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L'Invention a pour objet un procédé pour la fabrication de fer et d'acier pauvre en soufre, c'est-à-dire un procédé pour la désulfuration d'avant-produits en fonte ou également d'acier déjà présenté comme tel.
La désulfuration de fer et d'acier est obtenue la plupart du temps en mettant le métal liquide en contact avec une scorie qui est susceptible d'enlever le soufre hors du bain de fer et de le transformer en une forme chimique plus stable.
Le procédé appliqué en réalité dans ce but est exécuté en se servant de chaux qui est transformée par le soufre en sulfure de
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calcium selon la formule:
Fe S + Ca 0 = Fe 0 + Ca S
Ce procédé suppose que la teneur en Feo de la scorie est comparativement petite et que d'autre part elle possède une haute te- neur en chaux.
La mise en application pratique de ce procédé de base exige beaucoup de soins pour l'application des facteurs principaux dont dé- pend l'efficacité du procédé de désulfuration en particulier la concen- tration de la chaux active avec l'accroissement de laquelle le degré d'efficacité de la désulfuration augmente.
Les conditions pour l'application de ces facteurs sont diffé- rentes dans les divers procédés métallurgiques venant en considération.
Dans le procédé basique à affinage par soufflage, c'est-à-dire dans la fabrication d'acier Thomas, on réduit dans ce procédé la concen- tration active de la chaux des scories à haute teneur de chaux utilisées pour la désulfuration en utilisant une grande partie de la chaux pour la fixation d'acide phosphorique. Dans ce procédé, les conditions d'oxyda- tion maintenues pendant le soufflage entre le métal et la scorie, donnent en outre pour le procédé de désulfuration une teneur comparativement éle- vée d'oxyde ferreux défavorable à celui-ci, restreignant la possibilité de passage du soufre du métal vers la scorie.
Dans le procédé de fabrication d'acier au four électrique, les conditions sont sensiblement plus favorables.
Pendant la période de temps au cours de laquelle se produit l'enlèvement de l'oxyde de fer, dite période d'affinage ou de désoxyda- tion, on crée des conditions très favorables pour la désulfuration par l'addition d'agents de réduction aux scories basiques. Par forte réduc- tion de l'oxyde ferreux dans la scorie, le soufre s'enlève du métal jus-
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qu'aux dernières traces.
Les conditions en présence pour la désulfuration dans le pro- cédé Siemens-Martin sont meilleures que dans le procédé de soufflage basique, mais d'autre part moins favorables que dans le procédé de ' production d'acier au four électrique.
Dans le four Siemens-Martin, la teneur en chaux active de la scorie pour la désulfuration peut être maintenue plus élevée que dans le. procédé Thomas, cependant dans ce procédé, pour la réalisation du pro- cessus d'oxydation souhaité, une certaine teneur minimum d'oxyde ferreux de la scorie,, influençant la désulfuration est nécessaire. Les conditions pour la désulfuration sont rendues plus mauvaises dans la masse, étant donné qu'il est nécessaire d'introduire des conditions d'oxydation pen- dant le processus.
La désulfuration est également déjà possibla dans le. haut four- neau étant donné que le carbone à haute concentration, présent dans la contenu en oxyde ferreux de- la scorie reste petit. Une teneur plus éle- vée en chaux de la scorie est cependant nécessaire, dont l'efficacité pour la désulfuration est influencée par l'acide silicique présent.
Lorsque la teneur en acide silicique de la scorie de haut fourneau est comparativement élevée, le processus de la désulfuration est si fortement influencé, que souvent on doit procéder encore à une désul- furation supplémentaire de la fonte après le traitement au haut fourneau.
Lorsqu'on travaille comme il est également déjà connu, avec une quantité relativement accrue de scories en vue de séparer le soufre du métal il se produit, - étant donné que le meilleur degré d'efficacité de la désulfuration dépend du rapport du pourcentage en soufre de la scorie au pourcentage de soufre du métal, - une "dilution" de la teneur en soufre aussi bien dans la fonte que dans la scorie lors de l'accrois- sement en poids de la scorie par rapport à la fonte. On obtient les mmes résultats par échange partiel ou complet de scorie en enlevant une
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quantité correspondante de soufre de la scorie, étant donné que le soufre restant dans le métal est à nouveau dilué.
Dans tous ces procédés connus à l'exception d'un procédé spé- cial représenté par la fabrication d'acier au four électrique qui exige des installations spéciales et donne fréquemment de manière indésirable un acier doux, il est commun qu'une désulfuration poussée ne peut être atteinte qu'avec une énorme dépense de matériau, de temps et de chaleur.
L'Invention crée par contre un procédé qui est pratiquement indépendant de la teneur finale de soufre du métal traité ainsi qu'égale- ment de l'oxyde ferreux et de la teneur en soufre de la scorie, sans qu'on doive surveiller soigneusement, comme il est nécessaire autrement, la présence des conditions préalables requises concernant la nature chi- mique des scories et en permettant d'obtenir la disparition du soufre jusqu'au degré désiré et éventuellement jusqu'à ses traces.
Le nouveau procédé a pour idée fondamentale d'exposer les scories à une influence oxydante limitée celles seules et qu'ainsi le soufre qu'elles contiennent sous amenée ultérieure correspondante de soufre du bain de fonte, est brûlé ou liquéfié.
L'action oxydante sur les scories peut s'exercer de façon con- tinue ou a intervalles déterminés, et conduit finalement pratiquement à une séparation totale du soufre qui quitte la scorie sous forme d'anhy- dride sulfureux gazeux.
Ce procédé qui se combine avec tout procédé connu de fabrica- tion d'acier ou qui peut être exécuté dans des installations de fonderie appropriées, se traduit par les équations suivantes: 2CaS + 302 # 2CaO + 2SO2
CaS + 3Fe2O3 # 6 FeO + CaO + SO2
Une condition essentielle pour l'efficacité de ce procédé est, comme déjà mentionné ci-haut, que l'action oxydante reste en fait limi-
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tée à la scorie, c'est-à-dire que le métal 'lui-même échappe à l'action oxydante parce qu'une entrée en réaction du moyen d'oxydation avec le fer métallique, conduirait à un résultat opposé au but du procédé, soit de formation d'oxyde ferreux qui n'est pas approprié pour l'oxydation du sulfate dans la scorie.
On peut employer avantageusement dans ce but l'oxygène comme tel, c'est-à-dire pur ou également de l'air enrichi avec de l'oxygène.
L'oxyde ferreux présent dans la scorie est ensuite oxydé en oxyde de fer par l'oxygène entrant en réaction avec la scorie, ledit oxygène assurant alors la combustion de sulfates de la scorie, suivant l'équation de réaction donnée ci-haut.
En d'autres mots, la scorie sert largement de couche tampon entre le métal et le gaz oxydant.
L'exécution pratique du nouveau procédé, par exemple dans le four Siemens-Martin s'opère en soufflant sous pression par un tube re- froidi ou un tuyau, de l'oxygène ou de l'air enrichi à l'oxygène, sur une zône assez grande de la surface supérieure des scories, en direction appropriée, verticale ou éventuellement oblique, de telle façon que la pression soit assez faible pour que l'oxygène ne traverse pas la couche de scories,c'est-à-dire ne pénètre pas dans le métal ou ne touche pas la surface supérieure de celui-ci.
Fendant ce processus, il se produit une sensible quantité de chaleur d'oxydation dans la masse de sorte qu'il est possible d'étrangler ou d'éteindre en même temps les flammes de chauffage.
En exécutant le nouveau procédé au convertisseur ou au cubilot, on souffle de la même manière de base, de l'oxygène ou de l'air enrichi à l'oxygène, sur les scories, de telle manière et avec une pression telle, qu'une percée de ceux-ci à travers la couche de scories et par conséquent une action d'échange directe avec le métal est en réalité empêchée.
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Le procédé selon l'Invention ouvre des voies entièrement nou- velles sur le terrain de l'obtention de fer ou d'acier pauvre en soufre.
Il y a des avantages spéciaux pour le traitement de fonte à haute teneur de soufre ou d'avant-produits, tels qu'ils se présentent par exemple pour la fusion de minerais riches en soufre ou comme produits de l'emploi de combustibles à hante teneur en soufre, lors de la fusion, en haut fourneau, en cubilot, four à tube rotatif et autres appareils de fusion en cas de scories acides ou non fortement basiques.
En outre,il crée la possibilité, parce qu'en cas d'applica- tion du nouveau procédé pour le traitement ultérieur de la fonte, la teneur en soufre de celle-ci n'entre pas en considération, de renoncer dans le procédé au haut fourneau, à l'emploi de mesures spéciales pour la désulfuration.
A titre d'exemple d'autres possibilités d'utilisation, mention- nons la désulfuration des balles (loupes) produites dans le procédé Krupp-Renn.
Enfin, le nouveau procédépermet de mettre en service le four à coupole à vent chaud nouvellement souvent employé pour la fusion de mitraille ou autres avant-produits, sans égard à la désulfuration du métal. la teneur finale en soufre des scories importe tout aussi peu que la teneur finale en soufre du fer traité.
Un produit final riche en soufre, tel par exemple des scories de haut fourneau, peut aussi servir de scorie, leur teneur en soufre étant supprimée sans dommage par l'application du nouveau procédé.
Ci-dessous on donnera quelques exemples d'exécution du nouveau procédé.
Exemple 1 - Fonte - loupes du procédé Krupp-Renn et des sco- ries sont fondues et désulfurées à l'état liquide par de l'oxygène soufflé.
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Poids du métal : 520 kg. Poids des scories : 110 kg. Avant le traite- ment à l'oxygène, le métal contenait 1,2% de carbone et 0,24% de soufre.
Après la fusion les scories avaient la composition suivante: 38% CaO, 30% SiO2, 7% Fe ,8% Mgo, 6% A12O3 Après le traitement à l'oxygène, le métal contenait 0,5% de C et 0,02% de S.
Exemple II - 460 kg. de métal et 120 kg. de scories sont fondus au creuset basique à partir.de fonte, mitraille et scories à teneur de soufre. Composition des scories de sortie: 36% CaO, 280% SiO2 11% Fe - 9,2% Mg0 - 5,8% A12O3- 0,6% S. Avant la désulfuration, le métal contenait 0,45% de C et 0,08% de S. Après la désulfuration, ces teneurs étaient tombées à 0,25% de C et 0,013% de S.