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BREVET D'INVENTION. PERFECTIONNEMENTS' APPORTÉS A LA FUSION DES MINERAIS
DE FER.
La présente invention est relative à des méthodes nouvelles et perfectionnées de production de fonte ayant l'analyse désirée.
Il est bien connu que le travail ordinaire du haut four- neau. est basé sur l'existence de certaines proportions bien définies entre la silice, l'alumine, la chaux et la magnésie dans la charge et sur la teneur en soufre du coke et/ou du minerai.
Les laitiers résultants ont d'ordinaire la teneur typique suivantet SiO2 de 30 à 36 %, Cao 46 à 52 %, Al2O3 171/2 à 121/2%. La Quantité de chaux qui est d'ordinaire requise pour réduire la teneur en soufre au pourcentage requis pour la fonte augmente fortement la consommation en coke plus particulièrement si le minerai et/ou le coke ont une teneur élevée en soufre.
II est également bien connu due le laitier usuel produit dans un haut fourneau contient une proportion considérable de
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composes qui en se solidifiant forment des ortho-sillicates, ayant un point de fusion très élevé. Cela augmente appréciablement le point de fusion du laitier formé dans le four et réduit l'échange entre sa température et celle du creuset, en diminuant ainsi la capacité des gaz qui montent dans le four de surchauffer le laitier avant que celui-ci n'atteigne le creuset.
Il a été maintenant trouvé qu'en chargeant convenablement le four, on peut réduire la. quantité. de chaux ajoutée, d'une manière si appréciable que le laitier forme contienne un minimum d'orthosilichte; des bisilicates, ou d'autres composes plus acides sont substitues à la place de l'orthosilicate. Bien entendu, il est déjà bien connu que les laitiers plus. acides ont des pointe de fusion relativement bas. Comme résultat de la diminution de la chaux dans la. charge, on augmente la propagation entre la température de fusion du laitier et la température proprement dite du foyer, en surchauffant ainsi le laitier beaucoup plus que d'ordinaire.
Cela a, à son tour, pour résultat d'aug- menter appréciablement non seulement la température de la fonte dans le creuset mais de le libérer dans une grande mesure du laitier et des oxydes de fer, en produisant une fonte de haute quelité, ou même meilleure au point de vue de ses propriétés physiques que lorsque le soufre a. été éliminé par la. chaux: suivant la pratique usuelle.
L'invention consiste en une méthode de chargement et de travail d'un haut fourneau avec des minerais de fer à n'importe quelle proportion en silice-alumine et en des méthodes pour le traitement subséquent de la fonte ainsi produite pour l'élimina- tion du soufre présent dans cette fonte en excès par rapport à la quantité désirée pour la. fabrication d'acier ou pour tout autre- but.
L'invention consiste également dans le maintien d'une ditférenae aussi grande que possible entre la. température- engendrée
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par la combustion du coke et le point de fusion du laitier qui est formé dans le four.
L'invention consiste également en une méthode de travail d'un haut fourneau pour la fusion de minerais de fer et plus particulièrement de ceux qui donnent des laitiers à plus de la % d'alumine et/ou ayant une teneur en soufre relativement élevée, les minerais étant d'après cette méthode mélangés dans de telles proportions que des laitiers soient formés qui contiennent les constituants minéraux de la,. gehlénite, anorthite et silicate bi-calcique, tandis que s'il n'y a pas assez de chaux et de magnésie dana la charge du four on cherche à produire un laitier ayant le point de fusion la plus bas, en ajoutant juste assez pour arriver à ce rêsultat.
L'invention consiste également en la production d'une fonte de haute qualité physique, en grande partie débarrassée de minerai -non réduit. , de gangue et de gaz., malgré un pourcentage possiblement grand de soufre.
L'invention consiste également à effectuer l'élimination de la fonte liquide de la. quantité, de soufre qui s'y trouve en excès par rapport aux quantités requises pour le traitement subséquent avec des alcalis dans une poche de coulée chaude au au. tre récipient chauffé,,
L'invention consiste également produire dans un haut fourneau de la fonte ayant une teneur uniforme en manganèse telle que spécifiée pour la fabrication de l'a.cier et pour d'autres buts, et d'économiser en même temps une grande partie du manganèse qui maintenant est perdue dans le haut fourneau, en ajoutant du manganèse sous forme d'un alliage de manganèse tel que du spiegel au ferre-manganèse, de préférence chauffée au préala- ble au fondu,
à la fonte liquide contenue dans la- poche de coulée ou de préférence dans un mélangeur de métal chauffe.
L'invention consiste également à réduire le soufre dans
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la fonte du haut fourneau s'il s'y trouve au-delà de la quantité désirée, par l'addition d'alcalis, et à obtenir ensuite le pourcentage requis de manganèse dans la fonte par l'addition de spiegel ou de ferre-manganèse, de préférence chauffé au préalable ou fondu, dans le mélangeur de métal chaud ou autre récipient dans les proportions exactes requises pour donner la teneur requise en manganèse de la fonte.
L'invention consiste également en l'emploi de désulfurants autres que les alcalis, par exemple l'addition à la fonte dans la poche de coulée de composés de calcium ou d'aluminium, ou autres minéraux dêsulfurants.
L'invention consiste également en l'addition de minéraux, de préférence sous forme liquide, à la fonte fondue, ces minéraux correspondant aux alcalis quant à leur effet sur la réduction du soufre.
L'invention consiste également en une methode pour débare rasaer la fonte fondue du soufre par liquation sous formes de sulfure de manganèse, et à maintenir pendant la dite liquation une température oxydante au-dessus du métal dans le récipient.
L'invention consiste également en la production d'un laitier de haut fourneau qui ne se décomposera pas lorsqu'il sera exposé à l'atmosphère, et qui par conséquent conviendra mieux comme matériau de construction de routes.
Avec des laitiers de caractéristiques normales qui renfer- ment 12 et 18 % d'alumine, il a été prouvépar une longue expém rience qu'afin d'assurer un fonctionnement régulier du haut four- neau et de produire de la fonte de la faible teneur en soufre désirée, les proportions relatives de chaux et de silice ne deTraient pas descendre en-dessous d'une certaine valeur, qui est communément acceptée comme se trouvant comprise entra 1,25 et 1,65 avec une valeur moyenne de 1,4 partie de chaux pour une partie de silice.
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Des laitiers de ce genre ont la teneur typique suivante : SiO2 de 30 à 36 % ; Cao; 46 à 52 %; Al2O3: 17,5 à 12,5 %.
Il a été trouvé que lorsqu'on fait la fusion de minerais de fer contenant des proportions plus élevées d'alumine et que l'on charge le four de manière à donner un laitier avec le rapport normal entre la chaux et la silice, le point de fusion du laitier s'élève progressivement svec l'augmentation en alumine au-delà de 18 %. Le bon fonctionnement d'un haut fourneau dépend en grande partie du maintien d'une différence aussi grande que possible entre la température engendrée par la combustion du coke et le point de fusion du laitier formé. La fusion de minerais à forte teneur en alumine dans les hauts fourneaux qui eme ploient des laitiers du type normal exige de hautes températures du creuset et à pour résultat une consommation élevée en coke, une faible production et des frais de fabrication élevée.
Le point de fuaion élevé de laitiers de ce type a pour résultat seulement une faible différence entre la. température de combustion du coke et le point de fusion du laitier, ce qui produit des accrochages, au formation de vaûtes. de matière non fondue sur les parois des étalages, un travail irrégulier du four, et une qualité variable de la fonte produite.
Un autre désavantage de la fusion de minerais de fer à haute teneur en alumine avec des laitiers contenant de la chaux et de la silice, endéans les, limites ci-dessus, réside dans le fait que les points de fusion élevés de ces laitiers rendent très difficile la.fabrication de fonte à teneur basse en silice et plue particulièrement la. fabrication de fonte convenant pour le procède: Bessemer basique ou Thomas, où pour des raisons économiques, on demande spécialement que la teneur en silice de la fonte ne dépasse pas 0,5 pour cent.
La méthode qui a été communément adoptée pour éviter ces difficultés produites par un rapport élevé alumine-silice dans
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ces minerais et/ou dans la cendre du coke utilisé pour leur fusion, est de mélanger avec ce type de minerai d'autres minerais., ou substances contenant du fer, qui contiennent une proportion plus faible d'alumine par rapport à la.silice, en quantités auffisantes pour réduire la teneur en alumine du laitier produit par le mélange jusqu'à 1.analyse normale spécifiée ci-dessus de 12,5 à 17,5 %, avec un maximum préféré de 17 % en alumine. De telles substances sont en général d'un prix plus élevée et en augmentant le volume total de laitier, elles entraînent une augmentation de la consommation en coke et par conséquent des frais de fabrication plus élevés.
Les praticiens expérimentée du haut fourneau est admis jusqu'à présent cette règle que l'alumine lorsqu'elle est présente en pourcentages peu élevés agit comme un constituant acide du laitier nécessitant l'addition de chaux pour la fondre.
Avec des pourcentages moyens, une partie de l'alumine aune acy tion neutre, et les pourcentages plus élevés au-dessus de 18 % ont été considérés comme étant des constituants basiques.. La limite exacte entre ces valeurs n'a jamais été bien connue et ses règles empiriques n*ont pas pû être appliquées méthodiquement.
Dans un laitier de haut fourneau de type normal, la chaux, la silice et l'alumine sont combinées ensemble pour former un minéral connu sous le nom de gehlénite, tandis que l'excès de silice et de chaux forme un minéral connu sous le nom de orthosilicate calcique. Ces deux minéraux et leurs mélanges ont un point de fusion relativement élevé.
Il a été maintenant trouvé que par une modification de la proportion de ces éléments formateurs de laitier, la forma- tion de l'orthosilicate calcique minéral à point de fusion élevé peut être empêchée dans le haut fourneau. Dans les conditions établies suivant la présente invention, l'alumine se combine avec une partie de la silice et de la chaux pour former l'un ou l'autre des minéraux connus sous le nom de gehlénite et anorthi. te, tandis que l'excès de chaux et de silice au-delà de ce qui
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est ainsi combiné. avec l'alumine se combinent ensemble pour former le minéral connu sous le nom de bisilicate calcique à la place de l'orthosilicate.
Ces minâraux, la:, gehlénite, l'anorthite, et le bisilicate calcique forment une série de mélanges ou laitiers à point de fusion bas, pourvu que. le rapport de la chaux à la silice dans le mélange soit tenu endéans certaines limites bien définies..
Il a été également trouvé que ce rapport limitatif entre la chaux et la silice pour activer la formation de l'anorthite à la place d'une partie ou de la totalité de la gehlénite, et pour remplacer aomplètement l'orthosilicate calcique par du biailicate calcique et pour donner un laitier de point de fusion relativement bas, varie suivant la teneur en alumine du laitier dérivant du minerai de fer, d'après la. cendre du coke, et d'après les fondants ajoutas:.
Dans l'application pratique de l'invention, il a été trouvé que seule la limite supérieure du rapport chaux-silice doit être prise en considération, et que les limites maxima et prête** rées de ce rapport pour des teneurs variables en alumine sont fixées dans le tableau suivant qui est calculé sur la base du vrai laitier dans lequel la ahaux, la. silice et l'alumine repr.- sentent 100 pour cent, les autres constituants, moins importants, étant négligés..
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Teneur <SEP> en <SEP> Al2O3 <SEP> Rapport <SEP> entre <SEP> Cao <SEP> et <SEP> SiO2
<tb> du <SEP> laitier <SEP> ¯ <SEP> ' <SEP> Maximum <SEP> minimum
<tb> 15 <SEP> % <SEP> 1,15 <SEP> 0,90
<tb> 30% <SEP> 1,125 <SEP> 0,85
<tb> 25 <SEP> % <SEP> 1,050 <SEP> 0,80
<tb> 30 <SEP> le <SEP> 0,95 <SEP> 0,75
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Par conséquent, afin d'améliorer les conditions opératoires et le taux de production d'un haut fourneau, et afin de diminuer la consommation en aoke, la charge est réglée de manière
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à. réduire le rapport maximum chatcc-silice dans le laitier, à mesure que la teneur en alumine augmente suivant le tableau aidessus.
Avec cette méthode de chargement, la production de fonte
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à faible teneur en sili est facilitée et lea dangers des accro- chages et d'un fonctionnement irrégulier, plus particulièrement
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avec des minerais ayant un rapport ailica-alumina défavorable, sont considérablement réduits, s'ils ne sont pas entièrement élimines.
En faisant les calculs de la charge suivant la méthode de la présente invention, il est nécessaire de prendre d'abord en considération l'effet de la magnésie dans le laitier. Il a été trouvé que dans des laitiers à très haute teneur en alumine,
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la magnésie du laitier est présente sous la forme de ihkernanite minérale dans laquelle la silice, la chaux et la magnésie sont
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combinées dans la proportion 30 : 28 t la. Il est à noter que le rapport silicefehaux dans ce minéral ae rapproche fortement de l'unité et que par conséquent en déterminant les additions de chaux l'effet de la présence de la magnésie peut être ignoré en toute sécurité. La magnésie dans ce type de laitier bisilicaté contrairement à ce qui a lieu dans la méthode usuelle de travail, n'agit pas comme base pour remplacer la chaux.
Ce fait a été prouvé par des essais faits dans le haut fourneau même.
Des analyses typiques de laitiers de haut fourneau produits en appliquant la présente méthode de travail sont les suivantes @
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SiO fn Oa.S,miS,FeO siok "'35 CR0 lléo étalais 40 11% 40% 3 6% 38.5% 15% 5?,5 % 3 % 3fis5 18 ,5 $µ S6% S% 6 3s5 0 2âs5F 34% 33 26 ea 53 3 %
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Des laitiers entre ces limites de compositions ont un point de fusion bas, De tels laitiers sont par conséquent fortement surchauffes pendant leur passage devant les étalages et devant la zone des tuyères jusqu'au creuset, et sont par censé** quent aptes à garder plus de soufre en solution que ce que l'on pourrait attendre de tels laitiers acides. A cause de leur état surchauffé, ils exercent un fort effet purifiant sur la fonte.
On a trouvé cependant, que lorsque un haut fourneau travaille en vue de l'obtention de fonte à basse teneur en silice avec un laitier endéans ces limites recommandées-, la teneur en soufre de la fonte peut être plus élevée que lorsque le four est chargé! suivant la pratique usuelle, mais contrairement à la. croyance générale cette fonte sera de haute qualité et non pas de la qualité inférieure qui est généralement associée à une teneur élevée en soufre de la fonte.
Une teneur élevée en soufre de la fonte est considérée en général comme une indication certaine de qualité inférieure de la fonte. Cette croyance s'est formée par le fait que dans la pratique ordinaire la teneur en soufre de la fonte croit chaque fois que la température du creuset diminue. Dans ce cas, le four ne parvient pas à fondre les laitiers très caloareux qui sont transportéa, le fonctionnement régulier du four est interrompu, et de la matière non fondue ou non réduite passe dans le creuset et dans la fonte en donnant une fonte inférieure et de mauvaise qualité.
La forte teneur en soufre de la fonte fabriquée dans ces conditions est par conséquent une indication d'une mauvaise qualité de la fonte. Lorsqu'un haut fourneau travaille dans les conditions suivant la présente invention, la teneur en soufre si elle est plus élevée que la normale, n'est aucunement une indication que la. fonte est de qualité inférieure, parce que le haut degré de surchauffe atteint dans ces conditions évite complètement le passage dans la. fonte de matières non réduites ou
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partiellement fondues, et maintient une haute qualité de la fonte fabriquée.
D'une manière semblable dans la fusion de minerais à haute teneur en soufre ou qui sont fondus arec du coke à haute teneur en soufre, il a été trouvé nécessaire dans la pratique normale de faire des additions relativement fortes de calcaire à la charge et de faire travailler le haut fourneau avec des laitiers très calcareux, du type orthosilicate. Ces laitiers ont, ainsi qu'il est bien connu, un point de fusion éleva et exigent une fotte consommation en coke et entraînent par conséquant un août de fabrication élevé.
De plus, de tels laitiers présentent des difficultés en opération à cause de leurs points de fusion élevés. Chaque fois que l'équilibre du four est déran- gé, même légèrement, à cause de la variation de la qualité du coke- ou pour d'autres causes, cette légère chute de température conduit souvent au dépôt de matière sur les parois du four, en produisant des accrochages, un fonctionnement irrégulier et une qualité inférieure de la fonte.
Il a été trouvé dans la pratique que des proportions relativement élevées de soufre peuvent être enlevées de la fonte liquide et transportées dans le laitier par un contrôle conTenable des compositions du laitier et de la température du creuset du four, et il en est ainsi plus particulièrement dans le cas de laitier à teneur relativement forte en alumine. L'effet de l'alumine dans les laitiers de haut fourneau est d'augmenter la. solubilité des laitiers pour le sulfure de calcium et de plus, le pouvoir dissolvant des laitiera pour le soufre augmente rapidement avec une augmentation de la température.
Le but de la présente invention est par conséquent de mélanger les minerais, avec ou sans addition de calcaire, dans des proportions telles qu'il se forme des laitiera. du type bisilicate de préfé- rence aux orthosilicates. Avec une température élevée du creuset,
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qui est obtenue par une pratique convenable du haut fourneau, ces laitiers deviennent fortement surchauffes' et de cette manies re, ayant acquis un pouvoir plus grand pour l'absorption du soufre, assurent la production d'une fonte à faible teneur en sou fre, pourru que l'on emploie du coke et des minerais à basse teneur en soufre.
Cependant, dans la fabrication de fonte à faible teneur en silicium, une température plua basse- du creuset est exigée et ceci est obtenu en augmentant le rapport minerai-coke dans la charge. Dans ce camp les laitiers sont moins surchauffés et la fonte produite peut contenir plus de soufre que la fonte qui est produite par la méthode normale de chargement. Il est cepen- dant entendu que la marge entre la température du foyer et le point de fusion du laitier ne doit pas devenir si petite qu'il soit possible: à des substances non-réduites de se dissoudre dans la, fonte.
Dans cette application de l'invention à la fabrication de fonte à faible teneur en silicium, la teneur en soufre de la fonte coulée du four est négligée car il a. été jugé préférable d'éliminer l'excès de soufre par un traitement subséquent.
L'enlèvement de beaucoup de soufre de la fonte dans des conditions réductrices dans le haut fourneau est une tache dif- ficile et coûteuse car il peut être réalisé seulement par une quantité excessive de calcaire et par une augmentation de la consommation en coke, tandis que l'enlèvement du soufre dans des conditions neutres ou oxydantes après que la fonte a quitté le four, est relativement aisé à réaliser par les méthodes suivant la présente invention. Il a été maintenant trouvé que par ces méthodes: de très grandes quantités de soufre peuvent être réoupérées de la fonte et qu'en conséquence des matières premières à haute teneur en soufre peuvent être économiquement employées pour la production de fonte à faible teneur en soufre.
Les deman
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deurs ont obtenu par un fonctionnement régulier de hauts fourneaux de la fonte basique à faible teneur en soufre en partant d'une charge contenant de 2 à 3% de soufre par tonne de fonte.
Dans ce cas, comme dans le cas de l'application à d'autres qualités de fonte, les additions de chaux dans le four, s'il y en a, sont faites seulement en quantités telles qu'elles ramènent le laitier endéans les limites du bisilicate calcique aomme déarit ci-dessus avec ce résultat qu'il se forme des laitiers à point de fusion bas, consommation réduite en coke, augmentation de production, régularité plus grande dans le travail, et absence du danger d'accrochages.
L'excès de soufre par rapport à ce qui est spécifié dans la fonte destinée à la fabrication de l'acier ou pour d'autres buts, peut être enlevé après que la. coulée du haut fourneau a été faite, par l'une ou routes les méthodes opératoires suivan- tes qui font partie de l'invention.
D'aprèsme méthode opératoire suivant l'invention, la fonte est coulée du four dans une poche de coulée qui est de préférence préchauffée afin de maintenir sa température, on fait ensuite barboter un gaz contenant de l'hydrogène, sous une pression suffi santé à travers la masse de fonte fondue.
Ceci peut être fait par exemple en employant un tuyau entouré d'isolant sembla.ble par exemple à une tige de bouchage dans une poche de coulée où la coulée se fait par le fond, et de préférence le tuyau, est déplace dans le pot de telle manière que le gaz soit distribué dans la masse de fonte, La quantité de gaz requise, en supposant que 0,1 % de soufre est enlevé de la fonte fondue, sera de l'or- dre d'environ 1500 pieds cubes d'hydrogène par poche de coulée de 50 tonnes anglaises. on pourra voir facilement de cela, que le coût de cette méthode d'épuration est très faible par tonne de fonte. Les demandeurs ont trouvé que la réaction entre l'hydrogène et le soufre est très rapide, de l'hydrogène sulfuré étant
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libéré de la surface du métal.
Avec une poche de coulée ordinaire une pression d'environ 50 Ibs. par pouae carre, est suffisante pour fooer le gaz dans la partie inférieure de la fonte d'où il barbotera à travers le restant en emportant avec lui l'hydrogène sulfuré formé.
Un avantage supplémentaire résultant de l'emploi d'un gaz contenant de l'hydrogène pour la. désulfuration et l'enlève- ment d'oxydes non réduits par la réduction de FeO et de produits similaires du bain. Il est un fait bien connu que l'hydrogène est un fort agent réducteur et son application au métal fondu achèvera la réduction des oxydes résiduels du bain.
Alors qu'il a été spécifié que cette réaction aura lieu dans la poche de coulée, les demandeurs ne se limitent pas sous ce rapport car dans certaines conditions on peut désirer que l'opération de réduction du soufre soit effectuée dans un mélan- geur à métal au autre récipient, au même dans l'appareil de fa- brioation de l'acier.
Suivant un autre mode opératoire la fonte est coulée du . four dans un état physique chaude et est immédiatement transrafée dans une poche de coulée préchauffée afin de maintenir la température de la fonte liquide:. La poche de coulée préchauffée dans laquelle la fonte est coulée doit être munie d'un couvercle au bien la poche de coulée doit être du type mélangeur fermé pour conserver la-chaleur sensible du métal. On peut employer d'autres types appropriés de fours fixes au mobiles. Une quantité appropriée de composé: désulfurant, de préférence un alcali tel que du carbonate sodique ou de la soude caustique commerciale, est placée dans la poche de coulée préchauffée avant d'y couler la fonte liquide.
Il est préférable de préchauffer ou de fondre l'alcali avant de le faire venir dans la poche de coulée.
La première partie te fonte liquide entrant dans la poche de coulée fond immédiatement l'alcali préchauffa et l'alcali liquide
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réagit avec le soufre de la fonte qui entre et le transporte à la surface sous forme de laitier fluide qui peut être enlevé en écumant la poche de coulée.
Après que l'addition d'alcali a été faite, on doit lais- ser quelque temps pour que la réaction s'achève. En général, le temps nécessaire pour transvaser- la fonte dans le mélangeur chaud ou dans l'installation de fabrication d'acier, est suffis sant. Le métal désulfuré fondu est ensuite transféré dans un mélangeur chaud qui est de préférence chauffé également et dans lequel on le laisse au repos aussi longtemps que possible.
L'écumage peut être facilite par l'addition de chaux en poudre qui épaissit le laitier. lieu d'épaissir le laitier alcalin qui s'élève à la surface en emportant avec soi le soufre de la. fonte par l'addition de chaux en poudre comme décrit ci-dessus, on peut ajouter de l'eau à la surface du laitier fondu. Quand cela a été fait en proportion convenable, le laitier est décomposé par la Tapeur formée et.est volatilisée en laissant le métal propre et prêt à être coulé.
Par cette méthode la teneur en soufre de la fonte liquide a été réduite depuis plus de 0,5 pour cent jusqu'à en dessous de 0,03 pour cent ou bien en dessous des limites commerciales ou de la spécification. la présente invention comprend également l'emploi d'au très agents désulfurants, tels que des composés de calcium ou d'aluminium ou autres minéraux désulfurants qui sont ajoutée à la fonte dans la poche de coulée. Les demandeurs ont trouvé également que l'agitation du métal, par exemple par agitation mécanique du récipient ou par le mouvement de la poche de coulée dans sa course du four à l'aciérie au en soufflant des gaz dans le métal fondu,facilite appréciablement la réduction du soufre en l'accélérant.
La quantité d'alcali ajoutée dans la poche de coulée dépend de la quantité de soufre présente dans la fonte et du degré de purification qu'on désire obtenir. Les demandeurs ont
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trouva que plus il y a du soufre dans la fonte, plus violente est sa réaction avec l'alcali, et que plus la réaction est violente, plus le métal final est pur, non seulement quant au soufre mais également quant aux impuretés telles que laitier, minerai non réduit et gaz. L'alcali forme un laitier très fluide ayant un point de fusion bas, et ainsi qu'il a été dit ci-dessus de tels laitiers ont un fort effet purifiant sur le métal.
De ce qui précède, il est à noter que le métal a été raffiné deux fois, d'abord en contact dans le haut fourneau avec du laitier surchauffé à point de fusion relativement bas, et ensuite par contact dans la poche de coulée avec un laitier alcalin fluide.
Il est bien connu que les fontes qui contiennent du manganèse, lorsqu'elles sont laissées au repos dans un récipient chaud, tendent à perdre le soufre sous forme de sulfure de manganèse par liquation dans le laitier qui se forme à la surface du métal liquide. L'élimination du soufre par cette méthode n'a cependant été effectué que d'une manière imparfaite dans la pratique, de 20 pour cent à 40 pour cent seulement ayant été éliminés. Dans la méthode préférée suivant la présente inven tien, il a été trouvé que l'elimination du soufre par le présent procède peut être effectuée d'une manière beaucoup plus complète en contrôlant l'atmosphère au-dessus du métal et la température du bain dans le récipient chaud.
Dans la pratique opératoire des mélangeurs chauds tels que réalisés en général, le- sulfure de manganèse se sépare du métal par liquation et le procédé continue seulement jusqu'au point de saturation de la couche de laitier qui recouvre le bain. quand ce point a été atteint, l'élimination du soufre est achevée. Cependant, il a été trouva, que si l'atmosphère au-dessus du matai dans le réci- pient est maintenue avec un excès d'oxygène, le sulfure de manganèse du laitier s'oxyde rapidement et le soufre s'échappe sous forme de bioxyde de soufre.
De cette manière, la tener en sul-
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fure de manganèse du laitier qui recouvre le bain est maintenue à un chiffre très bas et le procédé' de liquation du sulfure du métal dans le laitier continue jusqu'à ce que la teneur en sou- fre du métal atteint un chiffre très bas. Il . été trouva égale- ment que le taux d'élimihation du soufre est accélère en mainte- nant la fonte à une température aussi élevée que possible pen- dant toute 1*opération afin de tenir la fonte sous une forme fortement fluide. Dans ces conditions, plus de 60 pour cent du soufre dans la fonte peuvent être éliminés.
Les demandeurs ont trouvé cependant, qu'il est avanta- geux aussi bien du point de vue de la production d'une qualité uniforme de fonte par rapport à sa teneur en manganèse que du point de vue de l'économie, d'abandonner la pratique actuelle d'ajouter des minerais manganifères ou de manganèse à la charge du haut fourneau afin de maintenir une teneur suffisamment élerée en manganèse dans la fonte pour la désulfuration subséquen- te dans la poche de coulée et dans le mélangea. En premier lieu, il y a une forte perte en manganèse dans le haut fourneau, plus spécialement lorsqu'il contient des laitiersacides. Cette perte peut s'élever à deux tiers du manganèse total contenu dans la charge.
Ensuite il y a la perte du manganèse dans la poche de coulée au mélangeur qui s'est combiné au soufre pour former du sulfure de manganèse. on évite suivant la présente in- Tention ces deux pertes par le fait qu'on ne charge pas du manganèse dans le haut fourneau excepté celui contenu dans le minerai normal de fer et en enlevant le soufre de la fonte avant l'addition au métal fondu de la quantité de manganèse qui est requise par les spécifications de fonte pour conversion en acier et pour d'autres buts. De cette mahière, on peut contrôler la teneur finale en manganèse de la fonte, tandis que par la méthode connue elle varie suivant la température du creuset du haut fourneau, la basicité du laitier, et les variations dans la
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teneur en manganèse de la charge.
Les demandeurs traitent par conséquent la fonte d'abord avec le composé alcalin ou autre composédésulfurant, en séparant de la fonte par écumage le laitier avec le soufre y contenu, en versant la fonte désulfurée dans le mélangeur et en ajoutant ensuite le manganèse de préférence sous forme de spiegel ou ferro-manganèse préchauffé ou fondu.
Un autre avantage revendique pour l'opération du haut fourneau avec des laitiers du type décrit suivant la présente invention, consiste en une amélioration de la qualité du laitier pour la construction des routes.
Il est bien connu que les laitiers de haut fourneau qui ont un rapport élevé chaux/silice ne conviennent pas pour la construction des routes par le fait que les agglomérés de laitier solide se réduisent en poudre lorsqu'on les laisse au repos. Des laitiers de haut fourneau, dans lesquels le rapport de la chaux à la silice dépasse une certaine limite contiennent comme dit ci-dessus le constituant minéral orthoeilicate de calcium 2Cao.Sio2). A mesure que le laitier se solidifie et ze refroidit, ce constituant minéral tend à se décomposer en formant du bisilioate calcique (CaO.Sio2)et de la chaux libre.
La structure cristalline est détruite et le laitier tombe en poussière.
D'autre part, lorsque le haut fourneau est en opération comme dit ci-dessus avec des laitiers du type bisilicate caloi que (Cao.Sio2), ce minéral étant stable, ne se décomposant pas, et ne libérant pas de la chaux libre, le laitier formé est dur et de caractère cristallin et convient beaucoup mieux comme matériau pour routes.
Lorsque dans la présente spécification oh a employé les expressions "orthosilicates" et "bisilicates" en se rapportant à la constitution des laitiers, on se réfère à ces composés
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tels uils se présentent dans le laitier après le refroidissement, quelle que soit leur constitution à l'état liquide dans le four. Des laitiers du type biailicate tels que ceux. mentionnés ci-dessus ont un point de fusion relativement bas par rapp port à celui d'autres laitiers, et l'expression -Point de fusion relativement base peut être employée de manière interchangeable avec l'expression *type bisilicate" de laitier.
Dans toute la spécification on a employé 1 expression *poche de coulée* pour désigner le récipient qui reçoit la fonte fondue du haut fourneau. Ceate expression *poche de coulée" doit cependant couvrir tout type de récipient qu'il pourrait être désirable d'employer, et cette expression doit être interprêtée dans ce sens dans toute la spécification. Le chauffage préalable peut être le résultat d'un remplissage préalable de la poche de coulée avec du métal fondu, ou bien il peut être le résultat du chauffage en y brûlant du combustible.
Alors qu'il a été décrit des modes préférés de réalisation du procédé suivant l'invention pour la production de fonte de l'analyse désirée, ces méthodes sont aptes à être medifiées ou peuvent nécessiter des modifications afin de tenir compte des diverses conditions et exigences.