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" Perfectionnement à l'affinage des métaux ferreux suivant le procédé Bessemer".
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La présente invention a pour objet un procédé d'affi- nage des métaux ferreux suivant le procédé Bessemer.
Elle se rapporte plus particulièrement à l'affinage des métaux ferreux ne pouvant s'adapter ni au procédé Bessemer acide, ni au procédé Bessemer basique .
La présente invention a pour objet un traitement combiné ou duplex Bessemer, acide et basique d'affinage des métaux ferreux, traitement permettant l'obtention de résultats qui n'ont pu être antérieurement atteints qu'avec des procédés spéciaux extrêmement coûteux.
On sait qu'il existe deux procédés d'affinage des métaux ferreux au Bessemer, c'est-à-dire en soufflant de l'air à travers le métal fondu en vue de l'affiner par oxydation de certains de ses constituants.
Un des procédés est le procédé Bessemer acide utilisé aux Etats-Unis d'Amérique et l'autre est le procédé Besse- mer basique utilisé en Europe.
Dans le procédé Bessemer acide, on utilise un conver- tisseur Bessemer avec un revêtement réfractaire ailiceux ou acide et la principale source de combustible pour fournir la température au métal est le silicium présent dans le métal lui-même . L'oxydation du silicium fournit la chaleur, le produit d'oxydation étant la silice qui a un caractère acide . Le laitier formé lors de l'affinage Besse- mer acide du métal ferreux présente donc un caractère nettement acide et comprend du silicate de fer avec une certaine quantité d'oxyde de manganèse formé par l'oxyda- tion du manganèse dans le métal .
La formation du laitier acide d'affinage oblige à revêtir le convertisseur d'une matière réfractaire acide,
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Lors de l'affinage Bessemer acide du métal ferreux, il ne peut se produire aucune déphosphoratior. étant donné que l'élimination du phosphore ne nécessite pas seulement un réactif oxydant, mais également un laitier basique pour retenir le pentoxyde de phosphore qui est le produit d'oxy- dation du phosphore.
Pour cette raison, la gamme dans laquelle on peut choisir le métal ferreux à affiner par le procédé Bessemer acide est réduite, en ce qui concerne la teneur en phosphore le métal doit être choisi de façon à ne pas avoir avant l'af- finage plus de phosphore que n'en doit contenir le métal traité au Bessemer. Cependant, la teneur en phosphore du métal affiné au Bessemer acide est légèrement supé- rieur.e à la teneur en phosphore du métal chargé dans le convertisseur. Ceci est dû au fait qu'il se produit pendant l'affinage une certaine perte de métal sans perte corres- pondante de phosphore . La teneur en phosphore du métal fer- reux affiné par le procédé Bessemer acide se situe généra- lement aux environs de 10 % au-dessus de la teneur en p hos- phore du métal ferreux chargé dans le convertisseur.
Si,par exemple, le métal ferreux chargé dans le convertisseur contient 0,10 % de phosphore, le métal affiné contiendra environ 0,11 % de phosphore . En conséquence, lorsque l'on doit utiliser le procédé Bessemer acide pour affiner des métaux ferreux, les métaux à affiner doivent être soigneusement choisis de sorte que leur teneur en phosphore ne soit pas supérieure et soit même légèrement inférieure à la teneur en phosphore spécifiée pour le métal affiné.
Dans le procédé Bessemer basique, le convertisseur est muni d'un revêtement réfractaire basique tel que la dolo- mie du la magnésite.
Dans le procédé Bessemer basique, il n'est pas possi- ble d'utiliser le silicium contenu dans le métal de charge
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comme source principale de combustible destiné à fournir la chaleur, étant donna que comme mentionné ci-dessus, le produit d'oxydation du silicium est la silice qui est nettement acide et réagirait avec le revêtement basique du convertisseur, revêtement qu'elle détruirait. En conséquence, lors de l'affinage Bessemer basique, on utilise un fer à faible teneur en silicium, la teneur en phosphore étant utilisée comme source principale de combustible .
Le pentoxyde de phosphore, c'est-à-dire le produit d'oxydation du phosphore, possède un caractère très faiblement acide, presque neutre et ne réagit pas sensiblement avec le revêtement basique du convertisseur étant donné spécialement qu'on introduit dans la pratique normale de l'affinage au Bessemer basique, une certaine quantité de chaux, avele métal de charge.
Afin de fournir suffisamment de combustible dans le procédé Bessemer basique, et afin de développer la tempéra- ture d'affinage désirable, le métal de charge doit conte- nir au moins environ 2 % de phosphore . Les minerais européens ont une teneur en phosphore suffisamment élevée pour fournir la quantité d'environ 2% de phosphore dans la charge du convertisseur. En fait, c'est cette circonstan- ce qui impose l'emploi du procédé d'affinage au Ressemer basique en Europe.
Aux Etats-Unis d'Amérique, on dispose de minerai de fer contenant une quantité suffisamment réduite de phospho- re pour que le métal à affiner au Bessemer puisse en être produit tout en ayant une teneur en phosphore suffisamment faible pour qu'aucune déphosphoration ne soit nécessaire.
Ce métal est affiné par le procédé Bessemer acide,en utilisant le silicium contenu dans le métal comme source de combustible . Néanmoins, il existe un degré intermédiai- re de minerai à partir duquel on produit un métal ferreux,
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minerai qui contient une quantité de phosphore si élevée que le métal qui est produit à partir de ce minerai ne peut être affiné de façon satisfaisante par le procédé
Bessemer-acide, étant donné que le produit affiné serait trop riche en phosphore, et qu'il ne peut pas non plus être affiné de façon satisfaisante par le procédé Bessemer basique, étant donné que la quantité de phosphore dans le métal n'est pas suffisante pour fournir la quantité de combustible requise dans ce procédé . Ce minerai donne des métaux ferreux ayant une teneur en phosphore se si- tuant entre 0,20 et 0,30 %.
Ce métal ferreux a donc été affiné, par nécessité, dans des fours Martin basiques ou dans des fours basiques électriques. Tout essai d'affinage par Bessemer acide devrait être suivi d'un traitement spécial et coûteux de déphosphoration. Les minerais à par- tir desquels ce métal est produit, sont disponibles en tsès grande quantité de sorte que le problème de la dé- phosphoration est particulièrement coûteux.
La présente invention a pour objet un procédé d'affi- nage des métaux ferreux du type précité ne nécessitant pas le traitement spécial et coûteux de déphosphoration.
Le procédé consiste à affiner au Bessemer acide une quantité inférieure à la totalité de métal à oxyder au
Bessemer et à oxyder ensuite au Bessemer basique le reste des constituants du métal à oxyder au Bessemer.
La première partie du traitement d'affinage peut être effectuée dans un convertisseur Bessemer acide ; que la deuxième partie du traitement d'affinage peut être effectuée dans un convertisseur Bessemer basique .
Le procédé donne un rendement élevé étant donné que l'on peut utiliser aussi bien le silicium que le phosphore comme combustible et que l'on n'a besoin d'aucun traite- ment spécial de déphosphoration. Le métal peut être soufflé
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dans nn convertisseur Bessemer acide jusqu'à ce que le si- licium ait été grandement ou presque entièrement oxydé, après quoi la charge peut être transférée à un convertis- seur basique dans lequel on peut oxyder la quantité dési- rée de phosphore . Le degré d'oxydation du phosphore dans la deuxième phase sera contrôlé de façon à produire dans le métal affiné le pourcentage de phosphore spécifié.
Le métal partiellement affiné obtenu après la première phase (dans le convertisseur Bessemer acide) doit être du métal entièrement séparé du laitier acide . La séparation/d'avec le laitier est facilitée du fait qu'à peu près au moment où la première phase est achevée, c'est-à-dire lorsque le silicium a été en grande partie ou presque entièrement oxydé, la laitier atteint la condition de viscosité maximum. Ceci rend possible l'inclinaison du convertis- seur/et le versement du métal ferreux partiellement affi- né, le laitier grandement visqueux adhérant au convertis- seur aux environs de l'ouverture de déversement et aux parties voisines du bec en formant un pont au-dessus de ce bec.
Il en résulte que le métal peut être versé à travers le laitier en forme de pont, n'entraînant avec lui que très peu de laitier. De cette façon, le procédé est largement facilité du fait qu'il n'est nécessaire d'utiliser aucun dispositif spécial pour retenir le lai- tier lorsqu'on verse le métal et qu'il n'est pas nécessai- re de décrasser. De plus, la viscosité du laitier peut être utilisée comme un indice de la condition du métal, la première phase d'affinage dans le convertisseur acide étant achevée et le métal étant prêt à être versé lorsque le laitier atteint sa condition de viscosité maximum.
On transfère le métal du convertisseur acide dans le convertisseur basique . Le métal peut être versé directe- ment du convertisseur acide dans le convertisseur basique -
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ou bien être versé dukonvertisseur acide dans une poche de transport et de là dans le convertisseur basique . Il est désirable, lorsque l'on verse le métal dans le con- vertisseur basique, d'ajouter une certaine quantité de chaux afin d'assurer la formation d'un laitier nettement basique .
Lorsque le métal ferreux chargé dans le convertisseur acide au début du procédé d'affinage possède une teneur trop faible en silicium, on peut ajouter, en vue du réglage, du silicium par exemple sous la forme de ferosilicium.
Si la teneur en silicium de la charge initiale est exceptionnellement élevée, le soufflage dans le conver- tisseur acide est prolongé jusqu'à ce que le silicium soit en grande partie ou presque entièrement oxydé.
A titre d'exemple de la mise en oeuvre du procédé duplex d'affinage au Bessemer faisant l'objet de la présente invention, on peut citer le cas d'un métal ferreux fondu ayant une teneur en phosphore d'environ 0,25 % et qui est chargé dans le convertisseur Bessemer acide.
On souffle la charge dans le convertisseur acide jusqu'à ce que le silicium ait été en grande partie ou presque entièrement oxydé. Lors de l'oxydation du silicium, une certaine quantité de manganèse est également oxydée, mais une très faible quantité seulement de carbone est oxydée, tandis qu'aucune quantité sensible de phosphore n'est oxydée. Lorsque le silicium a été oxydé en grande partie ou d'une façon sensiblement totale, on arrête l'opération d'affinage au Bessemer et le métal partiellement/affiné est soutiré du convertisseur acide .
Etant donné que la première phase d'affinage dans le convertisseur acide se limite sensiblement à l'élimination du silicium, le lai- tier d'affinage dans le convertisseur acide est un laitier
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à silicate de fer contenant une certaine quantité d'oxyde de manganèse, mais dans lequel la teneur en silice est très élevée par rapport à la teneur en oxyde de fer et en oxyde de manganèse . Par exemple, le laitier dans le convertisseur acide à la fin de la première phase du procédé d'affinage duplex au Bessemer conforme à la présente invention a une composition se rapprochant de :
SiO2 75,5 %
FeO Il,02 % MnO 9,02 %
A1203 2,40 %
Un laitier ayant cette composition possède un point de fusion très élevé et en conséquence est extrêmement visqueux et virtuellement solidifié et granuleux. Cette condition du laitier rend possible , cornue expliqué ci-dessus, l'écoulement du métal partiellement affiné, tout en effectuant une séparation nette entre le métal et le laitier acide
L'utilisation de dispositifs auxiliaires, tels qu'une séparation insérée dans le bec du convertisseur, un ringard ou de tous autres dispositifs est inutile.
Le métal partiellement affiné évacué hors du conver- tisseur acide est chargé dans un convertisseur basique, soit directement, soit au moyen d'une poche de transport.
Normalement, il est désirable de transporter le métal du convertisseur acide au convertisseur basique au moyen d'une poche de transport bien que les deux convertisseurs soient de préférence disposée très près l'un de l'autre. Avant ou pendant l'affinage du métal dans le convertisseur basi- que, on ajoute une certaine quantité de chaux en vue de former un laitier nettement basique dont le convertisseur basique s'accommode aisément.
Dans ce convertisseur, on oxyde les quantités restantes de manganèse et de carbone,et
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après que pratiquement tout le carbone a été éliminé, le phosphore est oxydé jusqu'au degré voulu, Le pentoxy- de de phosphore, c'est-à-dire le produit d'oxydation du phosphore, réagit avec le CaO de l'addition de chaux et forme un laitier stable à phosphate de calcium. La quantité de phosphore éliminée dans la deuxième phase (dans le convertisseur basique) peut être réglée selon le désir à tout degré voulu en réglant la durée de soufflage après que l'élimination du carbone a été ache- vée .
Lorsque la quantité désirée de phosphore a été éliminée, l'affinage dans le convertisseur basique est achevé et le métal affiné est évacué par versement et peut être utilisé pour le moulage de lingots ou dans tout autre but. Le métal s'adapte facilement à la production de fer de forge par le procédé Aston bien connu .
Le procédé duplex d'affinage au Bessemer conforme à la présente invention convient à l'affinage d'une très large gamme de métaux plus particulièrement en ce qui concerne les teneurs en silicium et en phosphore.
De même, il permet de produire un métal affiné ayant une teneur en phosphore désirée sans aucune opération spéciale de déphosphoration et quelle que soit la teneur en phosphore du métal de départ.
Il va de soi que la présente invention se prête à diverses variantes pouvant être réalisées sans s'écarter de l'esprit de la présente invention.
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