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Procédé pour la fabrication d'acier Thomas eu partant d'une fonte manganésifère pour convertisseur.
Anciennement la fabrication d'un acier devait satisfaire à une seule exigence, celle d'être uniformément de bonne qualité aujourd'hui, par suite de la nouvelle situation devant laquelle se trouvent placées en Europe centrale les industries du fer et les aciéries, trois nouvelles exigences doivent être prises en considé- ration :
1. Traitement de minerais de fer pauvres additionnés d'une quantité beaucoup plus grande de scories
2. Economie aussi grande que possible de manganèse
3. Extraction du vanadium de la fonte.
Il est toujours difficile et parfois impossible de satisfaire simultanément à ces nouvelles exigences par des méthodes connues sans que la qualité uniforme des différentes espèces d'acier souf- flées n'en souffre.
Afin de fabriquer avec certitude un bon acier Thomas, il se- rait, comme on le sait, très désirable d'avoir à sa disposition,
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chaque fois suivant le degré de qualité à donner aux différentes sortes d'acier à souffler, une fonte pour convertisseur ayant une teneur en Mn de 0,8 à 1,2 %.
Lors du traitement de minerais pauvres en fer, la diminution de la oasicité du lit de fusion du haut fourneau, tout comme la précipitation d'une quantité nettement plus grande de scories du fondant, agissent de manière à ce qu'une partie seulement de la charge de manganèse du mélange entre dans la fonte tandis que la plus grande partie se sépare avec les scories du haut fourneau pour être utilisée ultérieurement.
Si à présent le vanadium est encore retiré de la fonte, le restent du manganèse se trouve aussi perdu pour le fer ; en outre, il diminue d'une manière tout à fait indésirable la concentration en vanadium des scories de vanadium.
La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel, compte tenu de toutes les autres exigences, la perte en manganèse est réduite à son plus strict minimum et qui permet, même dans l'état du marché économique actuel, de fabriquer une fonte manga- nésifàre bien appropriée pour être traitée dans un convertisseur.
Le principe du procédé décrit ci-dessous est de séparer très nettement les différentes matières premières disponibles pour la fabrication de la fonte Thomas et ce, de faon à ce que la plus grande partie soit du minerai de fer pauvre en manganèse et que la plus petite partie soit constituée par des véhiculeurs de manganè- se, comme des scories Martin, des scories de halde de fours à puddler, fours a souder et autres fours à acier,, ainsi qu'également des scories Bessemer, des résidus précipitant pendant le traitement chimique de scories de vanadium et des minerais manganésifères qui, par suite de leur teneur en phosphore ou en acide silicique, ne conviennent pas à la fabrication de ferromanganèse ou de spiegel.
La masse principale des minerais ferreux donne lieu dans le haut fourneau à l'obtention d'un fondant principal tandis qu'un fondant additionnel aussi riche que possible en manganèse est fabriqué en partant des substances mananésifères mentionnées ci-dessus, dans
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le haut fourneau ou dans d'autres installations de fusion ; fondant additionnel qui, compte tenu des circonstances actuelles, pourra contenir jusqu'à 8 % de manganèse et jusqu'à 4 % de phosphore.
Le fondant principal et le fondant additionnel manganésifère sont mélangés l'un à l'autre, en général cependant, après que le fondant principal a été soumis aux autres traitements métallurgiques indispensables, comme la désulfuration au moyen d'alcalis, l'extrac- tion du vanadium, la réduction de la teneur en silicium, etc., de sorte que c'est une fonte manganésifère qui se trouve prête à subir l'opération de soufflage ; fonte dont la teneur en manganèse au surplus peut être réglée au degré voulu par un choix approprié du rapport de mélange entre le fondant principal et le fondant addition- nel, chaque fois suivant la qualité de l'acier recherchée.
Le mélange peut être réalisé aussi bien dans un mélangeur de fonte que, après le mélangeur, dans une cuve ou encore dans le con- vertisseur. En outre, le mélangé dans le convertisseur peut être réalisé de plusieurs manières : ainsi la quantité déterminée de fondant additionnel peut être ajoutée immédiatement après l'intro- duction de la quantité désirée du fondant principal ou bien encore la quantité de fondant principal peut tout d'abord être soufflée dans le convertisseur, par exemple pour y enlever le vanadium ou le silicium, puis être décrassée, ensuite seulement la quantité désirée de fondant additionnel est ajoutée et le mélange subit son soufflage définitif.
Une fonte enrichie en vanadium peut être utilisée à la place de l'élément dénommé fondant principal, fonte analogue a celle ré- sultant du traitement de substances renfermant du vanadium, comme des scories de premier affinage, de la poussière de toit et des sco- ries Thomas, Une fois les scories riches en vanadium, lesquelles renferment en même temps presque toute la quantité de manganèse, enlevées, la teneur en manganèse nécessaire pour obtenir un acier de bonne qualité est obtenue en ajoutant la quantité nécessaire de fondant additionnel, le tout subissant alors un soufflage final.
Le fondant additionnel manganésifère peut, lorsqu'il est réuni
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au fondant principal en dehors du mélangeur et en vue de cette opération, être tenu chaud dans un plus petit mélangeur adéquat où ses différentes teneurs pourront s'égaliser. Dans ce cas, on est beaucoup moins tributaire de l'allure momentanée et de la char- ge du four cnoisi pour. la production du fondant additionnel. Lors- qu'un tel mélangeur n'existe pas ou que la fabrication du fondant adcitionnel en partant de véhiculeurs de manganèse ne peut se faire que alors le fondant additionnel sera d'abord coulé en gueuses et celles-ci seront ensuite fondues au fur et à mesure des besoins dans un cubilot.
Cette nette séparation entre les véhiculeurs de manganèse et les minerais ferreux pauvres en manganèse permet d'arriver à ce que la quantité de scories, dans laquelle le manganèse des substan- ces contenant celui-ci pourrait se perdre pendant la réduction, reste beaucoup plus faible et, de ce fait, l'extraction de manganè- se dans la matière dénommée fondant additionnel est beaucoup plus grande que lorsqu'une telle séparation nette n'est pas réalisée, De la vient le fait que la teneur en silicium du fondant addition- el manganésifèrepeut être portée à un pourcentage beaucoup plus élevé que cela n'est permis pour une fonte Thomas, de sorte que, de cette ..lanière également, l'extraction de manganèse subit une nouvelle augmentation.
En outre, cette nette séparation entre les véhiculeurs de manganèse et la masse principale du lit de fusion permet d'arriver à ce que, avec le fondant principal pauvre en man- ganèse provenant de ce lit de fusion, la plus grande partie du fer peut être soumise aux traitements métallurgiques déjà mention- nes, comme l'enlèvement du vanadium, la désulfuration à l'aide de soude et l'enlèvement du silicium par préaffinage, lesquels, dans les méthodes usitées jusqu'à présent, donnaient lieu nécessairement à une réduction de la quantité de manganèse.
Cette faon de faire est nouvelle et offre vis-à-vis des procédés proposés jusqu'à présent l'avantage technique suivant.
La séparation des matières premières utiliséès pour la produc- tion de fonte Thomas en deux parties, à l'une desquelles est ajoutée
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la masse principale des véhiculeurs de manganèse, est connue en elle-même. Cette séparation n'est cependant pas réalisée suivant les pointa de vue caractérisés ci-dessus ; Mais elle a pour but de traiter les minerais ferreux n'ayant que peu de gangue, par exemple les minerais suédois, dans le haut fourneau selon un pro- cédé basique avec de faibles quantités de scories, et par contre, de traiter les minerais pauvres en fer, mais riches en gangue acide, suivant un procédé acide.
Le genre de traitement est dé- terminé dans ces cas par le genre de minerais ferreux disponibles et non pas par la. quantité de véhiculeurs de manganèse disponibles comme cela est le cas dans le procédé décrit ci-dessus, Un argu- ment intervenant pour justifier la séparation connue de la produc- tion de fonte Thomas en une partie basique et une partie acide est également le fait que les scories basiques du haut fourneau offrent plus de possibilités dans leurs applications, cela par suite de leur meilleur pouvoir de cristallisation et de leurs propriétés hydrauliques. Il est absolument évident que les véhiculeurs de manganèse doivent être ajoutés à la partie basique du lit de fu- sion.
Le progrès technique du procédé décrit, par rapport aux mé- thodes connues caractérisées ci-dessus, résulte de ce que, dans le traitement par séparation connu partiellement basique et par- tiellement acide, la quantité. de scories, même dans la partie ba- sique, rapportée à la quantité, de manganèse introduite, est beau- coup plus grande que dans la séparation nette proposée où inter- viennent des véhiculeurs de manganèse.
En outre, le procédé pro- posé peut déjà être considéré comme supérieur à ceux utilisés jusqu'à présent du fait que, pour ce nouveau procédé, il est in- différent que la masse principale des minerais de fer soit trai- tée d'une façon basique ou acide pour donner lieu à une substance dénommée fondant principal ou bien que des quantités partielles soient traitées suivant l'une ou l'autre méthode. Enfin, il faut faire ressortir comme autre progrès que le fondant additionnel caractérisé présente une teneur en manganèse beaucoup plus élevée que la partie basique de la production de fonte Thomas obtenue
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suivant des méthodes connues, de sorte que le réglage au degré voulu de la composition de la fonte du convertisseur peut, avec le fondant additionnel,
être réalisé beaucoup plus facilement et surtout beaucoup plus diversement ; ainsi il peut également se fairehors du mélangeur, par exemple dans le convertisseur. En ou- tre, il est à considérer que ce mélange en dehors 'du mélangeur per- met d'exploiter les avantages particuliers qu'offre une désulfura- tion du fondant principal de la fonte après le mélangeur, un autre avantage essentiel, intervenant dans l'état actuel du marché des matières premières; mais qui surtout acquièrera plus d'importance dans l'avenir, consiste en ce que, comme il a été expliqué, une peaucoup plus grande partie de la fonte peut être soumise à l'opé- ration ayant pour but l'extraction du vanadiwn.
Les autres mesures qui sont à considérer comme connues peut- être depuis les débuts du procédé Thomas et qui ont pour but d'ame- ner la teneur en nanganèse de la fonte Thomas au degré voulu par l'addition de spiegel, ne concernent pas le nouveau procédé décrit pour autant que ni les problèmes à résoudre, ni la solution carac- térisée, ni le progrès technique réalisé par l'invention ne décou- lent de ces mesures. En outre, des véhiculeurs de manganèse de grande valeur, avant tout pauvres en phosphore, sont utilisés pour la production de spiegel, lesquels véhiculeurs ne sont plus d'aucu- ne utilité pour les lits de fusion Thomas.
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Process for the production of Thomas steel starting from a manganese iron for converter.
In the past the manufacture of steel had to meet a single requirement, that of being uniformly of good quality today, owing to the new situation facing the iron industries and steelworks in Central Europe, three new requirements should be taken into account:
1. Processing of poor iron ores with the addition of a much larger amount of slag
2. As much manganese savings as possible
3. Extraction of vanadium from cast iron.
It is always difficult and sometimes impossible to meet these new requirements simultaneously by known methods without the uniform quality of the different types of blown steel being affected.
In order to manufacture with certainty a good Thomas steel, it would be, as we know, very desirable to have at one's disposal,
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each time depending on the degree of quality to be given to the different kinds of steel to be blown, a converter cast iron having a Mn content of 0.8 to 1.2%.
When processing ores low in iron, the decrease in the oasicity of the smelting bed of the blast furnace, as well as the precipitation of a much larger quantity of slag from the flux, act so that only part of the The manganese charge of the mixture goes into the smelter while most of it separates with the blast furnace slag for later use.
If now the vanadium is still removed from the cast iron, the remainder of the manganese is also lost to the iron; moreover, it very undesirably lowers the vanadium concentration of the vanadium slag.
The object of the present invention is a process by which, taking into account all the other requirements, the loss of manganese is reduced to its strict minimum and which makes it possible, even in the state of the current economic market, to manufacture a manganese iron. nsifàre well suited to be processed in a converter.
The principle of the process described below is to separate very clearly the different raw materials available for the manufacture of Thomas cast iron, so that the greater part is iron ore low in manganese and the smaller part consists of manganese carriers, such as Martin slag, slag from puddling furnaces, welding furnaces and other steel furnaces, as well as Bessemer slag, residues precipitating during chemical treatment vanadium slag and manganese ores which, due to their phosphorus or silicic acid content, are not suitable for the manufacture of ferromanganese or spiegel.
The main mass of ferrous ores gives rise in the blast furnace to obtain a main flux while an additional flux as rich as possible in manganese is produced starting from the mananesiferous substances mentioned above, in
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the blast furnace or other smelting facilities; additional flux which, given current circumstances, may contain up to 8% manganese and up to 4% phosphorus.
The main flux and the additional manganese flux are mixed together, usually, however, after the main flux has been subjected to other necessary metallurgical treatments, such as desulphurization by means of alkali, extraction. vanadium, reduction of the silicon content, etc., so that it is a manganese iron which is ready to undergo the blowing operation; cast iron, the excess manganese content of which can be adjusted to the desired degree by an appropriate choice of the mixing ratio between the main flux and the additional flux, each time depending on the desired quality of steel.
The mixing can be carried out both in a cast iron mixer and, after the mixer, in a tank or even in the converter. In addition, the mixing in the converter can be carried out in several ways: thus the determined quantity of additional flux can be added immediately after the introduction of the desired quantity of the main flux, or the quantity of main flux can be added. 'first be blown into the converter, for example to remove vanadium or silicon therein, then be scoured, then only the desired amount of additional flux is added and the mixture undergoes its final blowing.
A cast iron enriched with vanadium can be used in place of the so-called main flux, which is similar to that resulting from the treatment of substances containing vanadium, such as slag from the first refining, roof dust and slag. Thomas ries, Once the slag rich in vanadium, which at the same time contains almost all the quantity of manganese, removed, the manganese content necessary to obtain a good quality steel is obtained by adding the necessary quantity of additional flux, the whole then undergoing a final blowing.
The additional manganese-bearing flux can, when combined
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the main flux outside the mixer and for this operation, be kept hot in a smaller suitable mixer where its different contents can be equalized. In this case, we are much less dependent on the momentary speed and the load of the oven chosen for. the production of additional flux. When such a mixer does not exist or the manufacture of the additional flux starting from manganese carriers cannot be done, then the additional flux will first be poured into pigs and these will then be melted as and when. as needed in a cupola.
This clear separation between the manganese carriers and the low-manganese ferrous ores makes it possible to achieve that the quantity of slag, in which the manganese of the substances containing it could be lost during the reduction, remains much lower. and, therefore, the extraction of manganese from the material referred to as additional flux is much greater than when such a clean separation is not achieved. Hence the silicon content of the additional flux. The manganese can be increased to a much higher percentage than is permitted for Thomas iron, so that from this also the manganese extraction undergoes a further increase.
In addition, this clear separation between the manganese carriers and the main mass of the melting bed makes it possible to achieve that, with the main flux poor in manganese coming from this melting bed, most of the iron can be obtained. be subjected to the metallurgical treatments already mentioned, such as the removal of vanadium, desulfurization using sodium hydroxide and the removal of silicon by pre-refining, which, in the methods used until now, necessarily gave rise to a reduction in the amount of manganese.
This approach is new and offers the following technical advantage over the methods proposed so far.
The separation of the raw materials used for the production of Thomas iron into two parts, to one of which is added
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the main mass of manganese carriers is known per se. This separation is however not carried out according to the points of view characterized above; But its aim is to treat ferrous ores with little gangue, for example Swedish ores, in the blast furnace according to a basic process with small quantities of slag, and on the other hand, to treat poor ores. iron, but rich in acid gangue, following an acid process.
The kind of processing in these cases is determined by the kind of ferrous ores available and not by the. quantity of manganese carriers available as is the case in the process described above. An argument to justify the known separation of the production of Thomas iron into a basic part and an acid part is also the fact that basic blast furnace slags offer more possibilities in their applications, due to their better crystallization power and their hydraulic properties. It is absolutely obvious that the manganese carriers must be added to the basic part of the fusion bed.
The technical progress of the process described, compared to the known methods characterized above, results from the fact that, in the known partially basic and partially acid separation treatment, the amount. of slag, even in the basic part, related to the quantity, of manganese introduced, is much greater than in the proposed net separation where manganese carriers intervene.
In addition, the pro- posed process can already be considered as superior to those used heretofore since, for this new process, it is no different that the main mass of iron ores is treated with basic or acidic way to give rise to a substance called main flux or else partial quantities are treated according to one or the other method. Finally, it should be pointed out as another progress that the additional flux characterized has a much higher manganese content than the basic part of the Thomas cast iron production obtained.
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according to known methods, so that the adjustment to the desired degree of the composition of the melt of the converter can, with the additional flux,
be carried out much more easily and above all much more diversely; thus it can also be done outside the mixer, for example in the converter. Moreover, it should be considered that this mixing outside the mixer makes it possible to exploit the particular advantages offered by desulfurization of the main flux of the pig iron after the mixer, another essential advantage involved in the mixing. the current state of the commodity market; but which above all will acquire more importance in the future, is that, as has been explained, a much larger part of the cast iron may be subjected to the operation for the purpose of extracting the vanadiwn.
The other measures which are to be considered as known perhaps since the beginnings of the Thomas process and which aim to bring the nanganese content of the Thomas iron to the desired degree by the addition of spiegel, do not concern the new process described in so far as neither the problems to be solved, nor the characterized solution, nor the technical progress achieved by the invention result from these measures. In addition, high value manganese carriers, primarily low in phosphorus, are used for the production of spiegel, which carriers are no longer useful for Thomas smelting beds.
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