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PROCEDA POUR LA FABRICATION D'ACIER THOMAS. on a déjà. essayé de diminuer la. durée du soufflage' dans le procédé Thomas, afin d'augmenter le rendement de l'aciérie, en essayant des procédée consistant à faire fondre au préalable, dans des fours spéciaux, les fondants nécessaires à la formation des laitiers, afin de commencer le procédé Thomas avec un laitier déjà en fusion, et susceptible de réagir dès le début du procède.
Toutefois, ces essais n'ont pas donné de résultats pratiques, car les procédés en question sont trop compliqués et gênent la production de l'acier; de plus, étant donné qu'il faut employer de grandes quantités de fondants, les fra.is de premier établissement sont trop élevés, à cause des installa.** tions considérables nécessités par les fours, de sorte que 1'élé vation des prix de revient n'est pas en rapport avec les résultats obtenus.
La présente invention procure la possibilité de préparer des laitiers liquides destinés à être utilisés dans le procédé Thomas, et éventuellement dans le traitement ultérieur de l'acia
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p") brut, sans qu'il soit nécessaire de construire des (aura spé.
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aiaux, à la seule condition de disposer dans le voisinage de la cornue Thomas de fours basiques Siemens-Martin, pouvant être utilisée pour la préparation du laitier liquide.
La présente invention repose sur ce fait que l'on peut obtenir dans le four siemens Martin un laitier qui, après avoir joué son rôle dans le four Siemens Martin, possède encore assez de basicité pour agir dans le procédé Thomas. comme fondant de déphosphoration. Un tel laitier doit être pauvre en silice, phosphore et soufre; il constitue un déchet de première ou seconde fusion dans le traitement des riblons ou du minerai brut au four Siemens Martin, lorsque les fondants ajoutés sont convenablement choisis.
Maie c'est tout particulièrement le procédé pour la fabrication de l'acier connu sous le nom de procédé "Duplex" qui se prête le mieux à l'obtention de ce laitier propre à être utilisé dans le procédé Thomas; ce pro- cédé consiste à soumettre d'abord le métal au procédé Thomas, puis à l'introduire à l'état liquide dans le four Siemens Mar tin. Cette charge, pauvre en phosphore et en silice, utilisée dans ces procédés connus, donne suivant la présente invention, la possibilité d'obtenir un laitier de four Siemens Martin tellement pauvre en phosphore et en silice, qu'il possède en- core une basicité suffisante pour être utilisé dans le procédé
Thomas.
Il convient de mesurer largement l'addition de chaux dans le four Siemens Martin, et d'employer une chaux pauvre en silice, phosphore et soufre, afin d'obtenir une quantité de laitier relativement considérable, ayant une grande basicité, et une faible teneur en phosphore et en soufre.
Ce laitier Siemens Martin, résultant du procédé Siemens
Martin, et possédant une basicité élevée, est amené au four
Thomas, lorsque la fusion Siemens Martin est terminée, de pré- férence dans un bassin à revêtement basique, afin d'être uti- lisé encore à l'état liquide comme charge pendant le soufflage
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de licier Thomas brut.
il se produit alors un nouveau "procédé Duplex de laitiers'* dans lequel le laitier parcourt non seulement le procède Siemens Martin, mais aussi le procédé Thomas, c'est-à-dire dans le sens contraire du parcours effectue- par le métal dans le susdit procédé Duplex, puisque le laitier formé dans le four Siemens Martin au cours du procédé Siemens Martin est transporta immédiatement et enaore à l'état liquida comme charge dans le convertisseur Thomas.
La combinaison conforme à l'invention des procédés Siemens-Martin et Thomas concernant, les laitiers, représente .la première réalisation d'une procédé pratique, économique et satisfaisant du.point de vue des quantités, permettant d'obte- ni les avantages que procure le procédé Thomas commencé avec un laitier liquide. A 1'opposé du procédé:
Thomas actuel, elle permet d'augmenter, dès l'introduction du fer brut dans le convertisseur, la quantité, de riblons par rapport au procédé connu, car le besoin de chaleur au début du soufflage est moindre que dans le: procédé. actuel. on connaît déjà des procédés de fabrication d'aciers très purs aonsistant à évaluer les laitiers de première fusion et à employer des laitiers da seconde fusion. Mais l'emploi de ces: derniers laitiers dans le procédé Thomas offre la grande difficulté, vu l'équilibre calorifique, que- le second laitier doit nécessairement. être liquide; or la: préparation de ces laitiers liquides est très coûteuse et aompliquée;
elle nécessite l'installation de grands fours électriques de fusion, si 1'on veut pourvoir une aciérie Thomas, avec sa grande consomma.'.* tien d'acier, d'un laitier, liquide de seconde fusion en quantité suffisante. Le procédé: qui fait l'objet de la.présente invention procure pour la,, première fois la possibilité de traTailler au procédé Thomas avec un laitier de seconde fusion d'une façon économique et satisfaisante du point de vue des
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quantités. Par le soufflage dans ce second laitier liquide et pauvre en phosphore et en soufre, on peut diminuer la teneur de l'acier en phosphore et en soufre bien au-delà des limites qu'il est possible d'atteindre actuellement.
D'ailleurs ce laitier de seconde fusion n'est pas perdu; on peut le retenir dans le convertisseur par un 'épaississement pousse et le faire servir au soufflage de la fusion suivante. En outre, ce soufflage avec un laitier neuf, provenant d'un four Siemens Martin, ne donne pas de déchets excessifs, car par suite de la teneur en FeO et MnO du laitier des fours Siemens Martin, la scarification du Fe et du Mn est très faible avec le procède Duplex de laitiers.
Il convient d'intercaler entre le four Siemens Martin et le convertisseur Thomas un mélangeur de laitiers, destiné à recevoir l'arriTée continue du laitier Siemens Martin, que celui-ci provienne du traitement des riblons et du minerai brut, ou du traitement Duplex dans le four Siemens Martin; la charge de laitier nécessaire au soufflage est prélevée dans ce mélangeur, qui permet d'obtenir une composition uniforme du laitier destiné au soufflage, son emploi est d'autant plus indiqué que le laitier Siemens Martin dont il s'agit, possède un point de fusion très élevé, par suite de sa forte basicité et de sa. faible teneur en silice, il évite également des temps d'arrêt qui provoqueraient une solidification partielle du laitier.
D'après le procédé dont il s'agit on peut travailler au convertisseur avec du laitier Siemens Martin liquide commet unique charge de déphosphoration; mais rien ne s'oppose à ce que l'on ajoute de la chaux au laitier.
Le procédé conforme à 1'invention peut s'exécuter de la manière suivante, donné à titre d'exemple.
Comme charge pour le four Siemens Martin on utilise un matériau relativement pauvre en phosphore et en soufre, par exemple des riblons frais ; unacier pauvre en phosphore, ailicum
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et soufre, à l'état solide ou liquide; ou mieux encore, un acier Thomas ramené déjà à 0,1% de phosphore, soit à l'état fondu, s,oit sous laòrme de blocs bruts., récemment solidifies et ecncore chauds. La- charge en chaux est normale;
toutefois, d'après 1*invention elle est relativement oopieuse, et constituée par, de la.chaux pauvre en silice, en phosphore et en soufre, ceci afin d'obtenir un laitier d'une faible teneur en silice, phosphare et soufre. Apres traitement normal et coulée, on transporta le laitier à l'appareil Thomas dans un bassin ou récipient qui est de préférence revêtu basiquement, et on le verse dans un mélangeur, qui peut être faiblement chauffé, afin de maintenir le laitier en fusion. on prélève dans ce mélangeur la quantité de laitier nécessaire pour le procédé Thomas. Puis on introduit le fer brut dans le convertisseur, et on ajoute le laitier par dessus.
On peut ajouter de la pierre calcaire ou de la chaux éteinte, et il importe du point de vue économique que ces additions solides ne se fassent pas sous la forme de trop gros blocs, comme cela se fait dans le procédé Thomas actuel. Au cours du soufflage subséquent dans le convertisseur, il y a lieu d'assurer un large refroidissement du bain d'acier par le moyen de riblons, que l'on introduit de préférence en majeure partie dans la cornue au cours du soufflage. A l'opposé du procédé Thomas actuel, on peut déjà introduire une assez grande quantité de riblons en même temps que la charge, car le début de la période de soufflage exige sensiblement moins de chaleur.
Lorsque le soufflage est fini, on achève la fusion d'une façon normale, et on coule le laitier, on peut employer pour charger le four- Siemens Martin aussi bien du métal Duplex que de 1'acide Thomas de qualités diverses. Lorsque l'on veut produire de l'acier spécial, pauvre en phosphore et en soufre, on intro duit dans le convertisseur, après l'enlèvement du premier 1aitier, une seconde charge de laitier provenant du mélangeur, et
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on reprend le soufflage pour un temps assez court.
Ce prooédé peut être appliqué avantageusement à 1'affinage de fonte Thomas à haute teneur en soufre et silicium .11 est très important de constater que le travail arec comme charge ou comme second laitier l'emploi. d'un laitier liquide provenant d'un four Siemens Martin facilite la désulfuration au cours du procédé Thomas par rapport à l'état actuel de ce procédé. Cela permet l'affinage d'une fonte très sulfureuse, et d'enlever le soufre jusqu'à la teneur prescrite pour l'acier.
De même, l'actuel procédé Thomas avec des charges solides impose une limite supérieure à la teneur de la fonte en silicium
Il est d'usage de n'affiner que de la fonte ayant une teneur maxima en silicium de 0,1 à 0,4 %. Or le travail au four Thomas avec un laitier liquide provenant d'un four Siemens Martin, et particulièrement en oombinaison avec un changement de laitier donne la possibilité de travailler tout aussi bien une fonte ayant une teneur plus élevée en silicium.
Cette possibilité a son importance du fait qu'il est facile de préparer au haut-fourneau, même avec un laitier acide, une fonte riche en siliciumet soufre en utilisant oertains minerais pauvres en fer, et riches en SiO2 et en S, qui sont très abondants et qui sont considérés comme de peu de valeur, car l'affinage des fontes qui en résultent rencontre de grandes difficultés techniques et économiques, une telle fonte brute peut présenter une teneur allant jusque 0,5 % en soufre ou davantage pour une teneur en silicium, etc. 0,5 à 1% Simultanément la teneur en phosphore de ces fontes n'est que de 1,2 à 1,5 % au lieu de la teneur habituelle de 1,8 %.
En ajoutant des minerais utilisables aujourd'hui pour l'affinage Thomas on arrive à rapprocher ces teneurs en S, Si et p de celles cou- ramment utilisées dans le procédé Thomas, mais cela ne suffit
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pas pour réaliser une fonte utilisable pour le procède Thomas ordinaire.
Le travail d'après le procédé conforme à l'invention permet l'affinage d'une fonte ayant ladite composition. L'addi- %ion de charges liquides dans le convertisseur améliore le bilan calorifique et augmente la température du bain, ce qui favorise la. désulfuration pour la même raison, d'un meilleur bilan calorifique la teneur en phosphore - qui est l'agent thermique le plus important du procédé -*- peut être inférieure à ce qu'elle doit être avec le procédé actuel. Cet abaissement de la teneur en P de la fonte brute a pour nouvelle conséquence que la-masse des scories ne devient pas excessive, malgré l'aug- mentation des quantités de silicium et de soufre qu'elles doivent absorber par rapport au procédé actuel.
Si enfin l'affinage de la fonte brute d'après le procédé qui vient d'être décrit ne donne pas encore un acier ayant le degré-de pureté requis, il subsiste la possibilité, après onlè- vement. du premier laitier, d'ajouter une nouvelle charge liquide en provenance d*un four Siemens Martin et d'atteindre le degré d'épuration voulu en recommençant le soufflage avec ce second laitier.
Ce dernier procédé proaure l'avantage spécial d'une grande économie de manganèse, car le rale de celui-ai qui est de désulfurer la fonte avant affinage, diminue en importance, car la désulfuration se fait plus facilement dans le oonver- tisseur qu'avec le procédé actuel. Le nouveau procédé permet rabaisser à 0,4 % la teneur de la fonte brute en manganèse, alors qu'avec le procédé actuel cette teneur doit atteindre au moins 0,8 à 1% Mn.
Ses divers modes d'exécution du procédé conforme à 1'invention intéressent toutes les forges qui disposent d'un four Thomas situé. à proximité d'un four Siemens Martin, ou qui
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peuvent construire des fours Siemens Martin dans le voisinage de leur four Thomas, pour préparer l'acier et le laitier. Ces conditions sont généralement réalisées.
Voici résumés les avantages de l'invention
1 - Economie de chaux pour la réutilisation du laitier de four Siemens Martin; 2 - Diminution de la durée de soufflage, et par suite aumen..
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tation de la production et abaissement du prix de reTfijht de l'acier Thomas;
3 - L'augmentation de la production du convertisseur permet d'améliorer l'alimentation en acier Thomas préalablement affiné du four Martin destiné à parfaire l'affinage; - La chaleur nécessitée au cours du procédé actuel pour chauffer et faire fondre les laitiers froids et solides devient disponible pour faire fondre les riblons.
De sorte qu'au lieu de faire fondre et de préparer ces riblons au four Siemens Martin comme cela se fait actuellement, on peut en charger de grandes quantités dans le convertisseur pour les amener en fusion, quitte à les préparer éventuellement au four Siemens Martin, ce qui permet d'économiser la coûteuse perte de chaleur et de temps qu'entraine la fusion au four Siemens Martin.
Les possibilités désignées sous 3 et 4 ont pour effet de réduire le temps de fusion et d'augmenter la production, même celle du four Siemens Martin.
3 - Possibilité de fabriquer, par l'emploi d'un second laitier, un acier Thomas spécial, ayant une faible teneur en pets.
6 - Economie de fer et de manganèse, vu que ces métaux se retrouvent sous forme d'oxydes dans les scories Siemens Martin; de sorte que, d'après l'équilibre chimique à maintenir entre le laitier et le bain d'acier, il en résulte une diminution des déchets au convertisseur par rapport à l'emploi de la chaux comme charge.
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7 - Possibilitéd'affiner de la fonte brute ayant une faible teneur en P et une forte teneur en soufre et en silicium.
On peut étendre le champ de l'invention, avec la même portée et les mêmes avantages, c'est-à-dire le nouveau prooédé Duplex de laitiers, à la combinaison du travail au convertis*-* seur Thomas avec un four électrique, en utilisant comme charge de déphosphoration dans le convertisseur, soit comme premier, soit comme second laitier, les scories liquides provenant du four éledctr-métallurgique, et en employant de préférence comme charge métallique dans le four éleotrique producteur des laitiers de l'acier pré-affiné au convertisseur Thomas.