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Un procédé connu efficace'de désulfuration de la fonte oonsis- te à injecter dans celle-ci de la chaux finement pulvérisée entrai- née par un courant d'azote, ou de tout autre gaz neutre, argon, hy- drogène par exemple; il est essentiel que le gaz ne contienne pas d'oxygène, sinon, au contact de la fonte, il y a oxydation partielle ,du silicium, du manganèse et du fer, et les oxydes formés imprègnent la chaux et s'opposent à la désulfuration.
La chaux, au cours de l'opération, reste solide et absorbe la plus grande partie du soufre de la fonte. Mais ce procédé laisse le silicium intact; il ne résoud, par conséquent, nullement un autre probité qui présente un très grand intérêt pratique dans nombre de cas, à savoir la désiliciation partielle de la fonte. En particulier il ne permet pas, à moins d'avoir recours à un deuxième processus
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tout autre pour la dé3iliciation, de proaéder à une marche acide dao.,, nomique au haut-fourneau, marche qui conduit simultanément à des te-
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neurs en silicium et en soufre, élevées.
Si l'on cherche, d'autre part, à combiner le processus connu de désilioiation par soufflage d'oxygène à l'aide d'une lance placée au-dessus de la poche avec le procédé de désulfuration par injection de chaux, on se heurte à des difficultés sérieuses; si l'on effectue le soufflage d'oxygène avant,. il se forme un laitier de silicates de manganèse et de fer difficile à décrasser complètement et celui-ci gène l'opération de désulfuration, si l'on essaie d'opérer la désilioiation après la dé- sulfuration par les méthodes connues, la chaux qu'il est difficile d'éliminer complètement s'incorpore au laitier, il y a brassage in- tense entre celui-ci et la fonte, et de ce fait réintégration par- tielle de soufre.
La présente invention, due aux travaux de Monsieur René PERRIN, permet d'obtenir successivement la désulfuration et la désilioiation, à l'aide d'un même appareil d'injection de gaz. (Ne sortirait dtail- leurs pas du cadre de l'invention le fait d'utiliser deux appareils différents, mais il est plus simple d'utiliser le même).
Son principe consiste à effectuer d'abord, suivant un procédé connu, la désulfuration à l'aide de chaux solide entraînée par un gaz neutre, insufflé latéralement ou par le fond dans l'appareil contenant la fonte, puis, sans qu'il soit nécessaire d'éliminer la chaux qui surnage au-dessus du'bain, injecter latéralement ou par le fond une certaine quantité d'oxygène pur ou presque pur, ou d'un au- tre gaz oxydant vis-à-vis du silicium dans les conditions de l'opé- ration sans laisser de résidu, par exemple du gaz carbonique ou même un mélange de gaz carbonique et d'oxyde de carbone, afin d'oxyder partiellement le silicium,
il y a formation immédiate de globules de silicates de manganèse et de fer qui décantent et viennent former sous la chaux une couche de laitier. Grâce au fait que le gaz injec- té est composé d'oxygène pur, de gaz carbonique ou d'oxyde de oarbo- ne, ce gaz en présence de silicium est entièrement absorbé par le bain; aucune bulle gazeuse n'arrive jusqu'à la surface et il ne se produit pas de brassage violent entre le laitier, la. chaux et la
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fonte. On nia point ainsi de réintroduction nette de soufre dans la fonte; le renouvellement des surfaces de contact entraîné par l'agi- tation n'est pas suffisant poùr donner lieu à cette resulfuration.
Il en serait autrement si l'on injectait de l'oxygène ou du gaz car- boni que ou de l'oxyde de carbone mélangés en outre à une quantité notable d'azote ou d'un autre gaz, tel que la vapeur d'eau. Le déga- gement d'azote ou d'hydrogène provoquerait une multiplication des contacts entre la fonte, la scorie silioatée et la chaux qui s'in corporerait à celle-oi, et par là même une réintroduction de soufre dans la fonte.
Les poids d'oxygène, et/ou éventuellement de gaz carbonique et d'oxyde de carbone souffles sont calculés pour enlever la quanti- té de silicium désirée; quand on souffle de l'oxygène seul, la oha- leur dégagée à l'orifice des tuyères par l'oxydation du silicium est considérable et les tuyères tendent à s'user rapidement. Aussi y a-t-il intérêt à transporter par l'oxygène des poussières refroidis- san.tes; celles-ci peuvent avoir une nature quelconque pourvu qu'elles n'aient pas une action nocive sur la fonte, et qu'en particulier elles n'aient pas un caractère acide ni ne contiennent une teneur en soufre trop élevée propre à provoquer une resulfuration notable de la fonte.
On peut, par exemple, insuffler des poussières de charbon qui se dissolvent dans la fonte, sans donner lieu à dégagement d'oxy- de de carbone, du fait de la présence du silicium, mais l'action re- ,froidissante du carbone est relativement petite à cause de sa faible chaleur spécifique.
Une solution simple consiste à injecter de la chaux; dans ce cas, on peut utiliser le même appareillage que celui qui a servi précédemment pour l'injection de chaux à l'aide d'azote et brancher simplement l'appareil sur un réservoir à oxygène, gaz carbonique ou oxyde de carbone ou leur mélange, après avoir interrompu l'arrivée d'azote.
On peut également utiliser avantageusement comme poussières des oxydes de fer et/ou de manganèse, ou tout simplement de minerai
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de fer ou de manganèse broyé; dans oe cas le volume de gaz, oxygène, gaz carbonique, oxyde de carbone, à introduire pour enlever la même quantité de silicium, est'plus faible, une partie de l'oxygène né- cessaire êtant fournie par les oxydes métalliques, cette méthode a Davantage d'entraîner une perte de manganèse et de fer plus faible, et même éventuellement une récupération de fer et de manganèse grêce à la réduction des oxydes par le silicium selon les proportions re- latives d'oxygène libre et d'oxydes en suspension dans les gaz.
Si l'on utilise des gaz riches en gaz carbonique et/ou en oxyde de carbone, l'entraînement de poussières refroidissantes ne présente pas d'utilité, le dégagement de chaleur devant les orifices des tuyères ntétant plus excessif. Un procédé particulièrement sim- ple consiste, après l'injection préalable de chaux entraînée par l'azote, à souffler du gaz carbonique provenant de bouteilles de gaz carbonique liquide; on obtient ainsi aisément la désilioiation dési- rée.
L'opéra%ion est exothermique et le refroidissement dû à la désulfuration est très largement compensé, EXEMPLE.-
Dans un petit convertisseur de type olassique on a versé 2.000 kg d'une fonte de oomposition : c ..... 3,56 si ..... 0,78 @
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On a soufflé tout d'abord, pendant 2 minutes 30 secondes, un volume total de 1 m3 (mesuré à l'ambiante) d'azote sensiblement pur (à moins de 0,5% d'oxygène), contenant en suspension 36 kg de chaux vive très finement pulvérisée, 4 bonne qualité commerciale (à 0,93 de CaO environ);
puis, pendant 4 minutes 30 secondes, 1,8 m3 (tou- jours mesuré à l'ambiante) d'oxygène commercialement pur contenant
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en suspension de l'oxyde Fe3O4 à raison d'environ 30 kg d'oxyde par m3 de gaz,
Au cours de ces deux soufflages il s'est formé, au-dessus du bain, d'abord une couche de chaux pulvérulente contenant quelques grumeaux de faible dimension; puis, au-dessous, entre elle et le bain, une couche d'un laitier de silicate de fer presque pur, sans qu'il y ait eu, apparemment, d'action appréciable de l'une de ces couches sur l'autre.
Le métal sous-jacent ne contenait plus que 0,39 % de silicium et 0,003 % de soufre, les autres éléments ayant assez peu varié. ,
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A known effective method of desulphurizing cast iron consists of injecting finely pulverized lime into it, entrained by a stream of nitrogen, or of any other neutral gas, argon, hydrogen for example; it is essential that the gas does not contain oxygen, otherwise, in contact with cast iron, there is partial oxidation of silicon, manganese and iron, and the oxides formed impregnate the lime and oppose desulfurization .
The lime, during the operation, remains solid and absorbs most of the sulfur in the cast iron. But this process leaves the silicon intact; it does not solve, consequently, in any way another probity which presents a very great practical interest in many cases, namely the partial desiliciation of the cast iron. In particular it does not allow, unless using a second process
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quite different for the delicacy, to proceed to an acid walk dao. ,, nomic to the blast furnace, a step which simultaneously leads to te-
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high silicon and sulfur levels.
If one seeks, on the other hand, to combine the known process of desilioiation by blowing oxygen using a lance placed above the ladle with the process of desulfurization by injection of lime, we consider encounters serious difficulties; if the oxygen blowing is carried out before ,. a slag of manganese and iron silicates is formed which is difficult to remove completely and this hinders the desulfurization operation, if one tries to carry out the desilioiation after the desulfurization by known methods, the lime which It is difficult to eliminate completely incorporates into the slag, there is intense stirring between the latter and the melt, and therefore partial reintegration of sulfur.
The present invention, due to the work of Mr. René PERRIN, makes it possible to successively obtain desulfurization and desilioiation, using the same gas injection device. (The fact of using two different apparatuses, but it is easier to use the same one would not depart from the scope of the invention).
Its principle consists in carrying out first, according to a known process, the desulphurization using solid lime entrained by a neutral gas, blown laterally or from the bottom into the apparatus containing the cast iron, then, without it being necessary to eliminate the lime which floats above the bath, inject laterally or from the bottom a certain quantity of pure or almost pure oxygen, or of another gas which oxidizes the silicon in the operating conditions without leaving any residue, for example carbon dioxide or even a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide, in order to partially oxidize the silicon,
there is immediate formation of globules of silicates of manganese and of iron which settle and come to form a layer of slag under the lime. Thanks to the fact that the gas injected is composed of pure oxygen, carbon dioxide or carbon dioxide, this gas in the presence of silicon is entirely absorbed by the bath; no gas bubble reaches the surface and there is no violent stirring between the slag, the. lime and
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melting. There was thus no denial of a net reintroduction of sulfur into the cast iron; the renewal of the contact surfaces caused by the agitation is not sufficient to give rise to this resulphurization.
It would be different if one injected oxygen or carbon gas or carbon monoxide mixed in addition with a significant quantity of nitrogen or of another gas, such as vapor. water. The release of nitrogen or hydrogen would cause a multiplication of the contacts between the cast iron, the silioated slag and the lime which would become incorporated therein, and thereby reintroduce sulfur into the cast iron.
The weights of oxygen, and / or optionally of blown carbon dioxide and carbon monoxide are calculated to remove the desired amount of silicon; when oxygen is blown alone, the oha- ment given off at the orifice of the nozzles by the oxidation of the silicon is considerable and the nozzles tend to wear out rapidly. There is therefore an advantage in transporting cooling dust by oxygen; these can be of any kind, provided that they do not have a harmful action on the cast iron, and that in particular they do not have an acidic character nor do they contain too high a sulfur content capable of causing resulphurization notable of the cast.
It is possible, for example, to blow in coal dust which dissolves in the cast iron, without giving rise to the release of carbon oxide, due to the presence of silicon, but the cooling action of the carbon is relatively small because of its low specific heat.
A simple solution is to inject lime; in this case, one can use the same apparatus as that which served previously for the injection of lime using nitrogen and simply connect the apparatus to an oxygen tank, carbon dioxide or carbon monoxide or their mixture , after interrupting the nitrogen supply.
Oxides of iron and / or manganese, or quite simply of ore, can also be used advantageously as dust.
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crushed iron or manganese; in this case the volume of gas, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, to be introduced to remove the same quantity of silicon, is smaller, part of the necessary oxygen being supplied by the metal oxides, this method a More to cause a loss of manganese and lower iron, and even possibly a recovery of iron and manganese thanks to the reduction of oxides by silicon in the relative proportions of free oxygen and oxides in suspension in the gas.
If gases rich in carbon dioxide and / or carbon monoxide are used, the entrainment of cooling dust is of no use, the release of heat in front of the orifices of the nozzles being more excessive. A particularly simple process consists, after the prior injection of lime entrained by nitrogen, in blowing carbon dioxide from liquid carbon dioxide bottles; the desired desiliation is thus easily obtained.
The% ion operation is exothermic and the cooling due to the desulphurization is very largely compensated for, EXAMPLE.-
In a small converter of the olassic type one poured 2.000 kg of a cast iron of composition: c ..... 3.56 si ..... 0.78 @
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A total volume of 1 m3 (measured at room temperature) of substantially pure nitrogen (less than 0.5% oxygen), containing 36 kg in suspension, was first blown for 2 minutes 30 seconds. very finely pulverized quicklime, 4 good commercial quality (approximately 0.93 CaO);
then, for 4 minutes 30 seconds, 1.8 m3 (always measured at room temperature) of commercially pure oxygen containing
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in suspension of Fe3O4 oxide at a rate of approximately 30 kg of oxide per m3 of gas,
During these two blasts it formed, above the bath, first of all a layer of pulverulent lime containing a few small lumps; then, below, between it and the bath, a layer of an almost pure iron silicate slag, without there having been, apparently, any appreciable action of one of these layers on the other .
The underlying metal contained only 0.39% silicon and 0.003% sulfur, the other elements having changed little. ,