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" Perfectionnements à la désulfuration des métaux ferreux en fusion ".
La présente invention est relative à la désulfuration des métaux ferreux en fusion, Elle vise, plus particu- lièrement, la désulfuration d'un métal ferreux en fusion dans le cas où l'on désire obtenir, dans le métal désul- furé, une teneur en soufre uniforme et rèlativement bas- se.
On a besoin de métal ferreux en fusion désulfuré, présentant une teneur en soufre uniforme et tout-@-fair réduite dans un grand nombre d'applications diverses.
L'une de ces applications consiste dans le mélange du métal ferreux en fusion désulfuré avec des scories de silicate de fer fondu en vue de l'obtention, par le pro-
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cédé ASTON, de loupes en fer forgé spongieux,desti- nées à être travaillées pour former des produits en fer forgé . En effet, si le métal présente une teneur en soufre hétérogène, le fer forgé résultant est lui- même hétérogène et peut, dans certains cas particu- liers, ne pas satisfaire aux normes spécifiées ou ne pas convenir à l'usage auquel on le destine .
D'autre part, si la teneur en soufre n'est pas partout suffi- samment basse dans le métal destiné à la fabrication du fer forgé par le procédé ASTON en vue de certaines applications, par exemple les tirants ou entretoises, le fer forgé peut ne pas satisfaire aux normes requises, ou présenter d'autres inconvénients.
La teneur du métal en soufre constitua également un facteur critique en ce qui concerne la température à laquelle il est possible de laminer le fer forgé obtenu à partir de ce métal. Pour des raisons bien connues des techniciens, il est désidable d'effectuer au moins une partie du laminage à une température relativement basse. Si l'on a prévu le laminage en vue de l'achever à une température avantageusement basse et que l'on rencontre des billettes particulières de fer forgé dont la teneur en soufre est supérieure à celle qui est compatible avec la température finale mise en oeuvre, il en résulter? selon toute vraisem- blance un laminage défectueux.
Il n'a pas toujours été possible, jusqu'ici, d'obtenir du métal ferreux en fusion destiné à la fa- brication du fer forgé par le procéda- ASTON avec une teneur en soufre aussi basse qu'on le désire . On n'a pas pu obtenir un métal ferreux très pauvre en sou- fre lorsque la teneur en soufre du métal, avant désulfuration et raffinage, était supérieure à la moyen- ne usuelle . Dans la production des métaux ferreuxen
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fusion pour la fabrication des produits forgés con- formément au procédé ASTON , la coutume est de fondre le métal dans .des cubilots.
Or, lorsque la teneur en soufre du métal en fusion coulé des cubilots était .exceptionnellement élevée, cette teneur relativement haute en soufre se maintenait à travers le stade de désulfuration et celui du raffinage (par,exemple au convertisseur Bessemer) et il en résultait, en définitive, un fer forgé présentant une teneur en soufre exagérée risquant de ne pas satisfaire aux normes ou de ne pas convenir à des applications particulières, ou encore il en résultait un fer forgé impossible à laminer d'une manière satisfaisante aux températures particulières de laminage utilisées.
Un procédé courant pour désulfurer le métal fer- reux en fusion consiste à mélanger celui-ci avec un désulfurant fondu, tel par exemple que la soude causti- . que ou le carbonate de soude . Le mélange est d'habitude effectué en versant le métal an fusion dans le désul- furant fondu qui est contenu dans un récipient. Le soufre contenu dans le métal réagit avec le désulfurant de manière connue, de sorte que la teneur du métal en soufre diminue , le désulfurant qui est de densité plus faible que le métal forme une scorie à la surface du métal et entraîne avec lui le soufre extrait de ce- lui-ci On sépare le métal de la scorie soit en décan- tant cette dernière, soit en soutirant le métal par en-dessous de celle-ci.
La réaction de désulfuration est une réaction interfaciale et son rendement exige un contact intime entre les petites particules du métal et de la scorie..
On a découvert, conformément à l'invention, un procédé nouveau et très économique pour la désulfuration @
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du métal ferreux en fusion, permettant d'obtenir la réaction interfaciale désirée pour assurer une désul- furation de très haut rendement,, La demanderesse a, en outre, découvert certains autres faits concernant la technique mèse en oeuvre pour désulfurer les métaux ferreux en fusion, et permettant de réaliser une désul- furation exceptionnellement uniforme et de haut rende- ment, d'une manière très économique .
Conformément à l'invention, on désulfure le mé- tal ferreux en fusion en mélangeant celui-ci avec le désulfurant et en versant ce mélange dans un récipient dans lequel le désulfurant est présent au moins dès le début de l'opération, Le récipient peut être vide au départ (au début de l'opération) ou il peut contenir du désulfurant en plus de celui mélangé avec le métal ferreux en fusion versé, avant que celui-ci ait été placé dans le récipient.
Le métal ferreux en fusion et le désulfurant avec lequel il est mélangé, avant d'être versé . dans le récipient, sont de préférence versés dans celui-ci de manière à être versés ensem- ble, au moins pendant le début de la coulée . o Ce point présente une importance particulière si le réci- pient est vide avant l'opération de versage.
L'invention vise également la désulfuration du métal ferreux en fusion effectuée en introduisant celui-ci et du désulfurant dans un récipient,puis en versant ce mélange dans un autre récipient dans lequel il y a du désulfurant présent au moins dès le début de l'opération. Tout corme dans le mode opéra- toire décrit au paragraphe précédent,le second réci- pient peut être vide initialement (dès le début de l'opération) ou il peut contenir du désulfurant en plus de celui provenant du premier récipient. De pré-
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férence , on verse le métal ferreux en fusion et le dé- sulfurant du premier récipient dans le second, de manière que ces deux éléments soient versés ensemble au moins pendant la première partie de l'opération.
Ce point présente une importance particulière si le second récipient est vide avant l'opération de coulée. Il est avantageux'de couler le métal ferreux en fusion et le désulfurant du premier récipient dans le second, au moyen d'un bec de coulée.
Il semble que le fait de verser le métal et le désulfurant comme on l'a expliqué ci-dessus provoque une réac- tion interfaciale intime entre le métal ferreux en fu- sion et le désulfurant, assurant une désulfuration très effi- cace.
Au cours de la désulfuration, le désulfurant recueille le soufre qui est éliminé du métal ferreux en fusion ; sa teneur en soufre augmente ainsi pendant son utilisation. La mesure dans laquelle cette teneur en soufre du désulfurant augmente, dépend de la quantité de soufre éliminée du métal, ainsi que du rapport entre le désulfurant-et le mé- tal ferreux en fusion utilisés . De plus, si l'on réutilise le désulfurant plus d'une fois, sa teneur en soufre tend à augmenter au moins jusqu'à un certain point.
On a constaté qu'il est nécessaire de régler la teneur en soufre du désulfurant de manière à la maintenir à une valeur ne dépassant pas sensiblement 12 % si l'on veut réaliser une désulfuration efficace et uniforme -Ce contrôle peut être réalisé de diverses manières; l'un des procédés consiste à maintenir un rapport du désulfurant, au métal assez grand pour que, malgré une désulfuration de ce dernier plus efficace que tout ce qu'il a été possible de réaliser jusque là, la quantité de soufre cédée par le métal ferreux en fusion au désulfurant ne soit pas suffi- samment grande pour que la proportion de soufre dans le
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désulfurant s'élève au delà de 12 % environ.
La teneur en soufre du désulfurant peut être réduite par grillade, par exemple en insufflant de l'air à travers le désulfurant fondu .Il est possible de contrôler la teneur en soufre du désulfurant en rajoutant du désulfurant frais au désul- furant usé.
Le procédé de désulfuration conforme à l'invention peut être appliqué à un métal ferreux en fusion coulé d'un haut-fourneau au fondu dans un cubilot dans un four à réverbère eu autre four de fusion.
On va maintenant donner un exemple d'une application pratique du procédé de désulfuration objet de l'invention.
Ce procédé peut être utilisé très avantageusement pour désul- furer un métal ferreux en fusion destiné à la fabrication du fer forgé par le procédé Aston susmentionné . Le métal peut, comme on l'a dit, être fondu dans des cobilots, On peut couler périodiquenent le métal des cubilots dans un récipient. Une coulée moyenne du cubilot peut présenter une masse de 12.230 kgs par exemple . Pendant que l'on ef- fectue la coulée du métal dans le récipient, on introduit dans celui-ci une certaine quantité de désulfurant,par exemple de la soude caustique .
Il est possible de fondre le désulfurant préalablement à son introduction dans le ré- cipient , mais on constate qu'il est superflu de procéder ainsi lorsqu'on utilise le procédé objet de l'invention; aussi introduit-on , d'ordinaire, le désulfurant dans le récipient sous forme solide . La quantité de désulfu- rant introduite dépend de la teneur en soufre du métal et du degré auquel on veut pousser la désulfuration . Pour une coulée normale du cubilot, de l'ordre indique ci-d'ssus, la masse de soude caustique introduite dans le récipient peut varier entre 45 et 180 kgs.
L'introduction du désulfurant dans le récipient
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dans lequel on coule le métal du cubilot peut se faire à intervalles détermines au cours du prélèvement du métal.
Le métal en fusion provenant des cubilots et le désulfu- rant se mélangent dans le récipient en le désulfurant, s'il était solide au départ, fond. La densitédu désulfu- rant étant relativement faible par rapport à celle du métal, le désulfurant monte au sommet du bain et forme une scorie sur la surface du métal.
Après avoir effectué les prélèvements du métal des cubilots dans le récipient et y avoir introduit le désul- furant comme on l'a expliqué, on verse le métal et le désul- furant dans un second récipient dans lequel le désulfurant est présent au moins dès le début de l'opération de coulée.
Le second récipient peut être vide ou contenir une quantité supplémentaire de désulfurant. Dans ce dernier cas, le désul- furant additionnel qu'il contient est de préférence à l'état fondu . Ce peut être du désulfurant provenant d'une opéra- tion de désulfuration effectuée sur une coulée antérieure des cubilots.
Le mélange du métal et du désulfurant est versé du premier dans le second récipient, de telle sorte que le métal et le désul furant soient versés ensemble au moins. pendant la première partie de l'opération. Ce point pré- sente une importance particulière si le second récipient est initialement vide. Il doit y avoir dansée second réci- pient, pendant la plus grande partie de l'opération de coulée, une quantité appréciable de désulfurant, car la réaction interfaciale assurant l'efficacité du procédé, entre le métal et le désulfurant, s' accomplit, pour une grande part, lors du passage du métal à travers une masse de désulfurant .
On trouve très avantageux de couler le contenu du premier récipient dans le second au moyen d'un bec de coulée, car on assure ainsi la présence d'une quan-
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tité appréciable de désulfurant dans le second récipient pendant le début de l'opération. En effet, le désulfurant, surnageant sous forme de laitier à la surface du métal dans le premier récipient, est évacué le premier lorsqu 1 on verse au moyen d'un bec ou du moins ce désulfurant constitue une partie importante de la coulée versle début de l'opé- ration.
Ainsi qu'on l'a indiqué, on/contrôle la teneur en sou- fre du désulfurant de manière à ce qu'elle ne dépasse sensiblement pas 12 %. Lorsqu'on tient compte de ce point, et que l'on utilise le procédé décrit ci-dessus, on obtient une désulfuration remarquablement efficace et économique.
Il doit être bien entendu que l'on n'a décrit que quelques modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, qui peut être modifiée sans s'écarter de son esprit.
REVENDICATIONS --------------
1. Procédé de désulfuration des métaux ferreux en fusion, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger le métal ferreux en fusion et l'agent désulfurant et à verser le mélange dans un récipient de manière à assurer la pré- sence d'une partie appréciable du désulfurant au moins depuis le début de l'opération de versage.
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"Improvements to the desulphurization of molten ferrous metals".
The present invention relates to the desulfurization of molten ferrous metals. It relates more particularly to the desulfurization of a molten ferrous metal in the case where it is desired to obtain, in the desulfurized metal, a content. uniform and relatively low sulfur.
There is a need for a desulfurized molten ferrous metal exhibiting uniform sulfur content and all in all reduced in a number of diverse applications.
One of these applications consists in the mixing of the desulphurized molten ferrous metal with molten iron silicate slag with a view to obtaining, by the pro-
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ceded ASTON, of spongy wrought iron burls, intended to be worked to form wrought iron products. Indeed, if the metal has a heterogeneous sulfur content, the resulting wrought iron is itself heterogeneous and may, in special cases, not meet the specified standards or be unsuitable for its intended use. .
On the other hand, if the sulfur content is not everywhere sufficiently low in the metal intended for the manufacture of wrought iron by the ASTON process for certain applications, for example tie rods or spacers, wrought iron can fail to meet the required standards, or have other disadvantages.
The sulfur content of the metal was also a critical factor with regard to the temperature at which it is possible to roll the wrought iron obtained from this metal. For reasons well known to those skilled in the art, it is desirable to carry out at least part of the rolling at a relatively low temperature. If the rolling has been planned with a view to completing it at an advantageously low temperature and there are particular wrought iron billets whose sulfur content is greater than that which is compatible with the final temperature used , will it result? in all likelihood defective lamination.
Heretofore, it has not always been possible to obtain molten ferrous metal for use in wrought iron manufacture by the ASTON process with as low a sulfur content as desired. A very low sulfur ferrous metal could not be obtained when the sulfur content of the metal, before desulfurization and refining, was higher than the usual average. In the production of ferrous metals
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smelting for the manufacture of products forged in accordance with the ASTON process, the custom is to melt the metal in cupolas.
However, when the sulfur content of the molten metal poured from the cupolas was exceptionally high, this relatively high sulfur content was maintained through the desulfurization and refining stages (for example at the Bessemer converter) and the result was, ultimately, wrought iron with an excessive sulfur content might fail to meet standards or be unsuitable for particular applications, or else the result was wrought iron which could not be laminated satisfactorily at particular rolling temperatures used.
A common method of desulfurizing molten ferrous metal is to mix it with a molten desulfurizer, such as, for example, caustic soda. that or soda ash. Mixing is usually carried out by pouring the molten metal into the molten desulfurizer which is contained in a vessel. The sulfur contained in the metal reacts with the desulfurizer in a known manner, so that the sulfur content of the metal decreases, the desulfurizer which is of lower density than the metal forms a slag on the surface of the metal and carries with it the sulfur extract thereof The metal is separated from the slag either by decanting the latter or by withdrawing the metal from below it.
The desulfurization reaction is an interfacial reaction and its performance requires close contact between the small particles of the metal and the slag.
We have discovered, in accordance with the invention, a new and very economical process for desulfurization @
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molten ferrous metal, making it possible to obtain the desired interfacial reaction to ensure a very high yield desulfurization, The Applicant has, moreover, discovered certain other facts concerning the technique used to desulfurize molten ferrous metals , and allowing exceptionally uniform and high efficiency desulfurization to be achieved in a very economical manner.
In accordance with the invention, the molten ferrous metal is desulfurized by mixing the latter with the desulfurizer and by pouring this mixture into a container in which the desulfurizer is present at least from the start of the operation. The container can be empty at the start (at the start of the operation) or it may contain desulfurizer in addition to that mixed with the molten ferrous metal poured in, before this has been placed in the container.
The molten ferrous metal and the desulfurizer with which it is mixed, before being poured. in the container, are preferably poured therein so as to be poured together, at least during the start of the pouring. o This point is of particular importance if the container is empty before the pouring operation.
The invention also relates to the desulfurization of the molten ferrous metal carried out by introducing the latter and desulfurizer into a container, then by pouring this mixture into another container in which there is desulfurizer present at least from the start of the process. surgery. As in the operating mode described in the preceding paragraph, the second container may be empty initially (from the start of the operation) or it may contain desulfurizer in addition to that coming from the first container. Befor-
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Preferably, the molten ferrous metal and the desulfurizer are poured from the first container into the second, so that these two elements are poured together at least during the first part of the operation.
This point is of particular importance if the second container is empty before the casting operation. It is advantageous to pour the molten ferrous metal and the desulfurizer from the first vessel into the second by means of a pouring spout.
It appears that pouring the metal and the desulfurizer as explained above causes an intimate interfacial reaction between the molten ferrous metal and the desulfurizer, providing very efficient desulfurization.
During desulfurization, the desulfurizer collects the sulfur which is removed from the molten ferrous metal; its sulfur content thus increases during its use. The extent to which this sulfur content of the desulfurizer increases, depends on the amount of sulfur removed from the metal, as well as the ratio of the desulfurizer to the molten ferrous metal used. In addition, if the desulfurizer is reused more than once, its sulfur content tends to increase at least to some extent.
It has been found that it is necessary to adjust the sulfur content of the desulfurizer so as to maintain it at a value not substantially exceeding 12% if it is desired to achieve efficient and uniform desulfurization - This control can be carried out in various ways. ; one of the methods consists in maintaining a ratio of the desulfurizer to the metal large enough so that, despite a desulfurization of the latter more efficient than anything that has been possible to achieve up to now, the quantity of sulfur given up by the metal molten ferrous to the desulphurizer is not sufficiently large for the proportion of sulfur in the
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desulfurizer rises above approximately 12%.
The sulfur content of the desulfurizer can be reduced by grilling, for example by blowing air through the molten desulfurizer. The sulfur content of the desulfurizer can be controlled by adding fresh desulfurizer to the spent desulfurizer.
The desulfurization process according to the invention can be applied to a molten ferrous metal poured from a blast furnace to the melt in a cupola in a reverberation furnace or another smelting furnace.
An example of a practical application of the desulfurization process which is the subject of the invention will now be given.
This process can be used very advantageously for desulphurizing a molten ferrous metal intended for the manufacture of wrought iron by the aforementioned Aston process. Metal can, as has been said, be melted in coblets. Metal from cupolas can be poured periodically into a container. An average cupola pour can have a mass of 12,230 kg, for example. While the metal is being poured into the vessel, a certain quantity of desulfurizer, for example caustic soda, is introduced into the latter.
It is possible to melt the desulfurizer prior to its introduction into the receptacle, but it is found that it is superfluous to proceed in this way when the process which is the subject of the invention is used; therefore, the desulfurizer is usually introduced into the vessel in solid form. The amount of desulfurizer introduced depends on the sulfur content of the metal and the degree to which the desulfurization is to be carried out. For a normal pouring of the cupola, of the order indicated above, the mass of caustic soda introduced into the container can vary between 45 and 180 kgs.
Introducing the desulfurizer into the container
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in which the metal is poured from the cupola can be done at specified intervals during the withdrawal of the metal.
The molten metal from the cupola furnaces and the desulfurizer mix in the vessel, desulfurizing it, if it was initially solid, melts. Since the density of the desulfurizer is relatively low relative to that of the metal, the desulfurizer rises to the top of the bath and forms a slag on the surface of the metal.
After taking the metal samples from the cupolas in the container and introducing the desulfurizer therein as explained, the metal and the desulfurizer are poured into a second receptacle in which the desulfurizer is present at least from the start. start of the casting operation.
The second container may be empty or contain an additional amount of desulfurizer. In the latter case, the additional desulfurizer which it contains is preferably in the molten state. It may be desulfurizer from a desulfurization operation carried out on a previous cupola run.
The mixture of the metal and the desulfurizer is poured from the first into the second container, so that the metal and the desulfurizer are poured together at least. during the first part of the operation. This point is of particular importance if the second container is initially empty. There must be in the second vessel, during the greater part of the casting operation, an appreciable quantity of desulfurizer, since the interfacial reaction ensuring the efficiency of the process, between the metal and the desulfurizer, takes place. to a large extent, during the passage of the metal through a mass of desulfurizer.
It is found very advantageous to pour the contents of the first container into the second by means of a pouring spout, since this ensures the presence of a quantity.
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appreciable amount of desulfurizer in the second vessel during the start of the operation. Indeed, the desulfurizer, supernatant in the form of slag on the surface of the metal in the first container, is discharged first when one is poured by means of a spout or at least this desulfurizer constitutes an important part of the casting towards the start of the process. the operation.
As indicated, the sulfur content of the desulfurizer is controlled so that it does not substantially exceed 12%. When this point is taken into account, and the process described above is used, remarkably efficient and economical desulfurization is obtained.
It must be understood that only a few preferred embodiments of the invention have been described, which can be modified without departing from its spirit.
CLAIMS --------------
1. Process for the desulfurization of molten ferrous metals, characterized in that it consists in mixing the molten ferrous metal and the desulfurizing agent and in pouring the mixture into a container so as to ensure the presence of a part. appreciable desulfurizer at least from the start of the pouring operation.