"Procédé de traitement de fonte liquide en récipients" La présente invention concerne la sidérurgie et a notamment pour objet un procédé de traitement de la fonte liquide évacuée d'un haut fourneau, afin d'en éliminer les impuretés indésirables, principalement le soufre.
L'invention est basée sur l'utilisation du magnésium en poudre en qualité de réactif, et peut être utilisée pour la désulfuration de la fonte liquide dans les poches.
Les procédés de désulfuration d'un tel type trouvent
une utilisation de plus en plus large, vu que le magnésium
en poudre, en comparaison d'autres réactifs utilisés pour la désulfuration de la fonte liquide, donne aux procédés un certain nombre d'avantages importants, à savoir : faible consommation, réglage aisé du degré de désulfuration, malaxage spontané de la fonte liquide dans la poche, et scorification insignifiante.
On connaît des procédés de traitement de la fonte liquide par le magnésium en poudre (voir, par exemple, le brevet de la R.F.A. N[deg.] 1015609 et le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3080222), conformément auxquels on ne règle qu'un seul paramètre du processus - l'intensité d'introduction du magnésium dans les limites de 5 à 100 g/s.t.
La pratique a montré qu'avec une telle intensité d'introduction du magnésium en poudre, sans tenir compte des autres paramètres, le processus peut être efficace lors du traitement de portions de fonte liquide d'une masse de 40 t au plus. Si l'on tente d'élever le rendement en augmentant les masses des portions, le déroulement du processus de désulfuration devient trop violent et s'accompagne d'éclaboussements de la fonte liquide à l'extérieur de la poche à fonte. Etant donné qu'on tend actuellement à augmenter la capacité des poches à fonte, les procédés mentionnés et les autres procédés connus basés sur le réglage de l'intensité d'introduction du magnésium, sans tenir compte d'autres facteurs, n'ont pas trouvé une large utilisation.
On connaît aussi un procédé de traitement de la fonte liquide qui permet d'effectuer la désulfuration de la fonte liquide en poches en quantités allant jusqu'à 100 t. Ce <EMI ID=1.1>
Etats Unis d'Amérique N[deg.] 3880411) consiste à plonger dans la fonte liquide une tuyère dont l'extrémité inférieure est évasée, et à souffler dans la fonte liquide, à travers la tuyère, le magnésium en poudre avec une intensité d'introduction de 2 à 4,5 g/s.t, la concentration du magnésium dans le gaz porteur étant de 5 à 20 kg/m<3>.
Bien que ce procédé, en comparaison de celui mentionné plus haut, permette pratiquement de doubler la masse des portions de fonte à traiter, il s'avère inapplicable pour des portions de plus de 100 t, à cause des éjections de fonte à l'extérieur de la poche. En outre, on a constaté qu'après l'achèvement du premier cycle du processus décrit, il se forme sur le côté intérieur de l'évasement de la tuyère des excroissances de fonte qui augmentent après chaque cycle successif. Ces excroissances sont dues à l'éjection de la fonte liquide par la suspension de magnésium soufflé dans le gaz porteur. Les excroissances diminuent la section de passage de l'évasement de la tuyère, en baissant l'efficacité de l'amenée et de l'assimilation du magnésium, et par conséquent, en augmentant la probabilité des projections de la fonte liquide hors de la poche.
De cette manière, la tendance à l'accroissement de la masse de la portion de fonte liquide à traiter entraîne une augmentation injustifiée de la capacité de la poche, ce qui augmente d'autant les investissements et les frais d'utilisation. L'utilisation de poches mélangeuses et à torpille ne donne pas de résultats appréciables, par suite de la profondeur insuffisante du bain de fonte liquide et, par conséquent, de l'accroissement des pertes, sous forme de vapeurs, du magnésium inassimilé.
Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précités.
On s'est donc proposé de mettre au point un procédé de traitement de la fonte liquide par le magnésium, dans lequel l'intensité et la vitesse d'introduction du magnésium en poudre dans la fonte liquide seraient choisies de façon à assurer l'assimilation effective du magnésium par la fonte liquide et le déroulement calme du processus.
Ce problème est résolu en ce que dans le procédé de traitement de fonte liquide en récipients par ' insufflation de magnésium en poudre, granulés ou analogues, dans la fonte liquide à travers une tuyère ou analogue pourvue d'un évasement, suivant l'invention, le magnésium est insufflé
dans la fonte liquide avec une intensité de 0,2 à 1,8 gramme par seconde et par tonne de fonte, et à une vitesse d'insufflation de 0,004 à 10 m/s.
Un tel régime d'insufflation du magnésium en poudre permet une entrée en contact calme des particules de magnésium avec l'interface "gaz-métal liquide" à l'intérieur de l'évasement de la tuyère. C'est pourquoi le processus de chauffage, de fusion et de vaporisation des particules de magnésium a
un caractère stabilisé et, par conséquent, le processus de traitement de la fonte liquide se déroule calmement, ce qui exclut les éjections de celle-ci hors de la poche et permet d'augmenter le remplissage des poches par la fonte liquide.
En outre, en supprimant les éjections de fonte, on prévient la formation d'excroissances sur la surface intérieure de l'évasement de la tuyère, ce qui, à son tour, assure un déroulement stable du processus à chaque cycle du traitement.
Il convient de noter aussi la réduction des pertes de magnésium sous forme de vapeurs entraînées hors de la poche par le gaz porteur, ainsi que sous forme de produits de réaction du magnésium avec certains genres de gaz porteur,
par exemple sous forme d'oxyde produit par l'interaction du magnésium avec l'air, ou de nitrure se formant lors de l'interaction du magnésium avec l'azote.
Les avantages mentionnés du procédé proposé de traitement de la fonte liquide par le magnésium en poudre augmentent l'efficacité et le rendement de la désulfuration.
Suivant la présente invention, il n'est pas rationnel
de traiter la fonte liquide avec une intensité d'insufflation du magnésium en poudre inférieure à 0,2 g/s.t, car cela augmente la durée du traitement, diminue le rendement, baisse la température de la fonte et diminue l'efficacité du traitement. Quand l'intensité d'introduction est supérieure à 1,8 g/s.t, le traitement au magnésium d'une masse de fonte de 100 t ou plus est inapplicable à cause des éjections du métal contenu dans la poche.
Quand la vitesse d'insufflation du magnésium est inférieure à 0,04 m/s, le procédé devient moins avantageux, car le système d'amenée du magnésium dans la tuyère n'assure pas un fonctionnement fiable. Quand on élève la vitesse d'insufflation du magnésium au-dessus de 10 m/s, il faut s'attendre à une diminution de la fiabilité du processus par suite des vibrations excessives de la tuyère et de la baisse de l'efficacité de l'assimilation du magnésium introduit.
Le traitement de la fonte par le magnésium en poudre selon le procédé proposé s'effectue de la manière suivante. On fait immerger la tuyère, par laquelle est insufflé le magnésium en poudre, dans la fonte liquide se trouvant dans une poche ou dans un autre récipient. Lors de l'immersion
de la tuyère, on amène sous pression à travers la cavité intérieure de celle-ci un gaz porteur pur qui prévient le remplissage de la cavité de la tuyère par la fonte liquide. Après avoir immergé la tuyère dans la fonte liquide, on commence à insuffler dans la fonte liquide du magnésium en poudre au moyen d'un gaz porteur dont la pression dépasse la pression métallostatique à la profondeur d'immersion de la tuyère.
Conformément à l'invention, on insuffle le magnésium en poudre à une vitesse de 0,04 à 10 m/s et avec une intensité de 0,2 à 1,8 g par seconde et par tonne de fonte liquide.
Les particules de magnésium arrivent par le canal intérieur de la tuyère dans l'évasement de ce dernier, où, en entrant en contact avec la fonte liquide, elles s'échauffent, fondent et se vaporisent. Les vapeurs de magnésium, en s'écoulant avec le gaz porteur de la cavité de l'évasement de la tuyère, barbotent à travers la couche de fonte liquide. Pendant ce barbotage le magnésium réagit avec le soufre dissous dans la fonte liquide. Les sulfures de magnésium formés montent à la surface de la fonte liquide en se dégageant sous forme de scorie.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, faite en se référant au dessin unique annexé, sur lequel est représentée schématiquement une poche avec la tuyère placée dans celle-ci.
Exemple 1.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 130 t, dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1400[deg.]C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=2.1>
Une tuyère ou analogue 2 à extrémité évasée 3 a été immergée dans la poche 1. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ 90% de la profondeur du métal dans la poche 1.
A travers la tuyère 2 on a insufflé pendant 8 minutes,
à une vitesse de 6 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. En arrivant dans la cavité intérieure de l'évasement 3, le magnésium s'échauffe, fond, se vaporise et, sous forme de vapeurs, arrive dans la fonte liquide par les orifices de l'évasement 3. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était de 30 kg/m<3>, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,2 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étant de 0,5 à 1,6 mm et la teneur en magnésium pur d'au moins 90%.
Au cours de l'insufflation du magnésium on a observé un faible éclaboussement de la fonte, mais les éclaboussures n'atteignaient pas la bouche de la poche dans laquelle s'effectuait le traitement.
Par suite du traitement on a obtenu une fonte ayant la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=3.1>
La comparaison de la composition chimique de la fonte liquide avant et après le traitement montre que la teneur en soufre a diminué jusqu'à 0,013%, c'est-à-dire que le taux de désulfuration est de 76% environ. Les proportions des autres constituants de la fonte n'ont pratiquement pas changé.
Exemple 2.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 110 t dans la poche 1 d'une capacité de 120 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1380[deg.]C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=4.1>
Dans la poche 1 a été immergée la tuyère 2. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ
88% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 6 minutes, à une vitesse de 4 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était d'environ 33 kg/m<3>, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,1 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étant de 0,5 à 1,6 mm, et la teneur en magnésium pur, d'environ 91%.
Au cours de l'insufflation du magnésium on a observé un faible éclaboussement de la fonte, mais les éclaboussures n'atteignaient pas la bouche de la poche 1.
Par suite du traitement on a obtenu une fonte ayant la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=5.1>
La comparaison de la composition chimique de la fonte liquide avant et après le traitement montre que la teneur en soufre de la fonte a diminué de 0,056 à 0,014%, c'est-àdire que le taux de désulfuration a été de 75%. Les proportions des autres constituants de la fonte n'ont pratiquement pas changé.
Exemple 3.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 128 t dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1395[deg.]C.
<EMI ID=6.1>
suivante (% en poids ) :
<EMI ID=7.1>
La tuyère 2 a été immergée dans la poche 1. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était de 91% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 8 minutes, à une vitesse de 6 m/s, du magnésium granulé dans un jet de gaz contenant 90% d'azote et 10% d'oxygène. La concentration du magnésium dans le jet du gaz porteur était d'environ 30 kg/m<3>, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,2 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules de 1,2 à 2,0 mm, la teneur en magnésium pur étant de 93% environ.
Le traitement de la fonte par insufflation s'est déroulé d'une manière technologiquement satisfaisante, l'éjection de la fonte était faible et n'était pas accompagnée. de l'apparition d'excroissances dans la bouche de la poche 1, dans laquelle s'effectuait le traitement.
Par suite du traitement on a obtenu une fonte de composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=8.1>
La comparaison de la composition chimique avant et après le traitement montre que malgré l'utilisation d'un autre gaz pour l'insufflation et l'emploi de magnésium en particules plus grandes, la teneur de la fonte en soufre est abaissée jusqu'à 0,015%.
Exemple 4.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 126 t dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1375[deg.]C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=9.1>
Dans la poche 1 a été immergée la tuyère 2. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ
91% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 8 minutes, à une vitesse de 5 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était de 42 kg/m<3> environ, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,1 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, les dimensions des particules étant de 0,5 à 1,6 mm, et la teneur en magnésium pur, de
92% environ.
Au cours de l'insufflation du magnésium, on a observé un faible éclaboussement de la fonte, toutefois les éclaboussures n'atteignaient pas la bouche de la poche.
A la suite du traitement on a obtenu une fonte ayant la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=10.1>
En comparant la composition chimique de la fonte avant et après le traitement, on peut constater que la teneur en soufre de la fonte a diminué de 0,052 à 0,012%, c'est-à-dire que le taux de désulfuration est de 77%.
De cette manière, le traitement dans les conditions indiquées de fonte à haute teneur en silicium a assuré une élimination effective du soufre, le processus du traitement dans la poche 1 se déroulant calmement.
Exemple 5.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 127 t dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1380[deg.]C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
La tuyère 2 a été immergée dans la poche 1. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ
90% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 5 minutes, à une vitesse de 6 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était de 40 kg/m<3>,tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,95 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étant de 0,5 à 1,6 mm, et la teneur en magnésium pur, d'environ 94%.
Au cours de l'insufflation du magnésium on a observé
une plus forte éjection de la fonte; une partie des éclaboussures a atteint la bouche de la poche en formant de petites couvertures, tandis que l'autre partie des éclaboussures a été éjectée à l'extérieur de la poche et représenté des pertes de fonte. La valeur des pertes de fonte était de 0,10%.
A la suite du traitement, on a obtenu une fonte ayant
la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=13.1>
L'exemple mentionné montre que la haute intensité d'amenée du réactif assuré une diminution de la teneur en soufre jusqu'à 0,016%, le taux de désulfuration de la fonte étant de 70%. Ces indices sont un peu moins bons (bien qu'admissibles) qu'en cas d'application des valeurs moyennes optimales des paramètres (exemple 1). En même temps, on a noté un accroissement de la violence du processus de désulfuration et des éjections accrues en cas d'augmentation de l'intensité de 1,1 à 1,95 g/s.t.
Exemple 6.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 129 t, dans une poche 1, d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de
1390[deg.] C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=14.1>
Dans la poche 1 on a immergé la tuyère 2. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ
92% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 30 minutes, à une vitesse de 4 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était de 22 kg/m<3> environ, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 0,3 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étants de 0,5 à 1,2 mm, et la teneur en magnésium pur, de 91%.
Au cours de l'insufflation du magnésium, on a observé une ébullition très calme du métal dans la poche; l'éjection était pratiquement nulle. On a noté une diminution de 35[deg.]C
de la température de la fonte, ce qui a causé une durée élevée du processus d'introduction du magnésium, due à l'intensité réduite de son introduction.
A la suite du traitement on a obtenu une fonte de composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=15.1>
La comparaison de la composition chimique de la fonte avant et après le traitement a fait apparaître une diminution de la teneur en soufre jusqu'à 0,019%, c'est-à-dire que le taux de désulfuration a été de 68%. Les résultats du traitement de la fonte révèlent une certaine diminution de l'efficacité d'élimination du soufre, une prolongation du processus de traitement et une diminution de la température de la fonte, si le traitement est effectué aux limites inférieures de l'intensité d'introduction.
Exemple 7.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 127 t dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température de départ de la fonte liquide était de 1400[deg.]C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=16.1>
La tuyère 2 a été immergée dans la poche 1. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ 91% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 8 minutes, à une vitesse de 0,08 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était d'environ 43 kg/m<3>, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,2 g/s.t.
Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étant de 0, 5 à 1,6 mm, et la teneur en magnésium pur, de 90%.
Au cours de l'insufflation du magnésium, on a observé une éjection périodique élevée de la fonte. Dans ce cas, une partie des éclaboussures a atteint la bouche de la poche, tandis que l'autre partie a été éjectée à l'extérieur de
la poche.
<EMI ID=17.1> A la suite du traitement on a obtenu une fonte ayant la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=18.1>
En comparant la composition chimique de la fonte avant et après le traitement, on peut constater que la teneur en soufre a diminué de 0,052 à 0,014%, c'est-à-dire que le taux de désulfuration est de 73%. Les résultats du traitement de la fonte révèlent une efficacité suffisante de désulfuration� toutefois l'éjection de la fonte était accompagnée de pertes de celle-ci^ L'éjection élevée est due à l'instabilité de l'amenée du magnésium aux faibles vitesses d'insufflation.
Exemple 8.-
On a effectué la désulfuration d'une portion de fonte liquide d'une masse de 130 t dans une poche 1 d'une capacité de 140 t. La température initiale de la fonte liquide était de 1410"C.
La fonte liquide à traiter avait la composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=19.1>
La tuyère 2 a été immergée dans la poche 1. La profondeur d'immersion de la tuyère dans la fonte liquide était d'environ 90% de la profondeur du métal dans la poche 1.
Par la tuyère 2 on a insufflé pendant 8 minutes, à une vitesse de 9 m/s, du magnésium granulé dans un jet d'air sec comprimé. La concentration du magnésium dans le jet d'air porteur était de 10 kg/m<3>, environ, tandis que l'intensité d'insufflation du magnésium était de 1,1 g/s.t.
d Le magnésium utilisé pour le traitement de la fonte était sous forme de granules, la dimension des particules étant de 0,5 à 1,6 mm, et la teneur en magnésium pur, de 91%.
Au cours de l'insufflation du magnésium, on a observé une éjection modérée de la fonte, mais les éclaboussures ne se sont pas accompagnées d'éjections à l'extérieur de la poche. On a constaté une vibration élevée de la tuyère, qui était transmise aux commandes mécaniques de déplacement de la tuyère. En outre, après l'achèvement du traitement et la montée de la tuyère, on a décelé des excroissances sur la surface intérieure de l'évasement 4.
A la suite du traitement, on a obtenu une fonte de composition chimique suivante (% en poids) :
<EMI ID=20.1>
En comparant la composition chimique de la fonte avant et après le traitement, on constate une diminution de la teneur en soufre de 0,057 à 0,020, c'est-à-dire que le taux de désulfuration de la fonte était de 65%. Les résultats du traitement de la fonte révèlent un certain abaissement de l'efficacité de désulfuration de la fonte et une croissance des vibrations du dispositif à tuyère lors du travail aux limites supérieures de la vitesse d'insufflation.
Dans les exemples cités ci-dessus, la quantité de fonte liquide soumise au traitement dépasse 100 t, mais il est compréhensible, pour un spécialiste dans ce domaine, que le procédé décrit peut aussi être appliqué au traitement de quantités de fonte liquide inférieures à 100 tonnes.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
"Process for the treatment of liquid pig iron in receptacles" The present invention relates to the steel industry and in particular relates to a process for the treatment of liquid pig iron discharged from a blast furnace, in order to remove unwanted impurities, mainly sulfur.
The invention is based on the use of magnesium powder as a reagent, and can be used for the desulfurization of liquid pig iron in the bags.
Desulfurization processes of this type find
an increasing use, since magnesium
powder, in comparison with other reagents used for the desulfurization of liquid pig iron, gives the processes a certain number of important advantages, namely: low consumption, easy adjustment of the degree of desulfurization, spontaneous mixing of liquid pig iron in the pocket, and insignificant slagging.
Methods are known for treating liquid pig iron with magnesium powder (see, for example, German patent N [deg.] 1015609 and United States patent N [deg.] 3080222), according to which only one parameter of the process is adjusted - the intensity of introduction of magnesium within the limits of 5 to 100 g / st
Practice has shown that with such an intensity of introduction of powdered magnesium, without taking other parameters into account, the process can be effective when processing portions of liquid pig iron with a mass of 40 t at the most. If an attempt is made to increase the yield by increasing the mass of the portions, the course of the desulfurization process becomes too violent and is accompanied by splashes of the liquid iron outside the iron pocket. Since there is currently a tendency to increase the capacity of the pig iron pockets, the methods mentioned and the other known methods based on adjusting the intensity of introduction of magnesium, without taking other factors into account, have not found wide use.
There is also known a process for treating liquid iron which makes it possible to carry out the desulfurization of liquid iron in bags in quantities of up to 100 t. This <EMI ID = 1.1>
United States of America N [deg.] 3880411) consists in immersing in the liquid iron a nozzle whose lower end is flared, and in blowing in the liquid iron, through the nozzle, the magnesium powder with an intensity of introduction of 2 to 4.5 g / st, the concentration of magnesium in the carrier gas being 5 to 20 kg / m <3>.
Although this process, compared to that mentioned above, practically makes it possible to double the mass of the portions of cast iron to be treated, it proves to be inapplicable for portions of more than 100 t, because of the ejections of cast iron outside from the pocket. In addition, it has been found that after the completion of the first cycle of the process described, there are formed on the inner side of the flaring of the nozzle of the cast iron growths which increase after each successive cycle. These growths are due to the ejection of the liquid iron by the suspension of magnesium blown into the carrier gas. The outgrowths decrease the passage section of the flaring of the nozzle, lowering the efficiency of the supply and assimilation of magnesium, and consequently, increasing the probability of projections of liquid iron out of the pocket. .
In this way, the tendency to increase the mass of the portion of liquid pig iron to be treated causes an unjustified increase in the capacity of the ladle, which increases investment and user costs accordingly. The use of mixing and torpedo bags does not give appreciable results, owing to the insufficient depth of the liquid iron bath and, consequently, to the increased losses, in the form of vapors, of unassimilated magnesium.
The object of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks.
It has therefore been proposed to develop a process for treating liquid iron with magnesium, in which the intensity and speed of introduction of powdered magnesium into liquid iron would be chosen so as to ensure assimilation effective magnesium by liquid melting and the calm process.
This problem is solved in that in the process for treating liquid pig iron in containers by blowing magnesium powder, granules or the like, in liquid pig iron through a nozzle or the like provided with a flaring according to the invention, magnesium is blown
in liquid iron with an intensity of 0.2 to 1.8 grams per second per tonne of iron, and at a blowing speed of 0.004 to 10 m / s.
Such a regime of insufflation of magnesium powder allows the magnesium particles to come into quiet contact with the "gas-liquid metal" interface inside the flaring of the nozzle. This is why the process of heating, melting and vaporizing the magnesium particles has
a stabilized character and, consequently, the process of treatment of the liquid cast iron proceeds calmly, which excludes the ejections of this one out of the pocket and makes it possible to increase the filling of the pockets by the liquid cast iron.
Furthermore, by eliminating the cast iron ejections, the formation of growths on the inner surface of the flaring of the nozzle is prevented, which, in turn, ensures a stable course of the process at each treatment cycle.
It should also be noted the reduction in magnesium losses in the form of vapors entrained out of the pocket by the carrier gas, as well as in the form of reaction products of magnesium with certain types of carrier gas,
for example in the form of oxide produced by the interaction of magnesium with air, or of nitride formed during the interaction of magnesium with nitrogen.
The advantages mentioned of the proposed process for treating liquid pig iron with magnesium powder increase the efficiency and the yield of the desulfurization.
According to the present invention, it is not rational
to treat the liquid cast iron with an intensity of insufflation of the magnesium powder less than 0.2 g / s.t, because this increases the duration of the treatment, decreases the yield, lowers the temperature of the cast iron and decreases the effectiveness of the treatment. When the introduction intensity is greater than 1.8 g / s.t, the magnesium treatment of a cast iron mass of 100 t or more is inapplicable because of the ejection of the metal contained in the ladle.
When the magnesium insufflation rate is less than 0.04 m / s, the process becomes less advantageous, since the system for feeding magnesium into the nozzle does not ensure reliable operation. When the magnesium insufflation speed is raised above 10 m / s, a reduction in the reliability of the process is to be expected as a result of excessive vibrations of the nozzle and a decrease in the efficiency of the nozzle. assimilation of the magnesium introduced.
The treatment of cast iron with magnesium powder according to the proposed method is carried out as follows. The nozzle, through which the powdered magnesium is blown, is immersed in the liquid iron found in a pocket or in another container. During the immersion
of the nozzle, a pure carrier gas is brought under pressure through the interior cavity thereof which prevents the filling of the nozzle cavity with liquid iron. After having immersed the nozzle in the liquid iron, one begins to infuse into the liquid iron magnesium powder by means of a carrier gas whose pressure exceeds the metallostatic pressure at the depth of immersion of the nozzle.
In accordance with the invention, powdered magnesium is injected at a speed of 0.04 to 10 m / s and with an intensity of 0.2 to 1.8 g per second and per ton of liquid iron.
The magnesium particles arrive through the internal channel of the nozzle in the flare of the latter, where, coming into contact with the liquid iron, they heat up, melt and vaporize. The magnesium vapors, flowing with the carrier gas from the flaring cavity of the nozzle, bubble through the layer of liquid iron. During this bubbling the magnesium reacts with the sulfur dissolved in the liquid iron. The magnesium sulphides formed rise to the surface of the liquid iron, being released in the form of slag.
Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description, which will follow, of several nonlimiting exemplary embodiments, made with reference to the single appended drawing, in which a pocket is schematically represented with the nozzle placed therein.
Example 1.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid pig iron with a mass of 130 t, in a pocket 1 with a capacity of 140 t. The initial temperature of the liquid iron was 1400 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 2.1>
A nozzle or the like 2 with a flared end 3 was immersed in the pocket 1. The depth of immersion of the nozzle in the liquid iron was about 90% of the depth of the metal in the pocket 1.
Through the nozzle 2 we breathed for 8 minutes,
at a speed of 6 m / s, magnesium granulated in a jet of compressed dry air. Arriving in the interior cavity of the flare 3, the magnesium heats up, melts, vaporizes and, in the form of vapors, arrives in the liquid iron through the orifices of the flare 3. The concentration of magnesium in the jet carrier air was 30 kg / m <3>, while the magnesium insufflation intensity was 1.2 g / st
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.6 mm and the content of pure magnesium at least 90%.
During the magnesium insufflation, a small splash of cast iron was observed, but the splashes did not reach the mouth of the pocket in which the treatment was carried out.
As a result of the treatment, a cast iron having the following chemical composition (% by weight) was obtained:
<EMI ID = 3.1>
Comparison of the chemical composition of the liquid pig iron before and after the treatment shows that the sulfur content has decreased to 0.013%, that is to say that the desulfurization rate is about 76%. The proportions of the other constituents of cast iron have hardly changed.
Example 2.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid iron with a mass of 110 t in pocket 1 with a capacity of 120 t. The initial temperature of the liquid iron was 1380 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 4.1>
In the pocket 1 was immersed the nozzle 2. The depth of immersion of the nozzle in the liquid iron was approximately
88% of the depth of the metal in pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 6 minutes, at a speed of 4 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was about 33 kg / m <3>, while the magnesium insufflation intensity was 1.1 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.6 mm, and the content of pure magnesium, about 91%.
During the magnesium insufflation, a small splash of the cast iron was observed, but the splashes did not reach the mouth of the pocket 1.
As a result of the treatment, a cast iron having the following chemical composition (% by weight) was obtained:
<EMI ID = 5.1>
Comparison of the chemical composition of the liquid pig iron before and after the treatment shows that the sulfur content of the pig iron decreased from 0.056 to 0.014%, that is to say that the desulfurization rate was 75%. The proportions of the other constituents of cast iron have hardly changed.
Example 3.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid iron weighing 128 tonnes in a pocket 1 with a capacity of 140 tonnes. The initial temperature of the liquid iron was 1395 [deg.] C.
<EMI ID = 6.1>
following (% by weight):
<EMI ID = 7.1>
The nozzle 2 was immersed in the pocket 1. The immersion depth of the nozzle in the liquid iron was 91% of the depth of the metal in the pocket 1.
Through the nozzle 2 was blown for 8 minutes, at a speed of 6 m / s, granulated magnesium in a gas jet containing 90% nitrogen and 10% oxygen. The concentration of magnesium in the jet of carrier gas was about 30 kg / m 3, while the insufflation intensity of magnesium was 1.2 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules of 1.2 to 2.0 mm, the content of pure magnesium being approximately 93%.
The treatment of the cast iron by insufflation proceeded in a technologically satisfactory manner, the ejection of the cast iron was weak and was not accompanied. the appearance of growths in the mouth of the bag 1, in which the treatment was carried out.
As a result of the treatment, a melt with the following chemical composition (% by weight) was obtained:
<EMI ID = 8.1>
The comparison of the chemical composition before and after the treatment shows that despite the use of another gas for insufflation and the use of magnesium in larger particles, the sulfur content of the cast iron is lowered to 0.015 %.
Example 4.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid pig iron with a mass of 126 t in a pocket 1 with a capacity of 140 t. The initial temperature of the liquid iron was 1375 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 9.1>
In the pocket 1 was immersed the nozzle 2. The depth of immersion of the nozzle in the liquid iron was approximately
91% of the depth of the metal in pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 8 minutes, at a speed of 5 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was approximately 42 kg / m 3, while the magnesium insufflation intensity was 1.1 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle sizes being from 0.5 to 1.6 mm, and the content of pure magnesium, of
About 92%.
During the magnesium insufflation, a small splash of cast iron was observed, however the splashes did not reach the mouth of the ladle.
Following the treatment, a cast iron was obtained having the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 10.1>
By comparing the chemical composition of the cast iron before and after treatment, it can be seen that the sulfur content of the cast iron decreased from 0.052 to 0.012%, that is to say that the desulfurization rate is 77%.
In this way, the treatment under the indicated conditions of high-silicon smelting ensured an effective elimination of the sulfur, the process of treatment in bag 1 taking place calmly.
Example 5.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid iron weighing 127 tonnes in a pocket 1 with a capacity of 140 tonnes. The initial temperature of the liquid iron was 1380 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
The nozzle 2 was immersed in the pocket 1. The immersion depth of the nozzle in the liquid iron was approximately
90% of the depth of the metal in pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 5 minutes, at a speed of 6 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was 40 kg / m <3>, while the blowing intensity of magnesium was 1.95 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.6 mm, and the content of pure magnesium, about 94%.
During magnesium insufflation it was observed
greater ejection of cast iron; part of the splash reached the mouth of the pocket by forming small covers, while the other part of the splash was ejected outside the pocket and represented losses of melt. The value of the melt losses was 0.10%.
Following the treatment, a cast iron was obtained having
the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 13.1>
The example mentioned shows that the high supply intensity of the reagent ensures a reduction in the sulfur content up to 0.016%, the desulfurization rate of the pig iron being 70%. These indices are a little less good (although admissible) than if the optimal mean values of the parameters are applied (example 1). At the same time, there was an increase in the violence of the desulfurization process and increased ejection when the intensity increased from 1.1 to 1.95 g / s.t.
Example 6.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid pig iron with a mass of 129 t, in a pocket 1, with a capacity of 140 t. The initial temperature of the liquid iron was
1390 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 14.1>
In the pocket 1 the nozzle 2 was immersed. The depth of immersion of the nozzle in the liquid iron was approximately
92% of the depth of the metal in pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 30 minutes, at a speed of 4 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was approximately 22 kg / m <3>, while the magnesium insufflation intensity was 0.3 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.2 mm, and the content of pure magnesium, from 91%.
During the magnesium insufflation, a very calm boiling of the metal in the ladle was observed; ejection was practically zero. There was a decrease of 35 [deg.] C
of the temperature of the cast iron, which caused a long duration of the process of introduction of magnesium, due to the reduced intensity of its introduction.
Following the treatment, a melt with the following chemical composition was obtained (% by weight):
<EMI ID = 15.1>
The comparison of the chemical composition of the pig iron before and after the treatment revealed a reduction in the sulfur content up to 0.019%, that is to say that the desulfurization rate was 68%. The results of the treatment of the cast iron show a certain decrease in the efficiency of removal of the sulfur, a prolongation of the treatment process and a decrease in the temperature of the cast iron, if the treatment is carried out at the lower limits of the intensity d 'introduction.
Example 7.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid iron weighing 127 tonnes in a pocket 1 with a capacity of 140 tonnes. The starting temperature of the liquid iron was 1400 [deg.] C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 16.1>
The nozzle 2 was immersed in the pocket 1. The immersion depth of the nozzle in the liquid iron was approximately 91% of the depth of the metal in the pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 8 minutes, at a speed of 0.08 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was about 43 kg / m <3>, while the magnesium insufflation intensity was 1.2 g / s.t.
The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.6 mm, and the content of pure magnesium, from 90%.
During the magnesium insufflation, a high periodic ejection of the cast iron was observed. In this case, part of the splash reached the mouth of the pocket, while the other part was ejected outside
the pocket.
<EMI ID = 17.1> Following the treatment, a cast iron with the following chemical composition (% by weight) was obtained:
<EMI ID = 18.1>
By comparing the chemical composition of the pig iron before and after the treatment, it can be seen that the sulfur content has decreased from 0.052 to 0.014%, that is to say that the desulfurization rate is 73%. The results of the cast iron treatment reveal a sufficient efficacy of desulphurization & however, the ejection of the cast iron was accompanied by losses thereof. The high ejection is due to the instability of the supply of magnesium at low insufflation rates.
Example 8.-
Desulfurization was carried out on a portion of liquid iron weighing 130 t in a pocket 1 with a capacity of 140 t. The initial temperature of the liquid iron was 1410 "C.
The liquid pig iron to be treated had the following chemical composition (% by weight):
<EMI ID = 19.1>
The nozzle 2 was immersed in the pocket 1. The immersion depth of the nozzle in the liquid iron was approximately 90% of the depth of the metal in the pocket 1.
Through the nozzle 2, granulated magnesium was blown for 8 minutes, at a speed of 9 m / s, in a jet of compressed dry air. The concentration of magnesium in the carrier air jet was approximately 10 kg / m 3, while the insufflation intensity of the magnesium was 1.1 g / s.t.
d The magnesium used for the treatment of cast iron was in the form of granules, the particle size being from 0.5 to 1.6 mm, and the content of pure magnesium, from 91%.
During the magnesium insufflation, a moderate ejection of the cast iron was observed, but the splashes were not accompanied by ejections outside the pocket. There was a high vibration of the nozzle, which was transmitted to the mechanical commands to move the nozzle. In addition, after the completion of the treatment and the rise of the nozzle, growths were detected on the inner surface of the flare 4.
Following the treatment, a melt with the following chemical composition (% by weight) was obtained:
<EMI ID = 20.1>
By comparing the chemical composition of the cast iron before and after the treatment, a reduction in the sulfur content is observed from 0.057 to 0.020, that is to say that the desulfurization rate of the cast iron was 65%. The results of the treatment of the cast iron reveal a certain reduction in the efficiency of desulfurization of the cast iron and an increase in the vibrations of the nozzle device when working at the upper limits of the speed of blowing.
In the examples cited above, the quantity of liquid pig iron subjected to the treatment exceeds 100 t, but it is understandable, for a specialist in this field, that the process described can also be applied to the treatment of quantities of liquid pig iron less than 100 tonnes.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations if these are carried out according to the spirit and implemented in the context of the claims which follow.