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PROCEDE POUR LA DESILICIATION ET LA DESULFURATION DE LA FONTE.
Dans le brevet principal, on a décrit un procédé qui permet de réaliser la désiliciation et la désulfuration de la fonte au cours d'une seule opération, en traitant la fonte par un laitier de composition convenablement calculée et composé de bases, telles que CaO, MgO, etc... et d'oxydes métalliques, essentiellement oxydes de fer et de manganèse, et éventuellement de corps fluidifiants. Au cours de ce traitement le silicium de la fonte réduit d'abord là plus grande partie de ces oxydes, et le laitier, de composition ainsi modifiée, devient désulfurant à l'égard de la fonte, si bien qu'en prolongeant l'opération, on obtient une désulfuration importante.
Un excellent mode de réalisation consiste à charger la fonte et le laitier dans un appareil rotatif, animé d'une vitesse de rotation notable de 10 à 40 tours minute par exemple, et de préférence à section non cylindrique, par exemple ovale ou à section cylindrique, mais muni de redans, de façon à ce que, au cours de chaque rotation, la fonte retombe sur le laitier et provoque ainsi un brassage intense, qui permet d'arriver très vite à l'équilibre.
Conformément au procédé objet de la présente addition, au lieu de charger au début de l'opération un laitier contenant la totalité des oxydes de fer et manganèse nécessaires pour oxyder le silicium, on charge dans l'appareil rotatif un laitier ne contenant point ces oxydes ou n'en contenant qu'une partie, ou on charge les constituants séparés de ce laitier et l'on provoque pendant le début de l'opération l'introduction dans l'appareil d'air ou d'un gaz quelconque contenant de l'oxygène en quantité déterminée pour brûler sensiblemant la quantité de silicium de la fonte que l'on s'est proposé d'éliminer,ou une partie de celle-ci dans le cas où on a également introduit des oxydes réductibles.
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Le laitier ou les éléments du laitier peuvent être chargés à l'état solide, préchauffés ou non. Au début de l'opération, grâce au contact renouvelé avec l'oxygène, il y a oxydation de manganèse, de fer et de silicium de la fonte,oxydation accompagnée d'un dégagement de chaleur important. Les oxydes ainsi formés scorifient les éléments de laitier préalablement ajoutés sur le bain. Quand il y a brassage violent entre le laitier formé et le métal, le silicium agit constamment sur ce laitier en réduisant les oxydes de fer et de manganèse. Quand le brassage est faible, le laitier peut contenir encore de ces oxydes. De toute manière, à la fin de l'introduction de gaz contenant de l'oxygène, on a une scorie composée essentiellement de silice, de bases et éventuellement d'oxydes de fer et de manganèse.
La quantité de silicium oxydée peut être, à. ce moment, inférieure à celle que l'on s'est proposé d'éliminer, quand il reste des oxydes de fer et de manganèse dans le laitier. On prolonge alors l'opération après avoir arrêté l'introduction de gaz contenant de l'oxygène, le silicium subsistant dans la fonte réduit alors la plus grande partie des oxydes métalliques réductibles, si bien que finalement l'élimination du silicium correspond sensiblement à la quantité de l'oxygène total introduit, tant sous forme d'oxygène gazeux que sous forme d'oxydes. Le laitier devient parallèlement progressivement désulfurant si la quantité de laitier initial (ou d'éléments de laitier) et sa composition ont été judicieusement choisies et, en prolongeant l'opération,
on obtient un abaissement important de la teneur en S de la fonte. Il y a intérêt, dans cette dernière partie de l'opération, à provoquer un brassage intense entre laitier et métal.
L'introduction de gaz contenant de l'oxygène peut se faire par tous moyens connus, par exemple injection par une tuyère à l'intérieur de l'appareil rotatif, ce qui permet de bien injecter la quantité déterminée d'oxygène que l'on désire. On peut aussi simplement laisser une ouverture dans le four l'absorption d'oxygène par la fonte, sans contrepartie de dégagement de CO - car le -carbone n'est pratiquement pas oxydé tant qu'il reste du Si dans la fonte -, provoque une nouvelle entrée d'oxygène dans le four, mais ce mode de réalisation rend moins aisée l'introduction en poids déterminé d'oxygène. Quand ce poids d'oxygène a été atteint, on arrête l'injection ou l'on ferme les ourfices du four.
Le résultat essentiel à obtenir est qu'à la fin de la deuxième période de l'opération, c'est-àdire après réduction des oxydes par le silicium, le laitier soit bien fondu et ait un caractère désulfurant. On détermine à l'avance dans ce but la nature et la quantité du laitier ou des éléments de laitier que l'on charge dans le four pour obtenir le résultat cherché.
Pour ce faire, on choisit à l'avance la composition d'un laitier final connu comme désulfurant de la fonte et fondu à la température finale de celle-ci; ce laitier doit contenir de- la silice; on se fixe d'autre part la quantité de Si que l'on veut éliminer. Cette quantité détermine sensiblement le poids d'oxygène à introduire dans le bain, tant sous forme d'oxygène gazeux qu'éventuellement sous forme d'oxydes ajoutés. Un très léger excès est nécessaire, car le laitier final contient toujours de faibles quantités de Fe0 et Mn0.
Si l'on admet en première approximation que toute la silice du laitier final proviendra de l'oxydation du Si, la teneur en silice du laitier final choisi comparée au poids de silicium à éliminer, détermine le poids du laitier final et par là même le poids du laitier ou des divers éléments du laitier initial à charger avec la fonte, en vertu de l'analyse du laitier choisi. Dans la pratique on a recours pour ne pas être astreint à charger des matières premières très pures, et de ce fait chères, à un laitier initial ou des éléments de laitier contenant de faibles quantités de silice ; on ajuste facilement en conséquence le calcul du poids du laitier et des matières à charger au début de l'opération.
On peut injecter dans le four soit de l'air, soit de l'air enri-
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chi en oxygène, soit de l'oxygène pratiquement pur, en mélange ou non, avec des gaz tels que CO2 ou H2O partiellement réductibles par le silicium, le manganèse ou le fer et cédant ainsi une partie de leur oxygène.
Le choix entre ces gaz, ou mélange de gaz, est essentiellement dicté par la température finale de la fonte désirée : il est aisé de faire le calcul du dégagement de chaleur totale qui se produit dans le four, car finalement tout se passe à la fin de l'opération, comme si c'était pratique- ment le silicium seul qui avait brûlé ou réduit CO2, H2O et les oxydes éven- tuellement ajoutés et qui s'est uni aux bases. Il est également aisé de calculer les chaleurs absorbées par les gaz, le réchauffage et la fusion du laitier et par la ,fonte.
L'introduction dans le four d'une certaine quantité d'oxydes de fer ou manganèse sous forme libre ou combinée dans le laitier ou les élé- ments du laitier est d'ailleurs un moyen d'agir sur la température, dansle cas de telles additions, la quantité d'oxygène à introduire sous forme ga- zeuse est à diminuer, comme indiqué ci-dessus, en tenant compte de l'oxy- gène introduit sous forme d'oxydes, mais la réduction des oxydes par le Si dégage moins de chaleur que la combustion de celui-ci par l'oxygène gazeux.
On dispose ainsi d'un nombre de facteurs importants qui permettent dans cha- que cas particulier d'aboutir au triple résultat que l'on- se propose d'at- teindre : enlèvement d'une quantité déterminée de Si, désulfuration impor- tante et fonte sortant du four à une température déterminée. Tous les élé- ments du problème peuvent être approximativement calculés à l'avance en pos- session des données acquises : chaleur spécifique, chaleur dégagée, pouvoir désulfurant des divers laitiers, etc.... Il suffit ensuite de quelques ex- périences pour déterminer tous les éléments de l'opération industrielle.
Cette méthode qui s'inspire des mêmes principes que le procédé décrit dans le brevet principal a l'inconvénient par rapport à celui-ci de ne pas réintroduire ou de ne réintroduire que peu de fer ou de manganèse à partir du laitier par l'action du silicium., ce qui grève le prix de re- vient comparé, cette récupération étant avantageuse. Elle a par contre l'a- vantage de donner un dégagement de chaleur beaucoup;plus important dû à l'oxydation du Si par l'oxygène gazeux.
Ce fait se traduit par deux possibilités : 1) utiliser bien plus facilement un laitier initial solide à l'état froid, ou préchauffé, ou même simplement les éléments séparés du laitier; 2) aboutir à des températures finales de la fonte et du laitier plus élevées, ce qui permet de choisir un laitier final fondant à température plus élevée; ce fait apporte à son tour deux avantages : a) le laitier final peut être plus basique et par là même pos- séder un pouvoir désulfupant plus élevé; b) on peut choisir un laitier final plus riche en silice, et contenant moins de corps comme Al2O3 ou TiO2 qui abaissent les points de fusion des laitiers contenant silice et chaux, et dans ces conditions pour une même élimination recherchée de silicium on peut utiliser une quantité de laitier ou d'éléments du laitier plus faible.
Le choix entre la méthode décrite par le brevet principal et celle décrite par le présent brevet de perfectionnement est à faire en fonction de toutes les données techniques et économiques, en particulier prix des diverses matières premières, de l'énergie, etc....
Comme indiqué ci-dessus, un excellent mode de réalisation con- siste à charger la fonte et les éléments du laitier initial dans un appareil rotatif assurant un bon contact entre fonte et laitier et à insuffler un gaz contenant de l'oxygène pendant la première partie de l'opération, puis à prolonger la rotation après avoir cessé l'introduction d'oxygène, mais d'autres moyens que de tels fours rotatifs peuvent être utilisés, pourvu qu'ils assurent un Don contact et de préférence un brassage énergique con-
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duisant finalement pratiquement à l'équilibre laitier métal désiré.
On peut également conduire les deux parties de l'opération dans deux réceptaoles séparés, par exemple insuffler l'oxygène dans une poche à fonte, en ajoutant les éléments du laitier intial, puis une fois la désiliciation partielle obtenue, reverser le tout dans un appareil donnant un bon brassage pour effectuer la 2me partie de l'opération, on peut également dans un tel mode opératoire en deux réceptacles, ajouter les éléments du laitier uniquement dans le 2me appareil, en reversant dans celui-ci la fonte et le laitier formé par la combustion du silicium, du manganèse et du fer, etc... On peut enfin, pour l'application du procédé objet de l'invention, mettre en oeuvre tous autres moyens de brassage actuellement connus, par exemple le brassage par soufflage de gaz, le brassage électromagnétique, etc....
Les points communs de tous ces modes opératoires sont l'insu±flation de 1-'oxygène sous n'importe quelle forme (y compris CO2 et H2O) en quantité voulue pour oxyder la quantité de Si que l'on désire enlever (en tenant compte éventuellement de 1'0 ajouté sous forme de MnO ou FeO ou Fe2O3), et la poursuite de l'opération en atmosphère pratiquement non oxydante pour réduire les oxydes de Manganèse et de Fer pouvant subsister dans le laitier, et ceci en présence d'un laitier en quantité et d'une analyse calculées pour que, après la formation du laitier final, celui-ci ait un pouvoir désulfurant notable vis-à-vis de la fonte.
L'expérience prouve qu'en procédant de la sorte, en dehors du Si et du soufre, l'analyse de la fonte reste pratiquement inchangée, en particulier les teneurs en C, Mn, P, grâce à quoi, on. transfère au four d'affinage, convertisseur, four Martin ou autre, une fonte d'analyse régulière correspondant au Si et S près à celle de la fonte produite, ce qui est essentiel pour assurer un contrôle régulier de l'opération d'affinage dans les fours transformant la fonte en acier.
Exemple - On a introduit dans un appareil rotatif permettant d'assurer un brassage énergique 15 tonnes de fonte liquide ayant la composition suivante :
EMI4.1
<tb>
<tb> C <SEP> ....... <SEP> 3,44 <SEP> %
<tb> Si....... <SEP> 0,832 <SEP> % <SEP>
<tb> Mn....... <SEP> 0,750%
<tb> S <SEP> ....... <SEP> 0,041 <SEP> %
<tb> P <SEP> ....... <SEP> 1,868 <SEP> % <SEP>
<tb>
On a ajouté au bain 60 Kgs de bauxite grise déferrée titrant 30 environ 78 % d'alumine, 20% de silice et 140 Kgs de chaux ainsi que lOKgs de spath fluor.
On a soufflé dans le bain environ 70 Kgs d'oxygène pratiquement pur. Une fois ce soufflage terminé, on a fait tourner l'appareil pendant 3 minutes de manière à brasser intimement la fonte avec le laitier qui s'était formé au cours du soufflage, à partir des éléments oxydés de la fonte et de la bauxite et de la chaux ajoutés.
Après ce brassage, le laitier surnageant le bain de fonte avait la composition suivante :
EMI4.2
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> ..... <SEP> 34,4 <SEP> % <SEP>
<tb> A12O3..... <SEP> Il <SEP> % <SEP>
<tb> CaO <SEP> ..... <SEP> 43 <SEP> %
<tb> FeO <SEP> 1,4 <SEP> %
<tb>
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EMI5.1
<tb>
<tb> MnO.....1,5%
<tb> CaF2.....4,8%
<tb> S <SEP> ..... <SEP> 1,15
<tb>
La fonte ne contenait plus que 0,02 % de soufre. La teneur en silicium s'était abaissée à 0,514. Les teneurs des autres éléments n'avaient pas sensiblement varié.
REVENDICATIONS.
La présente invention a pour objet les changements et perfectionnements suivants apportés au procédé pour la désiliciation et la désulfurationde la fonte, ayant fait l'objet du brevet principal n 521193.
1. On remplace, pour l'oxydation du silicium, en totalité ou en partie les oxydes réductibles introduits dans le laitier, par un apport d'oxygène sous forme gazeuse.
2. On règle la température finale de la fonte par le choix du gaz insufflé et/ou par les proportions respectives de gaz et d'oxydes.
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