<Desc/Clms Page number 1>
Les propriétés désulfurantes de la chaux sont bien connues et sont souvent utilisées pour désulfurer la fonte ou l'acier.
C'est ainsi qu'on a déjà essayé de désulfurer la fonte au moyen de chaux broyée additionnée de poussier de coke,dans un four tournant chauffé au gaz de four à coke ou au charbon pulvérisé : malgré des durées de rotation de l'ordre de plusieurs heures,il n'a pas été possible de réa- liser de très basses teneurs en soufre.
<Desc/Clms Page number 2>
De même, on connaît un procédé permettant de traiter avec de meilleurs résultats, la fonte dans un récipient cylindrique tournant à grande vitesse, par de la poudre de chaux additionnée ou non de poussier de coke, introduite au préalable sur le bain métallique, en limitant l'introduction de produits oxydants avant et pendant l'opération.
On connait également un procédé dans lequel le brassage de la chaux, additionnée de spath fluor et placée sur le bain métallique, a été réalisé à l'aide d'un courant alter- natif à basse fréquence.
On connait, de plus, des procédés où ce brassage de la chaux additionnée ou non de spath fluor et placée, sur le bain métallique a été réalisé par injection d'un gaz dans le bain métallique à traiter.
Par ailleurs, pour des réactions d'oxydation ou de désoxydation, il existe des procédés préconisant la mise en suspension de matières pulvérulentes dans un gaz, et leur insufflation dans le bain métallique.
Pour des réactions de désulfuration, on connaît enfin des procédés dans lesquels l'agent désulfurant a été mis en suspension dans un courant gazeux puis injecté à l'aide d'une lance dans le bain métallique contenu soit dans une poche soit dans un four électrique.
Ce qui précède est un résumé de nombreux procédés de désulfuration imaginés jusqu'ici. Tous ces procédés ont leurs avantages et inconvénients et donnent des résultats plus ou moins satisfaisants, mais aucun ne donne toute sa- tisfaction pour une marche industrielle.
Les raisons de cet insuccès sont multiples, soit que le gaz support prétendu réducteur contienne des éléments
<Desc/Clms Page number 3>
exydants vis à vis du métal à traiter, soit que des matières à insuffler aient été envisagées qui sont également plus ou moins oxydantes, soit que les conditions opératoires laissent la possibilité à l'air surmontant le métal d'entrer en réaction avec celui-ci, soit en résumé que toutes Les conditions neces- saires n'aient pas été prévues pour limiter le plus possible la présence d'éléments oxydants, soit encore que l'ucilisation d'une très grande quantité du gaz support produise un refroi- dissement trop important du métal.
Dans le cas de la lance cité plus haut, les complications opératoires pour maintenir les conditions précitées sont telles que l'exploitation industrielle est rendue difficile. En outre, l'action d'une lance est trop localisée et conduit à des du- rées de traitement très longues, souvent prohibitives pour une marche industrielle, sans compter les difficultés d'utilisa- tion : vibrations, usure, etc ...
Orientée par les travaux antérieurs de M. Mare Allard, la présente invention a pour but de réaliser un procédé indus- triel qui ne présente pas les inconvénients précités, grâce à une combinaison de moyens permettant; de désulfurer très rapi- dement, économiquement et avec efficacité les matières en fu- sion, et en particulier la fonte.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procé- dé pour desulfurer très rapidement les métaux en @@ion et en particulier la fonte, qui consiste à mettre en sus per @ion dans un gaz neutre ou réducteur, en forte concentration afin d'atténuer l'effet refroidissant du gaz véhiculais et d'abréger la durée de l'opération,l'agent désulfurant sous forme de poudre très divisée, et à l'insuffler dans le bain métallique par des orifices ménagés dans le fond ou les pa- rois du récipient métallurgique contenant le métal à
<Desc/Clms Page number 4>
traiter et débouchant sous la surface du train,
tout en empê- chant au maximum l'introduction d'elémets oxydants comme le veut la réaction classique de désulfuration.
L'invention peu, en outre, comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes . a/ Tout ou partie de l'agent désulfurant utilisé pour l'opération est insufflé par les orifices précites. b/ L'agent désulfurant a une granulométrie très fine, correspondant à un tamisage au tamis de 1 millimètre, afin de faciliter la mise en suspension homogène de l'agent désulfurant et d'augmenter les surfaces de contact avec le métal à désulfurer. c/ L'agent désulfurant est de la chaux en poudre.
C'est d'ailleurs une substance qui, lorsqu'elle est broyée de façon à passer au tamis de 1 millimètre, se trouve en majorité à l'état de folle farine, de l'ordre de 0,1 mil- limètre. d/ Plus généralement, l'agent désulfurant est un oxyde ou un composé du groupe des'métaux alcalins ou alcalino- terreux. e/ L'agent désulfurant est de la magnésie. f/ L'agent désulfurant est un mélange des composés précédemment cités.
On peut utiliser en particulier la dolomie calcinée. g/ L'agent désulfurant est additionné d'un élément réducteur également en poudre, afin de neutraliser les tra- ces d'oxygène ou d'éléments oxydants vis à vis du métal à traiter et qui ont pu être introduits accidentellement.
Cet élément réducteur peut être de nature très variée, par exemple carbone, aluminium, magnésium, etc .. , pourvu
<Desc/Clms Page number 5>
@ qu'il soit en poudre et mélangé avec l'agent désulfurant. h/ L'agent désulfurant est en même -camps réducteur. i/ L'agent desulfurant et réducteur est du carbure de calcium ou de la cyanamide calcique. j/ Le gaz véhiculant l'agent desulfurant est de l'azote. k/ Le gaz véhiculant 'agent désulfurant contient un gaz réducteur afin de neutraliser les traces d'oxygène ou d'éléments oxydants introduits accidentellement.
1/ Le gaz réducteur contenu dans le gaz véhiculant est de l'hydrogène ou du monoxyde de carbone.
C'est ainsi qu'on peut utiliser de l'ammoniac craqué, ou tout mélange gazeux industriel débarrassé d'éléments oxydants vis à vis de la fonte, tel que du gaz de haut fourneau débarrassé de son gaz carbonique. m/ Le gaz véhiculant l'agent désulfurant et/ou l'agent désulfurant lui-même sont préchauffés, ce qui a, en parti- culier l'avantage de limiter le refroidissement du métal résultant du traitement de désulfuration. n/ Le récipient métallique utilisé présente un grand volume utile par rapport au volume de métal traité, afin que puisse se produire l'agitation résultant de l'insuffla- tion du mélange désulfurant. o/ Les orifices de soufflage contenus dans le récipient métallique viennent, reboucher sous la surface du bain par basculement de l'appareil, comme dans le cas d'un convertis- seur d'aciérie, ou d'une poche basculante.
p/ On effectue,d'abord, une première désulfuration de la fonte au moyen d'un agent désulfurant, en opérant selon le procédé précité et en utilisant un agent désulfurant peu coûteux pour descendre la désulfuration jusqu'à une teneur
<Desc/Clms Page number 6>
en soufre prédéterminée, et ensuite on insuffle selon la même méthode un agent ou un mélange désulfurant très énergique généralement plus coûteux, pour éliminer le soufre restant jus- qu'à des teneurs extrêmement basses, par exemple de 0,004%, ou même plus basses. q/ On utilise l'agent désulfurant énergique pour obtenir des teneurs en soufre extrêmement basses, telles que la fonte résultant du traitement soit une fonte nodulaire. r/ L'agent désulfurant énergique est du magnésium ou un mélange de chaux et de magnésium.
s/ L'agent désulfurant énergique est un mélange de chaux et d'aluminium ou, plus généralement, un mélange de chaux et d'un réducteur énergique solide ou gazeux.
Afin de mieux faire comprendre l'invention et à titre d'exemple nullement limitatif, on décrira ci-dessous un mode d'exécution de l'invention en se reportant au dessin annexé dont la figure unique représente très schématiquement une installation expérimentale utilisée pour la mise en oeuvre du procédé.
Cette installation comprend essentiellement un appareil 1 ayant la forme d'un convertisseur d'aciérie et pouvant être basculé à l'aide d'un moteur électrique autour de son axe 2, d'une capacité de l'ordre de 300 kg du métal à traiter, un appareil distributeur de poudre 3 construit de manière connue afin de permettre d'obtenir avec des débits régu- liers des suspensions très concentrées de poudres très fines, un ensemble de bouteilles d'azote comprimé 4 , une canali- sation 5 amenant l'azote et l'agent désulfurant jusqu'aux tuyères représentées en 6, placées dans le fond du petit convertisseur, et un tableau 7 permettant'le contrôle et le réglage de l'opération.
<Desc/Clms Page number 7>
Le tableau indiqué tresschématiquement en 7 rassemble les les débotmèrens et les différentes vannes permettant le contrôle et le réglage du fluide v@bioulant ainsi que de la poudre utilisée. Cn a représenté sar le dessin les canalisations de fl ide 8 reliant les vannes et appareils de mesure du tableau aux éléments correspondant s de l'ensemble du dispositif d'insufflation. On a indiqua en
9 la graduation permettant de régler à volonté l'ouverture de l'appareil distributeur de poudre.
Enfin, on a représenté en 10 le mano-détendeur de la batterie de bouteilles de gaz, dont deux seulement sont indiquées en 4, sur le dessin.
Aux parois 11 du réfractaire du cenvertisseur est fixé le fond 12 avec ses tuyères d'insufflation 6. Celles-ci sont terminées par une extrémité filetée 13 à laquelle se rac- corre @, par l'intermédiaire d'un collier de serrage 14, les tubes 15 de répartition de la chaux. L'amenée du produit est assurée par un tube souple 16, connecté à la canalisation 5, et qui se raccorde au moyen d'un raccord fileté 17, aux tubes de répartition. On peut remarquer que ce dispositif d'insufflation ne comporte pas l'utilisation d'une boite à vent.
Enfin, une petite trémie 18, contenant de la poudre d.e magnésium par exemple, et munie d'un robinet 19 à sa partie inférieure, se trouve située comme représenté au dessin annexé et le gaz sous pression des bouteilles 4 permet l'écou- lement de la poudre.
Dans le cas précis des exemples que nous allons décrire ci-dessous, le convertisseur était muni d'un revêtement basique et le fond comportait quatre tuyères métalliques de 10 millimètres de diamèrte.
<Desc/Clms Page number 8>
1 / Une masse de 300 kg de fonte de composition suivante*
EMI8.1
<tb> C <SEP> 3,7%
<tb>
<tb> Mnh <SEP> 0,70%
<tb>
<tb> Si <SEP> 0,75%
<tb>
<tb> P <SEP> 1,70%
<tb>
est introduite dans le convertisseur expérimental en position horizontale.
Aussitôt après la fin du versement de la fonte, un échan- tillon prélevé donne 0,190% de soufre ; la température de la fonte est de 1300 On admet alors l'azote, puis quel- ques secondes plus tard, on règle l'appareil distributeur de poudre à la position correspondant au débit désiré. L'agent. désulfurant employé est de la chaux industrielle, broyée, dans le cas présent, à une granulométrie inférieure à 0,8 mm.
L'apparition d'un nuage au bec du convertisseur donne le si- gnal du relèvement en position verticale. Le soufflage s'effectue alors normalement sans projections sensibles ; on constate seulement la présence d'une flamme au bec du con- vertisseur qui diminue progressivement au cours de l'opération.
Dans le cas présent, le débit d'azote est de 0,5 m3 par minute avec un débit de chaux de 2 kg par minute, ce qui représente une concentration élevée de chaux. Après un soufflage de 3 mi- nutes, le convertisseur est rabattu en position horizontale, tandis qu'on coupe successivement les circuits de chaux et d'azote. Un échantillon prélevé à ce moment donne l'analyse suivante :
EMI8.2
<tb> c <SEP> 3,7%
<tb>
<tb> Mn <SEP> 0,58%
<tb>
<tb> Si <SEP> 0,60%
<tb>
<tb> P <SEP> 1,70%
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
tandis que la teneur en soufre est réduite à 0,005 %, ce qui représente un taux de désulfuratin de 97%. Le bain métallique est coulé ensuite sans difficulté, tandis que le mélange désulfurant reste dans le convertisseur et peut être éliminé par un basculement complet duait convertisseur.
2 / On citera également l'emploi de chaux de même origine que précédemment, mais additionnée de 2% d'aluminium en poudre très fine. Avec un débit du mélange de 2 kg par minute pour un même débit d'azote de 0,5 m3 par minute, on passe d'une teneur en soufre de 0,300% dans la fonte de départ à 0,004% au bout de 4 minutes 30 secondes d'insufflation.
3 / On citera, enfin, l'emploi de chaux additionnée de 2% de son poids de magnésium en poudre, et soufflée dans des conditions analogues. En 1 minute 30 secondes, on passe de 0,100% de soufre dans la fonte de départ à une teneur résiduelle inférieure à 0,004%, c'est à dire non dosable par les méthodes de l'analyse chimique courante.
4 / Enfin, un autre mode de réalisation consiste à utiliser la petite tremie représentée au dessin annexé pour effectuer une insufflation additionnelle de magnésium.
Une masse de 300 kg de fonte a été introduite dans le convertisseur en position horizontale et désulfurée par l'insufflation, de 2% en poids de la fonte, de chaux en poudre, en suspension dans de l'azote, tandis que le robinet 19 est fermé. Après cette opération, le convertisseur est rabattu en position horizontale, la chaux puis l'azote sont arrêtés, un échantillon de fonte est prélevé qui, analysé, donne une teneur en soufre de 0,008%.
Le courant d'azote est alors rétabli, et le convertisseur relevé en même temps que le robinet 19 est ouvert. 200 grammes de chaux,contenant
<Desc/Clms Page number 10>
10% de son poids de magnésium en poudre, sont insufflés dans la fonte par les tuyères du fond et réagissent instantanément avec le bain métallique, abaissant le soufre jusqu'à une teneur inférieure à 0.004% non dosable par l'analyse chimique courante.
Cette opération dure quelques secondes seulement, la fonte est alors coulée et on constate qu'elle contient 100% de graphite sphéroïdal.
On peut remarquer incidemment que, dans la pratique industrielle courante, les fontes à graphite sphéroïdal sont produites grâce à l'introduction dans la fonte en fusion, de certains métaux ou alliages, le plus souvent de magnésium ou d'alliages de magnésium. Malheureusement, ces produits sont d'un prix très élevé et leur rendement, faible et souvent irrégulier vient augmenter le prix de revient de l'opération.
Comme il résulte de ce qui précède, un des caractères nou- veaux de l'invention consiste à n'insuffler le produit nodu- lisant généralement coûteux que pour éliminer les très faibles quantités résiduelles de soufre auxquelles on est arrivé à la suite de la première désulfuration. Ceci permet d'obtenir une économie importante.
Les exemples cités se rapportent à une masse de métal traité de 300 kg seulement ; il est certain que sur des masses de plusieurs tonnes utilisées dans la pratique indus- trielle, on obtiendra les mêmes résultats en ce qui concerne les teneurs résiduelles en soufre ainsi que les taux de dé- sulfuration, avec des consommations d'agent désulfurant sen- siblement inférieures.
Bien entendu, la suite d'opérations exposées ci-dessus ainsi que les détails de construction présentés au dessin
<Desc/Clms Page number 11>
annexé n'ont été donnés qu'à titre de simples exemples non limitatifs et on peur modifier de Toute façon convenable l'or- dre et la.nature des opérations précitées, ainsi que la forme, la nature, la disposition et le montage représentés.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour desulfurer très rapidement les métaux en fusion et, en particulier, la fonte, qui consiste à mettre en suspension dans un gaz neutre ou réducteur, en forte con- centration afin d'atténuer l'effet refroidissant du gaz véhi- culant et d'abréger la durée de l'opération, l'agent désulfu- rant sous forme de poudre très divisée, et à l'insuffler dans le bain métallique par des orifices ménagés dans le fond ou les parois du récipient métallurgique contenant le métal à traiter et débouchant sous la surface du bain, tout en empê= chant au maximum l'introduction d'éléments oxydants comme le veut la réaction classique de désulfuration.
2. - Procédé suivant 1, dans lequel tout ou partie de l'agent désulfurant utilisé pour l'opération est insufflé par les orifices précités.
3.- Procédé suivant 1, dans lequel l'agent désulfurant a une granulométrie très fine, correspondant à un tamisage au tamis de 1 millimètre.
4. - Procédé suivant 1, dans lequel l'agent désulfurant est de la chaux en poudre.
5. - Procédé suivant 1, dans lequel l'agent désulfurant est un oxyde ou un composé du groupe des métaux alcalins ou alcaline-terreux.
6. - Procédé suivant 1, dans lequel l'agent désulfurant est de la magnésie.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.