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WO1997038142A1 - Melange desulfurant a base de carbure de calcium - Google Patents

Melange desulfurant a base de carbure de calcium Download PDF

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WO1997038142A1
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Inventor
Gilles Nussbaum
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Pechiney Electrometallurgie SAS
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
    • C21C1/025—Agents used for dephosphorising or desulfurising

Definitions

  • the invention relates to a desulfurizing mixture based on calcium carbide intended to be injected using a lance into the liquid cast iron obtained at the blast furnace before passing it to the converter.
  • the Applicant has found that a desulfurizing mixture based on micronized powder of calcium carbide and containing both magnesium powder and aluminum powder, the latter in a well defined concentration range, allows a significant reduction iron losses during desulfurization.
  • the subject of the invention is therefore a desulfurizing mixture of refining pig iron consisting of at least 50% (by weight) of powdered calcium carbide with a particle size ⁇ 0.2 mm, from 1 to 20% of powdered magnesium with a particle size ⁇ 0.8 mm and from 5 to 15% of aluminum powder with a particle size ⁇ 0.8 mm, with optionally other powder additives such as lime, calcium carbonate, carbonaceous products and / or coating agents in a total amount of at most 30%.
  • the mixture according to the invention is based on technical calcium carbide, which generally contains around 80% by weight of C 2 Ca, the rest being lime, ground to a particle size less than 0.2 mm, with less than 25% of particles in the particle size range 0.1 - 0.2 mm
  • This carbide can be added with lime in addition to that resulting from the manufacture of technical carbide, calcium carbonate, carbon products such as carbon black , graphite or anthracite, or other products intended to improve the flowability of the mixture or to release gases allowing a good distribution of the desulfurizer in the hot melt. It is also possible to add up to 2% of a binder for coating the grains, for example hydrogenated castor oil as described in patent EP 0511121 of the applicant.
  • the magnesium is added to the mixture in the form of a powder or granules of pure metal or of a magnesium-based alloy with a particle size ⁇ 0.8 mm.
  • the grains can also be coated, like those of calcium carbide, with an organic product, for example based on saturated aliphatic acids or their esters as described in patent EP 0485309 of the applicant.
  • the mixing of the powders or granules is advantageously carried out in a mixer operating under neutral gas, for example nitrogen.
  • the mixtures according to the invention have a desulfurization efficiency at least equal to that of mixtures where aluminum is replaced in equal quantity by magnesium and therefore do not cause any overconsumption of product, which is quite unexpected since aluminum, unlike magnesium, is not by itself a desulfurizer.
  • a slag is formed which is more fluid, easier to clean and whose cleaning leads to much lower iron losses.
  • dross does not contain any products harmful to the environment such as sodium oxide.
  • the tests were carried out on pockets of 300 t of cast iron.
  • the initial sulfur content was close to 250 ppm, while the final content was around 55 ppm.
  • the effectiveness of a desulfurizer is defined by the ratio of the number of moles removed from the cast iron to the number of moles of desulfurizer injected, that is to say, in the present case, moles of C 2 Ca and Mg, raluminium not being in itself a desulfurizing product.
  • the iron loss is defined by the ratio of the mass of pig iron contained in dross to the mass of pig iron contained in the desulfurization pocket. The following results were obtained for the 3 mixtures, which are the average of 20 tests carried out under conditions as close as possible.

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

L'invention concerne un mélange désulfurant de la fonte d'affinage constitué d'au moins 50 % (en poids) de carbure de calcium en poudre de granulométrie < 0,2 mm, de 1 à 20 % de magnésium en poudre ou granules de granulométrie < 0,8 mm et de 5 à 15 % d'aluminium en poudre ou granules de granulométrie < 0,8 mm, et éventuellement d'autres additifs en poudre tels que la chaux, le carbonate de calcium, des produits carbonés, et/ou des agents d'enrobage des grains, la quantité totale des additifs étant d'au plus 30 %. Le mélange selon l'invention permet de réduire les pertes en fer au cours de la désulfuration.

Description

Mélange désulfurant à base de carbure de calcium
Domaine de l'invention
L'invention concerne un mélange désulfurant à base de carbure de calcium destiné à être injecté à l'aide d'une lance dans la fonte liquide obtenue au haut -fourneau avant son passage au convertisseur.
Etat de la technique
Bien que la fonte et le laitier soient coulés séparément du haut-fourneau, il subsiste une quantité appréciable de laitier dans la poche, de l'ordre de 5 kg/t. Par ailleurs, l'utilisation d'un produit désulfurant crée des crasses riches en soufre qu'il faut séparer du métal partant pour le convertisseur. A ce stade, le décrassage est fait mécaniquement, ce qui occasionne des pertes métal par entraînement. H est connu que l'obtention d'un laitier de désulfuration fluide permet de diminuer de manière significative les pertes métal lors du décrassage des poches. Pour ce faire, on ajoute dans la poche de métal, avant décrassage, du carbonate de sodium, qui se décompose en oxyde de sodium dont le point de fusion est 1132°C. Les crasses obtenues contiennent alors du sodium nuisible à l'environnement, d'où la recherche d'autres solutions pour réduire les pertes métal.
Par ailleurs, l'addition aux désulfurants de métaux réducteurs, tels que l'aluminium ou le magnésium, pour accélérer la désulfuration grâce à l'élimination de l'oxygène dissous dans la fonte, est également connue depuis longtemps, par exemple par le brevet FR 1168646 déposé par l'IRSID en 1957. Le brevet FR 2317361 de KLOCKNER-WERKE décrit un désulfurant à base de poudre de carbure de calcium, de cyanamide calcique ou de chaux auquel on ajoute de 0,5 à 3,5% de poudre d'aluminium ou de magnésium de même granulométrie. On connaît également, par le brevet EP 0398674 d'ELKEM METALS, l'addition au carbure de calcium d'aluminate de calcium à bas point de fusion pour obtenir une désailfuration plus complète des bains à quantité de mélange injectée constante. Objet de l'invention
La demanderesse a trouvé qu'un mélange désulfurant à base de poudre micronisée de carbure de calcium et contenant à la fois de la poudre de magnésium et de la poudre d'aluminium, cette dernière dans un intervalle de concentration bien délimité, permettait une réduction significative des pertes en fer au cours de la désulfuration. L'invention a ainsi pour objet un mélange désulfurant de la fonte d'affinage constitué d'au moins 50% (en poids) de carbure de calcium en poudre de granulométrie < 0,2 mm, de 1 à 20% de magnésium en poudre de granulométrie < 0,8 mm et de 5 à 15% d'aluminium en poudre de granulométrie < 0,8 mm, avec éventuellement d'autres additifs en poudre tels que la chaux, le carbonate de calcium, des produits carbonés et/ou des agents d'enrobage en quantité totale d'au plus 30%.
Description de l'invention
Le mélange selon l'invention est à base de carbure de calcium technique, qui contient généralement autour de 80% en poids de C2Ca, le reste étant de la chaux, broyé à une granulométrie inférieure à 0,2 mm, avec moins de 25% des particules dans le domaine de granulométrie 0,1 - 0,2 mm Ce carbure peut être additionné de chaux en supplément à celle qui résulte de la fabrication du carbure technique, de carbonate de calcium, de produits carbonés comme le noir de carbone , le graphite ou l'anthracite, ou d'autres produits destinés à améliorer la coulabilité du mélange ou à dégager des gaz permettant une bonne répartition du désulfurant dans la fonte hquide. On peut également ajouter jusqu'à 2% d'un liant d'enrobage des grains, par exemple de l'huile de ricin hydrogénée comme décrit dans le brevet EP 0511121 de la demanderesse.
Le magnésium est apporté au mélange sous forme de poudre ou de granules de métal pur ou d'alliage à base magnésium de granulométrie < 0,8 mm. Les grains peuvent également être enrobés, comme ceux de carbure de calcium, d'un produit organique, par exemple à base d'acides aliphatiques saturés ou de leurs esters comme décrit au brevet EP 0485309 de la demanderesse.
On ajoute enfin au mélange de 5 à 15% de poudre ou granules d'aluminium ou d'alliage à base aluminium pouvant également être enrobés d'un produit identique à celui utilisé pour le magnésium. _ „„„„, ., PCT7FR97/00592 O 97/38142
3
Le mélange des poudres ou granules se fait avantageusement dans un mélangeur fonctionnant sous gaz neutre, par exemple de l'azote.
Les mélanges selon l'invention ont une efficacité de désulfuration au moins égale à celle des mélanges où l'aluminium est remplacé en quantité égale par du magnésium et n'entraînent donc aucune surconsommation de produit, ce qui est assez inattendu puisque l'aluminium, contrairement au magnésium, n'est pas par lui-même un désulfurant. D'autre part, on forme un laitier plus fluide, plus facile à décrasser et dont le décrassage conduit à des pertes en fer très inférieures. Enfin, les crasses ne contiennent aucun produit nocif pour l'environnement tel que l'oxyde de sodium.
Exemple
On a comparé l'efficacité de désulfuration et les pertes en fer de 2 mélanges désulfurants de l'art antérieur à base de carbure de calcium technique, le premier contenant 20% (en poids) de granules de magnésium, le second 20% de poudre d'aluminate de chaux, à un troisième mélange, conforme à l'invention, contenant 10% de granules de magnésium et 10% de granules d'aluminium.
Les essais ont été réalisés sur des poches de 300 t de fonte. La teneur initiale en soufre était voisine de 250 ppm, alors que la teneur finale était d'environ 55 ppm. L'efficacité d'un désulfurant est définie par le rapport du nombre de moles éliminées de la fonte au nombre de moles de désulfurant injecté, c'est à dire, dans le cas présent, des moles de C2Ca et de Mg, raluminium n'étant pas en soi un produit désulfurant. La perte en fer est définie par le rapport de la masse de fonte contenue dans les crasses à la masse de fonte contenue dans la poche de désulfuration. On a obtenu, pour les 3 mélanges, les résultats suivants, qui sont la moyenne de 20 essais réalisés dans des conditions aussi voisines que possible.
Figure imgf000005_0001
En comparant les mélanges 1 et 3, on constate que leur efficacité en désulfuration est très voisine, mais que l'utilisation du mélange 3 conduit à diviser la perte en fer d'un facteur 3,7.
En comparant les mélanges 2 et 3, on constate d'une manière surprenante que l'aluminium conduit à une désulfuration nettement plus efficace et une division de la perte fer par 3, alors qu'on aurait pu s'attendre à des résultats semblables, puisque l'aluminate introduit de l'alumine dans le laitier et que l'aluminium s'oxyde dans la fonte pour former de l'alumine qui se dissout dans le laitier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Mélange désulfurant pour injection dans la fonte d'affinage liquide, constitué d'au moins 50% (en poids) de carbure de calcium en poudre de granulométrie < 0,2 mm, de 1 à 20% de magnésium en poudre ou granules de granulométrie < 0,8 mm et de 5 à 15% d'aluminium en poudre ou granules de gτanulométrie < 0,8 mm, avec éventuellement d'autres additifs en poudre tels que la chaux, le carbonate de calcium, des produits carbonés et/ou des agents d'enrobage des grains, la quantité totale d'additifs étant d'au plus 30%.
2. Mélange selon la revendication 1 dans lequel moins de 25% des grains de carbure de calcium ont une granulométrie comprise entre 0, 1 et 0,2 mm.
PCT/FR1997/000592 1996-04-04 1997-04-02 Melange desulfurant a base de carbure de calcium Ceased WO1997038142A1 (fr)

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