Transfert de silicium et de carbone entre un gaz CO-SiO-CO2 et un alliage Fe-Si-C : étude de laboratoire

par Kehui Qiu

Thèse de doctorat en Métallurgie

Sous la direction de André Rist.

Soutenue en 1993

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Elaboration fonte
• Carbone dioxyde
• Melange gaz
• Pig iron manufacture
• Carbon dioxide
• Gas mixture
• Hauts fourneaux
• Transfert de masse

Résumé

Dans les réacteurs d'élaboration de la fonte à l'aide de coke, le transfert du silicium vers le métal dépend des pressions partielles des deux gaz SiO et Co2 dilués dans un courant de Co. L'effet du Co2 est mal connu et difficile à évaluer. Nous présentons une tentative de mesurer la teneur en Co2 d'un mélange Co-SiO-Co2 en étudiant le transfert couplé de silicium et de carbone vers des gouttes d'alliage Fe-Si-C. Notre appareil, déjà utilisé par TONG [89 TON], comporte, dans la même zone chaude (1600C°), un générateur de SiO et un réacteur de SiO et un réacteur d'échange de Si et C entre le gaz et l'alliage. Nous avons procédé à de nombreuses vérifications sur l'émission de SiO dans le générateur et sur le transfert du silicium et du carbone entre le gaz Co-SiO-Co2 et des bains d'alliage liquide (11 g environ). Nous trouvons: 1) que la pression partielle de SiO est stable et reproductible (2,6. 10-3 atm) et 2) que les vitesses de transfert du silicium et du carbone sont en bon accord avec celles de TONG. Notre tentative de mesurer la pression partielle de Co2 à l'aide de gouttes témoins (0,29. 10-3 ± 0,5. 10-3 atm) ne conduit pas a une précision suffisante. L’équilibre dans un temps raisonnable et l'analyse chimique des gouttes présentent des exigences contradictoires sur la masse des gouttes que nous n'avons pas pu concilier. Pour éclairer une évolution non monotone de l'analyse des gouttes vers leur équilibre final, nous avons établi un modèle d’ « équilibre instantané » entre les gouttes et le gaz usé et mis a jour diverses caractéristiques du transfert couple du silicium et du carbone: maxima et minima de teneur en silicium ou en carbone, direction privilégiée d'approche de l'équilibre. Ce même modèle fournit une évaluation des durées minimales de mise en équilibre en fonction de la masse de gouttes et du débit du gaz

Titre traduit

The transfer of silicon and carbon between a Co-SiO-Co2 gas and an Fe-Si-C alloy : a laboratory study

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