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PROCEDE POUR LA DESILICIATION ET LA DESULFURATION DE LA FONTE,
Un problème important de la sidérurgie est la désulfuration de la fonte. La recherche de la production, dans les hauts-fourneaux, de fon- tes à teneurs relativement basses en soufre oblige à produire des fontes à teneurs en.manganèse élevées, et ceci ne suffit généralement pas encore, si bien que l'on traite souvent ultérieurement la fonte par des produits à base de soude, ou par de la chaux, etc,.. Il;est connu également de désulfurer la fonte par des laitiers ne contenant pas d'oxyde de fer, ni de manganèse, ou seulement des teneurs infimes en ces oxydes.
Un autre problème important est la désiliciation de la fonte.
Lorsque celle-ci est destinée à être soufflée dans un convertisseur basique, une haute teneur en silicium gène la déphosphoration recherchée et oblige à ajouter une quantité de chaux supplémentaire; elle augmente également les pertes en fer par projection et dans la scorie, ce qui est une source d'ac- croissement du prix de revient. Enfin, les irrégularités fréquentes des te- neurs en silicium du haut-fourneau sont source d'irrégularités dans la marche au convertisseur basique et la qualité de l'acier produit.
Lorsque la fonte est destinée à être ajoutée dans un four Martin et que la charge doit être déphosphorée, il y a encore intérêt à en abaisser;la teneur en silicium, car plus lateneur en silicium est élevée et plus la déphosphoration est gênée, et plus il faut ,-.ajouter de chaux et de minerai de fer. Il est connu qu'une telle désiliciation de la fonte peut être obtenue, soit en soufflant de l'air ou de l'oxygène dans la fonte, soit en traitant celle-ci par un laitier riche en oxyde de fer.
La présente invention, due aux trabaux de Monsieur René Perrin , permet d'obtenir par un seul traitement par laitier à la fois la désulfura- tion et la désiliciation de la fonte, c'est-à-dire le résultat qui ne pouvait être obtenu jusqu'ici que par l'usage successif de deux laitiers, l'un exempt
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d'oxyde, l'autre oxydé, c'est-à-dire au prix d'une grande complication.
Elle consiste essentiellement à traiter la fonte par un laitier renfermant, à côté d'éléments désulfurants, des oxydes en quantité telle qu'ils oxydent la quantité de silicium que l'on désire éliminer de la fonte, et à prolonger l'action du laitier après cette oxydation du silicium pendant un temps suffisant pour que les éléments désulfurants puissent exercer leur action.
Parmi les éléments désulfurants à mettre en oeuvre, on peut citer les oxydes basiques, tels que la chaux, la magnésie, la baryte, la soude, etc.... Les oxydes destinés à réduire le silicium seront de préférence les oxydes de fer ou de manganèse...
D'une manière plus générale, on choisit le laitier à mettre en oeuvre de telle sorte que sa composition après élimination des oxydes et rem- placement. de ceux-ci par de la silice, ait un caractère désulfurant.
Les oxydes réductibles par le silicium seront de préférence des oxydes de fer et de manganèse.
Au début du traitement, le silicium réduit la plus grande partie de ces oxydes ; laitier s'enrichit parallèlement en silice, qui s'unit aux bases, et si la quantité et la composition du laitier initial ont été choi- sies de telle sorte qu'après cet enrichissement en silice, le laitier reste fondu d'une part, et ait un caractère désulfurant de l'autre, il se produit, au cours de la prolongation de l'opération, une désulfuration substantielle de la fonte.
Ces deux conditions : laitier final fondu à la température de la fonte, qui est généralement nettement plus basse que celle de l'acier, et d'autre part, laitier à pouvoir nettement désulfurant, limitent fortement le champ des compositions de laitier utilisables, surtout si l'on recherche des compositions essentiellement à base de produits courants, pour ne pas grever le prix de revient, car les laitiers sont d'autant plus désulfurants qu'ils sont plus riches en base et parallèlement plus réfractaires. C'est ainsi que les laitiers désulfurants couramment employés pour le traitement de l'acier ne sont point fondus aux températures usuelles des fontes.
Pour déterminer cette composition du laitier initial, il est re- commandé de procéder de la manière suivante :on se fixe par avance le type de laitier auquel on désire aboutir à la fin de la désiliciation. Ce laitier doit être désulfurant et doit contenir de la silice.
Dans l'analyse du laitier ainsi choisi, on remplace une partie ou la totalité de la silice par de l'oxyde de fer et/ou de l'oxyde de manga- nèse et c'est cette nouvelle composition que l'on choisit pour le laitier initial.
La quantité de laitier à mettre en oeuvre sera déterminée par la quantité de silicium à éliminer de la fonte, compte tenu des proportions d'oxydes réductibles par le silicium qui sont contenus dans le laitier.
Plus la proportion d'oxydes est grande, plus la quantité de lai- tier à mettre en oeuvre pour l'élimination d'une même quatité de silicium pourra être faible.
Si la proportion d'oxydes est relativement faible, on devra met- tre en oeuvre une quantité de laitier plus grande, mais on aboutira alors a un laitier final moins riche en silice. La désulfuration sera ainsi faci- litée, tant à cause de la grande quantité de laitier mise en oeuvre, que de sa faible teneur en silice.
Il est le plus souvent nécessaire aussi que le laitier soit bien fondu au début du traitement et le reste au cours de son évolution. Cette
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condition se trouve en général automatiquement remplie si l'on fait appel BA%b R'@#4µpes de laitiers indiqués ci-dessus et ceci d'autant mieux que le poids de laitier mis en oeuvre sera grand et que .La quantité de silicium a en miner de la fonte sera faible,, ces deux facteurs agissant dans le sens d'une atté-
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nuation de la variation de composition du laitier au cours du traitement'.'
Enfin, il est préférable, pour obtenir une très bonne désulfura- tion, de maintenir en fin d'opération, dans la fonte, une certaine quantité de métal réducteur.
Celui-ci est normalement le silicium et la quantité d'onde introduite initialement dans le laitier doit -être calculée de maniè- re à ce que la fonte contienne encore après traitement une faible quantité de cet élément. Cependant, celui-ci pourrait être remplacé par un autre réducteur tel que l'aluminium, le titane, le calcium, le magnésium, etc.. que l'on aurait ajouté à la fonte en fin d'opération.
Pour la mise en,oeuvre du procédé, le traitement de la fonte peut être effectué dans un four spécial ou dans un mélangeur. On peut aussi procéder à des opérations de brassage entre laitier et métal suivant toutes techniques connues, par exemple par versement violent du bain de fonte dans une poche contenant le laitier à l'état fondu. Il est essentiel, dans tous les cas, que le contact entre laitier et métal soit prolongé suffisamment longtemps pour que une fois effectuée la réduction des oxydes, le laitier ait le temps d'exercer son action désulfurante sur la fonte.
En raison du caractère exothermique de la réaction (réduction des oxydes par le cilicium), l'apport de chauffage extérieur en cours de trai- tement peut être très réduit et même inexistant. Dans le cas où l'opération se fait dans un appareil non chauffé, il est toutefois préférable d'introdui- re le laitier à l'état fondu, ou tout au moins préchauffé, Dans ce cas, non seulement le bain de fonte ne se refroidit pas en cours de traitement, mais il peut même se réchauffer.
En dehors du fait qu'il ne nécessite que peu ou pas du tout d'é- nergie calorifique, le procédé objet de l'invention est particulièrement éco- nomique parce qu'il s'accompagne d'une réintégration de fer et/ou de manganè- se dans la fonte. Les quantités de ces éléments réintroduits sont variables
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suivant la nature des oxydes mis en jeu (Fe 0 , FeO, MnO) Elles sont prati- quement comprises entre 2, 6 et 4 fois le poids du silicium éliminé.
Le procédé peut avantageusement être utilisé pour la désulfura- tion de la fonte directement à la sortie du haut-fourneau. Dans ce cas, la marche du haut-fourneau peut elle-même être modifiée. On peut en particu- lier fonctionner avec des indices de basicité moins élevés et consentir à des réintroductions plus importantes de silicium. Le silicium est ensuite partiellement remplacé par du fer et du manganèse, au cours du traitement de désulfuration.
Les exemples donnés ci-dessous, à titre non limitatif, permettront de mieux comprendre l'invention et la manière de la mettre en oeuvre.
Exemple 1. - On a à désilicier et à désulfurer une fonte contenant :
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C ............ 3e3 % sie,oooo-O..4000 0,5 %
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<tb> Mn............ <SEP> 1,2 <SEP> %
<tb>
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.....,oo..,o 0,08 Pi ............ 2 % On traite cette fonte par un laitier ayant la composition suivante :
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CaOooooooooooo 39% CaF 2 aosooooeo 1G4 7
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<tb> Fe2O3......... <SEP> 39 <SEP> % <SEP>
<tb>
Le poids de laitier mis en oeuvre est d'environ 30 Kgs par tonne de fonte.
Au cours du traitement; la composition du laitier varie par suite de l'oxydation du silicium par l'oxyde de fer, puis le laitier absorbe le sou-
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BieEt>f8cifNÁ<flte En fin d'opération, le laitier a la composition suivante :
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CaO ........... 45% v 20$00000000. 25 ; Si02 0000000000 26%
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<tb> S <SEP> ........... <SEP> 2,4 <SEP> %
<tb>
Les teneurs en silicium et en soufre de la fonte sont tombées respectivement à :
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Si e 9 e 9 o - e e a 9 0,2% S v o w o 0 0 0 0 o 0.9015 %
Les teneurs en carbone, en manganèse et en phosphore de la fonte sont restées pratiquement inchangées.
Exemple 2. - On traite la même fonte que dans l'exemple précé- dent par un laitier dont la composition initiale est la suivante :
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Si02 .......... 7,7 % Fe203 000000000 40 % Al203 000000000 Il % mlo ........... 6,3 % Ciao o000oooooeo %
Le poids de laitier mis en oeuvre est d'environ 30 kgs par tonne de fonte.
A la fin du traitement, le laitier a la composition suivante :
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<tb> SiO2 <SEP> ...........35 <SEP> %
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> ......... <SEP> 13 <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI4.6
MgO o 0 0 o s o e o v o o a 8 %
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<tb> CaO <SEP> ........... <SEP> 41 <SEP> %
<tb>
<tb> S <SEP> ............ <SEP> 1,8 <SEP> % <SEP>
<tb>
Les teneurs en silicium et en soufre de la fonte sont tombées respectivement à :
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Si e e a o 9 - e e e a e e 0,2 %
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<tb> S <SEP> ............. <SEP> 0,035 <SEP> % <SEP>
<tb>
Les teneurs en carbone, en manganèse et en phosphore sont inchan- gées.
REVENDICATIONS.
1 Un procédé pour abaisser les teneurs en silicium et en soufre de la fonte, consistant à traiter la fonte par un laitier renfermant, à côté d'éléments désulfurants, des oxydes en quantité telle qu'ils oxydent la quan- tité de silicium que l'on désire éliminer de la fonte, et à prolonger l'action du laitier après cette oxydation du silicium, pendant un temps suffisant pour que les éléments désulfurants puissent exercer leur action.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PROCESS FOR DESILICIATION AND DESULFURATION OF CAST IRON,
An important problem in the steel industry is the desulphurization of pig iron. The search for the production, in blast furnaces, of castings with relatively low sulfur contents makes it necessary to produce cast irons with high manganese contents, and this is generally not yet sufficient, so that it is often treated subsequently melting with soda-based products, or with lime, etc. It is also known to desulphurise cast iron with slags that do not contain iron oxide or manganese, or only contents tiny in these oxides.
Another important problem is the desiliciation of the cast iron.
When the latter is intended to be blown into a basic converter, a high silicon content hinders the desired dephosphorization and makes it necessary to add an additional quantity of lime; it also increases the iron losses by projection and in the slag, which is a source of increase in the cost price. Finally, the frequent irregularities of the silicon contents of the blast furnace are a source of irregularities in the operation of the basic converter and the quality of the steel produced.
When the cast iron is intended to be added in a Martin furnace and the charge must be dephosphorized, it is still advantageous to lower it; the silicon content, because the higher the silicon content, the more the dephosphorization is hampered, and the more it is necessary, -. to add lime and iron ore. It is known that such desiliciation of the cast iron can be obtained either by blowing air or oxygen into the cast iron, or by treating the latter with a slag rich in iron oxide.
The present invention, due to the work of Mr. René Perrin, makes it possible to obtain, by a single slag treatment, both the desulphurisation and the desiliciation of the cast iron, that is to say the result which could not be obtained. so far that by the successive use of two slags, one exempt
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of oxide, the other oxidized, that is to say at the cost of a great complication.
It essentially consists in treating the cast iron with a slag containing, next to desulfurizing elements, oxides in a quantity such that they oxidize the quantity of silicon that it is desired to remove from the cast iron, and to prolong the action of the slag after this oxidation of the silicon for a time sufficient for the desulfurizing elements to be able to exert their action.
Among the desulphurizing elements to be used, there may be mentioned basic oxides, such as lime, magnesia, barite, soda, etc. The oxides intended to reduce silicon will preferably be iron oxides or manganese ...
More generally, the slag to be used is chosen such that its composition after removal of the oxides and replacement. of these with silica, has a desulfurizing character.
The oxides reducible by silicon will preferably be oxides of iron and manganese.
At the start of treatment, silicon reduces most of these oxides; slag is enriched in parallel with silica, which unites with the bases, and if the quantity and composition of the initial slag have been chosen such that after this enrichment in silica, the slag remains melted on the one hand, and has a desulfurizing character on the other hand, during the prolongation of the operation, a substantial desulfurization of the cast iron occurs.
These two conditions: final slag melted at the temperature of the cast iron, which is generally significantly lower than that of steel, and on the other hand, slag with clearly desulphurizing power, greatly limit the field of slag compositions that can be used, especially if one seeks compositions essentially based on current products, so as not to burden the cost price, because the slags are all the more desulfurizing the more they are richer in base and at the same time more refractory. Thus, the desulphurizing slags commonly employed for the treatment of steel are not melted at the usual temperatures of cast irons.
To determine this composition of the initial slag, it is recommended to proceed as follows: the type of slag which is desired to be obtained at the end of the desiliciation is fixed in advance. This slag must be desulphurizing and must contain silica.
In the analysis of the slag thus chosen, part or all of the silica is replaced by iron oxide and / or manganese oxide and it is this new composition that is chosen for. the initial slag.
The amount of slag to be used will be determined by the amount of silicon to be removed from the cast iron, taking into account the proportions of oxides reducible by silicon which are contained in the slag.
The greater the proportion of oxides, the lower the quantity of slag to be used for the elimination of the same quantity of silicon.
If the proportion of oxides is relatively low, a larger amount of slag will have to be used, but this will result in a final slag less rich in silica. Desulphurization will thus be facilitated, both because of the large quantity of slag used, and because of its low silica content.
It is most often also necessary for the slag to be well melted at the start of the treatment and the rest during its development. This
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This condition is generally automatically fulfilled if one uses BA% b R '@ # 4µpes of slags indicated above and this all the better as the weight of slag used will be large and the amount of silicon. a in melting cast iron will be low, these two factors acting in the direction of
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variation in the composition of the slag during processing '.'
Finally, in order to obtain very good desulfurization, it is preferable to maintain a certain quantity of reducing metal in the cast iron at the end of the operation.
This is normally silicon and the amount of wave initially introduced into the slag must be calculated so that the iron still contains a small amount of this element after treatment. However, this could be replaced by another reducing agent such as aluminum, titanium, calcium, magnesium, etc. which would have been added to the cast iron at the end of the operation.
For carrying out the process, the treatment of the cast iron can be carried out in a special furnace or in a mixer. It is also possible to carry out stirring operations between slag and metal according to all known techniques, for example by violent pouring of the cast iron bath into a pocket containing the slag in the molten state. It is essential, in all cases, that the contact between slag and metal be prolonged long enough so that, once the reduction of the oxides has been carried out, the slag has time to exert its desulfurizing action on the cast iron.
Due to the exothermic nature of the reaction (reduction of the oxides by the cilicon), the external heating input during the treatment can be very small and even nonexistent. In the case where the operation is carried out in an unheated apparatus, it is however preferable to introduce the slag in the molten state, or at least preheated, In this case, not only the cast iron bath does not does not cool down during processing, but it may even heat up.
Apart from the fact that it requires little or no heat energy at all, the process which is the subject of the invention is particularly economical because it is accompanied by reintegration of iron and / or. of manganese in cast iron. The quantities of these reintroduced elements are variable
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depending on the nature of the oxides involved (Fe 0, FeO, MnO) They are practically between 2, 6 and 4 times the weight of the silicon removed.
The process can advantageously be used for the desulphurization of pig iron directly at the outlet of the blast furnace. In this case, the rate of the blast furnace can itself be modified. In particular, it is possible to operate with lower basicity indices and to consent to greater reintroductions of silicon. The silicon is then partially replaced by iron and manganese, during the desulfurization treatment.
The examples given below, without implying any limitation, will make it possible to better understand the invention and the manner of implementing it.
Example 1. - We have to desilicate and desulfurize a cast iron containing:
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C ............ 3e3% sie, oooo-O..4000 0.5%
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<tb> Mn ............ <SEP> 1,2 <SEP>%
<tb>
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....., oo .., o 0.08 Pi ............ 2% This cast iron is treated with a slag having the following composition:
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CaOooooooooooo 39% CaF 2 aosooooeo 1G4 7
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<tb> Fe2O3 ......... <SEP> 39 <SEP>% <SEP>
<tb>
The weight of slag used is approximately 30 kg per tonne of cast iron.
During the treatment; the composition of the slag varies as a result of the oxidation of silicon by iron oxide, then the slag absorbs the sulfur
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BieEt> f8cifNÁ <flte At the end of the operation, the slag has the following composition:
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CaO ........... 45% v 20 $ 00000000. 25; Si02 0000000000 26%
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<tb> S <SEP> ........... <SEP> 2,4 <SEP>%
<tb>
The silicon and sulfur contents of the cast iron fell respectively to:
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Si e 9 e 9 o - e e a 9 0.2% S v o w o 0 0 0 0 o 0.9015%
The carbon, manganese and phosphorus contents of the pig iron remained practically unchanged.
Example 2. - The same cast iron as in the previous example is treated with a slag whose initial composition is as follows:
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Si02 .......... 7.7% Fe203 000000000 40% Al203 000000000 Il% mlo ........... 6.3% Ciao o000oooooeo%
The weight of slag used is about 30 kgs per tonne of cast iron.
At the end of the treatment, the slag has the following composition:
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<tb> SiO2 <SEP> ........... 35 <SEP>%
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> ......... <SEP> 13 <SEP>% <SEP>
<tb>
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MgO o 0 0 o s o e o v o o at 8%
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<tb> CaO <SEP> ........... <SEP> 41 <SEP>%
<tb>
<tb> S <SEP> ............ <SEP> 1.8 <SEP>% <SEP>
<tb>
The silicon and sulfur contents of the cast iron fell respectively to:
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Si e e a o 9 - e e e a e e 0.2%
EMI4.9
<tb> S <SEP> ............. <SEP> 0.035 <SEP>% <SEP>
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The carbon, manganese and phosphorus contents are unchanged.
CLAIMS.
1 A process for lowering the silicon and sulfur contents of cast iron, consisting in treating the cast iron with a slag containing, alongside desulfurizing elements, oxides in an amount such that they oxidize the amount of silicon that the iron contains. 'It is desired to eliminate the cast iron, and to prolong the action of the slag after this oxidation of the silicon, for a time sufficient for the desulfurizing elements to be able to exert their action.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.