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Procédé pour la préparation de l'acier par affinage au vent dans le convertisseur Thomas.
Dans le mode opératoire habituel jusqu'ici pour la prépa- ration de l'acier Thomas, le bain d'acier contient, à la fin du processus proprement dit d'affinage au vent, outre les ré- sidus habituels de quelques centièmes pour cent de phosphore; de carbone, de soufre, et 0,2% environ de manganèse, encore une certaine quantité d'oxygène qui doit être éliminée au ren- due inoffensive par des agents de désoxydation introduit ulté- rieurement, de telle façon que l'acier devienne forgeable c'est à dire non cassant à chaud.
La consommation d'agents désoxydants - dans le procédé @
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Thomas il s'agit presqu'exclusivement de corps véhicules de manganèse sous forme de ferro-manganèse - dépend donc de la teneur de l'oxygène qui existe dans l'acier. Dans le mode opé- ratoire usuel jusqu'ici, cette teneur en oxygène a toujours une certaine valeur qui (indépendamment d'autres facteurs, tels par exemple, que la constitution de la scorie, le degré de déphos- phoration, etc..) dépend largement de la température du bain une fois l'affinage au vent terminé. A son tour la température finale du bain est déterminée avant tout par des considérations de technique de coulée, c'est à dire qu'elle ne doit pas des- cendre au-dessous d'une limite inférieure déterminée.
Mais, d'autre part, le degré de déphosphoration dépend notablement de la température du bain lors de l'achèvement de l'affinage au vent. Plus l'acier est chaud, plus la déphosphoration est difficile. Or, étant donné que la température déterminée par des considérations de technique de coulée est assez élevée, en ce qui concerne la teneur en phosphore, pour que la déphospho- ration offre des difficultés, et étant donné qu' une teneur de phosphore relativement élevée dans l'acier n'est pas désirable, il est nécessaire, dans le procédé habituel, de procéder à. un très vigoureux affinage au vent. Dans ces conditions, on brûle beaucoup de fer, et, par suite, il se dissout aussi beaucoup d'oxyde ferreux dans l'acier, et la consommation d'agents de désoxydation est considérable.
On a déjà proposé de remplacer les agents de désoxydation habituellement utilisés dans le procédé Thomas, par d'autres agents. Il était indiqué d'employer la fonte elle-même qui, par suite de sa teneur élevée en carbone,parait fort appropriée à la desoxydation. Mais 1e fonte possède une certaine teneur en corps nuisibles à l'acier, et cette teneur doit précisément être éliminée par l'affinage au vent. Lorsqu'on desoxyde au moyen de fonte, on fait donc remonter la teneur aux corps nuisibles à l'acier.
Etant donné les explications données ci-dessus sur les con-
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ditions de température dans le procédé Thomas, et étant donné la dépendance de la teneur en phosphore par rapport à la tem- pérature, on était donc obligé, lorsqu'on voulait procéder à la désoxydation au moyen de fonte, de commencer par pousser extra- ordinairement loin la déphosphoration dans le convertisseur Thomas, afin que la quantité de phosphore introduite postérieu- rement dans l'acier avec la fonte, ne dépassât pas la limite admissible. Mais, d'autre part, un affinage au vent si poussé a pour effet des pertes si considérables en fer que la déso- xydation au moyen de la fonte en devenait entièrement inad- missible au point de vue économique.
La présente invention indique la manière dont on peut ré- soudre le problème en dépit des difficultés qui ont été signa- lées. Ce résultat a été possible grâce à la constatation que, contrairement à ce qu'on admettait jusqu'ici, la température nécessaire pour la coulée ne doit pas forcément être atteinte grâce à la conduite de l'affinage au vent; on peut donc exé- cuter cet affinage indépendamment de ces considérations.
Le procédé conforme à la présente invention consiste en ce que l'on maintient, dans le convertisseur Thomas, la température finale du bain d'acier inférieure à ce qu'elle devrait être pour la coulée en refroidissant le bain d'une manière par elle-même connue, par exemple par addition de riblons, soit pendant le soufflage, soit seulement à la fin du temps de souf- flage, et qu'ensuite le bain est désoxydé, de préférence dans le convertisseur lui-même, par addition de fonte liquide.
Du fait de la température inférieure qui règne lors du soufflage ou à la fin du temps de soufflage, la déphosphora- tion est notablement favorisée en sorte que - suivant la te- neur en phosphore du fer à affiner et de la fonte qui sert d'agent de désoxydation - il suffit d'un affinage au vent moins énergique et, par conséquent, on a l'avantage d'une moindre teneur en oxygène dans le bain, ou bien, avec un affi- nage au vent aussi énergique que précédemment, on abaisse no-
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tablement La teneur en phosphore.
L'addition de fonte liquide permet d'obtenir une desoxyda- tion très énergique, et en même temps une partie du phosphore introduit dans le bain avec 1a fonte est brûlée. La réaction est exothermique et se produit d'une manière assez violente, suivant la quantité de l'oxygène qui a été recueillie par le bain du fait du processus d'affinage au vent. Dans ces condi tions, la température du bain se trouve en même temps élevée jusqu'à la température nécessaire pour une coulée irréprochable.
Le plus simple est d'effectuer la desoxydation dans le con- vertisseur lui-même sous la couverture protectrice de scorie.
Il en résulte une série d'avantages complémentaires que l'on ne peut obtenir par la desoxydation habituelle au moyen du ferro- manganèse.
Comme on le sait, l'acier Thomas contient, par suite de son mode de préparation spécial, une quantité de gaz, par exemple d'hydrogèhe, plus grande que l'acier Siemens-Martin, par exemple.
Jusqu'ici, il n'était pas possible de réduire cette teneur en gaz car toute agitation mécanique du bain, par exemple une agitation par agitateur rotatif, était interdite pour des rai- sons pratiques, outre que les pertes par refroidissement qui in- terviennent alors interdisant à. elles seules cette opération.
Grâce à l'emploi du procédé conforme à la présente inven- tion, il se produit un vif mouvement de l'ensemble du bain d'a- cier, ce qui permet d'abaisser la teneur en gaz préalablement absorbés par l' acier. Le vif mouvement d'ébullition de 1'ensem- ble du bain, qui intervient pendant la réaction, peut être uti- lisé pour faciliter la réduction de la scorie en manganèse, en jetant dans le bain de la chaux éteinte en petits morceaux, ou de préférence, en poudre. En ce qui concerne l'économie du nou- veau procédé,il convient d'établir qu'en tenant compte de tou- tes les conditions, on obtient une diminution très notable des frais.
Les avantages qui résultent du travail suivant le nouveau
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procédé, sont, en résumé, les suivants:
I / Economie considérable en agents desoxydants, et prin- cipalement en ferro-manganèse; 3 / teneur moindre de l'acier en oxygène, azote et hydrogène 3 / meilleure structure physique, en particulier en ce qui concerne la résistance à la rupture;
4 / bilan économique meilleur, c'est à dire frais moindres de fabrication.