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B R E V E T D'INVENTION Il Procédé de déphosphoration et de désulfuration de l'acier u,
La présente invention a pour objet un procédé de déphosphoration poussée de l'acier - accompagnée d'une désulfuration de ce métal - à l'aide d'un ou plusieurs éléments alcalins et d'un ou plusieurs éléments oxydants en utilisant l'affinité connue des bases alcalines pour l'anhydride phosphorique et, pour la désulfuration, la réaction connue de formation de sulfures alcalins.
Sur l'acier, les traitements par bases ou sels alcalins qui, théoriquement, devraient permettre d'enlever du soufre et du phosphore, n'ont jamais conduit, en pratique,
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Déphosphoration Lemoine I. à ce dernier résultat ; la haute température de l'acier liquide, on se heurte à la volatilisation immédiate des éléments alcalins avant que ceux-ci aient pu exercer une action pratique sur l'acier. C'est ainsi que l'action désulfurante connue du carbonate de soude sur la fonte n'a jamais pu être étendue à l'acier.
Or, conformément à la présente invention, il a été découvert que l'on pouvait obtenir, sur l'aoier, une forte déphosphoration accompagnée d'une désulfuration, en mettant en contact, de manière qu'ils agissent, tout au moins en partie, au-dessous de la surface du métal liquide, un corps ou un mélange de corps, se trouvant à l'état de poudre ou de grains fins, agglomérés ou non, répondant aux conditions suivantes :
1 dégager au contact de l'acier, des gaz ou vapeurs provoquant une agitation violente et un bouillonnement du bain fondu formé par le métal et le ou les corps ajoutés;
2 contenir une ou des bases alcalines telles que soude, potasse, lithine, à l'état libre ou combiné;
3 contenir, outre l'acide carbonique des oarbo- nates alcalins - si l'on met en oeuvre de tels composés alcalins, comme il est recommandable de le faire - une proportion relativement importante d'un élément oxydant par rapport au phosphore et d'autant plus oxydant que le métal contient moins d'oxygène dissous.
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Déphosphoration Lemoine I
Grâce à la mise en jeu de cet élément oxydant, on constate non seulement qu'il n'y a pas volatilisation complète de l'élément alcalin ajouté, comme cela se produisait dans les expériences faites jusqu'ici, mais qu'il se forme en surface un laitier contenant des bases alcalines et de l'acide phosphorique, et que le résultat de déphosphoration est obtenu, en même temps qu'une désulfuration.
Cette oombinaison de moyens permet d'assurer ainsi, pratiquement, l'action théorique des bases alcalines dont la réalisation se heurtait à la volatilité de celles-ci.
Il est possible de trouver réunies dans des substances uniques, les qualités requises pour les conditions énumérées ci-dessus, par exemple dans le chlorate de soude, mais un tel corps dégagerait des vapeurs de chlore désagréables. Aussi est-il économique et préférable d'utiliser des mélanges de corps, Il est particulièrement simple et économique d'appliquer des mélanges à base de carbonate de soude.
Le carbonate de soude seul ne donne aucun résultat pratique, mais l'on obtient des résultats très remarquables, par l'action concomitante d'un élément oxydant. Il a été constaté que, lorsque l'acier à déphosphorer contient relativement peu d'oxygène dissous, il est utile d'employer des oxydants énergiques - comme par exemple, du bioxyde de baryum ou du permanganate de potasse ou du bioxyde de manganèse. A titre d'exemple, on obtient, dans tous les cas pratiques, d'exoel-
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Déphosphoration Lemoine I lents résultats avec un mélange de 10 parties en poids de carbonate de soude et de 3 parties de bioxyde de baryum.
Lorsque le métal à déphosphorer contient beaucoup d'oxygène dissous, comme par exemple l'acier Thomas sursoufflé, auquel on veut faire subir un complément de déphosphoration, on constate que l'on peut utiliser une quantité moindre d'éléments très oxydants ou bien employer des oxydants moins énergiques, comme des oxydes métalliques réductibles par le phosphore, et en particulier l'oxyde de fer. L'acier peut contenir, dans ce cas, sans inconvénient pour la déphosphoration, du manganèse, même en quantités assez importantes.
Il est bien évident que ne sort pas du cadre de l'invention, le fait d'ajouter d'autres corps que les corps essentiels, alcalins ou oxydants, par exemple magnésie, spath fluor, chaux,etc. Ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention, le fait d'utiliser les corps alcalins et oxydants autrement qu'en mélange, quoiqu'il soit préférable d'en faire un mélange aussi intime que possible. Enfin, ne sortiraient pas du cadre de l'invention, tous mélanges connus qui, portés à la haute température de l'acier, donneraient par réaction chimique, à la fois une ou des bases alcalines et un élément oxydant.
La mise en contact du métal et du corps ou mélange réagissants a lieu dans les conditions générales énoncées ci-dessus, par exemple en jetant graduellement ce corps ou
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Déphosphoration Lemoine I mélange en poudre dans le jet d'acier liquide pendant qu'on le fait couler dans une poche de coulée ou un récipient quelconque, voire dans un four. On peut également jeter le corps ou mélange dans la poche pendant que le jet de métal y coule ou encore, spécialement dans le cas de petits tonnages, placer le corps ou mélange au fond de la poche avant de couler la métal, mais, dans ce dernier cas, on versera avec précaution pour éviter un bouillonnement excessif. On peut aussi faire usage de briquettes contenant les réactifs bien mélangés.
Les trois moyens ci-dessus conduisent à une réaction très rapide puisque la déphosphoration et éventuellement la désulfuration sont terminées aussitôt que le bouillonnement a pris fin, c'est-à-dire peu après le versement du métal dans la poche.
L'application du procédé a pour résultat non seulement une déphosphoration et une désulfuration très poussées et, le cas échéant, d'une très grande rapidité, mais encore une très grande régularité dans les taux de déphosphoration et de désulfuration d'une opération à l'autre, toutes choses étant égales par ailleurs,et cela avec une automaticité remarquable sans qu'il y ait à faire un contrôle en cours d'opération.
Le choix des divers ingrédients et leurs proportions varient suivant le type d'acier, le refroidissement tolérable, les quantités de phosphore et de soufre à éliminer.
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Déphosphoration Lemoine I
C'est ainsi que, plus la teneur en phosphore sera élevée, plus la quantité de mélange mise en oeuvre devra être importante, ou plus le mélange devra être actif.
De même, on pourra faire varier le mélange uivant la quantité d'oxygène dissous dans le métal, en faisant intervenir par exemple, comme cela a été indiqué ci-dessus, un élément oxydant d'autant plus actif ou en quantité d'autant plus importante que la quantité d'oxygène dissous dans le métal est plus faible.
Enfin, on aura à tenir compte de la température du métal. Si, par exemple, on a affaire à un acier contenant beaucoup d'oxygène dissous, pas très éloigné de la solidification, dont on doit éviter le refroidissement, on emploiera dans le mélange un élément oxydant énergique au lieu d'employer de l'oxyde de fer,qui suffirait cependant à obtenir la déphosphoration si l'on maintenait le métal à l'état fondu par un moyen quelconque.
Si l'on désire éviter un refroidissement excessif de l'acier, on peut d'ailleurs provoquer,en même temps que l'on opère la déphosphoration et la désulfuration, un dégage- ment.de chaleur dans le récipient où l'on verse l'acier @ par l'application de mélanges dégageant de la chaleur par leur combinaison, par exemple des mélanges aluminothermiques ou silico-thermiques.
Une méthode simple consiste à mélanger, pour ce
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Déphosphoration Lemoine I faire, un réducteur, comme le silicium par exemple, et du carbonate de soude. On peut ajouter le silicium au mélange déphosphorant lui-même, par exemple en poids une partie de Si pour dix parties de OO3Na2 et trois parties de BaO2. Il est très remarquable que, dans ce cas, malgré l'emploi de Si, on a encore une déphosphoration très importante. Toutefois, si l'on force la dose de Si, la déphosphoration devient moins complète, tandis qu'au contraire. la désulfuration augmente. On peut même, avec une teneur en silicium suffisante, n'avoir pratiquement plus qu'une désulfuration,
La présence de manganèse ne gêne pas la déphosphoration ni la désulfuration.
Voici quelques exemples de réalisation du procédé objet de l'invention. ler exemple
Déphosphoration de 0. 060 à 0.025 %
Désulfuration de 0.055 à 0.030 % avec, par tonne d'acier :
5. 000 gr. de Co3Na2
1.650 gr. de Ba02 2ème exemple
Déphosphoration de 0.048 à 0.020 ICI
Désulfuration de 0. 040 à 0,030 % avec, par tonne d'acier : 5.000 gr. de Co3Na2 1.000 gr, de Mno4K2
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Déphosphoration Lemoine I
Dans les deux exemples Ci-dessus, le mélange, préparé à l'avance, de ces deux corps,a été projeté dans le jet de métal au fur et à mesure de son versement.
REVENDICATIONS
1. Procédé de déphosphoration et de désulfuration simultanées de l'acier au moyen d'un ou plusieurs éléments alcalins et d'un ou plusieurs éléments oxydants, caractérisé en ce que l'on met en contact intime avec le métal, un corps, @,à l'état pulvérulent, ou un mélange, par exemple à base de carbonate de soude;
de corps à l'état de poudre ou de grains fins, agglomérés ou non, qui 1 dégagent au contact du métal des gaz ou vapeurs en quantité suffisante pour produire une agitation violente et un bouillonnement, 2 qui contiennent une ou plusieurs bases alcalines à l'état libre ou combiné, 3 qui oontien- nent une quantité relativement importante d'un élément oxydant énergique par rapport au phosphore, par exemple le bioxyde de baryum, l'oxydant devant être choisi d'autant plus énergique que le métal contient moins d'oxygène dissous, et inversement.
2. Procédé tel que revendiqué en 1, caractérisé en ce que l'on réalise simultanément avec l'opération de déphosphoration et de désulfuration une réaction dégageant de la chaleur.
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