Procédé de déphosphoration et de désulfuration simultanées de l'acier. La présente invention a pour objet un procédé de déphosphoration poussée de l'a cier - accompagnée d'une désulfuration de ce métal - à l'aide d'un ou plusieurs élé ments alcalins et d'un ou plusieurs éléments oxydants en utilisant l'affinité connue des bases alcalines pour l'anhydride phosphori que et. pour la désulfuration, la réaction con nue d,, formation de sulfures alcalins.
Sur l'acier, les traitements par bases ou sels alcalins qui, théoriquement, devraient permettre d'enlever du soufre et du phos phore, n'ont jamais conduit, en pratique, à ce dernier résultat; à la haute température de l'acier liquide, on se heurte à la volatilisa- tion immédiate des éléments alcalins avant que ceux-ci aient pu exercer une action pra tique sur l'acier. C'est ainsi que l'action dé- sulfurante connue du carbonate de soude sur la fonte n'a, jamais pu être étendue à l'acier.
La présente invention a pour objet un pro cédé de déphosphoration et de désulfuration simultanées de l'acier, caractérisé en ce que l'on met en contact intime avec le métal fondu, un réactif qui, 1o à la température de l'opération, dégage au contact de l'acier un, fluide gazeux en quantité suffisante pour produire une agitation violente et un bouillon nement, 2e contient au moins un oxyde alca lin, 30 contient un élément propre à oxyder le phosphore.
Le ou les oxydes alcalins contenus dans le réactif employé peuvent être à l'état libre, sous forme de bases telles que soude, potasse, lithine, ou se trouver à l'état combiné.
Grâce à la mise en jeu de l'élément oxy dant prévu dans le réactif, on constate non seulement qu'il n'y a pas de volatilisation complète du ou des éléments alcalins, comme cela se produisait dans les expériences faites jusqu'ici, mais qu'il se forme en surface un laitier contenant des oxydes alcalins et de l'acide phosphorique, et que le résultat de déphosphoration est obtenu, en même temps qu'une désulfuration. Cette combinaison de moyens permet d'assurer ainsi, pratiquement, l'action théorique des oxydes alcalins dont la réalisation se heurtait à la volatilité de ceux-ci.
Il est possible de trouver réunies dans des substances uniques, les qualités requises pour les conditions énumérées ci-dessus, par exem ple dans le chlorate de soude, mais un tel corps dégagerait des vapeurs de chlore désa gréables. Aussi est-il économique et préfé rable d'utiliser des mélanges de corps. Il est particulièrement simple et économique d'ap pliquer des mélanges à base de carbonate de soude. Le carbonate de soude seul ne donne aucun résultat pratique, mais l'on obtient des résultats très remarquables, par l'action con comitante d'un élément oxydant. Il a été constaté que, lorsque l'acier à déphosphorer contient relativement peu d'oxygène dissous, il est utile d'employer des oxydants éner giques, comme, par exemple, du bioxyde de baryum ou du permanganate de potasse ou du bioxyde de manganèse.
A titre d'exem ple, on obtient, dans tous les cas pratiques, d'excellents résultats avec un mélange de 10 parties en poids de carbonate de soude et de 3 parties de bioxyde de baryum.
Lorsque le métal à déphosphorer contient beaucoup d'oxygène dissous, comme, par exemple, l'acier Thomas sursoufflé, auquel on veut faire subir un complément de déphos- phoration, on constate que l'on peut utiliser une quantité moindre d'éléments propres à, oxyder le phosphore ou bien employer des oxydants faibles, comme des oxydes métal liques réductibles par le phosphore, et en par ticulier l'oxyde de fer. L'acier peut contenir, dans ce cas, sans inconvénient pour la dé- phosphoration, du manganèse, même en quan tités assez importantes.
On peut aussi utiliser les corps alcalins et oxydants autrement qu'en mélange, quoiqu'il soit préférable d'en faire un mélange aussi intime que possible. On peut enfin utiliser tous mélanges connus qui, portés à la haute température de l'acier, soient susceptibles de donner par réaction chimique, à. la fois un ou des oxydes alcalins et un élément oxy dant. Aux corps essentiels, alcalins et oxy dants, peuvent d'ailleurs être ajoutés d'auEres corps tels, par exemple, que de la magnésie, du spath fluor, de la chaux, etc.
Dans tous les cas, le réactif employé peut. être à l'état de poudre ou de grains fins, ag glomérés ou non.
La mise en contact du métal et du corps ou mélange réagissants a lieu dans les con ditions générales énoncées ci-dessus, par exemple en jetant. graduellement ce corps ou mélange en poudre dans le jet d'acier liquide pendant qu'on le fait couler dans une poche de coulée ou un récipient quelconque, voire dans un four. On peut également jeter le corps ou mélange dans la poche pendant que le jet de métal y coule ou encore, spécialement dans le cas de petits tonnages, placer le corps ou mélange au fond de la poche avant de cou ler le métal, mais, dans ce dernier cas, on versera avec précaution pour éviter un bouillonnement excessif. On peut. aussi faire usage de briquettes contenant les réactifs bien mélangés.
Les trois moyens ci-dessus con duisent à une réaction très rapide puisque la déphosphoration et éventuellement la, désul- furation sont terminées aussitôt que le bouillonnement a pris fin, c'est-à-dire peu après le versement du métal dans la poche.
L'application du procédé a pour résultai: non seulement une déphosphoration et une désulfuration très poussées et, le cas échéant, d'une très grande rapidité, mais encore une très grande régularité dans les taux de dé- phosphoration et de désulfuration d'une opé ration à l'autre. toutes choses étant égales par ailleurs, et cela avec une automaticité remarquable, sans qu'il y ait à faire un con trôle en cours d'opération.
Le choix des divers ingrédients et leurs proportions varient suivant le type d'acier. le refroidissement tolérable, les quantités de phosphore et de soufre à éliminer.
C'est ainsi que, plus la teneur en phos phore sera. élevée, plus la, quantité de mélange mise en oeuvre devra être importante, ou plus le mélange devra être actif. De même, on pourra faire varier le mé lange suivant la quantité d'oxygène dissous dans le métal, en faisant intervenir, par exemple, comme cela a été indiqué ci-dessus, un élément oxydant d'autant plus actif ou en quantité d'autant plus importante que la quantité d'oxygène dissous dans le métal est plus faible.
Enfin, ou aura à tenir compte de la tem pérature du métal. Si, par exemple, on a affaire à un acier contenant beaucoup d'oxy gène dissous, pas très éloigné de la solidifi cation, dont on doit éviter le refroidissement, on emploiera dans le mélange un élément oxydant énergique au lieu d'employer de l'oxyde de fer, qui suffirait cependant à ob tenir la déphosphoration si l'on maintenait le métal à l'état fondu par un moyen quel conque.
Si l'on désire éviter un refroidissement excessif de l'acier, on peut d'ailleurs provo- dner, en même temps que l'on opère la dé- phosphoration et la désulfuration, un dégage- rneni: de chaleur dans le récipient où l'on verse l'acier, par l'application de mélanges déga geant de la chaleur par leur combinaison, par exemple des mélanges alumino-thermiques ou silico-thermiques.
Une méthode simple consiste à mélanger, pour ce faire, un réducteur, comme le sili cium par exemple, et du carbonate de soude. On peut ajouter le silicium au mélange dé- phosphorant lui-même, par exemple en poids une partie de Si pour dix parties de C03Na' et trois parties de BaO'. Il est très remarqua ble que, dans ce cas, malgré l'emploi de Si, on a encore une déphosphoration très impor- tanie. Toutefois, si l'on force la dose de Si, la, déphosphoration devient moins complète. t,indis qu'au contraire la désulfuration aug mente.
On pourrait même, mais cela n'entre Paq dans le cadre de l'invention, avec une te neur en silicium suffisante, n'avoir pratique ment plus qu'une désulfuration.
La. présence de manganèse ne gêne pas la déphosphoration ni la désulfuration.
Voici quelques exemples de réalisation du procédé objet de l'invention.