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  BREVET D'IMPCRTATION BASE SUR LE BREVET   BRITANNIQUE   N 484.958 DEMANDE LE 6   SEPTEMBRE     1937   (date légale) AU NOM DE : ALBERT COLLINSON   NESFIELD   DONT LA DEMAN-   DERESSE   EST L'AVANT-DROIT. 



   Perfectionnements à l'affinage de la fonte et à la produc- tion de l'acier ordinaire, ou d'aciers spéciaux.      



   La présente invention se rapporte à l'affinage de la fonte et à la production de l'acier ordinaire ou d'aciers spéciaux à partir de fonte ou de mitraille qui, d'une faÇon générale, seront appelés "fonte" dans ce   qui'suit .   



   Un des buts de l'invention est de créer un procédé nouveau et moins coûteux d'affinage de la fonte pour la pro- duction, en fin de compte, d'acier ordinaire ou d'aciers spé- c iaux. 

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     L'invention a   encore pour but de réduirela   aurée   nécessaire pour produirede l'acier à partir de la fonte. 



   Un- procédé bien connu pour   l'affinage   de   l@   fonte   consiste   à employer un four à puddler dans lequel- la tempéra- ture est maintenue au dessus du point de   f@sion   de la fonte mais au-dessous de celui du fer   affine.     D'autre  part, dans le procédé bien connu de Bessemer pour la   fabrication   de   l'acier;   la fonte en fusion est traitée par des jets   d'air   dans le but d'oxyder des   impuretés prés'nies,   telles que le silicium, le manganèse  et  le carbone. Dans ceprocédé; on ajoute certaines matières d'alliage dans le   convertisseur   ressemer avant l'enlèvement de la charge fondue. 



   Le procédé, objet de la présente   inve@tion,   qui vise la production de fer affiné   a parti@   de la   fonte,     comporte   les opérations suivantes :   -l'amenée   de   fonte   en   fusion   à un four à puddler, le maintien de la fonte en fusion au-dessus du point de fusion du fer affiné   (c'es-t   a dire a ,environ   16C@,   a   1650    C) l'élimination de carbone de   l@   charge au moyen de minerai de fer, de battitures de   laminage     ou     d'un     autre,   oxyde de fer ajoutés à cette charge,

     l'élimination     simultanée   du silicium et du manganèse par injection d'air et l'arrêt de 1'injection d'air après l'élimination de ces dernièr.es impu- retés dans la mesure désirée et   avan-u   Que cette injection d'air agisse pour éliminer du carbone dans' des proportions no- tables.. 



   Le fer puddler ainsi produit peut être coulé facile- ment. dans des lingotières et il reste   "mort"   dans ces lingo-   tières,  contrairement à ce qui se passe pour l'acier produit normalement par le procédé Bessemer avant l'addition des ma- tières   d'alliage.. usuelles   pour l'introduction de carbone, et de manganèse et/ou de silicium. 



   .Dans la fabrication de l'acier ou d'aciers spéciaux conformément à l'invention, on transfèreimmédiatement le fer 

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 affiné fondu du four- à puddler- à un four électrique où on   11-élève   à la température de 1700 à 1750  C et- où on le trans- forme en acier ordinaire ou.en acier spécial par l'addition des matières d'alliage ou. autres nécessaires. 



   Le procédé préféré pour,la fabrication de l'acier ordinaire ou des aciers spéciaux à. partir de la fonte confor- mément à la présente invention, consiste à fondre de la fonte dans un four à réverbère à la température de 1450  C environ, à transférer' une partie de la charge de fonte   en.fusion   à un four à puddler, à chauffer- celui-ci de manière à maintenir, une température de 1600 à 1650  C, à éliminer du carbone' de la charge du four à puddler au moyen-de minerai de fer' ou d'un autre oxyde de fer introduit dans ce four, à éliminer simultanément   du.   silicium et du, manganèse- par injection. d'air par-dessus la surface de la charge ou à travers la charge du four à puddler, à arrêter l'injection d'air avant qu'elle agisse pour éliminer une quantité, notable de carbone, à enle- ver.

   le fer- affiné en fusion du four à puddler, à l'introduire dans un four électrique du type à arc ou du type à induction, à chauffer- le fer affiné à   une. température   de 1700 à 1750  C et à ajouter les matières d'alliage ouautres   matières   à la charge contenue dans le four électrique précité. 



   De préférence, on élimine tout le soufre présent dans la fonte , par l'action de carbonate de sodium, avant l'intro- duction de la charge dans.le four à puddler employé pour l'af- finage, tandis que le phosphore peut être enlevé par l'addition à la façon connue, de scorie de chaux dans le four à puddler,. 



   Le mode d'exécution préféré du présent procédé est le suivant ; On introduit une quantité déterminée par exemple dix tonnes de fonte daris un four à réverbère 'et on chauffe .celui-ci à une température de 1350 à 1450  C. suivant'le point de fusion de la fonte. Pendant cette opération de fusion, on 

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 ajoute de préférence la scorie de   chaux,   de manière à couvrir la charge et à empêcher l'oxydation. La charge   fondue   du four à réverbère peut donc être considérée comme une réserve de fon- te en fusion destinée à être convertie en acier ou. à être affi- née. , 
Pour le procédé d'affinage ou de production d'acier, une partie (par exemple deux tonnes) de la fonte en fusion con- tenue dans le four à réverbère est soutirée à le façon usuelle dans une poche coulée.

   De préférence, la poche contiendra du carbonate de sodium qui contribue, à la façon   connue,   à l'éli- mination du soufre. La teneur en soufre de la fonte en fusion peut, de cette façon, être réduite de 50 à 60% de la teneur to- tale en soufre, par l'emploi d'une quantité relativement fai- ble de carbonate de sodium. 



     Au.'   voisinage du four à. réverbère se trouve un four à puddler dans lequel est introduite la fonte en fusion sans les scories dans la poche de coulée. Avant l'introduction de la fon- te en fusion, on revêt le   fanci   du four à puddler de minerai de fer ou de battitures de laminage capables de réduire la teneur en carbone de la fonte, et on peut ajouter en outre de la chaux pour réduire la teneur de la fonte en phosphore. 



   Quand on retire du four à réverbère une partie de la fonte en fusion, on y introduit une quantité correspondante de fonte. De préférence, cette fonte a été chauffée préalablement dans les carneaux du four à réverbère avant d'être introduite dans ce four, ce qui entraine une économie de chaleur. Si on soutirepar exemple deux tonnes de fonte en fusion, on intro- duit environ deux tonnes de fonte préalablement chauffée. 



   Cn chauffe la charge de fonte en fusion, introduite dans le four à puddler, à une température de 16CC à 1650  C   @'est   à dire au-dessus de la température de formation de la loupe. Le four à puddler suivant l'invention est pourvu de moyens pour injecter de l'air et pendant les opérations   ult é-   rieures de chauffage et d'affinage, on injecte de l'air   par- .   

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 dessus la surface étendue de la charge, de préférence à partir des côtés.

   Cette injection latérale d'air. entraîne l'abaisse- ' ment de la teneur du fer' en silicium et en manganèse et, si on en prolongeait la durée, elle contribuerait à l'élimination du carbone présent'  Mais,conformément   à l'invention,   1) injection   d'air doit être arrêtée dès que le silicium et le manganèse ont été éliminés danà la mesure voulue et avant qu'une quantité notable de carbone ait été éliminée par' cette injection d'air, les dimensions et la couleur de la flamme étant observées à la façon. connue. Ainsi qu'il a été dit plus haut, le carbone est éliminé au   moyen. du. minerai   de fer   'ou   de battitures de la- minage. Sauf cela, le four à puddler- est conduit à la façon usuelle. 



   Pendant l'insufflation, lejet d'air doit être suffisamment puissant pour disperser- temporairement la couche de scorie et permettre à l'air d'agir directement sur- la surfa- ce du métal. Ensuite, la couche de scorie de chaux doit rester à la surface pour empêcher l'effet de carburation du. combustible sur le métal. 



   Dans la production   d'acier-     d'une   grande résistance à la traction ou   d'acier'   spécial, on soutire la charge du four à puddler et on la transfère à un four électrique, de préférence du type à induction à, haute fréquence.. On a constaté que le fer affiné à la façon mentionnée plus haut dans le four à puddler peut être coulé dans des lingotières ou dans des poches de coulée et y rester "mort". on maintient une température de 1700 à 1750  C dans le four électrique et, s'il est nécessaire, la teneur -en carbone peut être corrigée encore davantage dans le four élec- trique par, une nouvelle addition- de minerai de fer ou de batti- tures de laminage.

   De plus , tous éléments d'alliage à ajouter à l'acier-, éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène, le titane, peuvent être ajoutés à la charge pour produire l'acier' désiré. 

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   Un procédé de fabrication, de l'acier tel que le procédé qui vient d'être décrit plus haut est sensiblement continu en ce sens qu'il faut environ une heure pour fondre la charge sup- plémentaire de fonte dans le four à réverbère, une heure environ pour affiner la fonte, en fusion dans le four à puddler et environ une heure pour produirel'acier dans le four électrique. 



   On peut indiquer à titre d'exemple que dans le cas de l'affinage d'une fonte contenant 4% de carbone, 2,25% de sili- cium, 0,4% de soufre, 0,4% de phosphore et C,5% de manganèse, la teneur en soufre a été réduite, avant l'interruption dans le four à puddler, à   0,02%   environ. Par un traitement subséquent dans le four à puddler à une température comprise entre 1600 et 1650  C, la teneur en carbone a été réduite à C,C3%, celle en silicium à   0,01%,   celle en soufre à O,OO8% et celle en phosphore à O,OO9% tandis qu'il ne restait plus qu'une trace de manganèse. 



     Lorsqu'on   désire de l'acier à forte résistance à la trac- tion et à teneur plus élevée en carbone et en manganèse, on ne pousse pas la décarburation aussi loin dans le four à puddler et on ajoute le manganèse avec les   autre;,   métaux d'alliage dé- sirés lorsque la charge a été transférée au four électrique. 



   Bien que le procédé décrit plus haut soit préféré, il est évident que les détails tels que la façon de fondre la ma- tière fondamentale que constitue la fonte ou le type particulier de four électrique peuvent varier suivant les besoins. 



   Pour le- chauffage du four à réverbère et du four à puddler, il est préférable d'employer du charbon pulvérisé suivant l'un ou l'autre des procédés connus de chauffage au charbon pulvéri- sé.

Claims

R e v e n d i c a t ion s.

1.- Un procédé de fabrication de fer affiné à partir de fonte, caractérisé par les opérations d'amenée de fonte en fusion à un four à puddler, de maintien de la fonte en fusion au-dessus du <Desc/Clms Page number 7> point de fusion du fer- affiné (c'est à dire à environ 1600 à 1650 C), d'élimination de carbone de la charge au moyen de minerai, de fer, de batt.itures de fer ou d'un autre oxyde de fer -ajoutés à cette .charge, d'élimination simultanée de silicium et, de manganèse par injection d'air, d'affêt de l'injection d'air après élimination de ces dernières impuretés dans la mesure désirée et avant que cette injection d'air agiss.e pour éliminer le-carbone en quantité notable.

2. - Un procédé de fabrication d'acier ordinaire ou d'aciers spéciaux à partir.de fer affiné produit suivant la revendica- tion 1, caractérisé par' les opérations supplémentaires du trans- fert du fer affiné en fusion, du four à puddler à un four élec- trique, de l'élévation de la charge dans ce dernier four à la température de 1700 à 1750 C, de la transformation de la charge en acier- ordinaire ou en acier- spécial dans le four électrique par- 1''addition. des matières d'alliage ou- autres nécessaires à la charge contenue dans ce four.

3.- Un procédé de fabrication d'acier ordinaire ou d'aciers spé- ciaux à partir de fonte,. consistant dans les opérations de fu- sion de la fonte dans un four à réverbère à la température de 1450 environ, du transfert d'une partie de la charge de fonte en fusion à un.

four à puddler,, du chauffage de ce dernier, de manière à maintenir une température de 1600 à 1650 C, d'élimi- nation de carbone de la charge dans le four à puddler au moyen de minerai de fer ou d'un autre oxyde de fer introduit dans ce ' four, d'élimination simultanée de silicium et de manganèse par injection d'air par-dessus la surface de la charge ou à travers la charge du four à puddler précité, d'arrêt de L'injection d'air avant qu'elle agisse pour éliminer une quatité@notable de carbo- ne, de l'enlèvement du fer affiné en fusion du four à puddler, de son introduction dans un foûr électrique du type à arc ou du type à induction, du chauffage du,

fer affiné à une température de 1700 à 1750 C et d'addition des matières d'alliage ou autres matières à la charge contenue dans le four électrique)précité. <Desc/Clms Page number 8>

4. - Un procédé suivant les revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le soufre présent dans la fonte est éliminé dans une grande mesure avant l'introduction de la charge dans le four' à puddler servant à l'affinage.

5.- Un procédé suivant les revendications précédentes, carac- térisé en ce que tout le phosphore contenu dans la fonte est éliminé par l'addition de scorie de chaux à la charge contenue dans le four à puddler.

6.- Un procédé d'affinage de la fonte, en substance tel qu'il a été décrit dans ce qui précède.

7.- Procédés de fabrication d'acier ordinaire et d'aciersspé- à partir de fonte ciaux/en substance tels qu'ils ont été décrits dans ce qui précède.

8. - Le produit industriel constitué par le fer affiné obtenu conformément au procédé revendiqué par les revendications 1, 4, 5 et 6.

9.- Les produits industriels constitués par les aciers ordinaires et les aciers spéciaux obtenus conformément à l'un des procédés revendiqués par les revendications 2,3,4,5 et 7.