Brevet FR2124425A1 — publié le 19720922

La présente invention est relative à un procédé de désulfuration de la fonte en fusion provenant soit directement d'un haut fourneau ou d'un four de fusion, soit d'un mélangeur. Les procédés de désulfuration aénéralement pratiqués consistent à faire descendre la fonte en fusion en jet continu à travers une couche dIus ou moins épaisse de scorie qui est constituée par un agent de désulfuration, généralement un oxyde ou un carbonate alcalin ou alcalino-terreux et qui naoe sur le bain métallique contenu dans une poche, dans une poche-siphon ou dans d'autres récipients plus spécialement conçus â cette fin. Ces procédés ne conduisent qu'à une désulfuration de la fonte assez médiocre et nullement en rapport avec le pouvoir désulfurant effectif des agents de désulfuration généralement utilisés-, car lors du simple écoulement de la fonte dans une poche de récention, le contact entre métal et scorie n'est pas suffisamment prolongé et intime pour garantir un échanoe plus efficace. Aussi, pour arriver à un taux de désulfuration plus poussé, doit-on répéter cette opération plusieurs fois de suite dans des récipients successifs. L'application de tels procédés se heurte souvent à un manque de Dlace disponible pour Tins- « tallation des poches-siphon, Tune en contrebas de l'autre, ou encore à l'absence de moyens de levage nécessaires, si, par manque de place pour l'installation en hauteur, on peut se servir de poches à écoulement par le fond disposées sur un même plancher. L'élimination du soufre par ce traitement "en cascade" est assez satisfaisante et généralement suffisante pour la pratique courante. Des taux de désulfuration très poussés et un épuisement complet de l'agent de désulfuration ne peuvent néanmoins pas être réalisés parce qu'il est difficile, sinon impossible, de répéter les opérations plusieurs fois de suite dans la même série de récipients. La présente invention a pour but un procédé de désulfuration efficace, pratique et économique qui permet de se passer des transvasements complets précités et qui conduit, grâce à la mise en oeuvre de moyens simples et relativement peu o-néreux, à un "taux de désulfuration élevé, tout en assurant un épuisement complet du pouvoir désulfurant de la scorie utilisée. Suivant le procédé de l'invention, la fonte à désulfurer contenue dans une poche ou dans tout autre récipient métallurgique ouvert est envoyée en courant ininterrompu à travers une enceinte ouverte de traitement, qui est disposée à proximité immédiate du niveau de bain dans la poche et dans laquelle est maintenue en permanence un bain de scorie de désulfuration nageant sur la partie de la fonte à traiter amenée depuis la poche. La fonte est soulevée, à travers un tube vertical, rattaché au fond de l'enceinte de traitement et plongeant profondément au-dessous du niveau de la fonte dans la poche, par poussée dynamique provoquée par l'injection d'un gaz sous pression qui est insufflé en amont dudit tube à un ni 72 03570 2124425 veau situé au-dessous du niveau du bain dans Ta poche, de préférence à proximité de l'entrée du tube d'adduction. La fonte soulevée s'étale dans l'enceinte de traitement qui se trouve sous pression atmosphérique et elle s'écoule tout en étant en contact avec la scorie surnageante, vers un tube d'évacuation situé plus bas que le tube adducteur et se déverse à travers ce tube d'évacuation dans la poche d'où elle fut soutirée. Pour augmenter la capacité de traitement de l'installation ou pour réduire la durée de l'opération, la vitesse de circulation de la fonte à travers l'enceinte peut avantageusement être accélérée en ajoutant à l'action motrice imputable à l'insufflation du aaz sous pression dans le tube d'adduction, la force d'aspiration d'une pompe électromagnétique aménagée sur le tube élévateur. Le tube d'évacuation peut être très court, de sorte à rester émergé hors du bain dans la poche. La fonte s'écoulant par gravité de l'enceinte se déverse de la sorte sur la scorie nageant sur le bain métallique dans la poche. Le contact de la fonte avec l'agent désulfurant a donc lieu aussi bien dans l'enceinte de traitement que dans la poche, de sorte que les échanges entre métal et scorie facilitant la désulfuration se trouvent accélérés. La circulation de la fonte peut être continuée jusou'à ce que la scorie de désulfuration est complètement épuisée, respectivement jusqu'à ce que le taux désiré de désulfuration de / la fonte est atteint. La fonte liquide est portée ou maintenue à la température optimale de désulfuration, grâce à des moyens de chauffage appropriés, prévus dans l'enceinte de traitement. Il s'est également avéré utile, en vue d'intensifier encore davantage les réactions d'échange entre le métal et le produit désulfurant de mettre en suspension au moins une fraction du produit de désulfuration solide et finement divisé dans le gaz insufflé à la base du tube d'adduction pour le mélanqer ainsi directement au courant ascendant de fonte. Pour ne pas accumuler dans ce cas un excès de scorie dans l'enceinte de traitement, on peut maintenir le niveau de remplissage assez bas, de sorte qu'une partie du produit désulfurant amené avec la fonte ascendante peut être entraînée par l'action aspirante du vortex d'écoulement hors de l'enceinte surélevée pour être déversée sur la surface du bain métallique dans la poche. Une autre solution consiste à équiper l'enceinte de traitement d'un trop-plein par lequel l'excès de scorie accumulée pourra s'écouler librement vers la poche. Dés le début du traitement une partie de la quantité totale en scorie nécessaire à l'obtention du taux de désulfuration désiré Deut être introduite à l'état fondu ou solide soit sur la fonte décrassée contenue dans la poche, soit dans l'enceinte de traitement, dont Te fond est déjà recouvert d'une couche de fonte soûle- 72 03570 3 2124425 vée depuis la poche. Après démarrage de l'opération, Te solde est introduit en continu ou de façon intermittente soit â l'intérieur de l'enceinte de traitement, soit dans Te tube d'adduction sous forme d'une suspension dans le gaz. La scorie plus légère nage sur la fonte qui circule en courant ininterrompu à travers Ven-5 ceinte surélevée et on peut y maintenir en permanence une couche de scorie de hauteur voulue. Le débit d'écoulement et la hauteur de remplissage de l'enceinte peuvent être réglés à tout moment au moyen d'un tampon mobile ou d'un quelconque autre dispositif d'obturation approprié. Suivant une variante d'exécution, le tube d'évacuation est plus long et plon-10 ge également dans 1e bain métallique contenu dans la poche, de sorte que la fonte s'écoulant de l'enceinte de traitement est délivrée à une certaine profondeur sous la surface de la scorie dans la poche, ou dans un autre récipient,métallurgique. Dans ce cas, on pourra se contenter de n'introduire les additions désulfurantes que dans l'enceinte de traitement et/ou dans le tube adducteur. A la fin de 1'o-15 pération,1'agent de désulfuration épuisé est retenu dans l'enceinte de traitement par obturation des orifices des tubes d'adduction et d'évacuation, de sorte que la fonte traitée, contenue dans le récipient métallurgique est pratiquement exempte de scorie et n'a pas besoin d'être .décrassée. Une séparation très poussée de l'agent de désulfuration épuisé d'avec les qranul.es métalliques retenus peut être 20 réalisée en soumettant à l'action de vibrations la masse retenue dans l'enceinte de traitement avant d'éliminer l'agent de désulfuration. épuisé. Ce traitement, qui rend superflu tout décrassage du métal traité, peut s'appliquer avec avantage à la désulfuration de la fonte contenue dans des poches-torpille; de .même il peut être utilisé dans un siphon prévu entre haut fourneau et poche, de transfert. 25 Ce procédé permet donc d'assurer un contact intime, efficace et continuelle ment renouvelé entre le bain métallique et l'agent désulfurant et de rendre par là les réaction de désuTfuration pTus rapides et plus complètes. Les moyens à mettre en oeuvre se limitent essentiellement à une enceinte qui est munie d'un tube d'adduction comprenant un injecteur de oaz sous pression et le cas échéant une 30 pompe électromagnétique, ainsi que d'un tube d'évacuation pourvu d'un dispositif d'obturation réglable. Il s'entend que le principe de traitement et .le dispositif suivant l'invention peuvent également être utilisés pour le traitement au moyen d'une scorie appropriée de l'acier ou d'un bain métallique à base d'un autre métal que le fer. 35 D'autres buts et avantaoes de Ta présente invention aoparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes. La fonte à désulfurer provenant par exemple directement d'un haut fourneau est recueillie dans une poche à fonte classique 1. Préalablement, au cours, ou postérieurement au remplissage de la poche on y introduit une partie de la quanti 72 03570 4 2124425 té nécessaire de l'agent de désulfuration à l'état solide ou fondu. Comme a-gents de désulfuration susceptibles d'être uti1isés> i1 y a lieu de citer la chaux en poudre, la castine, le carbonate de soude utilisé seul ou en mélange avec de la chaux en poudre et éventuellement du poussier de coke pour renforcer 5 les conditions réductrices, le carbure de calcium, la cyanamide calcique, ainsi que des mélanges à pourcentages variables en ces produits. L'enceinte de traitement 4, constituée d'une chambre ouverte vers le haut à laquelle sont rattachés un long tube vertical 5 pour l'adduction de la fonte, ainsi qu'un tube d'évacuation 6 dont l'orifice d'écoulement est situé de préfé-10 rence à un niveau plus bas que l'embouchure du tube adducteur 5, est mise en place au-dessus de la poche 1. Le tube adducteur 5 est profondément immergé dans le bain.de préférence jusqu'au voisinage du fond de la poche 1 pour obtenir le meilleur effet de pompage, lequel est fonction de la profondeur d'immersion du tube adducteur. On 15 insuffle un oaz sous pression dans la partie inférieure intérieure du tube adducteur 5 pour provoquer la montée et la circulation de la fonte à traiter. Ce gaz peut être un gaz neutre comme l'azote ou l'argon ou encore un gaz réducteur. Comme gaz réducteurs peuvent entrer en ligne de compte des gaz résiduaires de procédés industriels à caractère réducteur, des oaz réformés, des hydrocarbures, 20 tels que méthane, propane, butane ou qaz naturel, etc. Au contraire des gaz neutres, les gaz réducteurs interviennent directement dans les réactions et permettent d'accroître encore davantage le taux de désulfuration tout en garantissant également un taux de régularité plus élevé, quelle que soit la composition de la fonte et notamment sa teneur initiale en soufre. 25 Pour l'insufflation du gaz à l'intérieur du tube, on peut se servir d'une canne réfractaire à partie inférieure recourbée, plongée dans le bain de façon â ce que son embouchure vienne se situer au voisinage immédiat du tube adducteur 5 ou s'engager dans l'intérieur de ce tube. On peut également, comme illustré, incorporer des conduites de gaz 10 dans le tube adducteur 5 en matière réfrac-30 taire. Ces conduites 10 débouchent à l'intérieur du tube 5 à un niveau 9 situé de préférence assez près de l'entrée du tube, afin d'obtenir une poussée dynamique élevée. Les jets de gaz sont dirigés radialement vers l'axe du tube. Une autre possibilité consiste à se servir d'une poche dont le fond est muni d'un ou de plusieurs injecteurs de gaz, par exemple d'une brique poreuse ou d'un fais-35 ceau de buses et de placer le tube adducteur 5, qui vient plonger jusqu'au voisinage du fond de la poche 1, juste dans l'axe des injecteurs. Cette dernière solution requiert évidemment un positionnement très exact de l'enceinte de traitement 4 par rapport à la poche 1, mais présente comme avantage que les condui 72 03570 2124425 tes de gaz n'ont pas besoin de traverser le bain métallique ou d'être incorporées au tube adducteur 5. Le qaz insufflé à l'intérieur du tube 5 se mélange à la fonte et conduit à une diminution de la densité apparente de celle-ci, tout en provoquant une poussée dynamique qui fait monter le niveau de la fonte dans le tube d'adduction 5. Il en résulte un débordement continuel de la fonte dans l'enceinte 4. On peut utilement auamenter le débit en équipant le tube adducteur 5 d'une pompe électromagnétique 11. Par dimensionnement approprié des tubes 5 et 6 et par utilisation de moyens d'obturation réglables, on parvient facilement à régler l'écoulement de façon à ce que la cuvette à parois inclinées prolongeant vers le haut l'orifice du tube d'évacuation 6 reste en permanence remplie de fonte 2". Une fois le niveau de remplissage dans l'enceinte 4 atteint après démarrage de la circulation de la fonte, le solde de l'agent de désulfuration est ajouté soit en continu, soit par intermittence. Par suite de la plus faible densité la scorie 3" surnage la fonte 2" recouvrant le fond de l'enceinte 4. Un alimentateur-doseur 8 sert à ajouter la quantité désirée par unité de temps de scorie solide fraîche. On peut toutefois également introduire le solde en scorie à l'état préfondu ou chauffé dans l'enceinte 4. Encore une autre solu tion consiste à mettre le solde du produit désulfurant pulvérulent en suspension dans le oaz insufflé à la base du tube d'adduction 5. Pour accélérer la fusion de l'appoint de scorie solide froide et/ou pour contrebalancer toute chute de température trop prononcée de la fonte par suite de la circulation continue entre la poche 1 et l'enceinte 4, on-peut prévoir à l'intérieur de l'enceinte 4 un chauffage au moyen d'êléctrodes, de brûleurs à gaz ou de brûleurs à plasma. Les brûleurs peuvent également servir à préchauffer l'enceinte avant le début de l'opération et à empêcher le refroidissement du revêtement réfractaire de l'enceinte entre le traitement de deux charges successives plus espacées dans le temps. Pour le traitement de tonnages très importants, on peut prévoir l'alimentation de l'enceinte 4 par l'intermédiaire de deux tubes d'adduction 5 afin de ne pas prolonger indûment le temps de traitement. En maintenant dans l'enceinte 4 une couche permanente de scorie 3" on parvient à opérer une double épuration au cours de chaaue cycle de révolution de la fonte; une première, lorsque le courant ascendant de fonte liquide 2", entraîné par le oaz qui s'y trouve mélangé, débouche dans l'enceinte et se mélange â la scorie 3", avant que la fonte ne retombe sur le fond et s'écoule en contact avec la couche de scorie maintenue dans l'enceinte 4; une deuxième,lorsque la fonte 2" s'écoulant de l'enceinte 4 retombe sur la couche de scorie 3' recou 72 03570 e 2124425 vrant la fonte 2' dans la poche 1. Pour favoriser davantage cette deuxième épuration par un contact plus intime entre métal et scorie, on peut prévoir des moyens mécaniques pour provoquer la désintégration du jet de métal en particules, de sorte que des particules relativement petites, susceptibles de réaqir de manière efficace, entrent dans la couche de scorie 3'. On parvient donc avec des moyens relativement simples, permettant de faire circuler la fonte à désulfurer un nombre voulu de fois à travers une enceinte contenant un bain de scorie fondue, à renouveler continuellement le contact de la fonte à épurer avec l'agent de désulfuration choisi à cet effet et à intensifier de la sorte l'action épuratrice. On réussit à réaliser un taux de désulfuration plus poussé tout en épuisant en même temps complètement le pouvoir désulfurant effectif de la scorie ajoutée en quantités plus réduites. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples donnés ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. 72 03570 ->124425 7 REVENDICATIONS 1.- Procédé de désulfuration de fonte en fusion caractérisé en ce que la fonte à désulfurer contenue dans un récipient métallurgique, par exemple une poche ouverte, est envoyëeen courant ininterrompu à travers une enceinte de trai- 5 tement sous pression atmosphérique, qui est disposée au-dessus de la poche à pro ximité immédiate du niveau du bain dans celle-ci et dans laquelle est maintenue en permanence un bain de scorie de désulfuration qui surnage une couche de fonte à traiter amenée depuis la poche à fonte, cette fonte étant soulevée à travers un tube vertical adducteur, rattaché au fond de l'enceinte de traitement et pion 10 géant profondément au-dessous du niveau de la fonte dans la Doche, par poussée dynamique provoquée par l'injection d'un gaz sous pression dans ledit tube, pour s'étaler dans l'enceinte et s'écouler en contact avec la scorie surnageante vers un tube d'évacuation dont Torifice d'écoulement est situé â un niveau inférieur par rapport à celui de l'embouchure du tube adducteur et pour se déverser à 15 travers ce tube d'évacuation dans la poche d'où elle fut soutirée. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz sous pression est insufflé, en amont du tube d'adduction immergé, à proximité immédiate, à l'intérieur ou à l'extérieur de l'entrée du tube qui s'étend de préférence jusqu'au voisinage du fond de la poche. 20 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ac tion motrice provoquée par l'insufflation d'un gaz sous pression dans le tube d'adduction est renforcée par la force d'aspiration d'une pompe électromagnétique dont est équipé le tube adducteur. 4.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 25 en ce que la fonte s'écoulant par gravité de l'enceinte surélevée se déverse par un tube d'évacuation émergé sur une couche de scorie surnageant le bain métallique dans la poche. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que Ton provoque une désintégration du jet de fonte s'écoulant vers la poche. 30 6.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube d'évacuation pionne jusqu'en dessous de la couche de scorie surnageant la fonte dans la poche. 7.- Procédé suivant la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce que l'excès de scorie accumulée dans l'enceinte de traitement s'écoule par un trop-plein 35 vers la poche à fonte. 8.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une partie de la scorie nécessaire à l'obtention du taux de désulfuration désiré est introduite dans la poche et en ce que le solde est déversé en continu ou par intermittence en vue de la formation d'une couche de scorie de 72 03570 8 2124425 hauteur voulue à l'intérieur de l'enceinte de traitement dont le fond est occupé par une couche de fonte qui circule en courant ininterrompu à travers l'enceinte surélevée. 9.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé 5 en ce qu'au moins une fraction du produit de désulfuration est mélangée directement au courant ascendant de fonte en le mettant en susnension dans le gaz insufflé à la base du tube adducteur. 10.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 6» caractérisé en ce que les additions désulfurantes sont introduites intégralement dans l'en- 10 ceinte de traitement et/ou incorporées directement au courant ascendant de fonte dans le tube adducteur et en ce qu'elles sont retenues en fin d'opération dans cette enceinte en obturant l'orifice des tubes. 11.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le gaz insufflé dans la partie inférieure intérieure du tube adducteur 15 est un gaz neutre. 12.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le gaz insufflé dans la partie inférieure intérieure du tube adducteur est un gaz réducteur. 13.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé 20 en ce que l'agent désulfurant est choisi parmi des produits comme le carbonate de soude, la chaux en poudre, la castine, le carbure de calcium, la cyanamide cal cique, utilisés seuls ou en mélanges. 14.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le débit d'écoulement et la hauteur de remplissage de l'enceinte de 25 traitement sont contrôlés et réglés au moyen d'un tampon ou d'un dispositif d'obturation équivalent. 15.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'enceinte de traitement ou son contenu sont chauffés au moyen d'électrodes ou de brûleurs. 30 16.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alimentation de l'enceinte de traitement en fonte est effectuée au moyen d'au moins deuxtubes d'adduction.