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"Perfectionnements à la fabrication de l'acier par le procède Thomas" La. présente invention a pour objet une suite d'opérations techniques nouvelles qui pren- nent place respectivement avant, pendant et après le cycle des 1),-hases habituelles du procédé Thomas de fabrication de l'acier.
On sait que les aciers fabriqués d'après le procédé Thomas présentent généralement un cer- tain nombre de défauts par rapport aux aciers fabriqués au four Martin ou au four électrique. les aciers Thomas ont, en général, une teneur en soufre un peu trop élevée et, si on veut pousser trop loin la, déphosphoration, on a des
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inclusions non métalliques et des formations de protoxyde de fer provenait de la durée trop pro- longée du sursoufflage.
les perfectionnements qui font l'objet de l'invention permettent de supprimer ces incon- vénients ou ces défauts de l'acier Thomas par régularisation de la composition dudit acier et par l'obtention d'une température de coulée optimal
Conformément à l'invention, pour obtenir en définitive par le procédé Thomas un acier qui présente des qualités comparables à celles des aciers Martin et des aciers électriques tant en 'ce qui concerne les teneurs en phosphore et en soufre qu'en ce qui concerne la teneur en oxydes libres ou dissous, on agit successivement au cours des différentes phases de ce procédé de fabrication sur la desulfuration de la fonte avant introduction dans le convertisseur, sur la déphosphoration et enfin sur les inclusions et la température de coulee après le traitement au convertisseur.
On va examiner successivement de quelle faucon sont conduites ces differentes opérations qui se combinent et se complètent pour obtenir le résultat cherché, à savoir la production par le procède Thomas d'un acier ayant toutes les qualités de l'acier Martin ou de l'acier électrique).
Tout d'abord , il convient d'indiquer que, pour obtenir le resultat cherche, il faut partir d'une fonte très fluide et physiquement aussi chaude que possible, car, ainsi qu'on le verra plus loin au sujet du traitement au conver-
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tisseur, le traitement adopté aurait une certaine tendance à produire à la sortie des convertisseurs un acier à température légèrement inferieure à celle de l'acier obtenu par les procédés ordinaires.
On part donc, comme on vient de le dire, d'une fonte très fluide et aussi chaude que pos- sible. Cette fonte qui va être utilisée au convertisseur doit normalement avoir à ce moment une teneur en soufre extrmement faible, puisque, dans le convertisseur, il ne peut y avoir qu'une élimination peu importante de cet element.
Dans le procédé Thomas ordinaire, on ne peut guère lutter contre la teneur en soufre qui est cependant nuisible . ,AU contraire, confor- mément à l'invention, on agit très fortement sur la teneur en soufre avant 1'introduction de la fonte au'convertisseur.
Les procédés employés jusqu'ici pour la desulfuration consistaient soit à ajouter dans le mélangeur ou dans les poches à fonte certaines quantités de manganèse sous,forme de fonte manga- nesee ou sous forme d'oxydes, soit à ajouter dans les poches à fonte à la sortie du melangeur une certaine quantité de carbonate de soude ou d'un autre corps désulfurant.
Le premier procedé ne donnait pas une désulfuration suffisante et le second ne donnait qu'une désulfuration minime, car la garniture de la poche étant ordinairement faite en briques silico-alumineuses, le carbonate de soude, en pré- sence du fer et à 900 , donnait lieu à la forma- ,
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tion de soude, corps basique par excellence, qui s'attaquait immédiatement à la silice du revêtement.
Pour obtenir une desulfuration satis- faisante, on utilise, conformement à l'invention, comme revtement de la poche à fonte utilisée à la sortie du mélangeur, un revêtement dolomitique cons- titué soit par des briques de dolomie, soit par un pise dolomitique spécialement établi. En outre, en combinaison avecce revêtement dolomitique, on utilise également le carbonate de soude solide ou en fusion et on l'introduit dans cette poche ainsi revêtue dans une proportion d'environ 2 à 8 kg . pour 1.000 kg. de fonte (suivant que la matière est à l'état solide ou à l'état liquide).
Dans ces conditions, il n'y a plus reaction du carbonate de soude sur le revêtement etla soude peut agir directement pour désulfurer.
Lc soufre du sulfure de fer se transforme en sul- fure de sodium qui surnage au-dessus de la fonte.
Il y a lieu de remarquer que ce garnis- sage de la poche est extrêmement résistant, beaucoup plus que la ne le seraient par exemple des briques de magnésie qui éclateraient très facilement sous l'influence des changements de température; avec ce revêtement dolomitique qui est d'autre part peu coûteux, la poche peut arriver à supporter de 600 à 1.000 charges sans qu'on ait besoin de refaire le revêtements
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Après cette opération, qui peut être répétée une seconde fois dans la poche specialement garnie, on a une fonte parfaitement desulfuree et fluide et qui a toutes les qualités nécessaires pour subir au convertisseur une transformation avantageuse et économique.
Cette fonte est amenée au convertisseur et la première partie du traitement dans cet appareil ne subit aucune modification par rapport au procé- dé habituel.
Le convertisseur est chargé avec addi- tion, comme à l'ordinaire. de chaux destinee à se combiner aux différents éléments contenus dans la fonte . Ensuite, on souffle.
La modification imaginée par la deman- deresse ne commence qu'à partir de la période dite de"sursoufflage"; c'est cette modification qu'on va décrire maintenant après avoir rappelé les inconvénients que présentait le procédé anterieur.
On sait qu'avec le procédé Thomas il est difficile d'obtenir une déphosphoration satisfai- sante, car si l'on veut pousser cette déphosphora- tion pour amener la teneur en phosphore à une valeur extrêmement faible (de l'ordre de la teneur en phosphore des aciers Martin ou électriques) on est conduit à pousser le "sursoufflage" et à provoquer une oxydation du metal.
Si l'on veut faire tomber la teneur en phosphore au-dessous de 0,04%, il se produit une oxydation rapide du fer d'où production d'oxy- des et d'inclusions dans l'acier.
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Le procédé qui fait l'objet de l'invention consiste à obtenir une basse teneur en phosphore sans créer de nombreux oxydes qui dégénèrent en inclusions Dans le procédé Thomas ordinaire, le "sursoufflage" s'effectue sans ar- rêt. -Au contraire, conformément à l'invention, au moment où le sursoufflage" commence, on arrête l'introduction du vent et on fait une addition supplémentaire de chaux, cette chaux étant de préférence, mais non necessairement, concassée en morceaux de 20 à 25 mm. de grosseur et depoussie- rés ; cette chaux doit autant que possible être bien cuite et être aussi pure que possible, afin qu'elle ait un pouvoir de fusion et de reaction maximum.
Elle pourra éventuellement et sans dif- ficultes être chauffée au préalable à 1. 000 ou 1. 100 .
Pour hâter sa mise en solution et pour établir un contact intime avec le laitier déjà forme, on reintroduit le vent pendant quelques secondes, la cornue etant relevée. Dès que la chaux concassée est entrée en fusion et se trouve melangée au laitier, on rabat la cornue et des réactions complémentaires se produisent déjà sans addition d'air
On activées réactions par une addi- tion de carbonate de soude et un brassage du laitier, brassage qui peut s'effectuer au moyen d'une per che .
,Reniant ce repos de la cornue, repos qui peut durer de 60 à 90 secondes environ,
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un équilibre chimique stable tend à s'établir entre le métal et le làitier . Quand cet équilibre est à peu près établi, on relève la cornue et on admet de nouveau le vent pendant un temps très court pour avoir une déphosphoration parfaite. la. rapidité avec laquelle s'effec- tue cette dernière operation est telle que l'incor- poration d'oxydes au bain est réduite au minimum.
D'ailleurs, ce soufflage final pourrait même être presque totalement supprimé; il n'est fait que pour activer la dernière partie des réactions et pour gagner du temps .
Dans le procède modifié qui fait l'ob- jetde l'invention, on voit que le laitier grâce à cette introduction de chaux avant la période de "sursoufflage" et grâce à l'addition de carbonate de soude est maintenu intensément actif au point de vue chimique alors que, dans le procède habi- tuel, pendant la période de "sursoufflage" le laitier dont la chaux est un élément actif avait terminé une partie de son rôle absorbant.
Gomme la période de sursoufflage ne devait pas être @ trop prolongée pour ne pas pro- voquer une .trop forte oxydation du fer, une quan- tité appréciable de phosphures restait dans le bain métallique ainsi qu'une quantité importante d'oxydes. Au contraire, avec les modifications apportées au procédé ordinaire conformément à l'in- vention, on a une production moindre d'oxydes,, ce qui se traduira par une quantité moindre d'inclu- sions . Tous ces phénomènes se produiront d'au- tant plus facilement que la fonte aura été introduite
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plus chaude dans le convertisseur et se trouvera par conséquent plus fluide.
En outre, le laitier, rajeuni,
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can2:le on l'a vu, au début du "sursouf.f1age",exer- cera jusqu'à la fin de la conversion une action epurante sur le metal en fusion.
On a déjà, il est vrai, préconisé des modifications à la période de "sursoufflage" mais ces modifications consistaient à enlever le laitier en totalité ou en partie par décrassage dès le premier arrt du "sursoufflage" et à ajou- ter soit un laitier frais, soit de la chaux seule sur le bain.
Cette façon de procéder présente les inconvénients suivants :
Au premier décrassage, on obtient une scorie Thomas à faible teneur en or P2O5 et le deuxième laitier, avant coulée de l'acier, devient une scorie Thomas renfermant-le P2O5 sous forme de phosphateà peu près insoluble dans l'acide citrique (voir les études de Koerber et Sullwald).
On ne doit pourtant pas ignorer l'importance de la récupération du phosphore sous l'état le plus rémunérateur dans les scories Thomas.
Dans le procédé qui fait l'objet de l'invention, on n'opère aucun décrassage inter- médiaire et la récupération du phosphore dans la scorie est'totale et sous la forme la meilleure.
A la sortie du convertisseur, on ob- tient un acier contenant peu de soufre, peu de
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phosphore, peu d'oxydes et peu d'incisions.
Le métal ainsi obtenu peut encore être amélioré, Une dernière désulfuration par la soude au moment du 'corsage du convertisseur dans la poche à acier peut encore être effectuée,,
Généralement, l'acier sortant du convertisseur est coulé en lingots par l'inter- médiaire d'une poche et de lingotières.
Conformément à la présente inven- tien, au lieu de faire passer l'¯acier directement de la cornue aux lingotières par l'intermédiaire de la poche de coulée, on le fait passer dans un four spécial à rayonnement et de grande capacité (c'est-à-dire pouvant contenir une ou plusieurs coulées) par exemple dans un four électrique à rayonnement dénomme' 'mélangeur d'acier à rayonne** ment.., mais un four à arc ou tout autre four (chauffé par un moyen quelconque) à revêtement neutre, siliceux ou basique peut aussi convenir.
Bans ce four, le métal est amené ou est maintenu à température convenable; il est ainsi conservé plus fluide et, pendant son repos dans le four en question, un dégazage se produit et également une décantation des dernières impuretés. On a aussi la faculté d'effectuer certaines additions conditionnées, solides ou liquides.
Le traitement, à la sortie du conver- tisseur, permet en outre d'homogénéiser les com- positions chimiques, par exemple, entre plusieurs coulées et de régulariser la température, l'acier étant maintenu dans le four en question à une température sensiblement constante,
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De cette façon, l'acier qui sera coulé dans les lingotières le sera toujours dans les mtmes conditions et des resultats tout à fait remarquables et comparables pourront être obtenus.
En définitive, on voit du'on obtient ainsi un acier qui, bien que traité au convertisseur Thomas, a toutes les qualités d'un acier traité au four Martin ou au four électrique.