FR2495186A1

FR2495186A1 - METHOD OF DESULFURIZING IRON IRON

Info

Publication number: FR2495186A1
Application number: FR8118777A
Authority: FR
Inventors: Jean Goedert
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1982-06-04
Also published as: GB2089376A; DE3137693A1; FR2495186B1; GB2089376B; NL8104939A; JPS57120608A; LU82977A1; DE3137693C2; BE890686A

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de désulfuration des bains de fonte qui prévoit que : on verse le métal fondu dans une poche appropriée, on le décrasse soigneusement et on le recouvre de 1 à 2 kg de chaux par tonne de fer, on le désoxyde de façon à ne laisser au maximum que 35 ppm d'oxygène et, ensuite, on y introduit un mélange composé de chaux, de spath fluor et d'aluminium métallique par soufflage au moyen d'un gaz porteur, à l'aide d'une lance immergée, en agissant de telle manière que l'orifice de sortie de la lance se trouve à une profondeur moyenne d'environ 1 500 mm au-dessous de la surface du bain. On dose le mélange au moyen d'un sas de barbotage à roue cellulaire, en réglant le débit de gaz porteur circulant dans la lance sur une valeur constante et en réglant le débit de mélange à introduire par variation continue ou encore, en variante, en faisant varier le débit de gaz porteur.The present invention relates to a process for desulphurizing cast iron baths which provides that: the molten metal is poured into a suitable ladle, it is carefully scoured and it is covered with 1 to 2 kg of lime per tonne of iron, it is deoxidizes so as to leave at most only 35 ppm of oxygen and, then, a mixture composed of lime, fluorspar and metallic aluminum is introduced therein by blowing by means of a carrier gas, using a submerged lance, acting in such a way that the outlet of the lance is at an average depth of about 1500 mm below the surface of the bath. The mixture is metered by means of a bubbling chamber with a cellular wheel, by adjusting the flow rate of carrier gas circulating in the lance to a constant value and by adjusting the flow rate of the mixture to be introduced by continuous variation or alternatively, by varying the flow of carrier gas.

Description

PROCEDE DE DESULFURATION DE BAINS DE FER FONDU.PROCESS FOR THE DESULFURATION OF MOLTEN IRON BATHS.

La présente invention se rapporte à un procédé pour la désulfuration des bains de fer fondu, notamment par introduction d'un agent de désulfuration, à The present invention relates to a process for the desulfurization of molten iron baths, in particular by the introduction of a desulfurization agent, to

l'aide d'une lance immergée et au moyen d'un gaz porteur. using a submerged lance and using a carrier gas.

Il est connu que les processus de désulfuration se déroulent d'autant plus favorablement que le bain fondu contient moins d'oxygène. C'est pour cette raison que l'on désoxyde les bains de fer fondu avant la désulfuration et qu'on fait en sorte que le laitier qui surmonte le bain possède une composition chimique qui It is known that the desulphurization processes proceed more favorably than the molten bath contains less oxygen. It is for this reason that the baths of molten iron are deoxidized before the desulphurization and that the slag which surmounts the bath has a chemical composition which

réduise le risque d'une réoxydation au cours de la désulfuration consécutive. reduce the risk of reoxidation during consecutive desulfurization.

Ceci a conduit à développer des procédés qui tiennent compte de ces faits. This has led to the development of processes that take these facts into account.

Un tel procédé est décrit dans le DE-AS 22 09 902, suivant lequel, pour désulfurer un bain fondu, on le désoxyde tout d'abord dans une poche munie d'un revêtement de chamotte, magnésie, dolomite ou autre matière à forte teneur en argile, puis, on le recouvre d'un laitier possédant une composition chimique déterminée, pour en suite insuffler un mélange de calcium à grain fin ou de composés de calcium à l'a Such a process is described in German Offenlegungsschrift No. 22 09 902, according to which, in order to desulfurize a molten bath, it is first deoxidized in a pocket provided with a coating of chamotte, magnesia, dolomite or other high-grade material. in clay, then it is covered with a slag having a specific chemical composition, to then insufflate a mixture of fine-grained calcium or calcium compounds to the

de d'un gaz porteur neutre. Comme agents de désulfuration, on peut utiliser prin- of a neutral carrier gas. As desulphurisation agents, it is possible to use primarily

cipalement le calcium ou des composés de calcium tels que CaOr CaF28 CaSis CaC2; usually calcium or calcium compounds such as CaOr CaF28 CaSis CaC2;

le gaz porteur est un gaz neutre comme, par exemple l'argon. the carrier gas is a neutral gas such as argon.

Le laitier doit comporter moins de 2%-de FeO, l'orifice de la lance de souf- The slag must contain less than 2% FeO, the orifice of the

flage doit se trouver à plus de 2000 mm en-dessous de la surface libre du bain et on doit avoir effectué précédemment la désoxydation de manière que la phase flage must be more than 2000 mm below the free surface of the bath and the deoxidation must have been carried out previously so that the phase

métallique contienne plus de 0,015' Al. metal contains more than 0.015 'Al.

Il est à remarquer que la profondeur d'immersion de la lance de soufflage doi atteindre au minimum 2 m; dans un exemple particulier on indique 2,6 m pour une poche d'une hauteur de 4 m. En fait, on prend pour base le fait que le calcium, qui possède une pression de vapeur de 2,13 atm à 1600C se trouve à l'état liquide dans le bain fondu, pourvu qu'il se trouve au moins à 1,7 m au-dessous de la surfac It should be noted that the immersion depth of the blowing lance must reach a minimum of 2 m; in a particular example is indicated 2.6 m for a pocket with a height of 4 m. In fact, it is based on the fact that calcium, which has a vapor pressure of 2.13 atm to 1600 C, is in the liquid state in the melt provided that it is at least 1.7 m below the surface

libre du bain.free bath.

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On indique que les gouttes de calcium liquide s'élèvent beauccup plus lentement que ne le font les bulles de vapeur, de sorte qu'on obtient un temps de réaction plus long et, de ce fait, une utilisation plus avantageuse des It is indicated that liquid calcium drops rise much more slowly than vapor bubbles do, so that a longer reaction time is obtained and, as a result, a more advantageous use of

quantités de calcium mises en oeuvre. amounts of calcium used.

Le but de l'invention consiste à proposer un procédé qui soit en mesure de désulfurer les bains de fer fondu d'une façon plus complète et qui permette en même temps de se dispenser d'utiliser des laitiers synthétiques ou d'avoir The object of the invention is to provide a process which is able to desulphurize molten iron baths in a more complete manner and which at the same time makes it possible to dispense with the use of synthetic slags or to have

à surveiller la composition du laitier du four, ce procédé devant également per- to monitor the composition of the slag of the furnace, this process also having to

mettre d'éviter les grandes profondeurs d'immersion des lances de soufflage qui avoid the large immersion depths of the blower lances

sont génératrices d'usure.are generators of wear.

Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui prévoit que l'on verse un bain de fer fondu dans une poche appropriée, on le décrasse soigneusement et on le recouvre de 1 à 2 kg de chaux par tonne de fer, on désoxyde le bain fondu jusqu'à obtenir au maximum 35 ppm d'oxygène et, ensuite, on y introduit This object is achieved by the process according to the invention which provides that a bath of molten iron is poured into an appropriate bag, it is carefully decanted and covered with 1 to 2 kg of lime per ton of iron, it is deoxidized. the melt to a maximum of 35 ppm oxygen and then introduced

un mélange composé de chaux, de spath fluor et d'aluminium métallique, par souf- a mixture of lime, fluorspar and metallic aluminum, by

flage au moyen d'un gaz porteur à l'aide d'une lance immergée, en faisant en sorte que l'orifice de sortie de la lance se trouve à une profondeur moyenne flushing with a carrier gas using a submerged lance, ensuring that the exit orifice of the lance is at an average depth

d'environ 1500 mm au-dessous de la surface libre du bain. about 1500 mm below the free surface of the bath.

Suivant l'invention, l'opération de décrassage du métal fondu s'effectue le plus avantageusement aussitôtaprèslacoulée,en retenant lelaitierdu four au début et à la fin de la coulée et de préférence par mise en place d'un bouchon de bois et d'une boule dans le four. Ensuite, on enlève les restes de laitier entraTnés dans la poche et on les élimine,après quoi, on recouvre le métal According to the invention, the molten metal de-mopping operation is most advantageously carried out immediately after pouring, by keeping the furnace from the furnace at the beginning and at the end of the pouring and preferably by placing a plug of wood and a ball in the oven. Then, the slag remnants entrained in the pocket are removed and removed, after which the metal is covered.

fondu de 1 à 2 kg de Cao par tonne de fer. melted from 1 to 2 kg of Cao per ton of iron.

La retenue du laitier de four au début et à la fin de la coulée s'effectue donc de préférence conformément au procédé décrit par la demanderesse dans le The retention of the furnace slag at the beginning and at the end of the casting is therefore preferably carried out in accordance with the process described by the Applicant in the

brevet LU 61 204 et avec les moyens auxiliaires qui y sont décrits. patent LU 61 204 and with the auxiliary means described therein.

Il est important de ne laisser qu'une quantité de laitier aussi faible que possible à la surface du métal fondu. En fait, il a pu être démontré que, It is important to leave as little slag as possible on the surface of the molten metal. In fact, it has been shown that

en l'absence de laitier de four, la tendance à l'absorption d'azote et d'hydro- in the absence of oven slag, the tendency to absorb nitrogen and hydro-

gène par le métal fondu est remarquablement réduite. Dans ces conditions, le fait de recouvrir le bain d'une couche de chaux pure qui est une caractéristique de l'invention doit être considéré en premier lieu comme une mesure de protection contre l'absorption d'azote ou d'oxygène et, seulement en deuxième lieu, comme une mesure destinée à influencer les processus métallurgiques aux interfaces entre phases. En fait, on a pu constater qu'en présence de quantitéssuffisantes gene by the molten metal is remarkably reduced. Under these conditions, the fact of covering the bath with a layer of pure lime which is a characteristic of the invention must be considered in the first place as a protective measure against the absorption of nitrogen or oxygen and only second, as a measure to influence the metallurgical processes at the inter-phase interfaces. In fact, it has been found that in the presence of sufficient quantities

de laitier de four d'une composition déterminée aussi bien l'azote que l'hydro- furnace slag with a specific composition of nitrogen as well as hydro-

gène pénètrent dans la matrice métallique lors de la désulfuration consécutive. gene enter the metal matrix during consecutive desulfurization.

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Suivant l'invention, après avoir recouvert le métal fondu de chaux, on prend une autre mesure de protection contre l'absorption de N2 ou H2, en fermant According to the invention, after having covered the molten metal with lime, another protective measure against the absorption of N2 or H2 is taken, by closing

la poche à l'aide d'un couvercle qui ne présente que des ouvertures pour l'in- the bag with a lid that only has openings for

troduction de la lance de soufflage, ainsi que des sondes de mesures destinées the blowing lance, as well as measuring probes intended for

à capter la température et éventuellement l'activité de l'oxygène. to capture the temperature and possibly the activity of oxygen.

Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, le procédé suivant l'invention prévoit l'utilisation d'un mélange désulfurant composé de CaO, CaF2 ainsi que d'aluminium métallique, ce dernier pouvant être présent dans une proportion de 0 à 30% en poids tandis que la proportion de spath fluor peut être de 0 à 20% en poids et la proportion de chaux de 50 à 100% en poids. Il est évident que la proportion en poids d'aluminium métallique est calculée en fonction de l'activité mesurée de l'oxygène dans le métal fondu. Par ailleurs, en dépit de toute les précautions telles que le recouvrement par une couche de chaux, la fermeture de la poche par un couvercle, il n'est jamais possible d'éviter totalement la pénétration d'air dans le métal fondu, en raison de- l'agitation de la surface du bain par le gaz As already mentioned above, the process according to the invention provides for the use of a desulfurizing mixture composed of CaO, CaF2 and metallic aluminum, the latter being present in a proportion of from 0 to 30% by weight while the proportion of fluorspar can be from 0 to 20% by weight and the proportion of lime from 50 to 100% by weight. It is evident that the proportion by weight of metallic aluminum is calculated as a function of the measured activity of oxygen in the molten metal. Moreover, despite all the precautions such as covering with a layer of lime, closing the bag with a lid, it is never possible to completely avoid the penetration of air into the molten metal, because the agitation of the surface of the bath by the gas

porteur, de sorte qu'il est recommandé d'avoir toujours un certain excédent d'alu- carrier, so it is recommended to always have some surplus of

minium, même dans le cas de très faibles concentrations d'oxygène mesurées. even in the case of very low measured oxygen concentrations.

Onaconstaté avec surprise nu'il n'est pas nécessaire de broyer les différents constituants du mélange à une très faible granulométrie, le plus gros diamètre de It is surprisingly obvious that it is not necessary to grind the various constituents of the mixture at a very small particle size, the largest diameter of

grain de matière pouvant atteindre 2 mm. grain of material up to 2 mm.

Un autre fait surprenant consiste en ce qu'il est non seulement suffisant mais formellement recommandable de fixer la profondeur d'immersion de l'orifice Another surprising fact is that it is not only sufficient but formally advisable to fix the depth of immersion of the orifice

de débouché de la lance de soufflage à environ 1500 mm. outflow of the blowing lance to about 1500 mm.

Quant au processus de soufflage lui-même, on doit indiquer que, suivant l'invention, on règle le débit de gaz porteur passant dans la lance de soufflage sur une valeur constante et on fait varier suivant le besoin la quantité de mélange à introduire par unité de temps. C'est ainsi que, suivant la température As for the blowing process itself, it should be pointed out that, according to the invention, the flow rate of the carrier gas passing through the blowing lance is set to a constant value and the quantity of mixture to be introduced by the blender is varied as required. unit of time. This is how, depending on the temperature

du métal fondu, on peut, soit maintenir le débit de mélange à une valeur cons- molten metal, one can either maintain the mixing flow at a constant value.

tante sur toute la durée du traitement, soit introduire la majeure partie de during the entire duration of the treatment, to introduce the major part of

ce mélange pendant la période initiale. En variante, on propose suivant l'in- this mixture during the initial period. Alternatively, it is proposed according to

vention de maintenir la quantité'de mélange introduite par unité de temps à une valeur constante et de faire varier le débit de gaz porteur, selon que, à des to maintain the amount of mixture introduced per unit of time at a constant value and to vary the flow rate of the carrier gas, depending on whether

instants donnés, on veut obtenir une agitation plus forte ou plus faible du bain. given times, we want to get a stronger stirring or weaker bath.

Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre suivant l'invention, qui comprend essentiellement un sas de soufflage à roue à cellules permet de choisir An appropriate device for the implementation according to the invention, which essentially comprises a cell wheel blower allows to choose

librement les conditions de soufflane-ou d'insufflation. freely the conditions of blowing-or insufflation.

Ce sas permet de régler par variation connue la quantité de mélange à intro- This airlock makes it possible to adjust, by known variation, the quantity of mixture to be introduced.

duire par unité de temps par simple modification de la vitesse de rotation de la roue & cellules, le débit de gaz porteur passant dans la lance de soufflage by unit of time by simply changing the speed of rotation of the wheel & cells, the flow of carrier gas passing through the blowing lance

pouvant être modifié indépendamment de cette quantité. can be modified independently of this quantity.

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On peut par ailleurs obtenir un mode opératoire particulièrement avantageux en mesurant en continu la quantité d'agents désulfurants réellement introduite It is also possible to obtain a particularly advantageous procedure by continuously measuring the quantity of desulphurizing agents actually introduced.

et il suffit pour cela de mesurer continuellement le poids du réservoir de mé- and it suffices to continually measure the weight of the reservoir of

lange au fur et à mesure qu'il se vide, ce que le mode de construction de la lange as it empties, what the method of construction of the

plupart des installations classiques ne permet pas. most conventional installations do not allow.

Non seulement le métal fondu désulfuré conformément au procédé suivant l'invention présente la faible teneur en soufre désirée mais le métal luimême se distingue par une teneur extrêmement faible en inclusions, ces dernières Not only the molten metal desulphurized according to the process according to the invention has the desired low sulfur content but the metal itself is distinguished by an extremely low content of inclusions, the latter

possédant en outre un caractère sphérique accentué. possessing in addition an accentuated spherical character.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- Of course, the present invention is not limited to the embodiments

tion décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes acces- described and represented; it is susceptible to numerous variants

sibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on to the person skilled in the art, depending on the applications envisaged and without

ne s'écarte de l'esprit de l'invention. does not deviate from the spirit of the invention.

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Claims

REVENDI CATIONS

1. Process for desulphurizing molten iron baths, characterized in that the molten metal is poured into a suitable pocket, carefully decanted and covered with 1 to 2 kg of lime per tonne of iron. , the melt is deoxidized so as to leave only 35 ppm of oxygen at the maximum and then

adds a mixture of lime, fluorspar and metallic aluminum,

by means of a carrier gas and with the aid of a submerged lance, the orifice of

the lance at an average depth of about 1500 mm above

below the free surface of the bath.

2. A process according to claim 1, characterized in that at the beginning and at the end of the casting, it retains the furnace slag by disposing of a wooden capetdesphèrede in the oven and cleared molten metal poured into the

bagged slag residues.

3. A process according to one of claims 1 and 2, characterized in that

after the melt has been washed and lime coated,

a tight-fitting lid on the pocket.

4. Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that

the mixture comprises a proportion of 0 to 30% by weight of aluminum metal, a proportion of 0 to 20% by weight of fluorspar and a proportion of 50 to 100%

in weight of lime.

5. Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that

the substances constituting the mixture have a grain size of 0 to 2 mm.

6. A process according to one of claims 1 to 5, characterized in that

dose the mixture by means of a cell-wheel padlock, the flow of carrier gas introduced by the lance being set to a constant value

while adjusting the mixing rate to be introduced by stepwise variation.

7. Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that

varies the flow of carrier gas.

8. Process according to any one of Claims 1 to 7, characterized

in that the quantity of the mixture actually blown in is continuously measured

continuously measuring the weight loss of the mixing tank.