Procédé de désulfuration rapide de l'acier. I1 est courant de désulfurer l'acier au four électrique au moyen de laitiers fortement. cal ciques.
La titulaire, de son côté, a décrit dans ses brevets suisses N s 228703 et 232952 des pro cédés de désulfuration rapide.
Le premier de ces procédés consiste à trai ter l'acier au moyen d'un laitier à base d'alu mine et de chaux, après addition au bain mé tallique d'un élément, réducteur.
Le deuxième procédé fait appel à des lai t iers silico-calciques riches en chaux. On brasse violemment avec ces laitiers l'acier à. traiter, additionné d'un réducteur. La fluidité du laitier, indispensable pour la réalisation d'un brassage efficace, est obtenue grâce à l'addi tion de fondants appropriés, en particulier (le spath fluor, comme il est d'usage courant pour les laitiers basiques.
Ce procédé permet. d'abaisser la teneur en soufre de l'acier de 0.030% environ à 0,010 /n et même moins, en tttili.,#ant des poids<B>(le</B> laitier de l'ordre de 511/o du poids du métal à traiter.
Cette proportion relativement importante (lu laitier par rapport au métal nécessite en général la mise en rouvre de laitiers à. l'état fondu, ce qui suppose l'existence dans l'a.te- liel- d'aciérie d'un four spécialement adapté m cette fusion.
La titulaire a dès lors recherché un laitier possédant à la fois un point de fusion rela tivement bas et un pouvoir désulfurant très élevé, de telle manière que le poids du laitier à mettre en oeuvre soit faible par rapport. au poids du métal - ces deux conditions devant permettre d'éviter la fusion du laitier préala blement à sa mise en oeuvre.
Il est, bien connu que les laitiers calciques peuvent être rendus très fluides et voir leur point. de fusion fortement diminué par des additions de spath fluor de l'ordre de 10 ou 20%. La. titulaire a tout d'abord tenté d'aug- menter encore cette teneur, jusqu'à 30% par exemple, dans les laitiers calciques courants;
mais elle a constaté qu'à, cette teneur les résul tats n'étaient. que très partiellement satisfai sants, le point de fusion restant encore élevé et le laitier n'avant pas le temps de fondre en quantité suffisante.
Des études plus poussées ont montré toute fois que, contrairement. à toute attente, il était parfaitement possible d'obtenir des laitiers à la fois très fusibles, très fluides et très désul- furants en faisant appel, comme constituants principaux, à la chaux et au spath fluor.
La présente invention, due aux travaux de i4 T. René Perrin et de 1I. Jean Lamberton, a pour objet un procédé de désulfuration rapide de l'acier, caractérisé en ce que, pendant le temps très court du versement du bain métal lique en poche, on réalise un brassage de l'acier à désulfurer, contenant un réducteur, avec un laitier formé au moins en majeure partie de chaux et de spath fluor, la propor- tion de chaux étant de 15 à 40 % et celle de spath fluor de 60 à 851/o- par rapport au poids total de ces deux constituants.
Comme réducteur, on petit employer par exemple du silicium ou de l'aluminium, que l'on ajoute de préférence avant brassage. Dès la fin du brassage, il est, souvent. avantageux de faire une addition de chaux sur le laitier surna geant pour le solidifier en partie et diminuer ainsi sa corrosivité.
De tels laitiers présentent les deux pro priétés requises d'être à la fois très fluides, très fusibles et d'avoir tin pouvoir désulfurant très accru par rapport à tous les laitiers actuellement connus. Bien que leur agressivité vis-à-vis des réfractaires courant,-, des poches soit relativement importante, on peut néan moins les utiliser avec les garnissages habi tuels, surtout si l'on effectue une addition de chaux en fin d'opération. Cette addition serait inutile, bien entendu, si l'on utilisait des réfractaires de poche spécialement résis tants, mais le coût de ces derniers est encore généralement trop élevé.
Pratiquement, la meilleure manière de mettre en oeuvre l'invention consiste à intro duire le laitier à l'état solide dans le jet de métal au moment de la coulée, après en avoir placé éventuellement une partie dans le fond de la poche de coulée. La coulée est effectuée. autant. que possible, en gros jet. ou d'une hau teur suffisante pour qu'il se produise un bras sage intime et violent du laitier et du métal dans la poche. Dès la coulée terminée et le brassage arrêté, le laitier remonte à la. sur face du bain métallique. ,1 ce moment, ou un peu avant, on verse dans la poche une quan tité de chaux suffisante pour sécher le lai tier.
Cette chaux se dissout très rapidement dans le laitier surnageant et diminue ainsi considérablement. son action corrosive vis-à-vis des réfractaires de la poche. L'expérience a montré en effet que l'action corrosive, rela tivement très faible pendant le brassage, sur tout quand celui-ci est très rapide, s'exerce d'une manière fâcheuse à partir du moment où, le brassage terminé, il s'est. formé une couche de laitier au-dessus du bain.
Si l'on ne prend pas la précaution d'ajouter de la chaux à, ce moment, l'action corrosive du lai tier commence très rapidement et continue à s'exercer pendant tout le temps de la coulée du métal en lingotières. L'addition de chaux au moment opportun permet de supprimer pratiquement cet effet et d'utiliser pour réali ser l'invention les poches ordinaires d'aciérie.
La quantité de chaux à ajouter en fin d'opération dépend bien entendu de la quan tité de laitier mise en ceuvre. Elle peut être, par exemple, de l'ordre de 3 ou 4 fois le poids du laitier. L'addition .sera faite (le préférence sous la forme de morceaux de dimensions niovennes ou de grains. On peut, aussi rempla cer la. chaux, en partie ou en totalité, par une autre matière réfractaire susceptible de pro duire le même effet de séclia-e du laitier. La dolomite donne de bons résultats.
En ce qui concerne le laitier lui-même, il est de préférence préparé à l'avance par fusion de chaux et. clé spath fluor dans les proportions indiquées, puis refroidi et broyé en grains d'une dimension convenable.
On le charge dans le jet métallique sous cette forme à l'état solide; il fond très rapidement au contact. du métal, s't- disperse grâce ait bras sage obtenu par la violence du versement, et son action désulfurante est quasi instantanée. Ce mode opératoire permet d'ailleurs d'éviter l'installation d'un four de fusion clans l'ate lier d'aciérie.
On peut également, au lieu de fondre le rnélang@e de chaux et de spath fluor ensemble, préparer le laitier par frittage. de ces deux éléments.
Si, au lieu cl'introduire un laitier pré formé, on charge un mélange de grains de chaux et de ;gains de spath, la durée du ver sement du bain métallique n'est ordinairement pas suffisante pour assurer la fusion com plète de ces éléments, et l'effet de désulfura- tion obtenu est. faible.
La granulométrie du laitier est<B>(le</B> préfé rence choisie clé telle manière qu'il n'-,- ait pas une proportion trop grande de gros grains, qui fondraient plus diffieileinent.Il n'est pas indiqué non plus qu'il @- ait des grains trop fins, car ceux-ci seraient. soufflés au moment du versement du métal et ne réagiraient pas. Pratiquement, un mélange de grains de dia mètre inférieur à 2 mm et contenant moins (le 20 0/0 en poids de particules de moins de 0.1 mm donne satisfaction.
En outre, on peut ajouter au laitier d'au tres éléments fondants, de préférence basi ques; on s'efforcera en général d'éviter les additions à caractère acide susceptibles de se combiner à la chaux.
Les quantités de laitier à. mettre en ceuvre varieront suivant les teneurs initiales du mé tal en soufre et les teneurs finales que l'on désire obtenir. A titre indicatif, une propor- tion en poids de 2 à 3 % par rapport. au poids (Iii métal traité permet d'abaisser la teneur en soufre clé 0,
030 % à 0,010 %.
L'effet désulfurant du laitier sera d'ail leurs d'autant meilleur que celui-ci sera moins pollué en cours d'opération par des laitiers parasites. provenant. du four de fusion du métal et entraînés par lui au moment du ver sement. On s'efforcera donc d'éviter dans toute la mesure du possible l'entraînement. dans le jet métallique de tels laitiers parasites soit en effectuant immédiatement avant coulée un décrassage très soigné du métal, soit. en utilisant tous dispositifs connus permettant au moment de la coulée de retenir ces laitiers.
Pour mieux illustrer l'invention, il est donné ci-dessous un exemple de réalisation. Exemple: l tonne d'acier extra-doux a été fondue au four électrique.
On a. ajouté au bain fondu 0.4% de sili- cium sous forme de ferro-silicium à 75% de Si.
Après un décrassage très soigné, on a bas- eulé le four et coulé le métal en laissant tom ber dans le jet de coulée 25 kg d'un laitier solide broyé en grains fins et contenant envi- ron 25 % de chaux et 75 % de spath fluor.
Ce laitier avait été préparé par fusion (l- deux éléments suivie de refroidissement et broyage.
Le niveau de la poche se trouvait à 1,5 m eii dessous da chenal de coulée du four et il s'est produit un bon brassage entre métal et laitier. Le laitier a. fondu presque instantané ment et a été dispersé dans le métal.
Immédiatement avant la fin de la coulée, on a jeté dans la poche 50<B>kg</B> de chaux en grains. On a laissé décanter le laitier pendant quelques instants, puis on a coulé le métal en lingotières. L'examen de la poche après cou lée a montré qu'il n'y avait par eu d'usure anormale des réfractaires.
La teneur en soufre du métal, qui était de 0,01-3 % dans le bain métallique avant coulée, est tombée à 0,021 (teneur dosée sur les lin gots coulés).
Rapid steel desulphurisation process. It is common practice to desulphurize steel in an electric furnace by means of strong slags. cal cic.
The proprietor, for its part, described in its Swiss patents Nos. 228703 and 232952 rapid desulphurization processes.
The first of these processes consists in treating the steel by means of a slag based on alumina and lime, after addition to the metal bath of a reducing element.
The second process uses silico-calcium slag rich in lime. We violently brew with these slag steel. treat, with the addition of a reducing agent. The fluidity of the slag, essential for achieving efficient mixing, is obtained by adding suitable fluxes, in particular (fluorspar, as is commonly used for basic slags.
This process helps. to lower the sulfur content of steel from about 0.030% to 0.010 / n and even less, by tttili., # ant weights <B> (the </B> slag of the order of 511 / o of weight of the metal to be treated.
This relatively large proportion (the slag relative to the metal generally necessitates the opening of slag in the molten state, which presupposes the existence in the steelworks of a specially designed furnace. adapted m this merger.
The licensee therefore sought a slag having both a relatively low melting point and a very high desulphurizing power, such that the weight of the slag to be used is relatively low. by weight of the metal - these two conditions should make it possible to avoid melting the slag prior to its use.
It is well known that calcium slags can be made very fluid and see their point. melting greatly reduced by additions of fluorspar of the order of 10 or 20%. The proprietor first attempted to increase this content further, up to 30% for example, in common calcium slags;
but it found that at this content the results were not. only very partially satisfactory, the melting point still remaining high and the slag not having time to melt in sufficient quantity.
However, further studies have shown that, unlike. to all expectation, it was perfectly possible to obtain slags which are at the same time very meltable, very fluid and very desulphurous by using, as main constituents, lime and fluorspar.
The present invention, due to the work of i4 T. René Perrin and 1I. Jean Lamberton, has for object a rapid desulphurization process for steel, characterized in that, during the very short time of pouring the lique metal bath into the ladle, the steel to be desulphurized, containing a reducing agent, is stirred. with a slag formed at least for the most part of lime and fluorspar, the proportion of lime being from 15 to 40% and that of fluorspar from 60 to 851% relative to the total weight of these two constituents.
As reducing agent, silicon or aluminum can be used, for example, which is preferably added before stirring. From the end of brewing it is, often. advantageous to add lime to the supernatural slag in order to partially solidify it and thus reduce its corrosiveness.
Such slags have the two properties required of being at the same time very fluid, very fusible and of having a very increased desulfurizing power compared with all currently known slags. Although their aggressiveness vis-à-vis current refractories, -, pockets is relatively high, they can nevertheless be used with the usual packings, especially if an addition of lime is carried out at the end of the operation. This addition would of course be unnecessary if specially strong pocket refractories were used, but the cost of the latter is still generally too high.
In practice, the best way to carry out the invention consists in introducing the slag in the solid state into the metal jet at the time of casting, after having optionally placed a part of it in the bottom of the casting ladle. The casting is done. as much. as possible, in big throw. or of sufficient height to produce an intimate and violent wise arm of the slag and the metal in the pocket. As soon as the casting is finished and the stirring has stopped, the slag goes back to the. on the front of the metal bath. At this time, or a little before, a sufficient quantity of lime is poured into the bag to dry the milk.
This lime dissolves very quickly in the supernatant slag and thus decreases considerably. its corrosive action vis-à-vis the refractories of the pocket. Experience has shown that the corrosive action, which is relatively very weak during stirring, on everything when the latter is very rapid, is exerted in an unfortunate manner from the moment when, after stirring, it its. formed a layer of slag above the bath.
If one does not take the precaution of adding lime at this time, the corrosive action of the slag begins very quickly and continues to be exerted throughout the time of pouring the metal into ingots. The addition of lime at the opportune moment makes it possible to practically eliminate this effect and to use ordinary steel mill ladles to carry out the invention.
The quantity of lime to be added at the end of the operation depends of course on the quantity of slag used. It can be, for example, of the order of 3 or 4 times the weight of the slag. The addition will be made (preferably in the form of pieces of niovenne dimensions or of grains. The lime can also be replaced, in part or in whole, with another refractory material capable of producing the same effect of. seclia-e of slag Dolomite gives good results.
As regards the slag itself, it is preferably prepared in advance by melting lime and. fluorspar key in the proportions indicated, then cooled and ground into grains of a suitable size.
It is loaded into the metal jet in this form in the solid state; it melts very quickly on contact. of the metal, is dispersed thanks to a wise arm obtained by the violence of the pouring, and its desulfurizing action is almost instantaneous. This procedure also makes it possible to avoid the installation of a melting furnace in the steelworks workshop.
It is also possible, instead of melting the mixture of lime and fluorspar together, to prepare the slag by sintering. of these two elements.
If, instead of introducing a preformed slag, a mixture of grains of lime and spar gains is charged, the duration of the pouring of the metal bath is usually not sufficient to ensure the complete fusion of these elements. , and the desulfurization effect obtained is. low.
The granulometry of the slag is <B> (the </B> preferred key chosen so that it does not -, - have too large a proportion of coarse grains, which would melt more difficult. It is not indicated no more that it @ - has too fine grains, because these would be. blown when pouring the metal and would not react. Practically, a mixture of grains of diameter less than 2 mm and containing less (the 20 0 / 0 by weight of particles of less than 0.1 mm is satisfactory.
In addition, it is possible to add to the slag other melting elements, preferably basic; in general an effort will be made to avoid additions of an acidic character liable to combine with the lime.
The amounts of slag to. ceuvre will vary depending on the initial sulfur metal contents and the final contents that it is desired to obtain. As an indication, a proportion by weight of 2 to 3% relative. by weight (III treated metal lowers the key sulfur content 0,
030% to 0.010%.
The desulphurizing effect of the slag will also be all the better as it will be less polluted during operation by parasitic slag. from. of the metal melting furnace and driven by it at the time of pouring. We will therefore try to avoid training as much as possible. in the metallic jet of such parasitic slags either by carrying out a very careful scouring of the metal immediately before casting, or. by using any known devices allowing, at the time of casting, to retain these slags.
To better illustrate the invention, an exemplary embodiment is given below. Example: 1 ton of extra-mild steel was melted in an electric furnace.
We have. added to the molten bath 0.4% silicon in the form of ferro-silicon with 75% Si.
After very careful scrubbing, the furnace was tilted and the metal was poured, leaving 25 kg of a solid slag crushed into fine grains and containing about 25% lime and 75% lime to fall in the casting stream. fluorspar.
This slag had been prepared by melting (1-two elements followed by cooling and grinding.
The ladle level was 1.5 m below the furnace casting channel and good mixing between metal and slag occurred. The milkman has. melted almost instantly and was dispersed in the metal.
Immediately before the end of the pouring, 50 <B> kg </B> of lime grains were placed in the pocket. The slag was allowed to settle for a few moments, then the metal was poured into ingots. Examination of the pouch after casting showed that there was no abnormal wear of the refractories.
The sulfur content of the metal, which was 0.01-3% in the metal bath before casting, fell to 0.021 (content measured on the cast flax).