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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES METALLURGIQUES.
La présente invention est relative aux procédés métallur- giques, plus spécialement aux procédés de fabrication de l'acier par le procédé basique tel que le bessemer basique pu procédé Thomas dans four à réverbère ou four électrique. L'invention n'est cependant pas limitée à ces procédés basiques mais peut également être appliquée aux procédés acides, dans les cas où l'élimination du soufre et le contrôle de la teneur en manga- nèse présentent de l'intérêt.
On peut admettre qu'une certaine quantité de manganèse est requise dans chaque procédé de fabrication d'acier, cette quantité étant plus grande dans les procédés basiques dans les- quels on spécifie une fonte à'basse teneur en silicium, la première fonction du manganèse étant de protéger le bain métal- lique contre une oxydation excessive par le fait que l'oxygène présente une affinité plus élevée pour le manganèse que pour le fer aux températures qui entrent en jeu dans la pratique, Une @
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deuxième fonction du manganèse eè't'<.'dê '1aciiter .élimination du soufre, le soufre ayant également une plus forte affinité pour le manganèse que pour le fer, tandis qu'une troisième fonc- tion, comme addition à la fin du processus,
est d'effectuer une désoxydation complète ou substantiellement complète, et d'ache- ver et de régler l'analyse finale désirée de l'acier quant au. carbone et au manganèse.
La nécessité d'une forte teneur en manganèse de la fonte (1,25 % ou plus ont été en général spécifiés) dans le procédé bessemer basique résulte de la température plus basse, due à la teneur très basse en silicium de la fonte bessemer basique (en général en-dessous de 0,5 %), produite pendant le soufflage par rapport au soufflage du bessemer acide où la haute teneur en silicium de 1,5 à a % fournit assez de chaleur pour élever le bain au-dessus de la température à laquelle les courbes d'af- finité du carbone et du fer (c'est-à-dire les courbes montrant la relation entre la température et l'affinit é pour l'oxygène du carbone et du fer respectivement) se coupent, et à le,quelle le carbone ne protège plus le fer contre l'oxydation, parce que à des températures en-dessous du point de rencontre,
la courbe du carbone est en-dessous de la courbe du fer, c'est-à- dire le fer s'oxyde avec le carbone, ou avant celui-ci. Le pro- cédé bessemer acide produit par conséquent un meilleur acier lorsque la teneur en silicium est substantiellement plus élevée que celle du manganèse, et un grand nombre des désavantages attribués à l'acier bessemer basique l'ont été à cause précisé- ment du renversement de cette relation.
L'objet principal de la présente invention est de réduire la perte en manganèse et par conséquent la quantité de manganèse utilisée dans le procédé de fabrication d'acier en partant de fonte liquide, tout en maintenant ou en améliorant les qualités. des produits. @
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Avec cet objet en vue, l'invention oonsiste en un prooé- dé de fabrication de fonte etd'acier, qui comprend le remplacement en tout ou en majeure partie du manganèse ordinairement ajouté sous forme de minerai manganifère à la charge de minerai de fer du haut fourneau par des agents.de désulfuration, par exemple des alcalis ajoutés au matai liquide, en ajoutant ensuite, si nécessaire, le manganèse sous forme de minerai ou de métal requis pour satisfaire aux spécifications imposées pour la fon- te,
en évitant ainsi la perte en manganèse dans le laitier du haut fourneau.
L'invention consiste également en un procédé suivant l'alinéa, précédent qui comprend l'emploi d'une fonte contenant seulement le manganèse naturel résultant du chargement de mine- rais de fer ordinaires sans l'addition de matière manganifère.
L'invention consiste également en un procédé de fabrica- tion d'acier en partant de fonte fabriquée suivant n'importe laquelle des méthodes décrites dans les deux alinéas précédents, avec une consommation minima de manganèse comme indiqué ci-des- sus et dans laquelle une éaonomie supplémentaire en manganèse est effectuée par le fait qu'on empêche une oxydation excessive de se produire grâce à une élévation de la teneur en silicium et à un abaissement de la teneur en manganèse de la fonte, par exemple dans le cas du.procédé bessemer basique la teneur en silicium dans la fonte sera élevée substantiellement au-dessus de 0,5 et plus particulièrement dans le voisinage de 1 % et même au-dessus de 1 %, et la teneur en manganèse sera en-dessous de 1,25% et de préférence en-dessous de 1 %.
L'invention consiste également en procédés perfectionnés de fabrication de fonte et d'acier , en substance tels que décrits et couvre également les produits nouveaux fabriqués par ces procédés.
En réalisant l'invention suivant un mode donné à titre
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d'exemple, appliqué à du fer contenant un excès de soufre, une charge de 25 tonnes du haut fourneau qui donnait à l'analyse :
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Si : 1,14 %; S : 0,276 's Mu : 0,$75 ; P : 1,.92 %, fut traitée avec 114 kilos de carbonate sodique, l'analyse étant alors
EMI4.2
Si: 0,74%; S t 0,089%'; 3IIn t Os32 ci P 1,93%.
La fonte ainsi traitée fut chargée dans un convertisseur bessemer basique, donnant l'analyse suivante pour l'acier après les additions usuelles de 7 kilos ou environ de ferro-manganèse par tonne d'acier à la fin du procédé:
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3 : 0,04 %; S : 0,039 %; 3 0,49 # P : s Os04 .
En améliorant le rapport entre le silicium et le manga- nèse, c'est-à-dire en élevant la teneur en silicium et en abais- sant celle-ci en manganèse, le bain est protégé contre une oxy- dation excessive et on obtient un acier de haute qualité., De plus, avec la teneur en silicium dans la fonte élevée substan- tiellement au-dessus de 0,5% et plus particulièrement dans le voisinage de 1% et même au-dessus de 1%, et avec une teneur en manganèse au-dessous de 1,25 et de préférence en-dessous de 1 %, le soufflage a lieu d'une façon plus régulière avec moins de crachements et avec moins de pertes de convertisseur qu'avec l'ancienne spécification de faible teneur en silicium et haute teneur en manganèse, Puisque la chaleur d'oxydation du silicium est plus élevée que celle du manganèse,
la quantité de silicium additionnelle requise pour fournir de la chaleur pendant le soufflage est substantiellement moindre que celle du manganèse qu'elle remplace, c'est-à-dire, l'augmentation de la teneur en silicium ne doit pas être de loin aussi grande que la quantité de laquelle la teneur en manganèse est diminuée, Le rendement en acier de la fonte est ainsi amélioré pour deux raisons; d'abord en éliminant la forte perte en manganèse pen- dant le soufflage qui s'élève normalement à environ 90% de la
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quantité totale dans le fer; et en deuxième lieu en évitant les crachements et le rejet hors du convertisseur de quantités con- sidérables de métal soufflé.
Il a été trouvé également que plus la température ini- tiale de la fonte est élevée, moins la teneur en silicium doit être élevée par rapport au manganèse, et lorsqu'une fonte qui est physiquement très chaude est traitée dans le convertisseur beasemer basique, il n'est pas nécessaire d'élever la teneur en silicium aussi fortement que lorsque le métal est plus froid.
Puisque le silicium est relativement cher et qu'il est perdu il dilue par le soufflage, et que de plus/le laitier de phosphate basi- que, en réduisant sa valeur commerciale, la présente invention envisage de porter le bain dans le convertisseur à la tempéra- ture la plus élevée possible par la haute température de la fonte fondue. Cela est obtenu en maintenant soigneusement la température de la fonte par exemple en transportant celle-ci dans des poches de coulée préchauffées et recouvertes, et en fournissant de la chaleur au mélangeur dans lequel se trouve stocka le métal des divers fours. Dans ces conditions il a été trouvé pratique et économique de faire marcher des convertis- seurs bessemer basiques avec du silicium à teneur moyenne de 0,50% à 0,70 %, et du manganèse à teneur moyenne entre 0,60 % et 0,80 %.
Il a été cependant trouvé que lorsque la. température s'abaisse, la teneur en silicium doit être augmentée.
L'une des économies importantes réalisée par ce mode de travail réside dans le fait qu'il n'est plus nécessaire de four- nir une fonte à haute teneur en manganèse dans les procédés basiques de fabrication de l'aoier.
Le coût de production d'une fonte à haute teneur en man- ganèse, telle que spécifiée pour les procédés bessemer basiques, est plus élevé que le coût du manganèse ajouté à la charge du haut fourneau, pour la raison qu'une grande quantité de manganèse est perdue dans le haut foutneau. Lorsque du manganèse obtenu
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de minerais manganifères ou autres substances contenant du man- ganèse, est ajouté à la charge de minerai de fer du haut four- neau, la perte en manganèse dans le laitier du haut fourneau s'élève à entre 25 et 60 %' ou plus, suivant la basicité du lai- tier de haut fourneau, plus le laitier est basique, moindre est la quantité de manganèse perdue; plus le laitier est acide, plus il y aura de manganèse absorbé par le laitier.
De plus, il y a une perte de manganèse par volatilisation aux tuyères qui représente une quantité plus faible mais est approximativement constante dans toutes les conditions.
Le manganèse qui est réduit du minerai dans le haut four- neau et qui entre dans la fonte dans le creuset du haut four- neau, est porté avec la fonte dans le processus de fabrication de l'acier, et est exposé à de nouvelles pertes, même dans une plus grande mesure, au cours de la fabrication de l'acier. Le raffinage de la fonte pour produire de l'acier est un procédé oxydant, et à cause de l'aff inité du manganèse pour 1*oxygène plus grande que celle du fer aux températures en jeu, le man- ganèse est perdu en grande partie, plus particulièrement dans le procédé bessemer dans lequel l'oxydation est la plus intense, spécialement après l'enlèvement très complet du carbone et à cause de cet enlèvement.
En fait, lorsque l'acier est achevé et qu'une certaine quantité de manganèse métallique sous forme de ferro-manganèse ou ferro-spiegel doit être ajoutée pour déso- xyder le bain et ramener la teneur en manganèse aux spéifica- tions imposées pour l'acier, il y a peu:de manganèse résiduel laissé, et environ 90% de l'addition de manganèse au haut four- neau auront été perdue quant à la teneur finale en manganèse.
Le manganèse a une autre fonction dans les procédés de fabrication de fonte et d'acier en plus d'assurer la protection du métal contre l'oxydation, notamment l'élimination du soufre, et lorsqu'on part d'une fonte qui ne contient qu'une faible
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teneur en manganèse, qui est en général en-dessous de 0,6 % et souvent seulement de 0,2 % ou 0,3 %, et plus particulièrement lorsqu'on emploie du coke ou des minerais à haute teneur en soufre, alors on doit trouver d'autres moyens pour éliminer le soufre.
Il a été trouvé par des opérations à échelle commerciale que même la plus grande quantitéde soufre trouvée dans la fon- te peut être éliminée avec succès par la haute température du métal fondu, et l'addition de la quantité requise d'alcali, de préférence préchauffée ou fondue, ou d'autres agents dêsulfu- rants de point de fusion appropriée de préférence en-dessous de celui du laitier de haut fourneau, ou par d'autres moyens tels que par exemple des gaz, tels que du gaz hydrogène.
Par la méthode décrite ci-dessus, on a produit un acier contenant moins de 0,05 % soufre en partant de fonte contenant jusque 0,8% de soufre et de grandes quantités d'acier ont été fabriquées ayant mains de 0,04% soufre en partant de fonte en contenant plus de 0,2 %. Les alcalis les moins chers qui peuvent être utilisés à présent dans ce but sont le carbonate sodique (Na2CO3) au la soude caustique (NaOH), tous deux dans les condi- tiens et température exiatantes, étant décomposés en libérant du sodium métallique qui se combine avec le soufre dans le mé- tal. On peut employer aussi de la potasse. La potasse tout en étant plus chère présente l'avantage que la potasse non volati- lisée dans le procédé se retrouve dahs le laitier basique.
Ce laitier, ainsi qu'il est bien connu., contient plus du phosphore dans la charge originale sous forme de P2O5 et forme un engrais- précieux après avoir été broyé. L'addition de potesse à ce lai- tier augmente fortement sa valeur et dans certaines conditions par conséquent, l'emploi de la potasse est plus économique dans ce but que celui du carbonate sodique.
Ou bien de nouveau, un mélange.de chaux et de fluorine,
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avec ou sans addition d'alcali, peut être utilisé comme agent de désulfuration à point de fusion plus bas que celui des lai- tiers de haut fourneau.
Quelques exemples typiques de fonte et d'acier en résul- tant, fabriqués en convertisseur bessemer basique sont donnes ci-après :
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EXEMPLE 1. Silicium Soufre Phosphore Jànp;e.nès8
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<tb>
<tb>
<tb> Fonte <SEP> 1,06 <SEP> 0,360 <SEP> 1,84 <SEP> 0,28
<tb>
<tb> 1,14 <SEP> 0,276 <SEP> 1,92 <SEP> 0,35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone
<tb>
<tb>
<tb> %
<tb>
<tb>
<tb> ]Létal <SEP> soufflé <SEP> 0,03 <SEP> 0,11 <SEP> 0,047 <SEP> 0,045
<tb>
<tb> Acier <SEP> fini <SEP> 0,04 <SEP> 0,059 <SEP> 0,048 <SEP> 0,49
<tb>
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IDCmPL"E 2.
siliium Soufre Phosphore Mancanèse
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<tb>
<tb>
<tb> Fonte <SEP> 1,20 <SEP> 0,274 <SEP> 1,90 <SEP> 0,34
<tb>
<tb> Carbone
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acier <SEP> fini <SEP> 0,04 <SEP> 0,038 <SEP> 0,038 <SEP> 0,40
<tb>
Dans le traitement ultérieur dans les laminoirs et appa- reils finisseurs et dans les essais finals, ces aciers se sont montrés comme étant de très haute qualité.
En opérant comme décrit ci-dessus, L'économie en manga- nèse peut être obtenue parce qu'il a été trouvé du'en mainte- nant une température suffisamment élevée dans la fonte fondue et en éliminant à la fin le soufre au moyen d'alcalis au autres agents désulfurants analogues à bas point de fusion, on peut se dispenser du manganèse dans la fonte excepté celui qui provient de la faible teneur en manganèse,inhérente dans le minerai de fer, laquelle sans des additions de manganèse donne ordinaire- ment une fonte contenant entre 0,25 % et 1 % de manganèse.
Les valeurs plus fortes entre ces limites sont suffisantes pour por- ter une charge bosseur basique à travers le procédé du conver- tisseur au point de vue de la température et pour empêcher une suroxydation du métal, pourvu que le procédé soit commencé et
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continue avec une température suffisamment élevée, qui peut être obtenue en coulant dans une poche de coulée préchauffée et recouverte, en coulant le métal dans un mélangeur fortement chauffé et, si nécessaire, en élevant la teneur en silicium de la fonte à au moins deux fois celle prescrite pour le procédé bessemer basique, ou de 0,30% silicium à 0,60 %,ou davantage.
Un procède est ainsi réalisé, qui économise les addi- tions de manganèse à la charge du haut fourneau et emploie l'ad- dition de manganèse seulement après que la fonte fondue a quitté le haut fourneau.
Il existe diverses méthodes d'application de l'inven- tion et ces méthodes dépendent de la teneur en soufre des ma- tières premières introduites dans le haut fourneau.
Si on peut fabriquer économiquement une fonte à faible teneur en soufre, l'absence du manganèse dans la fonte n'aura pas une grande importance en ce qui concerne la teneur en sou- fre de l'acier en résultant, si cependant, on ne peut pas fa- briquer une fonte à faible teneur en soufre, alors en l'absence de manganèse, des agents désulfurants devraient être appliqués au métal fondu avant l'addition de manganèse. Cela peut être fait sous forme d'alliages de manganèse ajoutés dans la poche de coulée, ou dans le mélangeur, ou dans le convertisseur.
Dans les cas où la teneur en soufre de la fonte est très élevée, ou lorsque les spécifications de l'acier prévoient de très faibles teneurs en soufre, il peut être nécessaire de sou- mettre la fonte fondue à un deuxième traitement par l'alcali ou autre agent désulfurant après que la fonte a quitté le mélangeur et dans la poche de coulée ou récipient qui transporte la. fon- te du mélangeur au convertisseur.
En tout cas le manganèse doit être ajoute après l'achèvement du traitement de désulfuration pour qu'une plus grande économie en manganèse soit réalisée. la méthode générale décrite ci-dessus de suppression des
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additions de manganèse à la charge du haut fourneau, de désul- furation du métal fondu et d'addition subséquente de manganèse requis dans la fonte pour la fabrication de l'acier, s'applique aussi bien au procédé avec four à réverbère qu'aux procédés bessemer; elle s'applique aussi bien au procéda acide qu'au procédé basique, les teneurs en manganèse requises par les pro- cédés acides de fabrication d'acier étant en général inférieu- res à celles requises par les procédés basiques de fabrication d'acier.
Alors que certaines méthodes de réalisation de l'inven- tion ont été décrites en détail, elles l'ont été seulement à titre d'exemple et les procédés peuvent être modifiés et variés. suivant les conditions et les nécessités..
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RBVMMIOATIONS ET RESMEB.
1. Procédé de fabrication de fonte convenant pour la fabrica- tion de l'acier, qui comprend le remplacement en tout ou en majeure partie du manganèse ordinairement ajoute sous forme de minerai manganifère à la charge de minerai de fer du haut four- neau par des agents de désulfuration, par exemple des alcalis ajoutés au métal liquide, en ajoutant ensuite, si nécessaire, le manganèse sous forme de minerai ou de métal requis pour sa- tisfaire aux spécifications imposées pour la fonte, en évitant ainsi la perte en manganèse dans le laitier du haut fourneau.
2. Procédé tel que revendiqué sous 1, qui comprend l'emploi. d'une fonte contenant seulement le manganèse. naturel résultant du chargement de minerais de fer ordinaires sans l'addition de matière. manganifère.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS IN METALLURGIC PROCESSES.
The present invention relates to metallurgical processes, more especially to steel fabrication processes by the basic process such as the basic bessemer or the Thomas process in a reverberation furnace or electric furnace. The invention is not, however, limited to these basic processes but can also be applied to acidic processes, where the removal of sulfur and control of the manganese content are of interest.
It can be assumed that a certain amount of manganese is required in every steelmaking process, this amount being greater in basic processes in which a low silicon content iron is specified, the primary function of manganese. being to protect the metal bath against excessive oxidation by the fact that oxygen has a higher affinity for manganese than for iron at the temperatures which come into play in practice.
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second function of manganese is to remove sulfur, sulfur also having a stronger affinity for manganese than for iron, while a third function, as addition at the end of the process. process,
is to effect complete or substantially complete deoxidation, and to complete and adjust the desired final analysis of the steel for. carbon and manganese.
The need for a high manganese content of the cast iron (1.25% or more has generally been specified) in the Bessemer Basic process results from the lower temperature, due to the very low silicon content of the Bessemer Basic cast iron. (generally below 0.5%), produced during the blowing versus blowing of the acid bessemer where the high silicon content of 1.5% to a% provides enough heat to raise the bath above the temperature at which the affinity curves of carbon and iron (i.e. the curves showing the relationship between temperature and oxygen affinity of carbon and iron respectively) intersect, and to the, which the carbon no longer protects the iron against oxidation, because at temperatures below the meeting point,
the carbon curve is below the iron curve, that is, iron oxidizes with carbon, or before it. The acid bessemer process therefore produces better steel when the silicon content is substantially higher than that of manganese, and many of the disadvantages attributed to bessemer basic steel have been attributed precisely to the overturning. of this relationship.
The main object of the present invention is to reduce the loss of manganese and hence the amount of manganese used in the steelmaking process from molten iron, while maintaining or improving the qualities. some products. @
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With this object in view, the invention consists of a process for the manufacture of cast iron and steel which comprises the replacement of all or a major part of the manganese ordinarily added in the form of manganiferous ore to the iron ore charge of the blast furnace by desulfurization agents, for example alkalis added to the liquid matai, then adding, if necessary, the manganese in the form of ore or metal required to meet the specifications imposed for the smelting,
thus avoiding the loss of manganese in the slag of the blast furnace.
The invention also consists of a process according to the preceding paragraph which comprises the use of a pig iron containing only the natural manganese resulting from the loading of ordinary iron ore without the addition of manganiferous material.
The invention also consists of a method of manufacturing steel starting from cast iron produced by any of the methods described in the two preceding paragraphs, with a minimum consumption of manganese as indicated above and in which additional manganese saving is effected by preventing excessive oxidation from occurring by increasing the silicon content and lowering the manganese content of the pig iron, for example in the case of the process. bessemer basic the silicon content in the cast iron will be high substantially above 0.5 and more particularly in the neighborhood of 1% and even above 1%, and the manganese content will be below 1.25 % and preferably below 1%.
The invention also consists of improved methods of manufacturing cast iron and steel, substantially as described, and also covers novel products made by these methods.
By carrying out the invention according to a mode given by way of
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example, applied to iron containing an excess of sulfur, a load of 25 tons of the blast furnace which gave the analysis:
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Si: 1.14%; S: 0.276 s Mu: 0, $ 75; P: 1.92%, was treated with 114 kilos of sodium carbonate, the analysis then being
EMI4.2
Si: 0.74%; S t 0.089% '; 3IIn t Os32 ci P 1.93%.
The cast iron thus treated was loaded into a Bessemer basic converter, giving the following analysis for the steel after the usual additions of 7 kg or so of ferro-manganese per tonne of steel at the end of the process:
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3: 0.04%; S: 0.039%; 3 0.49 # P: s Os04.
By improving the ratio between silicon and manganese, that is to say by raising the silicon content and lowering it in manganese, the bath is protected against excessive oxidation and one obtains high quality steel., In addition, with the silicon content in the cast iron raised substantially above 0.5% and more particularly in the neighborhood of 1% and even above 1%, and with a manganese content below 1.25 and preferably below 1%, the blowing takes place in a more regular way with less spitting and with less converter losses than with the old specification of low silicon and high manganese content, Since the oxidation heat of silicon is higher than that of manganese,
the amount of additional silicon required to provide heat during blowing is substantially less than that of the manganese it replaces, i.e. the increase in silicon content does not have to be by far as great that the amount by which the manganese content is decreased. The steel yield of the cast iron is thus improved for two reasons; first by eliminating the high loss of manganese during blowing which normally amounts to about 90% of the
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total amount in iron; and secondly by avoiding spitting and the release out of the converter of considerable quantities of blown metal.
It has also been found that the higher the initial temperature of the cast iron, the lower the silicon content must be relative to manganese, and when a cast iron which is physically very hot is processed in the basic beasemer converter, it It is not necessary to raise the silicon content as strongly as when the metal is colder.
Since silicon is relatively expensive and is wasted it dilutes by blowing, and in addition the basic phosphate slag, reducing its commercial value, the present invention contemplates bringing the bath in the converter to temperature. highest possible temperature due to the high temperature of the molten iron. This is achieved by carefully maintaining the temperature of the cast iron, for example by transporting the latter in preheated and covered casting ladles, and by supplying heat to the mixer in which the metal of the various furnaces is stored. Under these conditions it has been found practical and economical to operate basic bessemer converters with silicon with an average content of 0.50% to 0.70%, and manganese with an average content between 0.60% and 0, 80%.
It was however found that when the. temperature drops, the silicon content must be increased.
One of the significant savings achieved by this method of working is that it is no longer necessary to provide a high manganese content iron in the basic steelmaking processes.
The cost of producing high manganese iron, as specified for basic bessemer processes, is higher than the cost of manganese added to the blast furnace charge, for the reason that a large amount of manganese is lost in the upper part. When manganese obtained
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manganiferous ores or other manganese-containing substances is added to the blast furnace iron ore feed, the loss of manganese in the blast furnace slag is between 25 and 60% or more, depending on the basicity of the blast furnace slag, the more basic the slag, the less is the quantity of manganese lost; the more acidic the slag, the more manganese will be absorbed by the slag.
In addition, there is a loss of manganese by volatilization at the tuyeres which is a smaller amount but is approximately constant under all conditions.
The manganese which is reduced from the ore in the blast furnace and which enters the cast iron in the blast furnace crucible, is carried with the cast iron in the steelmaking process, and is exposed to further losses , even to a greater extent, during the manufacture of steel. Refining of pig iron to produce steel is an oxidizing process, and because of the aff inity of manganese for oxygen greater than that of iron at the temperatures involved, much of the manganese is lost. , more particularly in the Bessemer process in which the oxidation is the most intense, especially after the very complete removal of carbon and because of this removal.
In fact, when the steel is completed and a certain amount of metallic manganese in the form of ferro-manganese or ferro-spiegel must be added to de-xidize the bath and bring the manganese content back to the specifications imposed for it. In steel, there is little residual manganese left, and about 90% of the manganese addition to the furnace will have been lost in terms of the final manganese content.
Manganese has another function in the manufacturing processes of cast iron and steel in addition to ensuring the protection of the metal against oxidation, in particular the removal of sulfur, and when starting from a cast iron which does not contain only a weak
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manganese content, which is generally below 0.6% and often only 0.2% or 0.3%, and more particularly when using coke or high sulfur ores, then one must find other ways to remove sulfur.
It has been found by operations on a commercial scale that even the greatest amount of sulfur found in the melt can be successfully removed by the high temperature of the molten metal, and the addition of the required amount of alkali, preferably. preheated or molten, or other sulphurizing agents having a suitable melting point preferably below that of the blast furnace slag, or by other means such as for example gases, such as hydrogen gas.
By the method described above, steel containing less than 0.05% sulfur was produced from cast iron containing up to 0.8% sulfur and large quantities of steel were produced having less than 0.04%. sulfur starting from cast iron containing more than 0.2%. The cheapest alkalis which can now be used for this purpose are sodium carbonate (Na2CO3) and caustic soda (NaOH), both under the prevailing conditions and temperature, being decomposed liberating metallic sodium which combines. with the sulfur in the metal. Potash can also be used. Potash, while being more expensive, has the advantage that the potash not volatilized in the process is found in the basic slag.
This slag, as is well known, contains more of the phosphorus in the original feed as P2O5 and forms a valuable fertilizer after being crushed. The addition of potash to this slag greatly increases its value and therefore under certain conditions the use of potash is more economical for this purpose than that of sodium carbonate.
Or again, a mixture of lime and fluorite,
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with or without addition of alkali, can be used as a desulfurizing agent with a lower melting point than that of blast furnace milks.
Some typical examples of cast iron and resulting steel, manufactured in a basic Bessemer converter are given below:
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EXAMPLE 1. Silicon Sulfur Phosphorus Jànp; e.nès8
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<tb>
<tb>
<tb> Cast iron <SEP> 1.06 <SEP> 0.360 <SEP> 1.84 <SEP> 0.28
<tb>
<tb> 1.14 <SEP> 0.276 <SEP> 1.92 <SEP> 0.35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon
<tb>
<tb>
<tb>%
<tb>
<tb>
<tb>] Lethal <SEP> blown <SEP> 0.03 <SEP> 0.11 <SEP> 0.047 <SEP> 0.045
<tb>
<tb> Steel <SEP> finished <SEP> 0.04 <SEP> 0.059 <SEP> 0.048 <SEP> 0.49
<tb>
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IDCmPL "E 2.
siliium Sulfur Phosphorus Mancanese
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<tb>
<tb>
<tb> Cast iron <SEP> 1.20 <SEP> 0.274 <SEP> 1.90 <SEP> 0.34
<tb>
<tb> Carbon
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Steel <SEP> finished <SEP> 0.04 <SEP> 0.038 <SEP> 0.038 <SEP> 0.40
<tb>
In further processing in rolling mills and finishing equipment and in final testing, these steels have been shown to be of very high quality.
By operating as described above, manganese saving can be obtained because it has been found by maintaining a sufficiently high temperature in the molten iron and ultimately removing the sulfur by means of Alkalis and other similar low melting point desulfurizing agents, manganese can be dispensed with in pig iron except that which arises from the low manganese content inherent in iron ore, which without additions of manganese usually gives a cast iron containing between 0.25% and 1% manganese.
Values larger between these limits are sufficient to carry a basic working load through the converter process from a temperature point of view and to prevent overoxidation of the metal, provided the process is started and
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continuous with a sufficiently high temperature, which can be achieved by pouring into a preheated and covered ladle, pouring the metal into a strongly heated mixer and, if necessary, raising the silicon content of the cast iron to at least twice that prescribed for the basic Bessemer process, or from 0.30% silicon to 0.60%, or more.
A process is thus achieved which saves the additions of manganese to the blast furnace load and employs the addition of manganese only after the molten iron has left the blast furnace.
There are various methods of applying the invention and these methods depend on the sulfur content of the raw materials introduced into the blast furnace.
While low sulfur iron can be economically manufactured, the absence of manganese in the iron will not be of great importance to the sulfur content of the resulting steel, if, however, one does not. cannot make low sulfur iron, so in the absence of manganese, desulfurizing agents should be applied to the molten metal before addition of manganese. This can be done as manganese alloys added in the ladle, or in the mixer, or in the converter.
In cases where the sulfur content of the cast iron is very high, or where the steel specifications provide for very low sulfur contents, it may be necessary to subject the molten cast iron to a second treatment with alkali. or other desulfurizing agent after the cast iron has left the mixer and into the ladle or container which carries it. melts from mixer to converter.
In any case the manganese must be added after the completion of the desulfurization treatment so that a greater saving in manganese is achieved. the general method described above for removing
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additions of manganese to the blast furnace charge, desulphurization of the molten metal and the subsequent addition of manganese required in the smelting for steelmaking, applies to both the reverberation furnace process and Bessemer processes; it applies equally to the acidic process as well as to the basic process, the manganese contents required by the acidic steelmaking processes being generally lower than those required by the basic steelmaking processes.
While certain methods of carrying out the invention have been described in detail, they have been described only by way of example, and the methods may be modified and varied. according to conditions and necessities.
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RBVMMIOATIONS AND RESMEB.
1. A process for the manufacture of cast iron suitable for the manufacture of steel, which comprises replacing all or a major part of the manganese ordinarily added as manganiferous ore to the iron ore charge of the blast furnace by desulfurization agents, for example alkalis added to the liquid metal, then adding, if necessary, the manganese in the form of ore or the metal required to meet the specifications imposed for the smelting, thus avoiding the loss of manganese in the blast furnace slag.
2. A method as claimed in 1, which comprises the use. of a cast iron containing only manganese. natural result from loading ordinary iron ores without the addition of material. manganiferous.
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