Brevet FR2126367A1 — publié le 19721006

La présente invention est relative à un procédé d'addition d'un réactif granulaire ou en poudre à un .métal en fusion, ce réactif restant solide à la température du métal en fusion. L'invention concerne en outre un réactif granulaire ou en poudre r du typa pouvant être utilisé pour effectuer une réaction correctrice sur un métal en fusion. Dans de nombreux procédés d'affinage de métaux en fusion, un réactif granulaire ou en poudre est ajouté au bain de métal en fusion, ce réactif réagissant essentiellement avec le -£q métal en fusion dans la phase de scorification. Quelques exemples d'un tel proeédé sont l'addition de chaux à la fonte brute dans un four d'aciérie pour affiner la fonte brute en acier, et ^addition d'un agent de désulfuration, tel que du carbonate de calcium, du carbure de calcium, etc... â la fonte brute liquide, de 25 manière à éliminer le soufre dissous de cette fonte brute. L'effet de telles réactions entre une substance solide et un métal en fusion dépend de nombreux facteurs. Dans de nombreux cas, il semble que l'un des facteurs qui influence le plus l'effet de la réaction soit la mesure dans laquelle on parvient 20 à mettre le réactif en contact avec le métal en fusion. A cet effet, on a essayé de mettre le réactif à lrétat de très fine poudre et de le pulvériser avec une lance dans le métal à l'aide d'un véhicule gazeux. On a obtenu ainsi de bons résultats; cependant, il est apparu des difficultés qui peuvent limiter considé-25 rablement l'effet des mesures prises. Ces difficultés proviennent du fait que les grains ou la poudre de réactif ont tendance, dans de nombreux cas, à coaguler de façon importante, ce qui est encore accru par le fait que de nombreuses matières utilisées sont plus ou moins hygroscopiques; 3Q il résulte de ceci qu'on n'obtient pas une distribution appropriée entre le réactif solide et le métal liquide, ce qui, à son tour, nécessite une quantité excessive de réactif solide pour terminer la réaction comme on le désire. On constate qu'il est également possible d'amener le 35 réactif solide en contact intime avec le métal en fusion en agitant la masse entière pendant une longue période de temps. Cependant, avec les métaux à point de fusion très élevé en particulier, tels que les compositions de fer et les aciers alliés, une opération d'agitation mécanique intensive pose de sérieux problèmes 40 technologiques, c'est pourquoi on essaie en règle générale d'ef- 72 06154 a 2126367 fectuer la réaction entre le réactif solide et le métal en versant simplement ou en insufflant le réactif dans le bain. On peut remarquer qu'une distribution appropriée entre un réactif et un bain de métal peut être obtenue en choisissant 5 un réactif qui est également fondu à la température du métal en fusion eijqui se dissout rapidement, comme cela est le cas lorsqu'on ajoute du carbonate de sodium à .un bâin de fonte brute. Cependant, il apparaît fréquemment que ce procédé présente des inconvénients, lorsque, comme dans le cas du carbonate de sodium 10 dans la fonte brute, on obtient une scorie qui est particulièrement agressive vis-à-vis du revêtement réfractaire du récipient destiné à recevoir le métal en fusion. En outre, le carbonate de sodium dégage des fumées agressives et libère daris le réaction une quantité importante de 15 poussière de carbone, ceci constituant une nuisance pour l'environnement. La présente invention a pour objet d'éviter ces inconvénients et en particulier, grâce à un réactif solide granulaire ou en poudre, de rendre le contact entre ce réactif et le métal 20 fondu plus intime. L'invention consiste à mélanger le réactif, avant son introduction dans.le bain avec une matière solide en poudre fine, qui réduit la cohésion des grains du réactif et n'affecte pas en substance, de façon défavorable, l'accomplissement de la réaction avec le métal fondu. 25 Comme exemple favorable d'un tel procédé conforme à l'invention, on peut citer le mélange du réactif avec une matière en poudre, cette matière en poudre étant constituée essentiellement de SiOg colloïdale. A ce propos, on entend par SiOg colloïdale, la poudre qui est obtenue par dépôt d'une solu-30 tion colloïdale d'un composé de silicium, la poudre déposée ayant comme composition chimique SiOg. Cette matière a une densité apparente extrêmement faible. Elle est vendue sous le nom Ketjensil par la firme Ketjen et sous le nom Aerosil par la firme Degussa. Le mécanisme physique ou chimique selon lequel 35 l'addition de cette poudre à un réactif réduit, la cohésion des grains de ce réactif n'est pas totalement élucidé. Cependant, il semble que même de très petites quantités de cette poudre de Si02 colloïdale peuvent rendre des substances, telles que la chaux et le carbure de calcium, fluides et, pour ainsi- dire 40 "liquides". Si un tel mélange est versé ou insufflé à l'aide d'un 72*06154 ,. milieu gazeux, il semble- que les grains ou la poudre de ce mélange n'aient presque plus, tendance à coaguler. / Grâce au contact considérablement plus intime qui par conséquent peut être obtenu entre le réactif et le métal en fusion, il apparaît, dans de nombreux cas, qu'on peut obtenir un résultat, de réaction similaire avec, une quantité de réactif granulaire ou en poudre, qui est inférieure de 25. à 30#., Par conséquent,, on a obtenu de bons résultats en ajoutant de la silice colloïdale, aux additifs, en particulier à la chaux, qui sont ajoutés pendant l'affinage d'un bain d'acier dans un four d'aciérie. Conformément à 1Jinvention, on a obtenu de bons résultats en ^particulier si on ajoute à un bain de fonte brute pour réduire son pourcentage de;soufre, des agents de désul-furation conformes à l'invention. L'économie de chaux dans le processus d'affinage de l'acier réalisée conformément à l'invention ou .l'économie d'agent de désulfuration dans le processus de désulfuration de la fonte brute peuvent être réalisées par l'addition d'une quantité minimale seulement de poudre de SiOg colloïdale. Il semble qu'on puisse obtenir de bons résultats avec une addition de 0,1$ seulement de cette poudre à l'additif ou à l'agent de désulfuration. L'augmentation du prix de revient de l'additif ou de l'agent de désulfuration contenant l'addition est négligeable par rapport à l'économie pouvant être réalisée. . On a remarqué auparavant, que ces améliorations pouvaient être obtenues en ajoutant.un réactif et en versant ce réactif dans le métal en fusion. Conformément à l'invention, il semble que l'on puisse, obtenir.des résultats optimaux en insufflant le réactif ajouté dans le métal en.fusion par l'intermédiaire d'une lance, à l'aide d'un agent de suspension gazeux. Pendant le transport du réactif et pendant son passage dans un système de lance, l'appareil subit moins de risques d'encrassement et d'obstruction si le réactif est ajouté de la manière indiquée conformément à l'invention. L'invention concerne non seulement un procédé d'addition d'un réactif granulaire ou en poudre à un métal en fusion, mais également ce réactif lui-même, auquel on ajoute, conformément à l'invention, une matière solide en poudre, fine, cette matière solide étant capable de réduire la cohésion des grains du réactif. On a remarqué auparavant que, à ce propos, on peut obtenir de : 72 06154 " , 2126367 bons résultats en aj outant - de„la poudre de Si02 colloïdale, de préférence en-une quantité d'environ 0,1$ en poids» De-cette façon, on peut obtenir une amélioration des réactifs-granulaires ou en poudre, ces. réactifs-étant utilisés comme additifs pendant 5 l'affinage d'un bain d.'acier. ou ayant été choisis -comme agents de désulfuration connus comme tels pour la désulfuration de la fonte brute.- ... ... . .,.... ..... . . . -, L'efficacité.d'un figent de_désulfuration, dans certaines circonstances, est indiquée principalement par une va-10 leur a. Cette valeur a indique le nombre de kilogrammes d'-agent de désulfuration nécessaires pour réduire la teneur en soufre dans une, tonne de fonte brute de 0,01$. Naturellement, la valeur .de a dépend beaucoup d'un grand nombre de facteurs tels que les teneurs initiales en soufre, les teneurs finales en soufre, etc... 15 . _ Dès essais oiit été effectués avec divers agents de désulfuration de manière à examiner.dans quelle mesure la valeur a pouvait être réduite par addition de SiO^ colloïdale.. Les essais ont étéêffectués chaque fois avec.une quantité d'environ 0,1$ .de Si02 ajoutée,, le produit utilisé à cet effet étant 20 vendu par la firme Ketjen, Amsterdam, Pays-Bas, sous la marque de fabrique Ketjensil 201. ... .Dans un;grand nombre d'essais de désulfuration à l'aide de CaO dans des conditions de désulfuration sensiblement normales, on a trouvé des valeurs de a qui sont comprises essen-25 tiellement entre 4 et ,6. Par désulfuration avec CaO à laquelle on a ajouté 0,1$ de Ketjensil 201, on a obtenu des résultats de désulfuration comparables, cependant avec des valeurs de a inférieures en moyenne d'environ 1 kg.1/2 par tonne. On a obtenu-des résultats correspondants en utilisant 30 un mélange de carbure de calcium et de diamidure de calcium vendu comme agent de désulfuration par la firme SUddeutsche Kalkstickstoff Werke, en Allemagne.. On a trouvé .des valeurs de a d'environ 1,5 à 2 kg par tonne dans un grand nombre d'essais de désulfuration. En ajoutant 0,1$ de Ketjensil à.cet agent de .désulfuration, ces 35 valeurs de a ont pu être réduites d'environ 0,2 à 0f3 kg par tonne. ; ~ " On a pu obtenir d'excellents résultats dé désulfuration en appliquant, l'invention à un agent de désulfuration connu comme tel, qui .est, constitué d'un mélange d'approximativement 40 70 parties de chaux-azote technique et de 30.parties d'un carbonate 72 06154 5 2126367 de calcium contenant du carbone comme impureté, utilisé sous forme d'un produit appelé diamidure de calcium. La chaux-azote contient approximativement 60# de CaNCN, 12# de carbone, 15 à 20# de CaO, 1 à 6# de carbonate de calcium et des traces d'autres 5 impuretés. Au cours de la transformation de la chaux-azote en mélamine, dans une première phase, de la cyanamide se forme à partir de la cyanamide calcique en milieu aqueux, et l'hydroxyde de calcium formé, en passant dans COg, réagit avec le dioxyde de carbone pour donner du carbonate de calcium à grains fins qui 10 précipite ensuite. Ce sous-produit est appelé diamidure de calcium, qui, par conséquent, est constitué de carbonate de calcium à grains très fins et qui contient en outre environ 10# de carbone, provenant de la chaux-azote. Avec cet agent de désulfuration, on effectue des essais de désulfuration sur des variétés 15 de fonte brute dont la teneur en soufre est respectivement inférieure à 0,030#, comprise entre 0,050 et 0,069# et comprise entre 0,070 et 0,099#. Les essais sont effectués avec l'agent de désulfuration susmentionné, en ajoutant 0,1# de Ketjensil 201 dans certains 20 essais, tandis que cet additif est omis dans les autres essais. Le tableau ci-dessous indique les résultats de ces essais, dans lesquels les symboles suivants ont la signification suivante : ÏÏQ : pourcentage initial moyen de soufre dans la fonte brute, calculé sur plusieurs essais» 25 Se î pourcentage final moyen de soufre dans la fonte brute, calculé sur plusieurs essais. AS t pourcentage moyen d'abaissement de la teneur en soufre dans la fonte brute, calculé sur plusieurs essais. a : efficacité de l'agent de désulfuration, exprimée en kilogram-30 mes par tonne de fonte brute nécessaires pour une réduction de 0,01# de la teneur en soufre. : nombre d'essais ayant permis de calculer les valeurs moyennes. So AS S e % et Ketjensil 201 0,020 0,012 0,008 53 6,7 sans 0,016 0,011 0,005 16 4,2 avec 0,060 0,039 0,021 112 3,9 sans 0,063 0,038 0,025 6 avec o,oao 0,052 0, 028 «0 3,2 sans 0,078 0,032 0,046 3 2,6 avec 72 06154 6 2126367 Sur la figure unique du dessin annexé, les résultats des essais qui ont été rassemblés dans le tableau ci-dessus sont indiqués sur -un graphique sur lequel a est représenté en ordonnées chaque fois séparément en fonction de S , ~Es et S , portés 5 en abscisses et sur lequel chaque fois, les représentations d'essais sans Ketjensil ont été indiquées par des croix et les représentations des essais avec Ketjensil ont été indiquées par des points. On peut voir clairement à partir du tableau et de 10 la représentation graphique que le Ketjensil 201 conduit à une réduction considérable des valeurs de a. Finalement, on peut remarquer que SiO^ n'est pas en lui-même un agent de désulfuration et que toutes les substances de formule (CaO.nSiOg) ont un effet de désulfuration nul ou 15 très mauvais. Par conséquent, ^amélioration des résultats de désulfuration doit être attribuée aux meilleures propriétés "d'écoulement" du mélange décrit» 72 06154 7 2126367 REVENDICATIONS 1. Procédé d'addition d'un réactif granulaire ou en poudre à un métal en fusion, ce réactif restant solide à la température du métal en fusion, caractérisé par le fait qu'avant son introduction,dans le bain, le réactif est mélangé avec une matière solide en poudre fine qui réduit la cohésion des grains du réactif et qui n'affecte pas en substance, de façon défavorable l'accomplissement de la réaction avec le métal en fusion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réactif est mélangé avec une matière en poudre, cette matière étant constituée essentiellement de Si02 colloïdale. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le réactif comportant l'addition est constitué par les additifs, en particulier CaO, qui sont introduits pendant l'affinage d'un bain d'acier dans un four d'aciérie. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le réactif comportant l'addition est constitué par un agent de désulfuration, cet agent étant ajouté à vin bain de fonte brute pour réduire le pourcentage de soufre dans celle-ci. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'additif ou l'agent de désulfuration contient environ 0,1# de Si02 colloïdale. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le réactif comprenant l'addition est insufflé dans le métal fondu avec une lance à l'aide d'un milieu de suspension gazeux. 7. Réactif granulaire ou en poudre utilisé pour effectuer une réaction correctrice sur un, métal en fusion, ce réactif restant solide à la température de fusion du métal, caractérisé par le fait qu'on lui ajoute une matière solide en poudre très fine, cette matière solide étant appropriée pour réduire la cohésion des grains du réactif. 8. Réactif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on lui ajoute de la poudre de Si02 colloïdale, de préférence en une quantité d'environ 0,1# en poids. 9. Réactif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait qu'il est choisi.dans le groupe 7.2 .06354 H . 2126367 des agents de désulfuration connus comme tels pour la désulfuration de la fonte brute. 10. Réactif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'agent de désulfuration choisi est un mélange, 5 connu comme tel, d'environ 70 parties de chaux-azote technique et de 30 parties d'un carbonate de calcium contenant du carbone comme impureté utilisé sous forme de diamidure de calcium.