert, des modifications de construction appropriées pouvant se faire à volonté .
En premier lieu on produit un mélange de gaz des produits de combustion, came il a été déorit ci-dessus. Dans l'appa- reil, une partie des produits de la combustion des gaz employés pour chauffer le fcurneau F sort de la ohambre de chauffage F' et passe dans l'appareil de refroidissement C par un conduit A ; la quantité de produits qui passe ainsi peut être contrôlée par un registre D et par un robinet d'arrêt gradué B. Les produits passent à travers un réfrigérant C ayant un faisceau de tubes C' en nombre et de dimensions s'accordant avec la grandeur de la chambre de travail du fourneau.
L'air utilisé pour brttler le gaz nécessaire au Chauffage du Bourreau, pas se dans l'appareil de refroidis- sement au point c2 et circule autour des tubes ; il sort par le tuyau ou conduit c3, et de là il peut passer aux brûleurs d'une façon ordinaire quelconque. L'air froid refroidit les tubes c', et par conséquent les produits de la combustion traversent ces tube s. Le résultat en est évidemment que la vapeur d'eau dans les produits est condensée, et l'eau de condensation s'accumule au fond du réfrigérant et se trouve évacuée par le siphon T.
Les gaz refroidis sortent ensuite du réfrigérant C et entrent dans un conduit E dans lequel est disposé un diffuseur V. Immédiatement avant le diffuseur V, on laisse entrer du gaz non brûlé au point G où est ménagé un robinet d'arrêt gradué.
Les gaz mélangés, produits de combustion refroidis et des gaz non brûlés entrent ensuite dans la chambre de travail, un mélange intime ayant eu lieu .
La fermeture de l'embouchure de la chambre F et la dilatation par chaleur des gaz mélangés, aident à la création
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d'une pression accrue à l'intérieur de ladite chambre et empêchent ainsi toute entrée d'air .
Par un réglage convenable des robinets d'arrêt gradués, ci-dessus mentionnés, selon l'espèce d'acier en traitement et selon la température particulière que l'on utilise, on arrive à créer une " atmosphère " non oxydante et non décarburante. Bien entendu, dans le procédé ci-dessus décrit, le gaz non brûlé est employé comme réactif .
Le gaz non brûlé - lequel comprend toutes sortes de gaz d'éclairage, gaz de fours à coke, gaz de gazogène, gaz à l'eau,, gaz d'hydrocarbures, gaz naturels, ainsi que des vapeurs d'huile employées séparément ou en combinaison, - est introduit préférablement à travers un injecteur de fagon qu'il s'établit un courant de produits de combustion refroidis, et l'on peut utiliser des jets de dimensions variées, et encore ou bien rien que des moyens de centrale appropriés, en vue de faire varier les proportions des deux mélanges gazeux .
Il est évident que plus la puissance de l'appareil de refroidissement est grande, plus sera petite la quantité de gaz non brûlés ou réactifs Nécessitée, et dans certains cas on pourra se passer de l'emploi d'un réactif .
REVENDICATIONS
1- Procédé de traitement de métaux par des produits de combustion d'où l'on a enlevé ( ou presque) la vapeur de fluide condensable qu'ils renferment,par un procédé de refroidissement.
2- Procédé de traitement de métaux par des produits de combustion dont la teneur en vapeur de fluide condensable a été réduite par un procédé de refroidissement, avec addition d'un réaotif .
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