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PROCEDE DE DEPHOSPHORATION DE LA FONTE ET FONTE OBTENUE. -
Il y aurait parfois intérêt à disposer de fonte plus pure en phosphore que les hématites courantes, par exemple pour des fabrications spéciales telles que les fontes brutes pour fontes malléables, les fontes d'affinage et de recarburation pour l'élaboration d'aciers durs ou spéciaux qui exigent ou rendent avantageuses des teneurs en phosphore inférieures aux teneurs habituelles des fontes hématites, qui sont généralement de 0,10 % en- viron et qui ne s'abaissent qu'exceptionnellement, et dans des qualités tout- à-fait spéciales, au-dessous de 0,06 ou 0,07 %
En particulier, parmi les applications des fontes hypereutecti- ques faisant l'objet du brevet n 490.834 déposé par la Demanderesse le 26 Août 1949,
il en est pour lesquelles une très basse teneur en phosphore, inférieure à celle qui peut être réalisée avec les matières premières d'ap- . provisionnement normalement possible, aurait un intérêt spécial, par exem- ple pour les mêmes emplois que les fontes de Suède.
L'invention a pour objet un procédé de déphosphoration applica- ble aux fontes en général et notamment aux fontes hypereutectiques à te- neur en phosphore initiale ne dépassant pas 0,5% et conformes à la demande de brevet précitée, On peut traiter par ce procédé, soit les fontes solidi- fiées après première fusion au haut-fourneau, au four électrique ou dans tout autre appareil, puis refondues dans un four approprié, par exemple un cubilot, un four à gaz ou un four électrique, soit les fontes versées directement à l'état liquide dans une poche de coulée, ou si un apport de chaleur est né- cessaire, dans un four tel que ceux qui viennent d'être mentionnés.
Selon l'invention, on affine la fonte à l'état liquide et en mi- lieu oxydant à une température suffisamment basse pour que, l'affinité du carbone pour l'oxygène étant inférieure à celle du phosphore, au contraire de ce qui se passe aux températures plus élevées, l'oxydation se porte, de préférence, sur le phosphore.
La fonte se trouvant, comme il vient d'être dit, à l'état liqui-
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de, dans un four approprié et garni d'un revêtement réfractaire basique ou en carbone,on lui fait subir un affinage oxydant à température relativement basse, ne dépassant pas 1400 et généralement de l'ordre de 1300 à 1350 et au-dessous,en présence d'un laitier oxydant et contenant des corps fortement basiques capables de fixer l'anhydride phosphorique formé sous forme de phos- phates stables; on peut ainsi, sans élimination importante de carbone, réa- liser une déphosphoration poussée abaissant la teneur en phosphore à 0,04 % et même bien au-dessous.
Le laitier oxydant contient une proportion importante, en général supérieure à 30 %, de bases fortes telles que la chaux (CaO), la baryte (BaO), la magnésie (Mg0) la soude (Na 0), etc.. qui stabilisent-énergiquement l'an-
EMI2.1
hydride phosphorique (F"o:: 2rsuJ..tant de l'oxydation du phosphore sous for- me?de pho8hate de chaux tr 0 , 3 CaO), de baryte, de magnésie ou de soude (P O ,3Na ) . Ces bases sont beaucoup plus énergiques que l'oxyde de fer utilisé dans le puddlage; elles stabilisent beaucoup mieux le phosphore et permettent une déphosphoration plus pousséea L'invention permet d'abaisser la teneur en phosphore au dixième environ de sa valeur initiale, par exemple de la ramener, dans une fonte hématite, de 0,10-0,12% à 0,01 %.
Elle permet de déphosphorer des fontes de toutes teneurs en phosphore bien qu'elle soit plus spécialement avantageuse avec les fontes ne contenant pas plus de 0,5 % de phosphoreoPour obtenir la même basse teneur finale, il suffit de mettre en oeuvre une quantité de laitier suffisante et proportionnelle en gros à la quantité de phosphore à enlever.
Suivant le résultat visé, on règle la température qui ne doit pas dépasser 1400 , on fait varier l'allure oxydante du four et le pouvoir oxydant du laitier, enfin on modifie la basicité du laitier ou la nature des éléments oxydants ou basiques; ces possibilités d'action confèrent au procédé une grande souplesse de marche.
Le laitier, dont le rôle est à la fois d'être oxydant et de sta- biliser le phosphore sous forme de phosphate, contient, de préférence, en plus des bases précitées, des oxydants divers tels que par exemple l'oxyde de fer ou 1-'oxyde de manganèse. En outre, afin que sa fluidité soit conve- nable aux basses températures convenant à la déphosphoration sans décarbura- tion, on peut abaisser son point de fusion par des corps tels que la silice, l'alumine, l'oxyde de titane, etc...-ou par des fondants tels que le chlo-
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rare de sodium, le fluorure de3catiu]TI l -,oude prise par exemple sous for- me de carbonate de sodium ( CO Na ou encore des nitrates.
Certains de ces fondants, tels que la soude, jouent d'ailleurs en même temps le rôle de base énergique participant à la fixation du phosphore.
A titre d'exemples de laitiers convenables, on peut citer les compositions suivantes :
EMI2.3
l.- Sztl2saoaooeooaea.eaesaaesoeede 5 à 30 % FeO e.o8oo.QO..$o.e.8.o....de 2 à 30 % CaO ........................de 30 à 50 % Na20.o.e.8$.O.8.o.o.e..o.&.de 0 à 20 % CaF2. ft.. ce.... " ..... 8 .... 0 e 9 e de 0 à zG (l'oxyde de fer peut être totalement ou partiellement remplacé par l'oxyde de manganèse Mno)
2. - Sio2 .................... de 0 à 10%
A1203 ................... de 5 à 30%
Cao ..................... de 30 à 50%
EMI2.4
Na20......e.........e...de 0 à 20% CaF2 ....................
de 0 à 20, 0 ou }mO ..o...........de 2 à 3 0
Le laitier peut contenir, en outre, d'autres éléments comme la magnésie provenant du revêtement réfractaire ou introduite volontairement pour abaisser le point de fusion de l'anhydride phosphorique stabilisé en phosphate provenant de la réaction de déphosphoration, du soufre présent sous for-'
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me de sulfure de calcium ou de sodium provenant des réactions entre le lai- tier et le métal, de la baryte;, etc... Pour obtenir une déphosphoration facile, il est préférable de maintenir la teneur du laitier en anhydride phosphori- que au-dessous de 2%;
le poids de laitier convenable se calcule facilement d'après la quantié de fonte à traiter et la quantité de phosphore à lui en- lever. Si l'on est amené à utiliser des quantités de laitier élevées, il peut être avantageux'de les charger en plusieurs fois en décrassant le bain, c'est-à-dire en évacuant le laitier hors du four après l'action de chaque char- ge et avant introduction de la charge suivante de laitier frais.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on peut auss, =Jour déphosphorer la fonte, mettre en oeuvre un laitier à haute teneur en alu- mine, tel que ceux qui sont mentionnés dans la demande de brevet précitée de la demanderesse et dont la composition ternaire est la suivante :
Silice .......... de 8 à 22 %
Alumine ......... de 20 à 44 %
Chaux ........... de 48 à 58 % après l'avoir éventuellement homogénéisé par tout moyen convenable.
Il est facile à un opérateur exercé de régler l'opération qui doit être conduite comme une opération ordinaire d'aciérie dans laquelle on suit la fluidité du laitier qui doit être analogue à celle d'un laitier Mar- tin normal. On corrige cette fluidité, si nécessaire, par des additions de fondants comme indiqué.
Il faut prendre soin que le laitier ne bouillonne pas, ce qui serait l'indice d'une élimination de carbone, et maintenir sa surface complètement calme; s'il bouillonne c'est que l'allure est trop oxydante, on la modère alors par des additions de chaux, de magnésie ou de baryte, etc... tout en maintenant la fluidité convenable par des additions supplémentaires de fondants, ou de silice ou d'alumine. On peut également réduire le pou- voir oxydant du laitier par rapport au carbone, en abaissant la température. la fluidité nécessaire étant toujours maintenue comme ci-dessus. L'élimina- tion du phosphore est contrôlée par l'aspect des éprouvettes et (ou) par des analyses rapides sur échantillons prélevés dans le bain.
Voici deux exemples d'un traitement d'affinage réalisé conformé- ment à l'invention : PREMIER EXEMPLE :
EMI3.1
<tb>
<tb> Analyse <SEP> de <SEP> la <SEP> fonte <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> laitier <SEP> Température
<tb>
EMI3.2
¯¯¯¯¯¯¯¯------------------¯ de l'affina-
EMI3.3
<tb> Initiale <SEP> après <SEP> affinage <SEP> ge.
<tb>
<tb>
EMI3.4
C 3, % c := 3,63% Siû2 ........... 9,5% 1.350 Si= 1,05% Si.= 00 % A1203 .......... 3 2% 1.hi= 1,±;.$ 2n- 0 e 11.9- % CaO ............ 40,1% à 1> = 0,105% ' = 0,026% MgO e ..., a . e e ... z,3% 0 ............ 12% 1.360aG n0 ame.......a. 6,5% P205 ........... a 0 S e Q 0 .. 0 .. e . a .. o,13$ 7a1'r. eme.e.see.m?"1% ---------- ¯.e.e¯.y¯.¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯,.¯.e¯¯> -------------------------- ---
Le dessin annexé donne le diagramme de cette opération.
Ce diagramme portant en ordonnées les teneurs en C,,Si, Mn et P et en abscisses les temps, donne l'allure des variations de ces teneurs au cours de la durée du traitement jusqu'à la coulée.
DEUXIEME EXEMPLE:
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EMI4.1
<tb> Analyse <SEP> de <SEP> la <SEP> fonte <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> laitier <SEP> Température
<tb>
<tb> de <SEP> l'affina-
<tb>
<tb>
<tb> Initiale <SEP> après <SEP> affinage <SEP> ge.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
C <SEP> = <SEP> 4,0% <SEP> C <SEP> = <SEP> 3,18% <SEP> SiO2 <SEP> 13,1%
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> =0,140% <SEP> P= <SEP> 0,011% <SEP> A1203 <SEP> ........ <SEP> 15,3%
<tb>
<tb>
<tb> Cao <SEP> ....... <SEP> 39 <SEP> 6% <SEP> 1. <SEP> 280
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 4,66%
<tb>
<tb>
<tb> FeO <SEP> 10,04% <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> MnO <SEP> @ <SEP> 10,12%
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> ......... <SEP> 1,93% <SEP> 1,320 C
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 15,0%
<tb>
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 5,2%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
En agissant sur le rapport entre les teneurs du laitier en oxy- de de fer et en oxyde de manganèse, on peut soit conserver dans la fonte la plus grande partie du manganèse qu'elle contenait initialement (jusqu'à 80%), soit abaisser la teneur en manganèse au-dessous de 0,20%.
On peut également, en réglant la température et (ou) le pouvoir oxydant du laitier, réaliser une certaine élimination du carbone de faon à abaisser la teneur en carbone de la fonte à la valeur désirée. Il est même possible soit d'éliminer le si- licium au-dessous de 0,05 %, soit de le conserver jusqu'à 0,25 %. Jusqu'à la teneur en phosphore de 0,030% maximum qui correspond déjà à celle des a- ciers très fins, on arrive à n'éliminer que moins de 10 % du carbone ini- tial, même lorsque cette teneur est très élevée (4% et plus).
Si l'on veut réaliser une déphosphoration très poussée, correspondant à une teneur en phos- phoreinférieure à 0,015 %, on élimine nécessairement une quantité de carbone plus importante, qui reste cependant inférieure à 25 %. Le procédé proposé présente donc une très grande souplesse et permet d'ajuster aux teneurs dé- sirées, dans les limites signalées, les éléments carbone, phosphore, manga- nèse, silicium.
Le fait qu'à basse température la déphosphoration se produit avant la décarburation est connu, mais la déphosphoration sans décarburation importante n'a pas encore été réalisée comme permet de le faire le procédé selon l'invention. Lorsqu'on pratiquait le puddlage, la teneur en phosphore n'était abaissée à 0,10% -0,09 % que lorsque la teneur en carbone était dé- jà devenue assez faible et il n'y avait pas de véritable déphosphoration sans élimination de carbone.
Voici un exemple d'une opération type de puddlage :
EMI4.2
<tb> Phases <SEP> de <SEP> l'opération <SEP> Temps <SEP> C% <SEP> P%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fin <SEP> de <SEP> chargement.................... <SEP> 0' <SEP> 3,2 <SEP> 0,450
<tb>
<tb>
<tb> fusion <SEP> ..............................40' <SEP> 2,36 <SEP> 0,360
<tb>
<tb>
<tb> pendant <SEP> le <SEP> bouillonnement <SEP> ........48' <SEP> 1,89 <SEP> 0,250
<tb>
<tb>
<tb> bouillonnement <SEP> maximum..............33' <SEP> 1,75 <SEP> 0,260
<tb>
<tb>
<tb> fin <SEP> du <SEP> bouillonnement <SEP> ...............58' <SEP> 1,57 <SEP> 0,230
<tb>
<tb>
<tb> commencement <SEP> des <SEP> tours <SEP> de <SEP> fer <SEP> .......62' <SEP> 1,10 <SEP> 0,230
<tb>
<tb>
<tb> confection <SEP> des <SEP> loupes <SEP> ...............78' <SEP> 0,25 <SEP> 0,
250
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> brut <SEP> en <SEP> barres <SEP> @ <SEP> - <SEP> 0;16 <SEP> 0,090
<tb>
On voit que la déphosphoration est très loin d'être achevée avant que la décarburation ait commencé puisque la teneur en carbone est déjà tom- bée de 3 % à 1 % avant que la teneur en phosphore soit descendue sensible- ment au-dessous de 0,25%,, ce qui est une teneur encore fort élevée.
Dans l'opération de finage qui précédait le puddlage lorsque la fonte était fortement phosphoreuse, la teneur en carbone restait presque constante, mais on n'obtenait qu'une fonte à teneur en phosphore élevée, de
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l'ordre de 0 5 à 0,9%
Enfin, il n'est pas besoin de rappeler qu'au convertisseur Thomas;, quoique au début du soufflage la température de la fonte y soit géné- ralement basse, la phosphore ne s'élimine véritablement que lorsque le métal est devenu de l'acier extra doux, c'est-à-dire à très faible teneur en car- bone.
D'autres procédés connus mettaient en oeuvre, à température rela- tivement basse, un brassage entre la fonte à déphosphorer et des oxydes de fer fondus, mais ce laitier ne contenait que des teneurs en chaux relative- ment basses.
Enfin, on n'a jusqu'ici envisagé ou utilisé que la déphosphora- tion de fontes du type phosphoreux ou semi-phosphoreux, c'est-à-dire con- tenant au moins 0,6 % de phosphore, alors que la présente invention s'appli- que particulièrement à la déphosphoration des fontes hématites et semi-héma- tites en contenant au maximum 0,5 %.
Le procédé de déphosphoration de la fonte, objet de l'invention, diffère donc essentiellement des procédés déjà connus puisque :
1.- la déphosphoration se fait presque sans élimination de car- bone;
2.- elle s'opère à l'aide de laitier ayant généralement une haute teneur en bases fortes (30% au moins);
3.- le procédé est général mais s'applique tout particulière- ment aux fontes contenant au plus 0,5% de phosphore;
4.- il abaisse la teneur en phosphore à des teneurs beaucoup plus bassess
L'invention s'étend, en outre, aux fontes à basses teneurs en phosphore obtenues par le procédé.
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REVENDICATIOIIS.
1. Procédé de traitement de la fonte et plus spécialement des fontes hématites en vue de ramener à un chiffre faible la teneur en phos- phore, procédé consistant à affiner la fonte à l'état liquide en milieu oxydant et en présence d'un laitier contenant des bases fortes capables de fixer l'anhydride phosphorique sous forme de phosphates stables, à une tem- pérature suffisamment basse pour que l'affinité du carbone pour l'oxygène étant inférieure à celle du phosphore, au contraire de ce qui se passe aux températures plus élevées, l'oxydation se porte, de préférence, sur le phos- phore.
2. Procédé comme spécifié sous 1, dans lequel le laitier con- tient des oxydants comme l'oxyde de Fe ou de Mn.
3. Procédé comme spécifié sous 1, dans lequel le laitier con- tient au moins 30% de bases fortes.
4. Procédé comme spécifié sous 1 et 3, dans lequel le laitier contient 30% de Cao
5. Procédé comme'spécifié sous une ou plusieurs des revendi- cations précédentes, dans lequel le laitier contient des fondants en quan- tité suffisante pour maintenir sa fluidité malgré la température relative- ment basse.
6. Procédé comme spécifié sous une ou plusieurs des revendica- tions précédentes, dans lequel la température d'affinage est inférieure à 1400 .
7. Procédé comme spécifié sous une ou plusieurs des revendica- tions précédentes, dans lequel la déphosphoration est combinée avec la ré- duction de la teneur en C ou Si ou des deux.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PROCESS FOR DEPHOSPHORATION OF THE CAST IRON AND CAST IRON OBTAINED. -
It would sometimes be advantageous to have cast iron purer in phosphorus than common hematites, for example for special productions such as crude cast irons for malleable cast irons, refining and recarburizing cast irons for the production of hard steels or specialties which require or make advantageous phosphorus contents lower than the usual contents of hematite melts, which are generally about 0.10% and which are lowered only exceptionally, and in quite special qualities, below 0.06 or 0.07%
In particular, among the applications of hypereutectic cast irons forming the subject of patent no. 490,834 filed by the Applicant on August 26, 1949,
there are some for which a very low phosphorus content, lower than that which can be achieved with the raw materials of ap-. provisioning normally possible, would be of special interest, for example for the same uses as Swedish cast iron.
The subject of the invention is a dephosphorization process applicable to cast irons in general and in particular to hypereutectic cast irons with an initial phosphorus content not exceeding 0.5% and in accordance with the aforementioned patent application. process, either cast iron solidified after first melting in a blast furnace, electric furnace or any other apparatus, then remelted in an appropriate furnace, for example a cupola, gas furnace or electric furnace, or poured cast iron directly in the liquid state in a ladle, or if additional heat is required, in an oven such as those just mentioned.
According to the invention, the cast iron is refined in the liquid state and in an oxidizing medium at a temperature sufficiently low so that, the affinity of carbon for oxygen being lower than that of phosphorus, unlike what happens. passes to higher temperatures, the oxidation is carried, preferably on the phosphorus.
The cast iron being, as has just been said, in the liquid state
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of, in a suitable furnace and lined with a basic or carbon refractory lining, it is subjected to an oxidative refining at relatively low temperature, not exceeding 1400 and generally of the order of 1300 to 1350 and below, in presence of an oxidizing slag and containing strongly basic bodies capable of fixing the phosphorus pentoxide formed in the form of stable phosphates; it is thus possible, without significant elimination of carbon, to carry out a thorough dephosphorization lowering the phosphorus content to 0.04% and even well below.
The oxidizing slag contains a large proportion, generally greater than 30%, of strong bases such as lime (CaO), barite (BaO), magnesia (Mg0) soda (Na 0), etc. which stabilize energetically the year
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phosphoric hydride (F "o :: 2rsuJ .. being the oxidation of phosphorus in the form of lime phosphate tr 0, 3 CaO), barite, magnesia or soda (PO, 3Na). are much more energetic than the iron oxide used in the puddling; they stabilize the phosphorus much better and allow a more thorough dephosphorizationa The invention makes it possible to lower the phosphorus content to about a tenth of its initial value, for example reduce, in a hematite cast iron, from 0.10-0.12% to 0.01%.
It allows dephosphorization of cast irons of all phosphorus contents although it is more particularly advantageous with cast irons containing no more than 0.5% of phosphorus o To obtain the same low final content, it suffices to use a quantity of slag sufficient and roughly proportional to the amount of phosphorus to be removed.
Depending on the desired result, the temperature is adjusted, which must not exceed 1400, the oxidizing allure of the furnace and the oxidizing power of the slag are varied, finally the basicity of the slag or the nature of the oxidizing or basic elements are modified; these possibilities of action give the process great flexibility of operation.
The slag, the role of which is both to be oxidizing and to stabilize phosphorus in the form of phosphate, preferably contains, in addition to the aforementioned bases, various oxidants such as for example iron oxide or Manganese 1-oxide. Further, in order that its fluidity be suitable at low temperatures suitable for dephosphorization without decarburization, its melting point can be lowered by substances such as silica, alumina, titanium oxide, etc. ..- or by fondants such as chlo-
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rare sodium, fluoride de3catiu] TI l -, or taken for example in the form of sodium carbonate (CO Na or nitrates.
Certain of these fluxes, such as soda, also play at the same time the role of energetic base participating in the fixation of phosphorus.
As examples of suitable slags, mention may be made of the following compositions:
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l.- Sztl2saoaooeooaea.eaesaaesoeede 5 to 30% FeO e.o8oo.QO .. $ oe8.o .... from 2 to 30% CaO ................. ....... from 30 to 50% Na20.oe8 $ .O.8.ooe.o. &. from 0 to 20% CaF2. ft .. ce .... "..... 8 .... 0 e 9 e from 0 to zG (iron oxide can be totally or partially replaced by manganese oxide Mno)
2. - Sio2 .................... from 0 to 10%
A1203 ................... from 5 to 30%
Cao ..................... from 30 to 50%
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Na20 ...... e ......... e ... from 0 to 20% CaF2 ....................
from 0 to 20, 0 or} mO ..o ........... from 2 to 3 0
The slag may additionally contain other elements such as magnesia from the refractory lining or introduced intentionally to lower the melting point of the phosphoric anhydride stabilized in phosphate from the dephosphorization reaction, sulfur present in form.
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me of calcium or sodium sulphide resulting from the reactions between the slag and the metal, barite, etc ... To obtain an easy dephosphorization, it is preferable to maintain the phosphorus anhydride content of the slag at - below 2%;
the suitable weight of slag is easily calculated from the quantity of iron to be treated and the quantity of phosphorus to be removed. If it is necessary to use large quantities of slag, it may be advantageous to load them several times by cleaning the bath, that is to say by discharging the slag out of the oven after the action of each. loading and before introducing the next load of fresh slag.
According to another embodiment of the invention, it is also possible to dephosphorize the cast iron, use a slag with a high aluminum content, such as those mentioned in the aforementioned patent application of the applicant and whose ternary composition is as follows:
Silica .......... from 8 to 22%
Alumina ......... from 20 to 44%
Lime ........... from 48 to 58% after having possibly homogenized it by any suitable means.
It is easy for a trained operator to regulate the operation which should be carried out like an ordinary steelworks operation in which the fluidity of the slag which should be similar to that of a normal Martin slag is followed. This fluidity is corrected, if necessary, by adding fluxes as indicated.
Care must be taken that the slag does not boil, which would indicate carbon elimination, and its surface must be kept completely calm; if it boils, it means that the appearance is too oxidizing, it is then moderated by additions of lime, magnesia or barite, etc ... while maintaining the suitable fluidity by additional additions of fluxes, or of silica or alumina. The oxidizing power of slag relative to carbon can also be reduced by lowering the temperature. the necessary fluidity always being maintained as above. The removal of phosphorus is controlled by the appearance of the test pieces and / or by rapid analyzes of samples taken from the bath.
Here are two examples of a refining treatment carried out in accordance with the invention: FIRST EXAMPLE:
EMI3.1
<tb>
<tb> Analysis <SEP> of <SEP> the <SEP> cast iron <SEP> Analysis <SEP> of <SEP> slag <SEP> Temperature
<tb>
EMI3.2
¯¯¯¯¯¯¯¯ ------------------ ¯ of the affina-
EMI3.3
<tb> Initial <SEP> after <SEP> refining <SEP> ge.
<tb>
<tb>
EMI3.4
C 3,% c: = 3.63% Siû2 ........... 9.5% 1.350 Si = 1.05% Si. = 00% A1203 .......... 3 2% 1.hi = 1, ±;. $ 2n- 0 e 11.9-% CaO ............ 40.1% at 1> = 0.105% '= 0.026% MgO e. .., at . e e ... z, 3% 0 ............ 12% 1.360aG n0 ame ....... a. 6.5% P205 ........... a 0 S e Q 0 .. 0 .. e. a .. o, $ 13 7a1'r. eme.e.see.m? "1% ---------- ¯.eē.y¯.¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯, .¯.ē ¯> -------------------------- ---
The appended drawing gives the diagram of this operation.
This diagram showing on the ordinate the contents of C ,, Si, Mn and P and on the abscissa the times, gives the appearance of the variations of these contents during the duration of the treatment until casting.
SECOND EXAMPLE:
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
<tb> Analysis <SEP> of <SEP> the <SEP> cast iron <SEP> Analysis <SEP> of <SEP> slag <SEP> Temperature
<tb>
<tb> of <SEP> the refinement
<tb>
<tb>
<tb> Initial <SEP> after <SEP> refining <SEP> ge.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
C <SEP> = <SEP> 4.0% <SEP> C <SEP> = <SEP> 3.18% <SEP> SiO2 <SEP> 13.1%
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> = 0.140% <SEP> P = <SEP> 0.011% <SEP> A1203 <SEP> ........ <SEP> 15.3%
<tb>
<tb>
<tb> Cao <SEP> ....... <SEP> 39 <SEP> 6% <SEP> 1. <SEP> 280
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 4.66%
<tb>
<tb>
<tb> FeO <SEP> 10.04% <SEP> to
<tb>
<tb>
<tb> MnO <SEP> @ <SEP> 10.12%
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> ......... <SEP> 1.93% <SEP> 1.320 C
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 15.0%
<tb>
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 5.2%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
By acting on the ratio between the iron oxide and manganese oxide contents of the slag, it is possible either to keep in the cast iron most of the manganese that it initially contained (up to 80%), or to reduce the manganese content below 0.20%.
It is also possible, by adjusting the temperature and (or) the oxidizing power of the slag, to achieve some elimination of the carbon so as to lower the carbon content of the cast iron to the desired value. It is even possible either to remove silicon below 0.05% or to keep it down to 0.25%. Up to the maximum phosphorus content of 0.030%, which already corresponds to that of very fine steels, only less than 10% of the initial carbon can be removed, even when this content is very high (4% and more).
If it is desired to carry out a very thorough dephosphorization, corresponding to a phosphorus content of less than 0.015%, a larger quantity of carbon is necessarily removed, which however remains less than 25%. The proposed process therefore exhibits very great flexibility and makes it possible to adjust to the desired contents, within the limits indicated, the elements carbon, phosphorus, manganese and silicon.
The fact that at low temperature dephosphorization occurs before decarburization is known, but dephosphorization without significant decarburization has not yet been carried out as the process according to the invention allows to do. When puddling was performed, the phosphorus content was only lowered to 0.10% -0.09% when the carbon content had already become quite low and there was no real dephosphorization without removal. of carbon.
Here is an example of a typical puddling operation:
EMI4.2
<tb> Phases <SEP> of <SEP> operation <SEP> Time <SEP> C% <SEP> P%
<tb>
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<tb> end <SEP> of <SEP> loading .................... <SEP> 0 '<SEP> 3.2 <SEP> 0.450
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<tb> fusion <SEP> .............................. 40 '<SEP> 2.36 <SEP> 0.360
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<tb> during <SEP> the <SEP> bubbling <SEP> ........ 48 '<SEP> 1.89 <SEP> 0.250
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<tb> bubbling <SEP> maximum .............. 33 '<SEP> 1.75 <SEP> 0.260
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<tb> end <SEP> of <SEP> bubbling <SEP> ............... 58 '<SEP> 1.57 <SEP> 0.230
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<tb> beginning <SEP> of <SEP> turns <SEP> of <SEP> iron <SEP> ....... 62 '<SEP> 1.10 <SEP> 0.230
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<tb> making <SEP> of <SEP> magnifying glasses <SEP> ............... 78 '<SEP> 0.25 <SEP> 0,
250
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<tb> raw <SEP> iron <SEP> in <SEP> bars <SEP> @ <SEP> - <SEP> 0; 16 <SEP> 0.090
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It can be seen that the dephosphorization is very far from being completed before the decarburization has started since the carbon content has already fallen from 3% to 1% before the phosphorus content has dropped significantly below 0 , 25%, which is still a very high content.
In the fining operation which preceded the puddling when the cast iron was highly phosphorous, the carbon content remained almost constant, but only a cast iron with a high phosphorus content was obtained, of
<Desc / Clms Page number 5>
the order of 0 5 to 0.9%
Finally, it is not necessary to recall that at the Thomas converter, although at the start of blowing the temperature of the cast iron is generally low there, the phosphorus is not really eliminated until the metal has become extra mild steel, ie with very low carbon content.
Other known processes involved, at relatively low temperature, stirring between the pig iron to be dephosphorized and molten iron oxides, but this slag contained only relatively low lime contents.
Finally, until now, only the dephosphorization of phosphorous or semi-phosphorous type melts, that is to say containing at least 0.6% phosphorus, has been envisaged or used, whereas the present invention The invention is particularly applicable to the dephosphorization of hematite and semi-hematite cast iron containing a maximum of 0.5%.
The process for dephosphorizing cast iron, the subject of the invention, therefore differs essentially from the processes already known since:
1.- dephosphorization takes place almost without carbon removal;
2.- it is carried out using slag generally having a high content of strong bases (at least 30%);
3.- the process is general but applies in particular to cast irons containing at most 0.5% phosphorus;
4.- it lowers the phosphorus content to much lower levels
The invention also extends to cast irons with low phosphorus contents obtained by the process.
EMI5.1
CLAIMS.
1. Process for treating pig iron and more especially hematite pigs with a view to reducing the phosphorus content to a low number, process consisting in refining the pig iron in the liquid state in an oxidizing medium and in the presence of a slag containing strong bases capable of fixing phosphorus pentoxide in the form of stable phosphates, at a temperature sufficiently low so that the affinity of carbon for oxygen is lower than that of phosphorus, unlike in the case of higher temperatures, the oxidation is preferably on the phosphorus.
2. Process as specified under 1, wherein the slag contains oxidants such as Fe or Mn oxide.
3. Process as specified under 1, wherein the slag contains at least 30% strong bases.
4. Process as specified under 1 and 3, in which the slag contains 30% Cao
5. A method as specified in one or more of the preceding claims, wherein the slag contains sufficient fluxes to maintain its fluidity despite the relatively low temperature.
6. A process as specified under one or more of the preceding claims, wherein the refining temperature is less than 1400.
7. A process as specified under one or more of the preceding claims, wherein the dephosphorization is combined with the reduction of the content of C or Si or both.
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