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B R E V E T D'INVENTION " Procédé de dés oxydation des métaux ferreux avec utilisation et régénération cycliques de laitiers ".
Dans les opérations dtextraction de l'oxyde de fer des métaux ferreux, notamment des aciers à l'aide de laitier; acides, pauvres en oxyde de fer, fondus .à l'avance ou non, on est'souvent conduit à mettre en oeuvre des quantités de laitier relativement grandes, surtout si l'on cherche à obte- nir un métal à faible teneur en oxygène et, parallèlement, à introduire du silicium dans le métal par réduction de la sili- ce du laitier.
C'est pourquoi il y a grand intérêt économi- que à réutiliser le même laitier en rendant à celui-ci sa ca- pacité de dissolution vis-à-vis des oxydes de métal, ce qui s'effectue par un traitement de régénération du laitier, On est ainsi conduit à un cycle d'opérations sur des charges d'acier successives, avec un môme laitier, ou tout au moins avec des masses de laitier prélevées dans un même ensemble de laitier, en faisant subir chaque fois, soit à la masse de lai-
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tier qui a été utilisée dans l'opération, soit à l'ensemble, après reversement de cette masse dans l'ensemble, un traite- ment de régénération destiné à conserver au laitier qui sert aux opérations successives une composition aussi constante que possible et propre à extraire les oxydes du métal.
L'opération de désoxydation se fait communément sur de l'acier additionné ou non de manganèse, et éventuellement sur des aciers dits "spéciaux"; l'expérience prouve que, dans la pratique, lors de l'opération, le laitier a subi comme modi- fication principale de composition après avoir agi sur le métal une perte de silice et un enrichissement en FeO et MnO, ce dernier ayant comme contre partie une baisse de la teneur en manganèse ajouté au métal. Il faut donc ajouter au métal du manganèse en excès sensible par rapport à la teneur que l'on veut conserver dans le métal, et cette consommation en excès est un facteur important du prix de revient de la désoxyda- tion.
Le problème fondamental de la régénération consiste à ramener, dans les meilleuresconditions de prix de revient possible, la teneur du laitier en FeO, MnO et SiO2 à des va- leurs aussi proches que possible de celles qu'il avait avant d'avoir agi sur l'acier.
On est ainsi conduit à se fixer par avance les teneurs en SiO2 d'une part, et en FeO et MnO des laitiers avant et après désoxydation, entre lesquelles on désire osciller et en particulier les teneurs en FeO et Mn0 avant désoxydation.
Celles-ci doivent être suffisamment basses pour que le laitier acide puisse avoir une action de désoxydation effective de l'acier;mais il a été déjà indiqué qu'il était cependant né- cessaire pour permettre la régénération du laitier au moyen d'un réducteur, que ces teneurs ne soient pas trop basses,
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sinon cette réduction ne peut se faire que parallèlement à une très forte réduction de silice, donc à une véritable destruction du laitier. Il a été également indiqué qu'il était possible de ramener approximativement le laitier à sa composition initiale par remplacement partiel de colui- ci, c'est-à-dire en enlevant chaque fois ou périodiquement une fraction du laitier et en ajoutant au laitier uniquement d'autres composants que FeO et MnO.
De toutes façons, quand on réintroduit du Si dans l'acier lors des opérations de dé- soxydation, on est conduit à ajouter de temps en temps de la silice ou un composé de silice, ce qui entraîne parallè- lement une baisse des teneurs en FeO et MnO.
Les demandeurs ont trouvé une solution économique à ce problème de désoxydation des métaux ferreux avec utilisa- tion cyclique de laitiers et régénération de ceux-ci. Ils se sont rendus compte qu'il y avait intérêt à utiliser des laitiers ayant une teneur en oxyde de manganèse élevée par rapport à leur teneur en oxyde de fer.
Or, les laitiers de désoxydation doivent être pau- vres en oxyde de fer; c'est ainsi que pour être capables d'extraire l'oxyde de fer contenu dans des métaux ferreux, par exemple dans l'acier, les laitiers mis en jeu doivent avoir une teneur en oxyde de fer faible, par exemple infé- rieur à 4 % ou même %, cette teneur dépendant d'ailleurs de nombreux facteurs, tels que la composition et la quantité du laitier, la valeur à laquelle on désire abaisser la teneur en oxygène de l'acier, etc. mais devant toujours rester suf- fisamment basse pour que le laitier conserve un pouvoir d'absorption élevé vis-à-vis de l'oxyde de fer.
Par contre, le laitier peut avoir une teneur en oxyde
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de manganèse notablement plus élevée que sa teneur on oxyde de fer, on raison de ce que MnO se combine avec la silice avec un coefficient de dissociation bien moindre que ne le fait FeO. C'est ainsi que l'on peut utiliser des laitiers ayant une teneur en MnO allant jusqu'à 30 %, s'ils contiennent peu ou pas de FeO ou d'autros bases. Cependant, bien entendu, la teneur en MnO devra rester suffisamment basse pour que le laitier conserve son pouvoir d'absorption du MnO contenu dans le m4tal à dé s oxyder.
Il ressort de ce qui précède qu'il ne sera pas néces- saire, lorsqu'on procédera à la régénération des laitiers en- visagés, d'abaisser leur teneur en MnO à une valeur relative- ment basse; il suffira au contraire do n'abaisser cette teheur cn MnO qu'à un chiffre encore suffisammert élevé, par exemple
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inférieur à 15 % pour que le rapport: tonour o M reste teneur en Fo lui-même assez élevé.
La solution à ce problème, solution qui forme l'objet de la présente invention, consiste essentiellement à mettre en oeuvre des laitiers acides, pauvres en oxyde de for, tels que le rapport de leurs teneurs en MnO et FeO avant l'opération de désoxydation soit supérieur ou égal à 4 (MnO étant lui-même supérieur à 5 % du total du laitier), que ces laitiers soient utilisés à l'état liquide et brassés violemment et intensément avec l'acier, ou à l'état solide dans une poche ou un four quelconque. La régénération de ces laitiers aux teneurs rela- tives et absolues indiquées ci-dessus, sera effectuée par exem- ple par réduction du FeO au moyen d'un réducteur et par réta- blissement de la teneur désirée en Mn0 par élimination d'une partie du laitier et son remplacement par des matières fraîches.
Cette solution résulte de ce que :
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1 pour obtenir un acier à même teneur en 0 finale et même teneur en manganèse et éventuellement une même teneur en Si, dans la désoxydation par des laitiers acides aptes è cette désoxydation, c'est-à-dire pauvres en oxyde de fer, l'ad- dition de manganèse à l'acier a besoin d'être d'autant plus
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faible que le rapport teneur en MnO du laitier avant 1.'opéra- teneur en Fe0 tion est plus élevé.
2 Parallèlement, l'enrichissement du laitier en MnO est d'autant plus faible que le dit rapport est plus éle- vé, et par suite la régénération en Mn0 a besoin d'être d'au- tant plus faible.
3 Lors de la régénération du laitier par un réduc- teur, il y a tout d'abord principalement réduction de FeO, et la teneur en FeO tombe à des valeurs très basses sans que pratiquement les teneurs en SiO2 et MnO soient diminué. , Cette réduction peut s'accomplir dans un temps extrêmement court, avec une très faible consommation d'énergie.
4 La réduction de MnO ne se'fait qu'ensuite, et est accompagnée d'une réduction beaucoup plus importante de silice, ce qui oblige à un remplacement partiel pour rendre au laitier sa teneur en silice initiale, ce remplacement s'a- joutant éventuellement à celui qui est déjà nécessité par la' baisse de la teneur en silice lors de la désoxydation de l'a- cier par suite de l'introduction du silicium.
5 Un remplacement partiel est souvent obligatoire dans le cas d'acier Thomas, chaque fois ou périodiquement, du fait qu'un peu de laitier basique de l'opération d'affinage de l'acier est entraîné avec le métal. Il en résulte un enrichis- sement du laitier acide en CaO et autres éléments du laitier basique, qui modifierait progressivement sa composition. Quand
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un tel phénomène se produits il est nécessaire d'utiliser un laitier acide contenant ces mêmes éléments basiques dans une proportion telle que le rempla cement partiel auquel on procède pour ramener les teneurs en MnO et SiO2 aux teneurs du cycle d'opérations ramène parallèlement à leur valeur cyclique né- cessaire les teneurs en CaO, MgO, etc... teneurs fixées pour ces éléments dans ce cycle.
Ces teneurs seront donc déter- minées, dans chaque cas, selon l'enrichissement moyen dû à l'entraînement du laitier basique.
La mise en oeuvre cyclique de laitiers conformes à l'invention présente, du point de vue économique, les très grands avantages suivants, par rapport à d'autres laitiers acides pauvres en oxyde de fer, utilisés dans le morne but et pour l'obtention de même aciers à même teneurs en Mn, 0 et éventuellement Si :
1 ) La consommation de manganèse est plus faible.
2 ) L'enrichissement en MnO du laitier est plus faible; or la régénération de MnO est la plus grande partie du prix de revient de la régénération.
3 ) Il est possible économiquement, si l'on effectue la régénération par un réducteur, de se limiter à celle de FeO qui est économique et rapide, et de régénérer MnO simple- ment par remplacement partiel grâce au fait que :
4 ) Ce rempcement partiel est lui-même faible, grâce à la plus faible introduction de MnO dans le laitier, combinée avec la teneur assez élevée de ce dernier en MnO.
5 ) Ce remplacement partiel suffira pour régénérer MnO dans le cas d'entraînement de laitiers basiques, si l'on ajoute en conséquence les teneurs en MnO, CaO, MgO, etc... du laitier acide.
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A la limite il est possible en forçant la teneur en MnO de tels laitiers de ne pas consommer du tout de Mn en excès et de ne pas avoir d'enrichissement du laitier en MnO, ce qui est extrêmement intéressant pour le prix de revient.
Il est même possible en dépassant cette limite d'enrichir le métal en Mn et, parallèlement, de réduire la teneur du laitier en MnO, par réduction partielle de ce der- nier par le fer, auquel cas l'opération de régénération devra comporter une addition de MnO dans le laitier.
Bien entendu, au début d'un cycle d'opérations, on pourra partir de teneurs en MnO et FeO ne correspondant pas aux caractéristiques ci-dessus et ce n'est qu'au bout d'un certain nombre d'opérations de désoxydation, à la suite des- quelles le laitier se sera enrichi, par exemple, en MnO, que l'on oscillera entre des teneurs an MnO et FeO telles qu'avant
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la désoxydation de l'acier le rapport teneur en Mono soit supé- teneur enFeC rieur à 4.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé de désoxydation des métaux ferreux, par exemple de l'acier, aTTec utilisation cyclique de laitiers et régénération de ceux-ci, caractérisé par le fait que l'on met en oeuvre des laitiers acides dans lesquels le rapport
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teneur en MnO est supérieur à 4, la teneur en MnO étant de teneur en FeO préférence plus élevée que 5 %, et que l'on effectue la régéné- ration périodique du laitier de manière à ramener ou à mainte- nir ce rapport au-dessus de 4..
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