BE439039A - - Google Patents

Description

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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.  

Claims (1)

1. RESUME ------------- 1. Procédé pour la fabrication d'un acier pauvre en azote, par affinage au moyen de vent, caractérisé en ce que la charge du convertisseur est transformée en acier avec de faibles hauteurs de bain, de préférence avec une hauteur de bain de 0,2 - 0,6 m., successivement par affinage au moyen du vent et par des réactions qui s'effectuent entre des composés du carbone et des composés de fer et d'oxygène, une période de cuisson énergique faisant suite à l'opération d'affinage au moyen du vent.

   2, Procédé suivant 1, caractérisé en ce que le soufflage de la charge est interrompu alors qu'il y a encore des quantités notables de carbone, que la charge est alors dé- barrassée des scories et que la suite de la décarburation <Desc/Clms Page number 9> et éventuellement la déphosphoration sont effectuées avec le convertisseur renversé.

   3. Procédé suivant 1 et 2, caractérisé en ce qu'après l'enlèvement des scories, on introduit un agent d'affinage, par exemple des pailles de laminage, du minerai de fer etc., avec ou sans d'autres agents de formation de scories ou des fondants.

   4. Procédé suivant 1 à 3, caractérisé en ce que la charge dans le convertisseur est chauffée par une flamme au gaz, à l'huile ou au charbon pulvérisé, éventuellement avec réchauffage de l'air ou de l'air et du gaz, flamme qui est envoyée dans l'orifice du convertisseur en sortant d'un brûleur monté sur roue devant le convertisseur, avantageusement avec les réchauffeurs éventuellement nécessaires.

   5. Procédé suivant 1, caractérisé en ce que la charge Thomas est d'abord soufflée complètement de la manière usuelle, et débarrassée de scories, et est alors sursoufflée pour la formation d'oxydule de fer, et en ce qu'ensuite on ajoute, pour amorcer la réaction de cuisson, des agents carburants, c'est à dire du charbon d'électrodes, du coke de pétrole, etc., ou de la fonte solide ou liquide, de préférence pauvre en phosphore.

   6. Procédé suivant 1, caractérisé en ce que la charge Thomas est d'abord soufflée complètement de la manière usuelle, est débarrassée de scories et en ce qu'ensuite les composés de fer et d'oxygène nécessaires pour la réaction de cuisson sont introduits sous la forme d'agents d'affinage par exemple de pailles de laminage, de minerai de fer, etc., avec ou sans d'autres produits formant des scories ou fondants, l'agent carburant étant ajouté ensuite.

   7. Procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'après le soufflage complet et l'enlèvement des scories de la charge, <Desc/Clms Page number 10> les composés de fer et d'oxygène nécessaires pour la réaction de cuisson sont formés par le fait qu'avec le convertisseur renversé, du vent, du vent enrichi en oxygène, ou de l'oxygè- ne est insufflé sur le bain en sortant d'un tuyau introduit à l'orifice du convertisseur ou est injecté à travers la cou- che la plus supérieure du bain, et en ce qu'alors des agents carburants sont ajoutés.

   8 Procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'en vue de la formation des composés de fer et d'oxygène nécessaires pour la réaction de cuisson, du vent, du vent enrichi en oxygène ou de l'oxygène est insufflé par les trous du fond situés vers le bas lorsque le convertisseur est renversé.

   9. Dispositif pour la réalisation du procédé suivant 1 et 8, caractérisé en ce que la partie de la boite à vent qui est vers le bas lorsque' le convertisseur est renversé et qui comprend une partie des trous du fond est disposée de façon à pouvoir être. séparée du reste de la botte à vent de telle sorte que, la partie correspondante des trous du fond peut à volonté être alimentée en vent avec le reste des trous du fond ou bien être alimentée au moyen d'une conduite spéciale en vent, en vent enrichi par de l'oxygène ou en oxygène.

   10 Procédé suivant 1 et 7, caractérisé en ce que de l'oxygène ou. du vent enrichi en oxygène est insufflé avec une vitesse extrême dans le bain au moyen d'un tuyau introduit dans l'embouchure du convertisseur et se terminant à peu de distance au-dessus de la surface du bain.

   11. Procédé suivant 1, et l'un des points 1 à 8, carac- térisé en ce que l'addition des agents carburants se fait avant la formation des composés de fer et d'oxygène.

   12. Procédé suivant 1 à 11, caractérisé en ce qu'en vue de l'élimination aussi poussée que possible de l'azote on ef- fectue à l'aide des moyens mentionnés une cuisson complète ré- pétêe des charges.