<Desc/Clms Page number 1>
" Perfectionnements aux procédés de désulfuration des métaux ferreux en fusion ".
La présente invention est relative à la désulfura- tion des métaux ferreux en fusion. Elle se rapporte plus particulièrement à la désulfuration d'un métal ferreux en fusion quand on désire que le métal désulfuré ait une teneur en soufre uniforme et relativement séduite.
Diverses applications exigent l'utilisation d'un métal ferreux en fusion désulfuré dont la teneur en soufre soit uniforme et complètement réduite . L'une de ces applications consiste à mélanger le métal ferreux en fusion désulfuré avec une scorie de silicate de fer en fusion pour obtenir, par le procédé Aston, des loupes en ,,1
<Desc/Clms Page number 2>
fer forgé spongieux, destinées à être transformées ulté- rieurement en produits en fer forgé . Si la teneur en soufre du métal n'est pas uniforme, le fer forgé résultant est hétérogène et, dans certains cas, peut ne pas satis- faire aux normes imposées ou peut ne pas convenir à sa destination .
Si la teneur en soufre ne présente pas une valeur uniformément basse dans le métal destiné à la fabri- cation du fer forgé par le procédé Aston en vue de certai- nes applications, par exemple pour la fabrication de ti- rants, le fer forgé peut ne pas satisfaire aux normes ou ne pas convenir pour d'autres raisons.
D'autre part, la teneur du métal en soufre constitue un facteur qui limite la température à laquelle le fer forgé obtenu au moyen de ce métal estsusceptible d'être laminé . Pour des raisons bien connues du technicien , il est désirable d'exécuter au moins une partie du laminage à une température relativement basse . Or, si l'opération de laminage est prévue en vue d'une certaine température finale présentant une valeur réduite, d'une manière désirable et si certaines billettes de fer forgé ont une teneur en soufre supérieure à celle compatible avec la valeur particulière de la température finale choisie, il en résulte vraisemblablement un laminage défectueux.
Il n'a pas toujours été possible jusqu'ici d'obtenir un métal ferreux en fusion, destiné à la fabrication du fer forgé par le procédé Aston, présentant une teneur en soufre ayant la faible valeur voulue. Il était simpos- sible d'obtenir un métal ferreux très pauvre en soufre lorsque la teneur du métal en soufre avant désulfuration et affinage était plus élevée que d'ordinaire . Il est d'usage , lors de la production du métal ferreux en fusion destiné à fabrication du fer forgé par le procédé Aston de faire fondre ce métal dans des cubilots.
Lorsque la teneur en soufre du métal en fusion coulé des cubilots était anormalement élevée, cette teneur élevée en soufre
<Desc/Clms Page number 3>
se maintenait à travers l'opération de désulfuration et de raffinage (par exemple au Bessemer), et l'on obtenait un fer forgé ayant une teneur en soufre trop forte, ris- quant de ne pas satisfaire aux normes imposées ou de ne pas convenir à certaines applications auxquelles il est destiné, ou encore pouvant ne pas être laminé d'une manière satisfaisante aux températures de laminage utilisées.
Il est courant de désulfurer les métaux ferreux en fusion en mélangeant ceux-ci avec un agent désulfurant en fusion, par exemple la soude caustique ou le carbonate de soude calciné .Ce mélange s'effectue d'ordinaire en versant le métal en fusion dans le désulfurant en fusipn qui est placé dans un récipient. Le soufre du métal réagit avec l'agent désulfurant d'une manière connue, de sorte que le métal s'appauvrit en soufre,alors que le désulfu- rant dont la densité est inférieure à celle du métal, forme une scorie surnageant à la surface du métal et en- traînant avec elle le soufre qu'il a extrait du métal. On sépare le métal de la scorie, soit en décantant celle-ci, soit en soutirant le métal de dessous la scorié.
On a déjà proposé de maintenir une certaine quantité d'agent désulfurant en fusion ou de scorie de désulfura- tion en fusion, et de verser dans celle-ci des lots succes- sifs de métal ferreux en fusion à désulfurer, en régénérant la scorie de temps en temps au moyen de désulfurant frais sous forme solide . L'introduction dans la poche conte- nant le désulfurant en fusion, de désulfurant d'appoint sous forme solide fait mousser la scorie .Parfois, le moussage de celle-ci est si fort qu'elle déborde du récipient. Il a été impossible, par le procédé que l'on vient de rappeler, d'obtenir dans des lots de métal ferreux en fusion une teneur en soufre uniformément basse.
On a découvert, que la mousse présente dans la poche,
<Desc/Clms Page number 4>
de désulfuration nuit à l'efficacité de la désulfura- tion. En effet, lorsqu'on verse le métal sur et à travers une scorie de désulfuration mousseuse, il semble que la scorie ne présente pas assez de consistance pour provoquer la rupture du métal traversant la scorie en particules relativement petites susceptibles de réagir d'une manière efficace avec la scorie . En effet, la réaction de désulfuration est une réaction interfaciale et son efficacité dépend du degré de contact intime entre les petites particules de métal et la scorie . On a consta- té que ce contact intime ne se produit pas lorsque la scorie de désulfuration est mousseuse.
La cause principale de la présence de mousse dans la scorie de désulfuration provient de l'élimination de l'eau de cristallisation du désulfurant d'appoint qui est introduit sous forme solide .Cette eau de cristallisation forme de la vapeur qui crée dans la sco- rie un état d'effervescence ou d'ébullition provoquant la mousse indésirable susmentionnée .
On a constaté, conformément à l'invention qu'en évitant l'addition de désulfurant d'appoint solide au désulfurant en fusion dans la poche de d6sulfuration,on évite du même coup la formation de mousse indésirable dans la scorie de désulfuration en fusion. En évitant d'ajouter du désulfurant d'appoint solide au désulfurant en fusion contenu dans la poche de désulfuration, on arri- ve à maintenir une couche de scorie relativement épaisse et homogène de densité relativement élevée qui assure une désulfuration très efficace et uniforme du métal, et permet d'obtenir des résultats impossibles à réaliser antérieurement.
On évite un moussage indésirable de la scorie de désulfuration en faisant fondre le désulfurant d'appoint
<Desc/Clms Page number 5>
avant de l'introduire dans la poche de désulfuration.
Si l'eau de cristallisation a été éliminée par fusion du désulfurant d'appoint avant sa rencontre avec la masse principale de désulfurant en fusion dans la poche de désulfuration , la mousse ou l'effervescence produites sont très réduites et la scorie présente les caractéristi- ques recherchées mentionnées plus haut.
Le désulfurant d'appoint peut être préfondu de diverses manières, par exemple dans un four indépendant prévu à cet effet, ou par la chaleur du métal ferreux en fusion à désulfurer. Conformément à un mode de mise en oeuvre, on peut mélanger le désulfurant d'appoint avec le métal ferreux en fusion à désulfurer avant que ce métal ferreux en fusion ait été mélangé à la masse principale de scorie de désulfuration en fusion. On observe un moussage limité lors du mélange du désulfurant d'appoint solide avec le métal ferreux en fusion, mais ce moussage n'est pas exagéré parce que la masse du désulfurant d'ap- point est relativement restreinte et parce qu ' elle est séparée de la masse principale de désulfurant en fusion dans la poche de désulfuration.
De préférence, on fait fondre le métal ferreux en fusion dans les cubilots et on le coule à partir de ceux-ci dans une poche de coulée . Au début de la coulée, la poche est de préférence vide ; cours de la coulée on peut jeter le désulfurant d'appoint solide dans la poche de coulée où il fond en raison de la chaleur du métal en fusion. La quantité de désulfurant d'appoint est faible par rapport à la quantité de désulfurant contenue dans la masse principale de désulfurant en fusion contenue dans la poche de désulfuration.
Par exemple, pour chaque coulée de 12.230 kilogrammes -le métal ferreux en fusion on peut jeter dans la poche de coulée de 45 à 180 kgs environ de
<Desc/Clms Page number 6>
désulfurant d'appoint solide lors de la coulée' du métal des cubilots. Lorsque le désulfurant solide est totale- ment ou presque totalement fondu dans la pocho de coulée et que l'on a achevé la coulée pour la charge envisagée, on verse le contenu de la poche de coulée dans la poche de désulfuration qui contient la masse principale de scorie de désulfuration en fusion.
On verse le contenu de la poche de coulée dans la poche de désulfuration 7¯en- tement et de préférence sous la forme d'un jet présentant une surface notable, de manière que le métal puisse se briser en petites particules en pénétrant et en traversant la scorie de désulfuration. La scorie de désulfuration forme une couche qui présente de préférence une profondeur appréciable , par exemple de 30 à 46 cm. La poche de dé- sulfuration est de préférence une poche du type à hotte percée d'un orifice de coulée en-dessous de sa partie supérieure .
A mesure que chaque coulée de métal en fusion auquel ect mélangés la quantité relativement réduite de désulfurant d'appoint, est versée dans la poche de désulfuration, le niveau du contenu en fusion de la poche de désulfuration s'élève jusqu'à ce qu'une partie de la scorie, en raison de sa densité plus faible, s'élève et sorte par l'orifice de coulée de la poche . De préférence, la masse de la scorie ainsi évacuée est sensiblement égale à celle du désulfurant d'appoint qui est jetée dans la poche de coulée comme on l'a indiqué plus haut.
Ainsi, pour chaque coulée, on peut ajouter une mpsse déterminée, par exemple 136 kgs de désulfurant d'an- point dans la poche de coulée et on peut évacuer par l'ori- fice de coulée de la poche de désulfuration une masse sensiblemement égale de scorie de désulfuration usée pendant que le contenu de la poche de coulée est versé
<Desc/Clms Page number 7>
dans la poche de désulfuration.
Dans cette manière de procéder, l'évacuation de la scorie.usée est automatique et la masse de scorie évacuée sera toujours sensiblement égale à la masse de désulfurant d'appoint versée dans la poche de coulée, puisque la masse de métal en fusion versée à partir de la poche de désulfuration après) y avoir subi la désulfuration, est sensiblement égale à la masse de mé- tal versée dans cette poche .
Dans une variante, au lieu de verser une fraction de la scorie de désulfuration usée par l'orifice de coulée de la poche de désulfuration à chaque cycle opératoire comme on l'a décrit ci-dessus, on pourra maintenir norma- lement le niveau de la scorie de désulfuration nettemant au-dessous de l'orifice de coulée de la poche de désulfura- tion, de sorte que la scorie de désulfuration usée ne se déversera pas automatiquement par cet orifice . A inter- valles déterminés, on pourra alors évacuer la scorie de désulfuration usée par l'orifice de coulée de la poche de désulfuration en inclinant celle-ci pour faire écouler une quantité voulue de scorie de désulfuration usée. On pourra procéder ainsi soit à chaque cycle opératoire,soit moins souvent, par exemple à chaque troisième ou quatriè- me cycle .
Après avoir versé le contenu de la poche de coulée dans la poche de désulfuration comme on l'a indiqué ci-desses, on soulève cette dernière au moyen d'un pont- roulant aérien, on la place au-dessus d'une poche de transfert et on l'incline pour verser le métal désulfuré dans celle-ci, la scorie de désulfuration étant mainte- nue dans la poche de désulfuration.
On y parvient en im- primant d'abord une inclinaison rapide à la poche de désulfuration, de sorte que la scorie qui surnage à la surface du métal dépasse rapidement 1orifice de coulée
<Desc/Clms Page number 8>
de la poche et qu'il n'y a ainsi qu'une quantité négligea- ble de scorie qui peut se déverser par l'orifice avant que le métal désulfuré ne commence à passer- De préférence, la masse de métal versée dans la poche de désulfuration a été déterminée au préalable ; la poche de transfert est disposée sur une bascule, et l'on arrête la coulée lorsque; la masse de métal désulfuré déversée partir de la oche de désulfuration dans la poche de transfert est sensible- ment égale à la masse de métal versée à partir de la po- che de coulée dans la poche de désulfuration.
De préfé- rence, on laisse une faible quantité de métal au fond de la poche de désulfuration pour éviter de verser une quantit'' appréciable de scorie au moment où l'on verse le nétal dans la poche de transfert. En effet, si l'on évacuait complètement le métal il serait difficile d'éviter de dé- verser en même temps un peu de scorie vers la fin de l'opéra- tion.
Le métal désulfuré contenu dans la poche de transfert peut être versé dans un convertisseur Bessemer et affiné par le procédé Bessemer . Le métal raffiné en fonction ,pourra alors être mélangé avec de la scorie au silicate de fer en fusion pour donner une loupe de fer spongieux forgé par le procédé Aston . On y arrive de préférence en versant le métal en fusion sur et à travers la scorie au silicate de fer d'une manière bien connue
Le procédé de désulfuration conforme à l'invention peut être utilisé pour désulfurer du métal ferreux en fusion provenant d'un haut fourneau ou fondu dans un cubi- lot , un four à réverbère ou autre four de fusion.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite dans le cas d'un mode de mise en oeuvre actuellement préféré de l'invention, et d'un appareil préféré pour sa
<Desc/Clms Page number 9>
mise en oeuvre.
Le dessin annexé se rapporte à un mode de réalisa- tion actuellement préféré de l'invention,et la figure unique est une vue en plan, en grande partie schématique, d'une partie d'installation destinée à la fabrication de fer forgé par le procédé Aston.
On prévoit une batterie de cubilots, au nombre de trois sur le dessin où ils sont désignés par la réfé- rence 2. Les cubilots comportent des chenaux de coulée 3 reliés par un chenal collecteur 4 comprenant une goulotte d'évacuation 5 disposée au poste de coulée . Dans la disposition représentée, on peut effectuer à un moment don- né la coulée sur l'un ou sur plusieurs des cubilots,le métal fondu ainsi coulé étant acheminé au poste de cou- lée . or/prévoit une voie rectiligne 6 passant devant le cubilot et aussi devant¯une batterie de Convertisseurs Bessemer 7 au nombre de deux sur le dessin. Sur la voie 6, il y a trois wagonnets 8, 9 et 10. Les wagonnets 8, 9 et 10 sont accouplés les uns aux autres d'une manière libérable . On prévoit tout moyen moteur approprié pour déplacer les wagonnets 8, 9 et 10 le long de la voie.
C'est ainsi par exemple qu'un câble 10a peut avoir ses extrémités reliées au wagonnet 10 et passer autourùd'un tambour enrouleur 10b et autour d'une poulie de renvoi 10c. Ltaccouplement entre les wagonnets étant amovible, il est possible de déplacer le wagonnet 10 seul, .ou bien les wagonnets 9 et 10 sans le wagonnet 8, ou encore les trois wagonnets en même temps .
Une poche de coulée 11 est montée sur le wagon- net 8. Une poche de désulfuration 12 est montée sur le wagonnet 9. Une poche de transfert 13 est montée sur le wagonnet 10. Les poches 11 et 13 sont du type à bec de versement supérieur ouvert. La poche 12 est du
<Desc/Clms Page number 10>
type à hotte , percée d'un orifice de versement en-dessous de son sommet. Ces trois poches sont montées amoviblement sur leurs wagonnents respectifs de manière . pouvoir être soulevées par un pont roulant aérien 15, déplacées d'un point à un autre et inclinées pour déverser le conte- nu des wagonnets .
On prévoit deux bascules, l'une portant la référence
10 est disposée au poste de coulée, et l'autre désignée par 17 est disposée d'une manière générale en-dessous du pont roulant aérien 15.
On va maintenant décrire un node de mise en oeuvre préféré du procédé suivant l'invention.
Au début de l'opération les trois poches'11, 12 et 13 sont vides, mais après avoir coulé quelques charges à partir des cubilots, on pourra maintenir un volume notable de désulfurant Qu de scorie de désulfuration en fusion dans la poche de désulfuration 12. On va dé- crire le traitement d'une coulée de métal ferreux en fusion pendant l'opération, lorsque la poche de désulfura- tion 12 ontient sa quantité normale de scorie de désul- furation. L'agent désulfurant utilisé est de préférence la soude caustique,bien que l'on puisse aussi utiliser du ca carbonate de soude calciné ou un autre désulfurant cnvena- ble .
La soude caustique est fournie sous forme cristal- lisée solide et il est nécessaire de la faire fondre en vue de désulfurer le métal ferreux en fusion. Pendant le fonctionnement normal, après la période de démarrage, la poche de désulfuration 12 contiendra une profondeur notable de scorie de désulfuration en fusion, par exem- ple 30 à 45 cm environ.
La poche de désulfuration 12 contenant toujours une certaine quantité de scorie ou d'agent de désulfura- tion en fusion, et la poche de coulée 11 ainsi que la poche de transfert 13 étant vides, on coule le mé-
<Desc/Clms Page number 11>
tal de l'un ou de plusieurs des cubilots 2 dans la poche de coulée 11 placée au poste de coulée sur la bascule 16.
Celle-ci permet de déterminer le poids de métal ferreux en fusion versé hors du ou des cubilots , et coulé dans la poche de coulée 11. En service normal à l'usine Ambridge de la A.M. Byers C , on coule environ 12.30 kgs de métal ferreux en fusion hors des cubilots a chaque coulée . Pen- dant que le métal ferreux en fusion est coulé hors des cubilots dans la poche de coulée 11, on introduit dans celle-ci une certaine quantité d'appoint de soude caustique dont la masse peut être de l'ordre de 136 kgs pour 12.230 kgs de métal ferreux en fusion. De préférence, on laisse d'abord couler une petite quantité de métal dans la poche de coulée, puis on y verse la soude caustique solide. La soude caustique solide peut être jetée dans la poche par fractions à des intervalles espacés.
La chaleur du métal en fusion provoque la fusion de la soude caustique et en chasse l'eau de cristallisation qui forme de la vapeur et provoque un certain moussage dans la poche de coulée. Comme on l'a vu plus haut, la présence de scorie de désulfuration mousseuse dans la. poche de désulfuration est indésirable , mais la présence de mousse dans la poche de coulée n'est pas gênante, car le procédé ne repose que partiellement sur l'action de désulfuration de l'agent désulfurant dans la poche de coulée . L'introduction de l'agent désulfurant d'appoint dans la poche de coulée fait fondre ce désulfurant avant son introduction dans la poche de désulfuration. En effet, la fusion préalable du désulfurant d'appoint avant son introduction dans la poche de désulfuration évite un moussage nuisible dans la poche de désulfusation.
Lorsqu'on a versé environ 12.230 kgs de métal en fusion dans la poche de coulée 11, comme l'indique la
<Desc/Clms Page number 12>
bascule 16, on interrompt la coulée, on soulève la poche de coulée 11 au moyen du pont roulant aérien et son contenu est versé dans la poche de désulfuration 12. La poche de coulée 11 est, de préférence, pourvue d'un bec de versement large et peu profond pour permettre au jet qui en sort de se briser facilement en petites particules, lorsqu'il pénètre et traverse la scorie de désulfura- de tion en fusion contenue dans la poche/désulfaration 12.
Ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, ce mode opératoire favorise une désulfuration efficace.
Pendant que l'on verse le contenu de la poche de coulée 11 dans la poche de désulfuration 12, la scorie sort par l'orifice de coulée de la poche de désul- furation .En effet, le volume du métal et de la scorie que pourrait contenir la poche de désulfuration 12, si son orifice de coulée était obturé, est tel que son niveau dépasserait celui de l'orifice de coulée d'une hauteur correspondant à une masse d'environ 136 kgs de scorie au-dessus du niveau de l'orifice, soit une masse de scorie équivalente à celle du désulfurant d'appoint introduit dans la poche de coulée 11 coma.le on l'a expli- qué plus haut.
En conséquence, à chaque coulée, on décharge à travers l'orifice de coulée de la poche de désulfuration 12 une masse de scorie de désulfuration usée sensible- ment équivalente à la masse de désulfurant d'appoint ajoutée au cours de cettecoulée . On maintient ainsi un volume constant de scorie de désulfuration que l'on régénè- re continuellement.
Après avoir versé le contenu de la poche de soûlée 11 dans la poche de désulfuration 12, comme on vient de le dire, on soulève la poche de désulfuration au moyen du pont roulant aérien 'et l'on déplace le train de wagonnets vers--la droite, selon le dessin, de manière
<Desc/Clms Page number 13>
à amener le wagonnet 10 sur la bascule 17. On dispose la poche de désulfuration 12 au-dessus de la poche de trans- fert 13 et on l'incline pour déverser une partie de son contenu par son orifice de coulée . On communique à la poche de désulfuration un premier mouvement d'inclinaison très rapide , de sorte que la scorie qui y est contenue et qui surnage sur le métal en raison de sa faible densité, va se placer à un niveau supérieur à l'orifice de coulée sans qu'une fraction appréciable de scorie puisse traverser l'orifice de coulée .
On verse le métal désulfuré hors de la poche de désulfuration 12 dans la poche de transfert 13 jusqu'à ce que celle-ci contienne à peu près 12.230 kgs de métal fondu, soit à peu près une masse équivalente à celle prélevée dans le cubilot au cours de cette coulée .
Puis on imprime rapidement à la poche de désulfuration 12 une inclinaison en sens inverse pour la ramener en posi- tion verticale . Après l'opération que l'on vient de décri- re, la poche de désulfuration 12 contiendra la même masse de scorie de désulfuration et de métal qu'au début de l'opération ; en effet, 12. 230 kgs de métal et 136 kgs de désùlfurant ont été introduits dans la poche 12 à partir de la poche 11, 12. 230 kgs de métal ont été versés à partir de la poche 12 dans la poche 13 et.167 kgs de scorie sont sortis par l'orifice de coulée de la poche 12.
On laisse une faible quantité de métal au fond de la poche 12 avec la scorie, pour éviter la sortie de scorie vers la fin de l'opération qui consiste à verser le métal à partir de la poche 12 dans la poche 13, comme cela risquerait de se produire si l'on essayait de verser complètement tout le métal.
Dans la poche de transzert 13 le métal sera sur- monté d'un peu de scorie . On retire celle-ci au moyen d'un ringard, puis on déplace le wagonnet 10 pour l'amener en face de l'un des convertisseurs Bessemer 7 où l'on verse
<Desc/Clms Page number 14>
le métal désulfuré à partir de la poche de transfert 13 dans le convertisseur .Ce métal subit dans le convertisseur 1'affinage usuel puis on le verse à partir du con- vertisseur dans une poche montre sur un wagonnet se dépla- çant sur une voie 18 située à un niveau inférieur à celui de la voie 6, et qui l'amène à un poste de traitement 19 où on le verse dans un bain de scorie au silicate de fer en fusion disposé dans une poche, pour constituer une loupe de fer spongieux for,;é par le procédé Aston connu dans la technique .
Lors du démarrage, il n'y aura plus de scorie de désulfuration en fusion dans la poche de désulfuration 12. Autrement dit, les trois poches 11,12 et 13 seront vides comme on l'a indiqué .On fait alors couler le mptal du cubilot dans la poche 11 mais, lors de la première coulée, au lieu de ne faire couler que 12.230 kgs , valeur d'une coulée normale , on fera couler dans la poche 11 une masse de métal un peu plus grande, par exemple 13.150 à 13.600 kgs .On jette dans la poche 11, environ 136 oupusqu'à 180 kgs environ de soude caustique . On verse le contenu de la poche 11 dans la ochc 12 .
Ces 136 à 181 kgs de soude caustique fraîche suffisent à désulfurer lcs 13. 150 à 13.600 kgs de métal contenu dans la poche de désulfuration mais, comme cette poche ne contenait aucune quantité appréciable de scorie au moment où en y a versé le contenu de la poche 11, il ne sortira par l'orifice de coulée aucune scorie pendant le traitement de cette coulée . Après désulfuration, on versera 12.230 kgs de métal de la poche 12 dans la poche 13, laissant dans la poche 12.900 à 13.600 kgs de métal et 136 à 181 kgs de scories. A partir de ce moment 'on coule 12.230 kgs de mé- tal et l'on introduit 136 kgs de soude caustique dans la poche 11 à chaque coulée.¯,--en suivant le mode opératoire
<Desc/Clms Page number 15>
normal décrit plus haut .
Une quantité appréciable de scorie ne commencera à' sortir par l'orifice de coulée de la poche 12 qu'après plusieurs coulées, au moment où le volume de scorie accumulé dans la poche 12 aura atteint une va- leur suffisante pour que la scorie s'élève au-dessus du niveau de l'orifice de coulée, après introduction dans la poche 12 du contenu de la poche 11.
On obtient par le procédé de l'invention non seule- ment une désulfuration de beaucoup plus satisfaisante et plus uniforme du métal que celle qu'il était possible d'obtenir jusqu'alors , mais on réalise en même temps une remarquable économie de désulfurant, qui est un pro- duit coûteux. La clé de l'amélioration obtenue réside dans le fait que le désulfurant d'appoint est mis en fusion avant d'être introduit dans la poche de désulfuration. Dans le procédé perfectionné décrit ci-dessus, le désulfurant d'appoint est fondu par la chaleur du métal contenu dans la poche 11. Cependant, on pourrait le faire fondre dans un four séparé prévu à cet effet et le faire passer à partir de ce four, soit dans la poche 11, soit directe- ment dans la poche 12.
On a représenté et décrit dans ce qui précède un mode de mise en oeuvre actuellement préféré de l'invention, mais il doit être entendu que velle-ci ne s'y limite pas et pourrait être mise en oeuvre de diverses autres manières sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
-------------
1. Procédé de désulfuration d'un métal ferreux en fusion, caractérisé en ce que le désulfurant en fusion servant à désulfurer le métal ferreux en fusion par mélange, reçoit à titre d'appoint, une addition de désulfurant en fusion.
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements in desulphurization processes for molten ferrous metals".
The present invention relates to the desulfurization of molten ferrous metals. It relates more particularly to the desulfurization of a molten ferrous metal when it is desired that the desulfurized metal have a uniform and relatively seduced sulfur content.
Various applications require the use of a desulfurized molten ferrous metal with uniform sulfur content and completely reduced. One of these applications consists in mixing the desulphurized molten ferrous metal with a slag of molten iron silicate to obtain, by the Aston process, magnifiers in.
<Desc / Clms Page number 2>
spongy wrought iron, intended for further processing into wrought iron products. If the sulfur content of the metal is not uniform, the resulting wrought iron is heterogeneous and, in some cases, may not meet required standards or may not be suitable for its purpose.
If the sulfur content does not show a uniformly low value in the metal intended for the manufacture of wrought iron by the Aston process for certain applications, for example for the manufacture of dies, the wrought iron may not meeting standards or not suitable for other reasons.
On the other hand, the sulfur content of the metal constitutes a factor which limits the temperature at which the wrought iron obtained by means of this metal is liable to be rolled. For reasons well known to those skilled in the art, it is desirable to perform at least part of the rolling at a relatively low temperature. However, if the rolling operation is planned with a view to a certain final temperature having a reduced value, in a desirable manner and if certain wrought iron billets have a sulfur content greater than that compatible with the particular value of the final temperature chosen, this probably results in defective lamination.
It has not always been possible so far to obtain a molten ferrous metal, intended for the manufacture of wrought iron by the Aston process, having a sulfur content having the desired low value. It was possible to obtain a very low sulfur ferrous metal when the sulfur content of the metal before desulfurization and refining was higher than usual. It is customary, during the production of molten ferrous metal intended for the manufacture of wrought iron by the Aston process, to melt this metal in cupolas.
When the sulfur content of the molten metal poured from the cupolas was abnormally high, this high sulfur content
<Desc / Clms Page number 3>
was maintained through the operation of desulphurization and refining (for example at Bessemer), and we obtained a wrought iron with a sulfur content too high, risking not meeting the standards imposed or not suitable for certain applications for which it is intended, or else which may not be laminated in a satisfactory manner at the lamination temperatures used.
It is common to desulfurize molten ferrous metals by mixing them with a molten desulfurizing agent, for example caustic soda or calcined soda ash. This mixing is usually carried out by pouring the molten metal into the mixture. desulfurizer in fusipn which is placed in a container. The sulfur in the metal reacts with the desulfurizing agent in a known manner, so that the metal is depleted of sulfur, while the desulfurizer, which has a density lower than that of the metal, forms a supernatant slag on the surface. of the metal, and carrying with it the sulfur which it has extracted from the metal. The metal is separated from the slag, either by decanting the latter, or by withdrawing the metal from below the slag.
It has already been proposed to maintain a certain quantity of molten desulfurizing agent or of molten desulfurization slag, and to pour therein successive batches of molten ferrous metal to be desulfurized, while regenerating the slag from the desulfurization. occasionally with fresh desulfurizer in solid form. Introducing additional desulfurizer in solid form to the bag containing the molten desulphurizer causes the slag to foam. Sometimes the slag is foaming so strongly that it overflows the container. It has been impossible, by the process just mentioned, to obtain a uniformly low sulfur content in batches of molten ferrous metal.
It was discovered that the foam present in the pocket,
<Desc / Clms Page number 4>
desulfurization adversely affects the efficiency of the desulfurization. This is because when the metal is poured over and through a foamy desulfurization slag, it appears that the slag does not have enough consistency to cause the metal passing through the slag to break down into relatively small particles capable of reacting in a manner. effective with slag. Indeed, the desulfurization reaction is an interfacial reaction and its efficiency depends on the degree of intimate contact between the small metal particles and the slag. It has been found that this intimate contact does not occur when the desulphurization slag is foamy.
The main cause of the presence of foam in the desulfurization slag comes from the removal of the water of crystallization from the additional desulfurizer which is introduced in solid form. This water of crystallization forms vapor which creates in the sco- produces a state of effervescence or boiling causing the above-mentioned undesirable foam.
It has been found, in accordance with the invention, that by avoiding the addition of solid make-up desulfurizer to the molten desulfurizer in the desulfurization ladle, the formation of undesirable foam in the molten desulfurization slag is at the same time avoided. By avoiding the addition of solid make-up desulfurizer to the molten desulfurizer contained in the desulfurization ladle, it is possible to maintain a relatively thick and homogeneous slag layer of relatively high density which ensures a very efficient and uniform desulfurization of the metal. , and allows to obtain results impossible to achieve previously.
Unwanted foaming of the desulfurization slag is avoided by melting the make-up desulfurizer
<Desc / Clms Page number 5>
before placing it in the desulfurization bag.
If the water of crystallization has been removed by melting the make-up desulfurizer before it meets the main mass of molten desulfurizer in the desulfurization ladle, the foam or effervescence produced is greatly reduced and the slag exhibits the characteristics. ques researches mentioned above.
The additional desulfurizer can be pre-melted in various ways, for example in an independent furnace provided for this purpose, or by the heat of the molten ferrous metal to be desulfurized. According to one embodiment, the make-up desulfurizer can be mixed with the molten ferrous metal to be desulfurized before this molten ferrous metal has been mixed with the main mass of molten desulfurization slag. Limited foaming is observed when mixing the solid make-up desulfurizer with the molten ferrous metal, but this foaming is not exaggerated because the mass of the make-up desulfurizer is relatively small and because it is separated. of the main mass of desulfurizer molten in the desulfurization ladle.
Preferably, the molten ferrous metal is melted in the cupolas and poured therefrom into a ladle. At the start of casting, the ladle is preferably empty; During the casting, the solid make-up desulfurizer can be thrown into the ladle where it melts due to the heat of the molten metal. The amount of additional desulfurizer is small compared to the amount of desulfurizer contained in the main mass of molten desulfurizer contained in the desulfurization bag.
For example, for each casting of 12,230 kilograms - the molten ferrous metal can be thrown into the casting ladle from 45 to 180 kgs of
<Desc / Clms Page number 6>
A solid make-up desulfurizer when casting metal from cupolas. When the solid desulfurizer is completely or almost completely melted in the pouring bag and the pouring has been completed for the intended charge, the contents of the pouring ladle are poured into the desulfurization ladle which contains the main mass. of molten desulfurization slag.
The contents of the ladle are poured into the desulfurization ladle 7¯entently and preferably in the form of a jet having a significant surface area, so that the metal can break into small particles as it penetrates and passes through. desulfurization slag. The desulphurization slag forms a layer which preferably has an appreciable depth, for example 30 to 46 cm. The desulfurization ladle is preferably a hood type ladle pierced with a pouring orifice below its upper part.
As each stream of molten metal with which the relatively small amount of makeup desulfurizer is mixed is poured into the desulfurization ladle, the level of the molten contents of the desulfurization ladle rises until part of the slag, due to its lower density, rises and exits through the pouring orifice of the ladle. Preferably, the mass of the slag thus discharged is substantially equal to that of the additional desulfurizer which is thrown into the ladle as indicated above.
Thus, for each casting, a determined mpsse can be added, for example 136 kg of anchor desulphurizer in the casting ladle and a substantially equal mass can be discharged through the casting orifice of the desulphurization ladle. spent desulfurization slag while the contents of the ladle are poured
<Desc / Clms Page number 7>
in the desulfurization bag.
In this way of proceeding, the evacuation of the used slag is automatic and the mass of slag removed will always be substantially equal to the mass of additional desulfurizer poured into the ladle, since the mass of molten metal poured out from the desulphurization ladle after having undergone desulphurization therein, is substantially equal to the mass of metal poured into this ladle.
Alternatively, instead of pouring a fraction of the used desulfurization slag through the pouring orifice of the desulfurization ladle at each operating cycle as described above, the level of the desulphurization slag cleans below the pouring hole of the desulphurization ladle, so that the spent desulphurization slag will not automatically flow through this orifice. At predetermined intervals, the spent desulphurization slag can then be discharged through the pouring orifice of the desulphurization ladle by tilting the latter to discharge a desired quantity of used desulphurization slag. It will be possible to proceed in this way either at each operating cycle, or less often, for example at each third or fourth cycle.
After pouring the contents of the ladle into the desulfurization ladle as indicated above, the latter is lifted by means of an overhead crane, placed over a ladle. transfer and tilted to pour the desulfurized metal therein, the desulfurization slag being retained in the desulfurization ladle.
This is achieved by first imparting a rapid inclination to the desulphurization ladle, so that the slag which floats on the surface of the metal quickly passes the pouring hole.
<Desc / Clms Page number 8>
from the ladle and that there is thus only a negligible amount of slag which can spill out through the orifice before the desulfurized metal begins to pass. Preferably, the mass of metal poured into the ladle desulfurization has been determined beforehand; the transfer pocket is disposed on a rocker, and the casting is stopped when; the mass of desulfurized metal discharged from the desulfurization ladle into the transfer ladle is substantially equal to the mass of metal poured from the pouring ladle into the desulfurization ladle.
Preferably, a small amount of metal is left at the bottom of the desulfurization ladle to avoid pouring an appreciable amount of slag as the netal is poured into the transfer ladle. In fact, if the metal were completely evacuated, it would be difficult to avoid spilling a little slag at the same time towards the end of the operation.
The desulfurized metal contained in the transfer ladle can be poured into a Bessemer converter and refined by the Bessemer process. The metal refined in function can then be mixed with molten iron silicate slag to give a spongy iron magnifying glass forged by the Aston process. This is preferably accomplished by pouring the molten metal over and through the iron silicate slag in a well known manner.
The desulfurization process according to the invention can be used to desulfurize molten ferrous metal from a blast furnace or molten in a cubicle, reverberation furnace or other smelting furnace.
Other objects, characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given in the case of a currently preferred embodiment of the invention, and of a preferred apparatus for its
<Desc / Clms Page number 9>
Implementation.
The accompanying drawing relates to a presently preferred embodiment of the invention, and the single figure is a plan view, largely schematic, of part of an installation intended for the manufacture of wrought iron by the manufacturer. Aston process.
A battery of cupolas is provided, three in number in the drawing in which they are designated by the reference 2. The cupolas comprise tapping channels 3 connected by a collecting channel 4 comprising an evacuation chute 5 arranged at the control station. casting. In the arrangement shown, the casting can be carried out at a given time on one or more of the cupolas, the molten metal thus cast being conveyed to the casting station. or / provides for a straight line 6 passing in front of the cupola and also in front of a battery of Bessemer Converters 7, two in number on the drawing. On track 6 there are three cars 8, 9 and 10. The cars 8, 9 and 10 are releasably coupled to each other. Any suitable motor means are provided for moving the wagons 8, 9 and 10 along the track.
Thus, for example, a cable 10a can have its ends connected to the wagon 10 and pass aroundùd'un winding drum 10b and around a deflection pulley 10c. The coupling between the wagons being removable, it is possible to move the wagon 10 alone, .or the wagons 9 and 10 without the wagon 8, or even the three wagons at the same time.
A ladle 11 is mounted on the wagon 8. A desulfurization ladle 12 is mounted on the wagon 9. A transfer ladle 13 is mounted on the wagon 10. The ladles 11 and 13 are of the pouring spout type. upper open. Pocket 12 is from
<Desc / Clms Page number 10>
hood type, pierced with a pouring hole below its top. These three pockets are removably mounted on their respective wagonnents so. be able to be lifted by an overhead crane 15, moved from one point to another and tilted to dump the contents of the wagons.
Two rockers are provided, one bearing the reference
10 is disposed at the casting station, and the other designated by 17 is disposed generally below the overhead crane 15.
A preferred implementation node of the method according to the invention will now be described.
At the start of the operation the three pockets' 11, 12 and 13 are empty, but after having poured a few charges from the cupolas, a significant volume of desulfurizer Qu of molten desulfurization slag can be maintained in the desulfurization ladle 12 The treatment of a molten ferrous metal stream during operation, when the desulfurization ladle 12 has its normal amount of desulfurization slag, will be described. The desulfurizing agent used is preferably caustic soda, although calcined soda ash or other suitable desulfurizer can also be used.
Caustic soda is supplied in solid crystallized form and it is necessary to melt it in order to desulphurize the molten ferrous metal. During normal operation, after the start-up period, the desulfurization ladle 12 will contain a substantial depth of molten desulfurization slag, eg, about 30 to 45 cm.
Since the desulfurization ladle 12 still contains a certain quantity of slag or molten desulfurizing agent, and the pouring ladle 11 as well as the transfer ladle 13 being empty, the mixture is poured.
<Desc / Clms Page number 11>
tal of one or more of the cupolas 2 in the casting ladle 11 placed at the casting station on the scale 16.
This makes it possible to determine the weight of molten ferrous metal poured out of the cupola (s), and poured into casting ladle 11. In normal service at the Ambridge plant of AM Byers C, approximately 12.30 kgs of metal are cast. molten ferrous out of cupolas at each pour. While the molten ferrous metal is poured out of the cupola furnaces in the pouring ladle 11, a certain additional quantity of caustic soda is introduced into the latter, the mass of which may be of the order of 136 kgs for 12,230 kgs of molten ferrous metal. Preferably, a small amount of metal is first allowed to flow into the ladle, and then the solid caustic soda is poured into it. The solid caustic soda can be thrown into the bag in portions at spaced intervals.
The heat of the molten metal causes the caustic soda to melt and drives out the water of crystallization which forms vapor and causes some foaming in the ladle. As seen above, the presence of frothy desulfurization slag in the. Desulfurization ladle is undesirable, but the presence of foam in the ladle is not a problem, since the process only partially relies on the desulfurization action of the desulfurizing agent in the ladle. The introduction of the additional desulfurizing agent into the ladle melts this desulfurizer before its introduction into the desulfurization ladle. In fact, the preliminary melting of the additional desulfurizer before its introduction into the desulfurization bag prevents harmful foaming in the desulfurization bag.
When about 12,230 kgs of molten metal have been poured into the ladle 11, as indicated in
<Desc / Clms Page number 12>
flip-flop 16, the pouring is interrupted, the pouring ladle 11 is lifted by means of the overhead traveling crane and its contents are poured into the desulphurization ladle 12. The ladle 11 is preferably provided with a pouring spout wide and shallow to allow the jet which emerges from it to easily break into small particles, as it enters and passes through the molten desulfurization slag contained in the bag / desulfurization 12.
As explained above, this procedure promotes efficient desulfurization.
While the contents of the ladle 11 are poured into the desulfurization ladle 12, the slag exits through the pouring orifice of the desulphurization ladle. This is because the volume of metal and slag that could contain the desulfurization ladle 12, if its pouring orifice was blocked, is such that its level would exceed that of the pouring orifice by a height corresponding to a mass of about 136 kgs of slag above the level of the orifice, that is to say a mass of slag equivalent to that of the additional desulphurizer introduced into the ladle 11 as explained above.
Accordingly, on each pour, a mass of spent desulfurization slag substantially equivalent to the mass of make-up desulfurizer added during this pour is discharged through the pouring orifice of the desulphurization ladle 12. This maintains a constant volume of desulfurization slag which is continuously regenerated.
After having poured the contents of the solute bag 11 into the desulfurization bag 12, as we have just said, the desulfurization bag is lifted by means of the overhead traveling crane 'and the train of wagons is moved towards-- the right, according to the drawing, so
<Desc / Clms Page number 13>
bringing the wagon 10 onto the rocker 17. The desulfurization ladle 12 is placed above the transfer ladle 13 and tilted to discharge part of its contents through its pouring orifice. The desulfurization ladle is given a first very rapid tilting movement, so that the slag contained therein and which floats on the metal due to its low density, will be placed at a level higher than the orifice of casting without an appreciable fraction of slag being able to pass through the pouring orifice.
The desulfurized metal is poured out of the desulfurization ladle 12 into the transfer ladle 13 until the latter contains approximately 12,230 kgs of molten metal, which is roughly an equivalent mass to that taken from the cupola on during this casting.
The desulfurization ladle 12 is then rapidly tilted in the opposite direction to bring it back to the vertical position. After the operation just described, the desulphurization ladle 12 will contain the same mass of desulphurization slag and metal as at the start of the operation; in fact, 12.230 kgs of metal and 136 kgs of desùlfurant were introduced into the pocket 12 from the pocket 11, 12.230 kgs of metal were poured from the pocket 12 into the pocket 13 and 167 kgs of slag came out through the pouring orifice of the ladle 12.
A small quantity of metal is left at the bottom of the ladle 12 with the slag, to prevent the slag from escaping towards the end of the operation which consists in pouring the metal from the ladle 12 into the ladle 13, as this would risk to occur if one tried to completely pour all the metal.
In the transzert pocket 13 the metal will be surmounted by a little slag. This is removed by means of a ring, then we move the wagon 10 to bring it in front of one of the Bessemer converters 7 where we pour
<Desc / Clms Page number 14>
the desulfurized metal from the transfer ladle 13 in the converter. This metal undergoes the usual refining in the converter and then is poured from the converter into a watch pocket on a wagon moving on a track 18 located at a level below that of track 6, and which brings it to a treatment station 19 where it is poured into a bath of molten iron silicate slag placed in a pocket, to constitute a spongy iron magnifying glass For,; é by the Aston process known in the art.
During start-up, there will be no more molten desulphurization slag in the desulphurization ladle 12. In other words, the three pockets 11, 12 and 13 will be empty as indicated. We then run the mptal of the cupola in the ladle 11 but, during the first casting, instead of only pouring 12,230 kgs, the value of a normal casting, a slightly larger mass of metal is poured into the ladle 11, for example 13,150 to 13,600 kgs. We throw in the pocket 11, approximately 136 or up to 180 kgs of caustic soda. The contents of bag 11 are poured into ochc 12.
These 136 to 181 kgs of fresh caustic soda are sufficient to desulphurise lcs 13. 150 to 13,600 kgs of metal contained in the desulphurization ladle but, as this ladle did not contain any appreciable quantity of slag when the contents of the slag were poured into it pocket 11, no slag will come out through the pouring orifice during the treatment of this pour. After desulfurization, 12,230 kgs of metal will be poured from ladle 12 into ladle 13, leaving 12,900 to 13,600 kgs of metal and 136 to 181 kgs of slag in the ladle. From this moment on, 12,230 kgs of metal are poured and 136 kgs of caustic soda are introduced into the bag 11 at each pour.¯, - following the operating procedure
<Desc / Clms Page number 15>
normal described above.
An appreciable amount of slag will not begin to flow out of the pouring hole of ladle 12 until after several castings, when the volume of slag accumulated in ladle 12 has reached a value sufficient for the slag to sink. 'rises above the level of the pouring orifice, after introduction into the pocket 12 of the contents of the pocket 11.
The process of the invention not only achieves a much more satisfactory and more uniform desulfurization of the metal than that which was possible hitherto, but at the same time a remarkable saving in desulfurizer is achieved, which is an expensive product. The key to the improvement obtained lies in the fact that the make-up desulfurizer is melted before being introduced into the desulfurization ladle. In the improved process described above, the make-up desulfurizer is melted by the heat of the metal contained in the ladle 11. However, it could be melted in a separate furnace provided for this purpose and passed from there. oven, either in pocket 11 or directly in pocket 12.
A presently preferred embodiment of the invention has been shown and described in the foregoing, but it should be understood that it is not limited thereto and could be implemented in various other ways without being involved. depart from the spirit of the invention.
CLAIMS.
-------------
1. A method of desulfurizing a molten ferrous metal, characterized in that the molten desulfurizer serving to desulfurize the molten ferrous metal by mixing, receives as a supplement, an addition of molten desulfurizer.