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Cette invention concerne un procédé pour l'affinage de la fonte en fusion et se rapporte plus particulièrement à un procédé pour l'affinage de la fonte destinée à la fabrication de l'acier.
Le procédé de fabrication de l'acier appliqué traditionnellement est un procédé indirect. Le minerai de fer est d'abord réduit pour produire de la fonte et la fonte est ensuite affinée pour produire de l'acier. Bien que ce système puisse paraître inefficace et détourné aux non-initiés l'ex- périence a montré que, du moins dans l'état actuel du développement de la technique, il est très supérieur au point de vue de la souplesse à bien d'au- tres procédés directs proposés précédemment et il produit de l'acier de fine qualité à un prix beaucoup moins élevée néanmoins, il y a possibilité d'augmenter l'efficacité et l'écono- mie. Par exemples les hauts-fourneaux modernes produisent de la fonte qui con- tient en moyenne approximativement 0,9% à 2,5% de silicium et 35 % à 4,5% de carbone.
Mais dans les fours d'affinage une extraction complète du sili- cium est généralement exigée et la grande masse de l'acier produit actuelle- ment ne contient pas plus d'environ 0,3 % de carbone. Ceci signifie que pra- tiquement la totalité du silicium et la majeure partie.du carbone doivent être extraites dans les fours d'affinage. L'opération d'affinage est évidem- ment l'une des plus coûteuses de toutes celles de la fabrication de l'acier et toute réduction du temps nécessaire à l'exécutionn de l'affinage requis donne lieu à des économies de réfractaires9 de combustible et de main-d'oeu- vre pour chaque charge et ce qui est même plus important,elle permet la production de plus grandes quantités d'acier dans chaque four pendant une période de temps déterminée.
Ceci permet d'augmenter la-production d'acier sans devoir augmenter également les pour les fours d'affinage.
Dans ces derniers.temps de grands progrès ont été faits dans cet ordre d'idées. L'un des plus importants consistait à employer le "métal chaud" dans le four à sole ou four Martin. Alors qu'à l'origine on coulait la fonte en gueuses et on la laissait se solidifier uniquement pour la refondre dans le four d'affinage$) on la recueille aujourd'hui dans un "mélangeur de métal chaud" qui est un récipient suffisamment grand pour contenir plusieurs char- ges de fonte en fusion. L'emploi du mélangeur permet d'obtenir de gros ton- nages de fonte d'une composition uniforme.
En chargeant la fonte en fusion (métal chaud) dans le four à sole;, on économise beaucoup de temps. Toutefois, la technique du métal chaud n'est pas applicable au four à arc parce que la haute teneur en silicium de la fonte en fusion donne lieu à la formation de scories volumineuses et que la haute teneur en carbone donne lieu à la produc- tion de grands volumes de gaz ce qui empêche un fonctionnement satisfaisant.
Par conséquent la majeure partie des aciers électriques sont produits aujuourd'hui en partant de charges froides. Toutefois, malgré l'emploi de mé- tal chaud dans le four à sole9la durée de l'affinage pour une charge de 250 tonnes est généralement d'environ 12 heures en moyenne.
Toujours, depuis la découverte du procédé d'affinage de la fonte en fusion par soufflage d'.air dans un convertisseur, des essais sporadiques ont eu lieu pour adapter ce procédé au traitement de la fonte en fusion soit pour effectuer un affinage partiel avant son chargement dans le four à sole, soit, particulièrement dans les premiers temps de l'industrie, pour produire l'a- cier dans un récipient plus simple, moins coûteux qu'un convertisseur. Dans quelques uns des procédés proposés on produisait la fonte, on la laissait se solidifier et on la refondait ensuite dans un'cubilot. On soumettait alors la fonte refondue à l'action d'un soufflage d'air en la maintenant en contact avec un combustible solide.
Dans d'autres procédés proposés on traitait di- rectement la fonte en fusion par une insufflation d'air, d'oxygène ou, dans certains cas, d'hydrogène. Dans ces procédés le gaz traitant était dirigé sur le métal de diverses manières :à la partie supérieure d'un bain dans une po-
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che de fonderie ; au travers d'un courant de métal dans une auge ; à la sur- face de cascades de métal tombant dans une tour. Toutefois, aucune de ces propositions n'a été adoptée comercialement dans une mesure quelque peu impor- tante, car toutes présentaient des inconvénients tels que la destruction des réfractaires et la perte de métal;, qui l'emportaient sur les avantages espé- rés.
La présente invention a pour but principal de procurer un procédé
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d'affinage de'la fonte enjusion qui soit exempt des inconvénients que présen- taient les procédés précédemment proposés. Plus spécialement, un but impor- tant de l'invention est de procurer un'procédé destiné à réduire les teneurs en silicium'et carbone de la fonte en fusion par l'action de l'oxygène.
Un autre but est de,procurer un procédé pour affiner la fonte en fusion qui puisse être incorporé dans les opérations de la fabrication con- ventionnelle de l'acier.
Un autre but encore est de procurer une fonte affinée en fusion propre à être chargée dans une four d'affinage de n'importe quel type, tel
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ciielunfour à sole ou le four à arc, à l'état de fusion.
La présente invention procure un procédé pour l'affinage de la fonte en fusion dans lequel on subdivise une certaine quantité de fonte en fu- sion en gouttelettes séparées, on soumet ces gouttelettes à un courant de gaz
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oxydant et on recueille les gouttelettes âjnjliF1'tr:ai téès..- :etl qui;lèsil:md:araoj;ér:i:- e6uen 0-r44';ci& |3ermeèt;auHgo1à.tèèle4teBn4eepmbër-libitamenTiirsuivânt -an payeurs o.ntica, ^:l.l.ng3dfa.u BmessQBtoexpQseeaGàposdurant de gaz oxydants cir- culant dans le même sens ou en sens opposé.
Dans les dessins annexes
Figure 1 est une coupe verticale d'un appareil approprié destiné à être employé dans la réalisation pratique de l'invention.
Figure 2 est un schéma du processus d'affinage suivant l'invention, et
Figure 3 est un schéma semblable à la figure 2, montrant un autre mode d'exécution du procédé suivant l'invention.
L'exposition d'une grande surface de chaque gouttelette par rapport à sa masse permet une réaction rapide avec le gaz oxydant et une élimination très rapide du silicium de la fonte ainsi qu'une décarburation partielle.
Un contact prolongé entre la fonte et 1'-oxygène donne lieu à une décarburation notable. Les trajets parcourus par les gouttelettes tombant et les gaz oxy- dants peuvent.être concourants mais sont de préférence en contre-courants.
Bien qu'il existe un certain nombre de manières de disperser ou de désagréger la fonte en fusion à traiter, notamment en l'éjectant par une tuyère rotative, en dirigeant un courant contre un tambour rotatif, ou en projetant des courants de gaz à grande vitesse contre un courant de fonte, la manière la plus commode, la plus efficace et la plus économique d'obtenir ce résultat consiste à faire passer la fonte à travers une plaque perforée montée au sommet d'une tour-ressemblant beaucoup à une tour à grenaillement.
Pour mieux faire comprendre l'invention et le,fonctionnement d'un appareil simple permettant de la mettre en pratique dans les meilleures- conditions, on se référera à la figure 1 du dessin.
Comme c'est représenté, une tour 10 pourvue d'une garniture réfrac- taire 12 est ouverte aux deux extrémités. Une série de chicanes 14 peuvent être prévues sur les parois de la tour. A l'extrémité supérieure de la tour 10 repose un creuset 16 possédant une plaque inférieure perforée, amovible 18, de préférence en graphite du en oxyde d'aluminium. A proximité du fond de la tour se trouvent une série de tuyères 20 pour l'admission d'oxygène et en dessous de l'extrémité inférieure .ouverte est placée une poche réceptrice 22
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pour recueillir la fonte traitée. En vue d'empêcher 1'* échappement des fumées et du métal un organe d'étanchéitê' 23 est disposé entre la poche 22 et la tour 10.
Une sortie 24 pour l'échappement des gaz, fumées et vapeurs est ménagée à proximité du sommet de la tour 10
Dans la mise en pratique de l'invention,utilisant l'appareil qui vient d'être décrit, la fonte en fusion à traiter est déversée d'une poche de coulée 26 dans le creuset 6 d'ou elle passe à travers la plaque perforée 18 qui contribue à la formation de gouttelettes distinctes.Les goutteelet- tes tombent librement dans la tour 10, L'oxygène est admis par les tuyères 20 et circule parallèlement mais en contre-courant par rapport aux parcours suivis par les gouttelettes tombantes.Lorsqu'il est fait usage de chicanes, quelques-unes des gouttelettes peuvent tomber sur celles-ci et rebondir. Le métal traité est recueilli dans la poche réceptrice 22 et les gaz, fumées et vapeurs qui s'échappent sont évacués par la sortie 24.
Un avantage important du procédé suivant l'invention, conduit de la manière décrite,est la facilité avec laquelle il peut être appliqué à la fabrication conventionnelle de l'acier. Les figures 2 et 3 montrent ce mode d'application.
Par exemple,- le métal à traiter provient d'un mélangeur de métal chaud 28 de type conventionnel et est envoyé dans une tour 10 où il est sou- mis à l'action d'un gaz oxydant arrivant en 20. Le métal traité et! la scorie sont déchargés dans une poche 22 et le métal chaud 30 séparé de la scorie 32 peut être envoyé directement dans un foud'àffinage tel qu'un four à arc 34 (figure 2) ou dans un four à sole ou four Martin 36 (figure 3). Les gaz, fumées et vapeurs d'échappement sont traités dans un appareil approprié 38 qui sera décrit ci-après plus en détail pour l'enlèvement des fumées 40 et la récupération du fer 42.
Le gaz qui, dans les conditions de fonctionnement les plus favorables, possède un pouvoir'calorifique élevé, peut être utili- sé si on le désire.
Un certain nombre d'essais réels pour le traitement de grandes quantités de fonte ont démontré non seulement que le procédé est efficace, rapide et économique, mais encore qu'il existe plusieurs variables. Une va- riable,par exempleest la grosseur des gouttelettes.Elle est influencée dans une certaine mesure par les dimensions des perforations de la plaque 18. Les gouttelettes ne doivent pas être assez petites pour pouvoir être entraînées vers le haut et au-dehors de la tour par le vent soufflée mais généralement l'élimination du silicium et du carbone est d'autant plus rapide et la réaction désirée est d'autant plus complète, sur une hauteur de chute donnée, que les gouttelettes sont plus petites. Dans certains essais, des trous de 1,6 mm de diamètre ont été utilisés avec succès dans une tour de 6,7 mètres-de haut.
D'autre part, dans la même tour, la décarburation n'était pas obtenue pour un trou de 22 mm de diamètre dans la plaque perforéetan- dis que lorsqu'on embbyait trois trous de 12,7 mm de diamètre, on obtenait un affinage partiel. Généralement il y a une certaine corrélation entre les dimensions des gouttelettes et la hauteur de la tour. Ainsi pour obtenir avec de grosses gouttelettes le même affinage qu'avec de petites gouttelettes, il faut une tour de plus grande hauteur, toutes autres conditions étant éga- les. On peut modifier la hauteur effective de la tour en introduisant ou en enlevant des chicanes ou en élévant ou abaissant les tuyères.
Une autre variable est la pureté de l'oxygène. Ces essais ont mon- tré que. dans le procédé suivant l'invention l'affinage de la fonte en fusion peut être obtenu au moyen de gaz oxydants comprenant l'air, l'air enrichi d'oxygène et l'oxygène pur. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, lorsqu'on em- ploie de l'oxygène la pureté de celui-ci peut être utilisée comme un facteur régulateur dans le procédé. Evidemment, le volume total des gaz devant être employés est d'autant plus grand que la pureté de l'oxygène es-t-plus faible.
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Bien que, comme il vient d'être dit, on puisse employer dans le procédé suivant l'invention de l'air ou de l'air enrichi d'oxygène aussi bien que de l'oxygène pur comme gaz oxydant, on a trouvé qu'il était généralement désirable pour obtenir la plus grande efficacité du procédé, d'utiliser de l'oxygène d'un degré de pureté de 95% au moinso L'emploi de gaz pur non seu- lement limite le volume de gaz à utiliser, mais assure aussi une meilleure conservation de la chaleur du fait que de grands volumes de gaz inertes ne doivent pas être chauffés.
En outre, on obtient une réaction plus rapide par l'emploi d'oxygène pur, et par conséquent on peut employer une tour moins élevée.D'autre part, comme il a déjà été indiqué, dans des conditions idé- ales de fonctionnement,les gaz d'échappement produits au cours de l'opéra- tion présentent un pouvoir calorifique élevé et l'emploi d'oxygène pur comme gaz oxydant rehausse la qualité des gaz d'échappement comme gaz combustibles.
Le rapport de l'oxygène au métal en fusion de la charge est d'une importance extrême pour le succès de l'opération dans le procédé suivant l'invention, aussi bien au point de vue technique qu'au point de vue écono- mique. Si les dimensions des gouttelettes et la hauteur de la tour sont con- venablement choisies, l'emploi de'1 oxygène est pour ainsi dire complètement basé sur l'oxydation du silicium, du manganèse, du carbone et quelque peu du fer, c'est-à-dire qu'à peu près la totalité de l'oxygène est consommée pour l'oxydation de ces éléments. La quantité d'oxygène doit dépasser légè- rement la quantité stoechiométrique nécessaire¯pour l'oxydation du silicium, du manganèse et du carbone le carbone étant oxydé en oxyde de carbone (CO)
Pour que les réactions désirées aient lieu il est nécessaire qu'une certai- ne quantité de fer soit oxydée en vertu de la loi de l'action des masses, mais le rapport de l'oxygène au fer ne doit pas dépasser notablement la quan- tité stoechiométrique pour les autres éléments car des quantités de fer trop grandes du point de vue économique seraient oxydées et de l'oxygène serait perdu.
La température du métal à traiter doit être assez élevée pour qu'il ne se solidifie pas dans le creuset, mais il n'est pas nécessaire de le sur- chauffer fortement. Le métal tiré directement d'un mélangeur de métal chaud se trouve à une température convenable. Les réactions qui ont lieu dans la tour son exothermiques, et dans des conditions de fonctionnement appropriées, le métal arrivant dans la poche réceptrice se trouve à une température plus élevée que le métal non traité. Comme il sera expliqué ci-après, ceci a une grande importances L'expulsion du silicium et du carbone a été réalisée avec succès à des températures initiales du métal aussi basses que 130 C environ et aussi élevées que 1700 C mars, ainsi qu'il a été dit ci-dessus, il n'est pas nécessaire de chauffer le métal à cette haute température.
Comme il a été dit précédemment, un certain nombre d'essais du procédé suivant l'invention ont été effectués sur une grande échelle. Dans l'une de ces séries d'essais, on a employé une tour de 6,70 m de haut et de 40,6 cm de diamètre intérieur. La tour était garnie de briques réfractaires de la qualité pour cubilot, et le creuset ainsi que la poche réceptrice étaient garnis de cimet magnésien. Dans les cinq premiers essais consignés dans.le tableau ci-après trois tuyères de 6,4 mm refroidies par circula- tion d'eau et dirigées sous un angle de 15 degrés vers le haut étaient emplo- yées. Dans l'avant dernier essai du tableau, il était fait-usage de quatre tuyères de 12,5 mm de diamètre, disposées perpendiculairement à l'axe de la tour.
Dans le dernier essai consigné dans le tableau, un mélange.de gaz con- tenant 43 % d'oxygène et 57 % d'azote était admis par quatre tuyères de 76 mm de diamètre.
Pour effectuer chaque essai, la tour, le creuset et la poche ré- ceptrice étaient chauffés préalablement à des températures de la gamme de 650 C à 950 C, sauf pour le premier, ainsi qu'il sera expliqué ultérieurement.
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L'insufflation d'oxygène est mise en action juste avant de charger de fonte en fusion le creuset. Des échantillons de fonte ont été prélevés pour l'ana- lyse dans le creuset, en plusieurs endroits différents, de la tour, et dans la poche réceptrice.Les résultats de ces analyses et d'autres indications sont consignés dans le tableau. Dans chaque cas, l'échantillon 1 est de la fonte non traitée, l'échantillon 5 est de la fonte traitée, et les échan- tillons 2, 3 et 4 proviennent chacun d'un point présélectionné différent de la tour.
Dans chacun des essais consignés sauf le dernier, on a employé de l'oxygène pur comme gaz traitant
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<tb> Essai <SEP> Charge <SEP> de <SEP> métal <SEP> Courant <SEP> d'oxygène <SEP> Durée <SEP> minu-
<tb>
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it0 kilogrammes m3Au tes
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<tb> 1 <SEP> 136 <SEP> 255 <SEP> 1.90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 227 <SEP> 340 <SEP> 1,00a
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2,50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2900
<tb>
<tb>
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<tb> 5 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2,25
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<tb>
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<tb> 6 <SEP> 454 <SEP> 566 <SEP> 2,90
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<tb> 7 <SEP> 454 <SEP> 566 <SEP> 2,90
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<tb>
<tb> Essai <SEP> % <SEP> de <SEP> silicium <SEP> % <SEP> de <SEP> carbone
<tb>
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NO Echantillon n Echantillon n 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 1903 Oe99 0,98 # 0,
33 4916 4909 4900 3970 3949 2 oe9l 0991 0,72 # 0,03 3,77 3960 3,60 -- 2990 3 0,98 # -- 0,53 0,04 3e88 # # 3980 2908 4 1931 # 0,11 oe0o 0,00 3994 -- # 3500 1,50 5 1996 1981 -- # 0,026 4eOl 3978 2998 # 2949 6 1919 # #- # # 0,05 4920 # # # le4l 7 1,0 # -- # OY03 4,12 # # # 2,40
L'examen des données consignées dans le tableau montre que le procédé suivant l'invention est rapide et efficace. L'élimination pratique- ment complète du silicium de 454 kg de fonte en fusion et une notable réduc- tion de sa teneur en carbone ont été obtenues en moins de trois minutes dans les deux derniers essais.
De la comparaison des indications données, il ressort d'une manière évidente qu'une désiliconisation notable doit se produire avant qu'une décarburation sensible soit atteinte.En outre de ces
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données, on fe.remarquer que le manganèse aussi est presque complètement éliminé par le procédé suivant l'inventiono
Dans le premier essai consigné dans le tableau, la tour n'était préalablement chauffée qu'à 350 Co Dans les autres essais où un traitement plus effectif était réalisé, la tour était préalablement chauffée à des
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températures de 650 C à 9500C, ce qui indique que le préchauffage de la tour est important pour obtenir un résultat favorable et que la tour doit généra- lement se trouver à une température d'au moins 650 C environ avant qu'on ' ne verse le,métal.
Jusqu'au point où la garniture pourrait être détériorée, . l'élimination du silicium et du carbone est d'autant plus effective avec une moindre oxydation du fer que la tour est plus chaude avant la coulée ou mieux, que la température de la tour est plus élevée. Evidemment, si le pro- cédé suivant l'invention est exécuté d'une façon continue, la tour restera chauffée.
Dans chacun des essais consignés la plaque perforée était pourvue
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de 50 trous de 3s2 mm de diamètre à l'origine sauf dans le sixième essai, auquel cas une plaque possédant neuf trous de 6,4 mm de diamètre était emplo-
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yée et dans le dernier essai où une plaque de 12 trous de 6,4 mm de diamè- tre était employée. Au cours du second essai les trous s'étaient élargis jusqu'à 12,7 mm environ ; néanmoins une désiliconisation presque complète a été obtenue
Dans les cinquième et sixième essais indiqués dans le tableau, la température du métal traité dépassait de 100 c au moins celle de la fonte non traitéeo
Dans certaines circonstances, il peut être désirble d'employer un fondant pour la scorie extrêmement silicieuse qui se forme pendant l'opéra- tion.
Ceci peut être effectué simplement en ajoutant le fondant dans la poche réceptrice ou en l'ajoutant dans la tour par entraînement dans le cou- rant d'oxygène. Dans les deux dernières charges du tableau ci-dessus, on avait employé un fondant qui avait été ajouté dans la poche. Dans les deux cas on avait employé de la castine (à peu près 13,5 kg) et dans le sixième essai on avait ajouté environ 0,227 kg de fluorine ou spath-fluor.
Dans tous les essais, un bouillonnement considérable a été obser- vé dans la poche,ce qui indiquait qu'une réaction continuait à s'y effec- tuer, probablement entre le métal et l'oxyde de fer contenu dans la scorie.
Outre qu'elle produit la décarburation du métal cette réaction à l'intérieur de la poche favorise la récupération d'une partie du fer précédemment oxydé et augmente par conséquent l'économie totale de l'opération. L'emploi d'un fondant tend à accélérer cette réaction dans la poche. Généralement, le fon- dant employé sera alcaline De préférence, on emploie la chaux, la pierre calcaire, la dolomite et d'autres matières calcaires.
Pendant l'exécution du procédé, des volumes considérables de fumées se produisento On peut traiter ces fumées en les faisant passer dans n'impor- te quel appareil de traitement des fumées tels que les scrubbers, épurateurs, précipitateurs, etc.
Pour retirer le maximum d'avantages du procédé suivant l'invention dans la fabrication de l'acier et pour réaliser la plus grande économie de chaleur, le procédé doit être conduit de manière à produire le métal traité à une température sensiblement plus élevée que celle de la fonte de gueuse en fusion venant du mélangeur. De préférence, le métal traité doit se trou- ver à une température de 1550 C à l650 Co Bien que des températures plus élevées puissent être atteintes, elles ne sont ordinairement pas désirables parce qu'elles peuvent donner lieu à la détérioration des réfractaires. La température du métal traité peut être réglée par l'introduction de chaux ou d'oxyde de fer dans le courant d'oxygène pour abaisser la température, ou par le degré de dilution de l'oxygène par l'azote.
Ainsi, si l'emploi d'oxy- gène pur donnait lieu à la production de métal à une température tellement élevée qu'elle deviendrait défavorable, l'oxygène pourrait être dilué par de l'azote ou des gaz d'échappement de la tour recyclés. Dans le cas opposé, si l'emploi d'air seul, sous une série de conditions déterminées, ne donne pas lieu à laaproduction de métal à une température suffisamment élevée, l'air devra être enrichi au moyen d'oxygène.
La conservation de la chaleur-a une grande importance dans le pro- cédé suivant l'invention, particulièrement du point de vue du fabricant d'a- cier. Il n'y a que deux sources de chaleur dans le procédé, la chaleur con- tenue dans la fonte en fusion et la chaleur de réactiono Toutefois, il exis- te plusieurs endroits où des pertes de chaleur ont lieu : la tour, la poche réceptrice, et les gaz d'échappement. Pour obtenir une meilleure conserva- tion de la chaleur, le rapport de la masse de métal en fusion à la masse de la tour et de la poche doit être élevé.
Par exemple, des calculs ont montré que dans une tour de 4096 cm de diamètre capable de produire six tonnes par heure, la perte de chaleur à la tour et la poche est d'environ 25 % de la
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quantité totale de chaleur fournie;,tandis que dans une tour de 182 cm de diamètre capable de produire 100 tonnes par heure,la perte de chaleur dans la tour et la poche est de l'ordre de 4,5 % Dans la plus petite tour, envi- ron 70 % de la quantité totale de chaleur admise sont retenus dans le métal et la scorie ; dans la plus grande tour, 80 % environ de la quantité totale de chaleur fournie sont retenus dans le métal de la scorie.La perte de chaleur restante est attribuée aux gaz de carneaux.
Ces calculs montrent que dans la tour de grandes dimensions,l'oxygène peut être dilué dans une plus grande mesure que dans@la toude petites dimensions pour obtenir la tempéra- ture désirée du métal.
Un bilan thermique typique pour une tour de 40,6 cm de diamètre et 6,70 m de hauteur fonctionnant à l'oxygène pur, pour une température nor- male des locaux (21 C) s'établit comme suit :
Actif, .calorifique
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<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> réaction <SEP> Chaleur <SEP> de <SEP> formation
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> d'oxydation <SEP> kg.cal/kg.
<SEP> chargé
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> carbone.' <SEP> 60,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,1 <SEP> silicium <SEP> 808
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,0 <SEP> fer <SEP> 3496
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,7 <SEP> manganèse <SEP> 11,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> totale <SEP> de <SEP> réaction <SEP> 188,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> chaleur <SEP> de <SEP> la <SEP> charge <SEP> à <SEP> 1300 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Apport <SEP> total <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> 285
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 47391
<tb>
Passif calorifique
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<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> formation
<tb>
<tb>
<tb> kg.
<SEP> cal.kg/chargé
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Métal <SEP> à <SEP> 1550 C <SEP> 3025
<tb>
<tb>
<tb> scorie <SEP> 38,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> poche <SEP> 50,5
<tb>
<tb>
<tb> tour <SEP> 51,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gaz <SEP> 2898
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sortie <SEP> totale <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> 471,8
<tb>
Pendant les essais du procédé suivant 1 ' invention des échantil- lons de gaz ainsi que des échantillons de métal ont été prélevés en un certain nombre de points dans la tour.les échantillons prélevés à environ 1/3 de la hauteur de la tour ont montré que lorsque l'oxygène était amené à la base de la tour,
il était consommé très rapidementdu fait qu'il était converti en oxyde decarbone on en anhydride carbonique ou à la fois en oxyde et anhydride de carbonée Des échantillons de métal prélevés en ce point et dans la poche réceptrice ont montré que la désiliconieation y était prati- quement complète.
Ces découvertes ont mené à la conviction qu'une certaine élimina- tion de silicium peut être effectuée par réaction avec l'anhydride carboni- que plutôt qu'avec l'oxygène. On peut admettre que les réactions qui se pro- duisent dans la tour soient représentées par les équations suivantes s
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Si + 02 = Si02
2 C 02 = 2 00 2 CO +O2 = 2 C02
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Si + 2 C02 - Si02 + 2 CO Mn + C02 = n0 + CO 2 Fe + 02 = 2 FeO FeO + C = Fe + CO
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2 FeO + Si e ;--"SZQ2
2 Mn + 02 =2 Mno
Que ces équations représentent ou non les réactions qui se produisent, le fait est que le procédé suivant l'invention élimine effectivement
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le silidium etTIe'0b0Rê de la fonte en fusion.
Il est aussi possible et, dans certains cas, il peut être désirable d'éliminer le phosphore et le soufre du métal en cours de traitement par l'introduction de réactifs appro- priés ; par exemple, par l'introduction d'une quantité suffisante de fondant basique, tel que la chaux, de préférence par entraînement dans le courant de gaz.
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On peut parfaitement conduirell>3procédé de l'invention de façon à produire de l'acier dans la tour sans devoir procéder à un affinage sup- plémentaire. Toutefois, il convient particulièrement bien à l11 incorporation dans le procédé traditionnel de fabrication de l'acier par voie indirecte, employé presque universellement parce qu'il produit une fonte en fusion à haute température débarrassée de silicium et à teneur relativement faible
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en carbone.
Ce métal chaud e;s1:::propre non seulement à être chargé dans un four à sole ou four Martin, mais, en raison de sa faible teneur en carbone, il ' convient aussi admirablement à l'affinage au four électrique à l'arc sans qu'on soit exposé aux inconvénients rencontrés dans les tentatives d'affinage de la fonte en fusion provenant du haut fourneau ou du mélangeur de métal chaud. Là 'se trouve probablement le plus grand avantage pratique du procé'dé--, car il permet la production de l'acier de qualité reconnue excellente élabp- ré au four électrique à arc, à un prix de revient considérablement inférieur
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au prix actuel.
L t emp10i du métal chaud produit suivant l'invention réduit la période d'affinage dans le four à sole à 70 % ou moins de la durée normale.
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L'utilisation de la tour dans le procédé suivant llînvention donne lieu à de nombreux avantages en comparaison des procédés et appareils propo- sés antérieurement pour l'affinage de la fonte en fusion. Par exemple, la tour permet un fonctionnement continu, la fonte en fusion étant amenée conti- nuellement à la tour et le métal traité étant déchargé de façon continue.
Un autre avantage remarquable est l'absence d'un contact prolongé du métal en fusion avec les réfractaires, contrairement à ce qui se passe lorsque le mé- tal à traiter est maintenu dans un récipient tel que le convertisseur conven- tionnel.Un autre avantage est la facilité du contrôle des fumées et de leur traitement en vue de la récupération du fer imputable à l'emploi d'une tour.
Le'coût relativement peu élevé de la tour et de l'équipement associé est éga- lement un facteur important pour le producteur d'acier.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour l'affinage de la f onte en .fusion dans lequel une
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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This invention relates to a process for the refining of molten iron and more particularly relates to a process for the refining of pig iron intended for the manufacture of steel.
The traditionally applied steelmaking process is an indirect process. The iron ore is first reduced to produce pig iron, and the pig iron is then refined to produce steel. Although this system may appear inefficient and devious to the uninitiated experience has shown that, at least in the present state of development of the technique, it is much superior in terms of flexibility to many. other direct processes previously proposed and it produces fine quality steel at a much lower price, however, there is the potential to increase efficiency and economy. For example, modern blast furnaces produce pig iron which on average contains approximately 0.9% to 2.5% silicon and 35% to 4.5% carbon.
But in refining furnaces complete extraction of silicon is generally required and the large mass of steel produced today contains no more than about 0.3% carbon. This means that almost all of the silicon and most of the carbon must be removed in the refining furnaces. The refining operation is, of course, one of the most expensive of all steelmaking and any reduction in the time required to perform the required refining results in savings in refractory9 fuel. and labor for each load and what is even more important, it allows the production of greater quantities of steel in each furnace for a fixed period of time.
This makes it possible to increase steel production without having to also increase the costs for the refining furnaces.
In recent times great progress has been made in this line of thinking. One of the most important was to use the "hot metal" in the deck oven or Martin oven. Whereas originally the pig iron was cast and left to solidify only to remelt it in the refining furnace $) it is now collected in a "hot metal mixer" which is a sufficiently large container. large to hold multiple loads of molten iron. The use of the mixer makes it possible to obtain large tones of cast iron with a uniform composition.
Loading the molten cast iron (hot metal) into the hearth furnace saves a lot of time. However, the hot metal technique is not applicable to the arc furnace because the high silicon content of the molten iron gives rise to the formation of bulky slag and the high carbon content gives rise to the production. large volumes of gas which prevents satisfactory operation.
Therefore most of the electrical steels are produced today from cold loads. However, despite the use of hot metal in the hearth furnace, the refining time for a load of 250 tonnes is generally about 12 hours on average.
Still, since the discovery of the process of refining molten iron by blowing air in a converter, sporadic tests have taken place to adapt this process to the treatment of molten iron or to perform a partial refining before its. loading into the hearth furnace, that is, particularly in the early days of industry, to produce steel in a simpler container, less expensive than a converter. In some of the proposed processes, pig iron was produced, allowed to solidify, and then remelted in a cubilot. The remelted cast iron was then subjected to the action of an air blast, keeping it in contact with a solid fuel.
In other methods proposed, the molten iron was treated directly by blowing in with air, oxygen or, in some cases, hydrogen. In these processes the treating gas was directed at the metal in various ways: at the top of a bath in a po-
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foundry che; through a stream of metal in a trough; on the surface of cascades of metal falling into a tower. None of these proposals, however, were commercially adopted to any significant degree, as all had drawbacks such as destruction of refractories and loss of metal, which outweighed the expected benefits.
The main object of the present invention is to provide a process
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for refining the cast iron which is free from the drawbacks of the previously proposed methods. More especially, an important object of the invention is to provide a method for reducing the silicon and carbon contents of the molten iron by the action of oxygen.
Another object is to provide a process for refining molten iron which can be incorporated into conventional steelmaking operations.
Yet another object is to provide a refined molten iron suitable for loading into a refining furnace of any type, such as
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a hearth furnace or arc furnace, in the molten state.
The present invention provides a process for the refining of molten iron in which a quantity of molten iron is subdivided into separate droplets, these droplets are subjected to a stream of gas.
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oxidizer and we collect the droplets âjnjliF1'tr: ai téès ..-: etl qui; lèsil: md: araoj; er: i: - e6uen 0-r44 '; ci & | 3ermeèt; auHgo1à.tèèle4teBn4eepmbër-libitamenTiirsuivânt -an payeurs ntica, ^: llng3dfa.u BmessQBtoexpQseeaGàposdurant of oxidizing gases flowing in the same or opposite direction.
In the accompanying drawings
Figure 1 is a vertical section of a suitable apparatus for use in the practical embodiment of the invention.
Figure 2 is a diagram of the refining process according to the invention, and
Figure 3 is a diagram similar to Figure 2, showing another embodiment of the method according to the invention.
Exposing a large area of each droplet relative to its mass allows rapid reaction with the oxidizing gas and very rapid removal of silicon from cast iron as well as partial decarburization.
Prolonged contact between iron and oxygen results in significant decarburization. The paths traveled by the falling droplets and the oxidizing gases may be concurrent but are preferably countercurrent.
Although there are a number of ways of dispersing or breaking up the molten iron to be treated, including ejecting it through a rotating nozzle, directing a current against a rotating drum, or projecting large streams of gas. speed against a current of cast iron, the most convenient, efficient and economical way to achieve this is to pass the cast iron through a perforated plate mounted at the top of a tower - much like a tower. shot peening.
To better understand the invention and the operation of a simple apparatus allowing it to be put into practice under the best conditions, reference will be made to FIG. 1 of the drawing.
As shown, a tower 10 provided with a refractory lining 12 is open at both ends. A series of baffles 14 can be provided on the walls of the tower. At the upper end of tower 10 rests a crucible 16 having a perforated, removable lower plate 18, preferably in graphite or in aluminum oxide. Near the bottom of the tower is a series of nozzles 20 for the admission of oxygen and below the lower open end is placed a receiving pocket 22.
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to collect the treated cast iron. In order to prevent the escape of fumes and metal a sealing member 23 is disposed between the pocket 22 and the tower 10.
An outlet 24 for the exhaust of gases, fumes and vapors is provided near the top of tower 10
In the practice of the invention, using the apparatus which has just been described, the molten iron to be treated is poured from a ladle 26 into the crucible 6 from where it passes through the perforated plate. 18 which contributes to the formation of distinct droplets. The droplets fall freely in the tower 10, the oxygen is admitted by the nozzles 20 and circulates in parallel but in counter-current to the paths followed by the falling droplets. baffles are used, some of the droplets may fall on them and bounce back. The treated metal is collected in the receiving bag 22 and the gases, fumes and vapors which escape are discharged through the outlet 24.
An important advantage of the process according to the invention, carried out in the manner described, is the ease with which it can be applied to the conventional manufacture of steel. Figures 2 and 3 show this mode of application.
For example, the metal to be treated comes from a hot metal mixer 28 of conventional type and is sent to a tower 10 where it is subjected to the action of an oxidizing gas arriving at 20. The treated metal and ! the slag is discharged into a ladle 22 and the hot metal 30 separated from the slag 32 can be sent directly to a refining kettle such as an arc furnace 34 (Figure 2) or a deck furnace or Martin furnace 36 ( figure 3). The exhaust gases, fumes and vapors are treated in a suitable apparatus 38 which will be described below in more detail for the removal of the fumes 40 and the recovery of the iron 42.
Gas which, under the most favorable operating conditions, has a high calorific value, can be used if desired.
A number of actual trials for processing large quantities of pig iron have shown not only that the process is efficient, rapid and economical, but also that there are several variables. One variable, for example, is the size of the droplets. This is influenced to some extent by the dimensions of the perforations in plate 18. The droplets should not be small enough to be carried up and out of the chamber. turn by the blown wind but generally the elimination of silicon and carbon is all the faster and the desired reaction is all the more complete, on a given height of fall, as the droplets are smaller. In some tests, 1.6mm diameter holes were successfully used in a 6.7 meter high tower.
On the other hand, in the same tower, decarburization was not obtained for a hole of 22 mm in diameter in the perforated plate, and whereas when three holes of 12.7 mm in diameter were embeded, a refining was obtained. partial. Usually there is some correlation between droplet size and tower height. Thus, to obtain the same refinement with large droplets as with small droplets, a tower of greater height is required, all other conditions being the same. The effective height of the tower can be changed by inserting or removing baffles or by raising or lowering the nozzles.
Another variable is the purity of oxygen. These tests have shown that. in the process according to the invention the refining of the molten iron can be obtained by means of oxidizing gases comprising air, air enriched with oxygen and pure oxygen. As will be explained below, when oxygen is employed its purity can be used as a controlling factor in the process. Obviously, the greater the lower the purity of the oxygen, the greater the volume of gases to be employed.
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Although, as has just been said, air or oxygen-enriched air can be employed in the process according to the invention as well as pure oxygen as the oxidizing gas, it has been found that 'It was generally desirable to obtain the greatest efficiency from the process to use oxygen of at least 95% purity. The use of pure gas not only limits the volume of gas to be used, but also ensures better heat conservation because large volumes of inert gases do not have to be heated.
In addition, a faster reaction is obtained by the use of pure oxygen, and therefore a lower tower can be employed. On the other hand, as already indicated, under ideal operating conditions, the exhaust gases produced during the operation have a high calorific value and the use of pure oxygen as an oxidizing gas enhances the quality of the exhaust gases as fuel gases.
The ratio of oxygen to molten metal in the feed is of extreme importance for the success of the operation in the process according to the invention, both from a technical and an economic point of view. . If the size of the droplets and the height of the tower are suitably chosen, the use of oxygen is, so to speak, completely based on the oxidation of silicon, manganese, carbon and some iron, that is, that is, almost all of the oxygen is consumed for the oxidation of these elements. The quantity of oxygen should slightly exceed the stoichiometric quantity required for the oxidation of silicon, manganese and carbon, the carbon being oxidized to carbon monoxide (CO)
In order for the desired reactions to take place it is necessary that a certain quantity of iron be oxidized by virtue of the law of the action of masses, but the ratio of oxygen to iron must not appreciably exceed the quantity. stoichiometricity for the other elements as economically too large amounts of iron would be oxidized and oxygen would be lost.
The temperature of the metal to be treated must be high enough so that it does not solidify in the crucible, but it does not need to be strongly overheated. Metal taken directly from a hot metal mixer is at a suitable temperature. The reactions which take place in the tower are exothermic, and under suitable operating conditions the metal entering the receiving ladle is at a higher temperature than the untreated metal. As will be explained below, this is of great importance. The expulsion of silicon and carbon has been carried out successfully at initial metal temperatures as low as about 130 C and as high as 1700 C March, as well as was said above, it is not necessary to heat the metal to this high temperature.
As has been said previously, a certain number of tests of the process according to the invention have been carried out on a large scale. In one of these series of tests, a tower 6.70 m high and 40.6 cm internal diameter was used. The tower was lined with cupola-grade refractory bricks, and the crucible and receiving pocket were lined with magnesian cemetery. In the first five tests shown in the table below three 6.4 mm nozzles cooled by circulating water and directed at an angle of 15 degrees upwards were used. In the penultimate test in the table, use was made of four nozzles 12.5 mm in diameter, arranged perpendicular to the axis of the tower.
In the last test given in the table, a gas mixture containing 43% oxygen and 57% nitrogen was admitted through four nozzles 76 mm in diameter.
In order to carry out each test, the tower, the crucible and the receiving ladle were preheated to temperatures in the range 650 C to 950 C, except for the first, as will be explained later.
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The oxygen blast is put into action just before charging the crucible with molten iron. Samples of cast iron were taken for analysis in the crucible, at several different locations, in the tower, and in the receiving ladle. The results of these analyzes and other indications are shown in the table. In each case, Sample 1 is untreated cast iron, Sample 5 is treated cast iron, and Samples 2, 3 and 4 each come from a different preselected point on the tower.
In each of the reported tests except the last, pure oxygen was used as the treating gas.
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<tb> Test <SEP> Load <SEP> of <SEP> metal <SEP> Current <SEP> of oxygen <SEP> Duration <SEP> minu-
<tb>
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it0 kilograms m3Au tes
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<tb> 1 <SEP> 136 <SEP> 255 <SEP> 1.90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 227 <SEP> 340 <SEP> 1.00a
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2.50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2900
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 136 <SEP> 340 <SEP> 2.25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 454 <SEP> 566 <SEP> 2.90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 454 <SEP> 566 <SEP> 2.90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Test <SEP>% <SEP> of <SEP> silicon <SEP>% <SEP> of <SEP> carbon
<tb>
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NO Sample n Sample n 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 1903 Oe99 0.98 # 0,
33 4916 4909 4900 3970 3949 2 oe9l 0991 0.72 # 0.03 3.77 3960 3.60 - 2990 3 0.98 # - 0.53 0.04 3e88 # # 3980 2908 4 1931 # 0.11 oe0o 0.00 3994 - # 3500 1.50 5 1996 1981 - # 0.026 4eOl 3978 2998 # 2949 6 1919 # # - # # 0.05 4920 # # # le4l 7 1.0 # - # OY03 4, 12 # # # 2.40
Examination of the data recorded in the table shows that the method according to the invention is rapid and efficient. The virtually complete removal of silicon from 454 kg of molten iron and a significant reduction in its carbon content was achieved in less than three minutes in the last two tests.
From a comparison of the indications given, it is evident that significant desiliconization must occur before significant decarburization is achieved.
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given, it should be noted that the manganese is also almost completely eliminated by the process according to the invention.
In the first test recorded in the table, the tower was previously heated to only 350 Co. In the other tests where a more effective treatment was carried out, the tower was previously heated to
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temperatures of 650 C to 9500 C, indicating that preheating of the tower is important to obtain a favorable result and that the tower should generally be at a temperature of at least about 650 C before pouring. metal.
Up to the point where the packing could be damaged,. the removal of silicon and carbon is all the more effective with less iron oxidation the hotter the tower before casting or better, the higher the temperature of the tower. Obviously, if the process according to the invention is carried out continuously, the tower will remain heated.
In each of the recorded tests the perforated plate was provided
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of 50 holes 3s2 mm in diameter originally except in the sixth test, in which case a plate with nine holes of 6.4 mm in diameter was used.
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and in the last test where a plate of 12 holes 6.4 mm in diameter was used. During the second test the holes had widened to about 12.7 mm; nevertheless an almost complete disiliconization was obtained
In the fifth and sixth tests shown in the table, the temperature of the treated metal exceeded at least 100 ° C that of the untreated cast iron.
In some circumstances it may be desirable to employ a flux for the extremely siliceous slag which forms during the process.
This can be done simply by adding the flux to the receiving ladle or adding it to the tower by entraining in the oxygen stream. In the last two charges in the table above, a fondant was used which had been added to the ladle. In both cases limestone (approximately 13.5 kg) was used and in the sixth test approximately 0.227 kg of fluorite or fluorspar was added.
In all tests considerable boiling was observed in the ladle, indicating that a reaction continued to take place there, probably between the metal and the iron oxide contained in the slag.
In addition to producing the decarburization of the metal, this reaction inside the ladle promotes the recovery of part of the iron previously oxidized and consequently increases the total economy of the operation. The use of a fondant tends to accelerate this reaction in the pocket. Generally the flux employed will be alkaline. Preferably, lime, limestone, dolomite and other calcareous materials are employed.
During the execution of the process, considerable volumes of fumes are produced. These fumes can be treated by passing them through any flue gas treatment device such as scrubbers, scrubbers, precipitators, etc.
In order to obtain the maximum advantage from the process according to the invention in the manufacture of steel and to achieve the greatest saving in heat, the process must be carried out so as to produce the treated metal at a temperature which is substantially higher than that. molten pig iron from the mixer. Preferably, the treated metal should be at a temperature of 1550 ° C to 1650 ° C. Although higher temperatures can be achieved, they are ordinarily undesirable because they can cause deterioration of the refractories. The temperature of the treated metal can be controlled by the introduction of lime or iron oxide into the oxygen stream to lower the temperature, or by the degree of dilution of the oxygen by the nitrogen.
Thus, if the use of pure oxygen gave rise to the production of metal at a temperature so high that it would become unfavorable, the oxygen could be diluted by nitrogen or by exhaust gases from the tower. recycled. In the opposite case, if the use of air alone, under a series of determined conditions, does not give rise to the production of metal at a sufficiently high temperature, the air must be enriched by means of oxygen.
The preservation of heat is of great importance in the process according to the invention, particularly from the point of view of the steelmaker. There are only two sources of heat in the process, the heat contained in the molten iron and the heat of reaction. However, there are several places where heat loss takes place: the tower, the ladle. receiver, and exhaust gases. To achieve better heat retention, the ratio of the mass of molten metal to the mass of the tower and ladle should be high.
For example, calculations have shown that in a 4096 cm diameter tower capable of producing six tons per hour, the heat loss to the tower and the ladle is about 25% of the
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total amount of heat supplied;, while in a tower 182 cm in diameter capable of producing 100 tonnes per hour, the heat loss in the tower and the ladle is of the order of 4.5% In the smaller tower , about 70% of the total quantity of heat admitted is retained in the metal and the slag; in the larger tower, approximately 80% of the total amount of heat supplied is retained in the slag metal; the remaining heat loss is attributed to the flue gases.
These calculations show that in the large tower, oxygen can be diluted to a greater extent than in all small dimensions to achieve the desired temperature of the metal.
A typical heat balance for a tower 40.6 cm in diameter and 6.70 m high operating on pure oxygen, for a normal room temperature (21 C) is established as follows:
Active, calorific
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<tb> Heat <SEP> of <SEP> reaction <SEP> Heat <SEP> of <SEP> training
<tb>
<tb>
<tb>% <SEP> of oxidation <SEP> kg.cal/kg.
<SEP> loaded
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.5 <SEP> carbon. ' <SEP> 60.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.1 <SEP> silicon <SEP> 808
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.0 <SEP> iron <SEP> 3496
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.7 <SEP> manganese <SEP> 11.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total heat <SEP> <SEP> of <SEP> reaction <SEP> 188.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> heat <SEP> of <SEP> the <SEP> load <SEP> at <SEP> 1300 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> input <SEP> of <SEP> heat <SEP> 285
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 47391
<tb>
Calorific passive
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<tb> Heat <SEP> of <SEP> training
<tb>
<tb>
<tb> kg.
<SEP> cal.kg/loaded
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Metal <SEP> to <SEP> 1550 C <SEP> 3025
<tb>
<tb>
<tb> slag <SEP> 38.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pocket <SEP> 50.5
<tb>
<tb>
<tb> turn <SEP> 51.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gas <SEP> 2898
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> output <SEP> from <SEP> heat <SEP> 471.8
<tb>
During testing of the process according to the invention gas samples as well as metal samples were taken from a number of points in the tower. Samples taken at about 1/3 of the height of the tower showed that when oxygen was brought to the base of the tower,
it was consumed very quickly because it was converted into carbon dioxide or carbon dioxide or both carbon dioxide and carbon dioxide. completely complete.
These findings have led to the belief that some removal of silicon can be accomplished by reaction with carbon dioxide rather than oxygen. We can assume that the reactions which take place in the tower are represented by the following equations s
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Si + 02 = Si02
2 C 02 = 2 00 2 CO + O2 = 2 C02
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Si + 2 C02 - Si02 + 2 CO Mn + C02 = n0 + CO 2 Fe + 02 = 2 FeO FeO + C = Fe + CO
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2 FeO + Si e; - "SZQ2
2 Mn + 02 = 2 Mno
Whether or not these equations represent the reactions that take place, the point is that the process according to the invention effectively eliminates
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the silidium etTIe'0b0Rê of molten iron.
It is also possible and, in some cases, it may be desirable to remove phosphorus and sulfur from the metal being processed by the introduction of suitable reagents; for example, by introducing a sufficient quantity of basic flux, such as lime, preferably by entrainment in the gas stream.
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The process of the invention can perfectly well be carried out so as to produce steel in the tower without having to carry out further refining. However, it is particularly well suited for incorporation into the traditional indirect steelmaking process, employed almost universally because it produces a relatively low silicon free high temperature molten iron.
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in carbon.
This hot metal is not only suitable for loading into a deck oven or Martin furnace, but, due to its low carbon content, it is also admirably suited for refining in an electric oven. arc without exposure to the drawbacks encountered in attempts to refine the molten iron from the blast furnace or hot metal mixer. Herein lies probably the greatest practical advantage of the process, as it allows the production of steel of recognized excellent quality made in the electric arc furnace at a considerably lower cost.
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at the current price.
The addition of the hot metal produced according to the invention reduces the ripening period in the deck oven to 70% or less of the normal time.
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The use of the tower in the process according to the invention gives rise to numerous advantages compared to previously proposed methods and apparatus for refining molten iron. For example, the tower allows continuous operation, with molten iron being continuously supplied to the tower and the treated metal being discharged continuously.
Another remarkable advantage is the absence of prolonged contact of the molten metal with the refractories, unlike what happens when the metal to be treated is kept in a container such as the conventional converter. is the ease of smoke control and treatment for iron recovery from the use of a tower.
The relatively low cost of the tower and associated equipment is also an important factor for the steel producer.
CLAIMS.
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1.- Process for the refining of the cast iron in which a
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.