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Procédé pour la fabrication d'acier par affinage au --------------------------------------------------- moyen de vent.
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La présente invention concerne la fabrication d'un acier équivalent à l'acier Siemens-Martin ou à l'acier Duplex, suivant le procédé basique ou acide d'affinage au moyen de vent.
Bien qu'il soit connu de fabriquer de l'acier Thomas de composition identique ou analogue à celle que possède l'acier Siemens-Martin, on n'a réussi, lors de l'affinage au moyen de vent, ni la désulfuration, ni la déphosphoration jusqu'à des teneurs telles que celles qui sont possibles avec le procédé Siemens-Martin. On considère actuellement comme impossible de fabriquer par le procédé basique ou acide d'affinage au moyen de vent un acier d'aussi bonne qualité que l'acier Siemens-Martin.
On est d'avis que les propriétés défavorables de l'acier fabriqué suivant un procédé d'affinage au moyen de vent, en particulier sa possibilité d'altération par vieillissement
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et son aigreur à l'état bleui, sont provoquées par la teneur plus grande, en comparaison de l'acier Siemens-Martin, en azote qui est absorbé pendant le soufflage. Il est toutefois possible également que les propriétés défavorables mentionnées soient provoquées par d'autres gaz, par exemple l'hydrogène ou l*oxygène ou par d'autres impuretés.
L'azote a été éliminé plus ou moins fortement dans le procédé Duplex par le fait qu'on soumettait l'acier d'affinage au vent, après le soufflage, au traitement dans le four Siemens-Martin. La méthode donnant de meilleurs résultats consiste alors en une cuisson longue et énergique de la charge.
Pendant la cuisson, la teneur en azote est diminuée, éventuellement en-dessous de la valeur limite inférieure qui est atteinte avec le simple procédé Siemens-Martin.
D'autres gaz, par exemple l'hydrogène et l'oxygène, et d'autres impuretés sont éliminés dans le four Siemens-Martin et le four électrique par le fait qu'on soumet le métal à un repos sous une scorie contenant de la chaux, de sorte que les différentes impuretés s'élèvent dans le métal et s'échappent ou sont absorbées par la scorie.
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'un acier équivalent ou même supérieur à l'acier Duplex ou à l'acier Siemens-Martin, par affinage au moyen de vent, procédé dans lequel l'azoté, l'oxygène et l'hydrogène et d'autres impuretés sont éliminés sans qu'il sait nécessaire de faire passer l'acier dans un second four.
Dans ce but, l'acier est soumis au soufflage de préfé- rence dans un convertisseur large du bas, par exemple de forme sphérique du bas, dans lequel il subsiste même en cas de contenu normal un bain plat, ou bien un convertisseur de la construction usuelle jusqu'à présent est chargé seulement au moyen d'une partie de la quantité de fonte qui correspond à
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sa capacité. La hauteur de bain dans un convertisseur doit en outre être choisie telle que la teneur en oxygène du vent est pratiquement utilisée complètement. Ceci est toutefois le cas pour des hauteurs de bain qui se trouvent notablement endessous des hauteurs de bain usuelles jusqu'à présent de 0,6 - 1,0 m. et qui doivent valoir, suivant la présente invention, de 0,2 à 0,6 m. En outre la température de la fonte joue d'ailleurs un rôle essentiel.
En cas de fonte froide, il passe au début relativement beaucoup d'oxygène non utilisé à travers le bain et c'est seulement lorsque l'élévation de température s'est produite par les processus d'oxydation qu'on obtient une meilleure utilisation de l'oxygène qui passe. Pour une élévation rapide de la température agissent principalement les éléments accessoires de la fonte qui développent beaucoup de chaleur et sont oxydés déjà au commencement du soufflage.
Il faut attribuer une importance particulière à ce sujet à la teneur en silicium de la fonte. Une fonte à teneur relativement élevée en silicium, telle qu'elle se présente par exemple lors de l'emploi du procédé de fusion acide, est donc particulièrement appropriée pour être soumise au soufflage avec conservation de minimes hauteurs de bain.
Dans beaucoup de cas, la quantité d'azote qui sera absorbée par le fer lorsqu'on observe les mesures ci-dessus sera tellement minime que l'acier est équivalent ou à peu près équivalent à l'acier Siemens-Martin ou à l'acier Duplex.
Mais même lorsque le métal est soumis à un traitement tel que celui décrit ci-après, la teneur en azote de l'acier ou du fer soufflé lorsque le traitement ultérieur commence a une grande importance pour la teneur finale de l'acier en azote. Même dans le cas d'un traitement ultérieur de métal, il est donc avantageux d'employer la première mesure suivant la présente invention - le soufflage avec une faible hauteur de bain -.
Pour la réalisation du traitement ultérieur qui oontrai-
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rement à des procédés connus peut se faire dans le convertis- seur lui-même, on opère de la manière suivante. Pour le procé- dé Thomas, on emploie avantageusement une fonte ayant une te- neur en silicium supérieure à 0,5% pour assurer depuis le dé- but une allure chaude de soufflage. Le soufflage est interrom- pu lorsqu'il y a encore dans le fer une teneur en carbone no- table. La scorie phosphoreuse est alors enlevée aussi complè- tement que possible et l'on répand par-dessus le métal une couche de minerai fin mélangé à de la chaux fine, ce qui se fait par exemple à l'aide d'une machine telle que celle em- ployée dans le procédé Siemens-Martin pour la projection de dolomite contre la paroi postérieure.
Comme le métal a une température très élevée et que le minerai et la chaux se trouvent en fine division, la réaction du minerai et de la chaux d'une part, et du phosphore restant et du carbone dans le métal, d'autre part, commencera immédia- tement et avec une énergie extrêmement grande et enlèvera par la réaction de cuisson une grande partie de l'azote hors du métal, Lorsque le soufflage est interrompu pour une teneur en- core notable en carbone, le métal n'absorbe pas autant d'azote que lorsqu'il est soufflé à fond comme dans le procédé usuel Thomas, vu. que dans la dernière-partie du soufflage, une quan- tité particulièrement grande d'azote est absorbée.
On peut donc produire avec ce nouveau procédé un acier d'affinage au moyen de vent, cet acier ayant une teneur en azote restant à l'intérieur des limites inférieures qui sont obtenues dans le procédé Siemens-Martin ou le procédé Duplex.
Pour la réalisation de l'affinage subséquent à l'aide de mi- nerai après l'opération de soufflage, il est nécessaire, dans certaines circonstances, d'apporter au bain de la chaleur de l'extérieur. Ceci peut se faire suivant la présente inven- tion par le fait qu'on introduit une flamme de gaz, d'huile
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ou de charbon pulvérisé à la partie inférieure dans l'orifice du convertisseur renversé ; cette flamme passe alors le long du bain jusqu'au fond du convertisseur, revient ensuite le long de l'arrière du convertisseur et atteint de nouveau l'orifice à la partie supérieure.
On emploiera avantageusement pour cet échauffement un réchauffage de l'air ou un réchauffage du gaz et de l'air et on emploiera à cet effet les gaz sortant à la partie supérieure de l'orifice du convertisseur ou bien on effectuera le réchauffage à l'aide d'un foyer spécial. Le brûleur nécessaire pour le chauffage du convertisseur et éventuellement aussi le ou les réchauffeurs sont avantageusement montés sur roues, de façon qu'on puisse les placer devant chaque convertisseur sur la plate-forme des convertisseurs. Au moyen de cette flamme on peut, dans certaines circonstances, oxyder aussi suffisamment de sorte que l'addition de minerai devient superflue.
Dans l'hypothèse qu'une température suffisante du bain est maintenue, par exemple de la manière décrite ci-dessus, il est possible d'enlever la seconde scorie et de placer sur le bain une troisième scorie de chaux pour réaliser un repos et un affinage de l'acier comme c'est connu d'après la pratique du four Siemens-Martin ou du four électrique.
Lorsque la troisième scorie n'est pas nécessaire, la seconde scorie peut être maintenue dans le convertisseur pendant que l'acier est extrait. La seconde scorie peut alors être employée pour les charges suivantes, procédé qui rend possible l'utilisation de la chaleur de la scorie de chaux.
A l'aide du procédé de chauffage décrit ci-dessus, il est possible également d'améliorer la qualité de l'acier par un travail d'un genre quelconque au moyen des scories, par exemple d'abaisser la teneur en soufre de l'acier fortement endessous de celle qui est usuelle autrement pour l'acier d'affi-
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nage au moyen de vent.
-La cuisson complète de l'aoier en vue de la diminution de la teneur en azote, pourrait également être réalisée de la manière suivante. La charge est soumise au soufflage jusqu'à la teneur désirée de l'acier final en phosphore, et la scorie est enlevée. La charge est ensuite soufflée davantage, c'est à dire intentionnellement sursoufflée, et on forme ainsi beaucoup d'oxydule de fer. On peut faire en outre dans certaines circonstances des additions qui produisent la formation d'une scorie appropriée. Pendant ce sursoufflage, de l'azote est bien absorbé par l'acier, mais en même' temps on procure la possibilité de l'éliminer par cuisson complète.
Celle-ci est ensuite provoquée, suivant la présente invention, par le fait qu'on ajoute à l'acier sursoufflé, riche on oxydule de fer et recouvert d'une scorie riche en oxydule de fer, un agent carburant, par exemple du charbon d'électrode, du coke de pétrole ou une matière analogue, ou de la fonte solide ou liquide, de préférence pauvre en phosphore.
Les composés de fer et d'oxygène nécessaires pour la cuisson de l'acier peuvent également être procurés non pas par sursoufflage de l'acier mais également par addition sous la forme de minerai de fer, de pailles de laminage, etc,.
Dans ce cas il sera nécessaire en général de chauffer le convertisseur de la manière décrite ci-dessus, vu que la transformation entre les oxydes de fer déjà;formés et le carbone avec formation d'oxyde de carbone est endothermique.
Une autre possibilité pour la formation d'oxydule de fer consiste en ce qu'on souffle du vent, du vent enrichi en oxygène ou de l'oxygène sur la surface du bain. Après enlèvement des scories, la surface du bain est nue ou bien couverte d'une couche de scories très mince seulement qui est expulsée lors du soufflage, de sorte que la surface du bain d'acier est exposée au contact intensif de l'agent insufflé
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sur cette surface et peut donc s'oxyder rapidement. Le soufflage d'air ordinaire ou d'air enrichi en oxygène, qui peut être réchauffé dans certaines circonstances, se fait le plus avantageusement à l'aide d'une tuyère en forme de fente au moyen de la quelle l'agent de soufflage est injecté sur le bain dans une direction oblique, en largeur aussi grande que possible, et avec une vitesse considérable.
Une absorption d'azote ne se produit alors pas ou se produit seulement dans une mesure négligeable. En outre l'azote de l'agent insufflé et l'oxygène non-absorbé par l'acier ne doivent pas être chauffés à la température du bain ; parconséquent le gain de chaleur par oxydation du fer, surtout en cas d'emploi de vent enrichi en oxygène, surpasse considérablement la perte de chaleur, il se produit donc un échauffement du bain qui représente une provision de chaleur pour la réaction de cuisson endothermique ultérieure.
Si on emploie de l'oxygène pur ou de l'oxygène à minime pourcentage d'azote, il peut également être avantageux d'insuffler le gaz à travers l'acier, car dans ce cas il n'y a pas de danger d'absorption d'azote par l'acier. On obtient de cette manière une meilleure utilisation de l'agent de soufflage.
Le soufflage à travers le masse peut se faire à l'aide d'un tuyau d'introduction qui plonge à partir de l'embouchure dans l'acier. Il peut également se faire par les tuyères de fond se trouvant en-dessous lorsque le convertisseur est renversé, par le fait qu'on donne à la partie correspondante de la boite à vent une forme telle qu'elle peut être séparée de la partie restante de la boite à vent. Pendant le soufflage normal dans le convertisseur, la partie de la boite à vent qui est vers le bas lorsque le convertisseur est couché est reliée au reste de la botte à vent de sorte que tous les trous du fond sont parcourus par le vent dans la même mesure,
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Lors du soufflage au moyen d'oxygène, la partie inférieure de la botte à vent est séparée du reste de la boite à vent et alimentée en oxygène par une conduite spéciale.
Le convertisseur peut en outre être placé de telle façon que l'oxygène est insufflé sur le bain ou à travers une minime couche du bain.
Le procédé suivant la présente invention convient pour la réalisation aussi bien dans le convertisseur acide que dans le convertisseur basique. Lors,du travail avec scories dans le convertisseur acide, l'usure tant redoutée du revêtement ne se produit pas lorsqu'on veille à ce que par l'addition de produits formant des scories, il se forme une scorie épaisse, L'emploi de scories épaisses donne donc également la possibilité d'utiliser dans le convertisseur acide des scories à forte teneur en chaux et de réaliser par conséquent des réactions qui étaient considérées antérieurement comme impossibles, notamment la déphosphoration-et la désulfuration de l'acier.
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Process for the manufacture of steel by refining ---------------------------------------- ----------- medium wind.
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The present invention relates to the manufacture of a steel equivalent to Siemens-Martin steel or to Duplex steel, according to the basic or acid process of refining by means of wind.
Although it is known to manufacture Thomas steel of identical or similar composition to that possessed by Siemens-Martin steel, neither desulfurization nor desulfurization has been successful during wind refining. dephosphorization to levels such as those possible with the Siemens-Martin process. It is currently considered impossible to manufacture steel of as good quality as Siemens-Martin steel by the basic or acidic process of refining by means of wind.
It is believed that the unfavorable properties of steel produced by a wind refining process, in particular its potential for weathering
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and its sourness in the blued state, are caused by the higher content, in comparison with Siemens-Martin steel, of nitrogen which is absorbed during blowing. However, it is also possible that the mentioned unfavorable properties are caused by other gases, for example hydrogen or oxygen or by other impurities.
Nitrogen was removed more or less strongly in the Duplex process by the fact that the refining steel was subjected to wind, after blowing, to treatment in the Siemens-Martin furnace. The method giving the best results is then a long and vigorous cooking of the load.
During baking, the nitrogen content is reduced, possibly below the lower limit value which is reached with the simple Siemens-Martin process.
Other gases, for example hydrogen and oxygen, and other impurities are removed in the Siemens-Martin furnace and the electric furnace by the fact that the metal is subjected to rest under a slag containing lime, so that the various impurities rise in the metal and either escape or are absorbed by the slag.
The present invention relates to a process for the manufacture of a steel equivalent or even superior to Duplex steel or Siemens-Martin steel, by refining by means of wind, a process in which nitrogen, oxygen and the hydrogen and other impurities are removed without the need to pass the steel to a second furnace.
For this purpose, the steel is preferably subjected to the blowing in a wide converter from the bottom, for example of spherical shape from the bottom, in which there remains even in the case of normal contents a flat bath, or a converter of the bottom. customary construction so far is charged only by means of a part of the quantity of cast iron which corresponds to
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his capacity. The bath height in a converter should further be chosen such that the oxygen content of the wind is practically completely utilized. This is the case, however, for bath heights which are significantly below the hitherto usual bath heights of 0.6 - 1.0 m. and which must be, according to the present invention, from 0.2 to 0.6 m. In addition, the temperature of the cast iron plays an essential role.
In the case of a cold melt, relatively a lot of unused oxygen initially passes through the bath and it is only when the temperature rise has occurred by the oxidation processes that better use of the oxygen is obtained. the passing oxygen. For a rapid rise in temperature mainly the accessory elements of the cast iron work, which develop a lot of heat and are oxidized already at the start of the blowing.
Particular importance should be attached to this subject to the silicon content of the cast iron. Cast iron with a relatively high silicon content, such as it appears for example during the use of the acid melting process, is therefore particularly suitable for being subjected to blowing with preservation of minimal bath heights.
In many cases the amount of nitrogen that will be absorbed by iron when observing the above measurements will be so minimal that the steel is equivalent or roughly equivalent to Siemens-Martin steel or Duplex steel.
But even when the metal is subjected to a treatment such as that described below, the nitrogen content of the steel or the blown iron when the further treatment begins is of great importance for the final nitrogen content of the steel. Even in the case of a subsequent treatment of metal, it is therefore advantageous to employ the first measure according to the present invention - blowing with a low bath height -.
For carrying out the subsequent treatment which oontrai-
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Although known methods can be carried out in the converter itself, the procedure is as follows. For the Thomas process, a cast iron having a silicon content of greater than 0.5% is advantageously used to ensure a hot blowing rate from the start. Blowing is interrupted when there is still a significant carbon content in the iron. The phosphorous slag is then removed as completely as possible and a layer of fine ore mixed with fine lime is spread over the metal, which is done for example with a machine such as that used in the Siemens-Martin process for spraying dolomite against the posterior wall.
As the metal has a very high temperature and the ore and lime are found in fine division, the reaction of the ore and lime on the one hand, and the remaining phosphorus and carbon in the metal on the other hand, will start immediately and with extremely high energy and by the firing reaction will remove much of the nitrogen from the metal. When the blowing is interrupted for a still noticeable carbon content, the metal does not absorb as much of nitrogen only when blown thoroughly as in the usual Thomas process, seen. that in the last part of the blowing, a particularly large quantity of nitrogen is absorbed.
It is therefore possible to produce with this new process a steel for refining by means of wind, this steel having a nitrogen content remaining within the lower limits which are obtained in the Siemens-Martin process or the Duplex process.
In order to carry out the subsequent refining with the aid of ore after the blowing operation, it is necessary, in certain circumstances, to supply the bath with heat from the outside. This can be done according to the present invention by introducing a flame of gas, oil
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or coal pulverized at the bottom in the orifice of the inverted converter; this flame then passes along the bath to the bottom of the converter, then returns along the rear of the converter and again reaches the orifice at the top.
For this heating, an air reheating or a gas and air reheating will advantageously be employed and the gases exiting at the top of the orifice of the converter will be used for this purpose or else the reheating will be carried out using the help from a special home. The burner required for heating the converter and possibly also the heater (s) are advantageously mounted on wheels, so that they can be placed in front of each converter on the converter platform. By means of this flame it is also possible, under certain circumstances, to oxidize sufficiently so that the addition of ore becomes superfluous.
Assuming that a sufficient bath temperature is maintained, for example in the manner described above, it is possible to remove the second slag and place a third lime slag on the bath to achieve rest and refining of steel as is known from the practice of the Siemens-Martin furnace or the electric furnace.
When the third slag is not needed, the second slag can be held in the converter while the steel is being mined. The second slag can then be used for subsequent charges, a process which makes it possible to use the heat of the lime slag.
With the aid of the heating method described above, it is also possible to improve the quality of the steel by any kind of work with slag, for example to lower the sulfur content of the steel. 'steel considerably below that which is otherwise customary for hot-melt steel.
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swimming by means of wind.
Complete cooking of the aoier with a view to reducing the nitrogen content could also be carried out in the following manner. The charge is blown to the desired phosphorus content of the final steel, and the slag is removed. The charge is then further blown, that is to say intentionally overblown, and thus a lot of iron oxide is formed. Further additions may under certain circumstances be made which produce the formation of a suitable slag. During this blowing, nitrogen is well absorbed by the steel, but at the same time the possibility of removing it by complete firing is afforded.
This is then caused, according to the present invention, by the fact that one adds to the overblown steel, which is rich and is oxidized with iron and covered with a slag rich in iron oxide, a fuel agent, for example coal. electrode, petroleum coke or the like, or solid or liquid cast iron, preferably low in phosphorus.
The iron and oxygen compounds required for the firing of steel can also be provided not by supercharging the steel but also by addition in the form of iron ore, rolling straws, etc.
In this case it will generally be necessary to heat the converter as described above, since the transformation between the iron oxides already formed and the carbon with formation of carbon monoxide is endothermic.
Another possibility for the formation of iron oxide consists in blowing wind, oxygen enriched wind or oxygen on the surface of the bath. After removal of the slag, the surface of the bath is either bare or covered with only a very thin layer of slag which is expelled during blowing, so that the surface of the steel bath is exposed to intensive contact with the blown agent.
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on this surface and can therefore oxidize quickly. The blowing of ordinary air or oxygen enriched air, which can be reheated under certain circumstances, is most advantageously done by means of a slot-shaped nozzle by means of which the blowing agent is. injected over the bath in an oblique direction, in width as great as possible, and with considerable speed.
Nitrogen uptake then does not occur or only occurs to a negligible extent. In addition, the nitrogen of the blown-in agent and the oxygen not absorbed by the steel must not be heated to bath temperature; therefore the heat gain by iron oxidation, especially when using oxygen-enriched wind, considerably exceeds the heat loss, so there is a heating of the bath which represents a heat supply for the subsequent endothermic cooking reaction .
If pure oxygen or oxygen with a minimal percentage of nitrogen is used, it may also be advantageous to blow the gas through the steel, since in this case there is no danger of absorption of nitrogen by steel. In this way, a better use of the blowing agent is obtained.
Blowing through the mass can be done using an introduction pipe which plunges from the mouth into the steel. It can also be done by the bottom nozzles located below when the converter is overturned, by the fact that the corresponding part of the windbox is given a shape such that it can be separated from the remaining part. of the wind box. During normal blowing in the converter, the part of the windbox that is down when the converter is lying is connected to the rest of the wind boot so that all the holes in the bottom are blown in the same measured,
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When blowing by means of oxygen, the lower part of the wind boot is separated from the rest of the wind box and supplied with oxygen through a special pipe.
The converter can further be positioned so that oxygen is blown over the bath or through a minimal layer of the bath.
The process according to the present invention is suitable for carrying out both in the acid converter and in the basic converter. When working with slag in the acid converter, the dreaded wear of the coating does not occur when it is ensured that by the addition of slag-forming products a thick slag is formed. Thick slag therefore also makes it possible to use slag with a high lime content in the acid converter and consequently to carry out reactions which were previously considered impossible, in particular the dephosphorization and desulphurization of steel.