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Publication number: BE472851A
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Description


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  " FABRICATION DE L'ACIER" la présente invention est relative à la métallurgie et vise un procédé métallurgique perfectionné. Plus parti- culiérement, elle vise un procédé perfectionné de   fabricaticr-   de l'acier au four Martin. Elle vise encore un procédé per-   fectionné   de retenue des chauffes d'un four Martin pour retarder ou empêcher la perte en carbone. 



   Les aciers sont faites, dans une grande mesure par des procédés au four Martin. Un procédé au four Martin comporte un raffinage d'un bain de métal fondu, qui, peut être précédé d'une opération de fusion inpliquant la fusion de mitraille de fer et/ou d'acier. Chaque bain de métal traité peut s'appeler une chauffe. Le raffinage implique. en générale l'élimination du carbone et il peut impliquer l'élimiantion d'autres éléments, tels que le silicium le phosphore et le   soufre.     On   élimine ces éléments en soumettant le métal à   Inaction   d'une matière basique telle que la chaux et en oxydant des matières telles que l'oxyde de fer.

   La chaux et l'oxyde de fer, ainsi que des substances telles que 

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 la silice, qui peuvent être présentes dans la charge du four et/ou qui peuvent se former par oxydation eu silicium présent dans la charge, forment une scorie qui   finalement   constitue une couche de recouvrement fondue sur le métal en cours de raffinage. 



   L'oxyde de fer reste dans la scorie en concentration notable pendant toute la période de raffinage et un peu. d'oxyde de fer se dissout dans le métal. L'oxyde de fer contenu dans le métal et provoque son élimination sous forme   d'oxyde   de carbone gazeux. 



   Une fois le raffinage terminé, on a l'habitude d'a- jouter des désoxydants et   /ou   des éléments d'alliage. On   )les   ajoute, en général, lorsque la teneur en carbone du métal a été réduite à environ la quantité que lion désire avoir dans le produit terminé et, par suite, il faut prendre des mesures pour empêcher que le carbone continue à s' éli- miner. On retarde ou empêche cette élimination en empêchant une nouvelle réaction de   l'oxyde   de fer contenu dans le métal et dans la scorie avec le carbone contenu dans le métal On peut appeler cette opération " retenue de la chauffe" et elle s'effectue, en général, en mettant du silicium pour réagir avec l'oxyde de fer à la place de carbone car le silicium réagit de préférence avec l'oxyde de fer. 



   Suivant la façon de faire habituelle   jusqutici,   on met le silicium en ajoutant des morceaux de   ferro-silicium   à faible teneur en silicium dans les bains de métal fondu. Le ferro-silicium ajouté au bain fond et se disperse dans celui- ci et le silicium dispersé du ferroésilicium réagit de pré- férence avec l'oxyde de fer dissous dans le bain, en empê- chant la réaction de 1.oxyde de fer avec le carbone contenu. dans le bain. Le silicium dispersé dans le bain réagit avec   l'oxyde   de fer à   l'interface   scorie-métal dans une certaine mesure, réduisant encore la possibilité pour que l'oxyde de fer réagisse avec le carbone du bain. 



   L'incorporation de silicium dans un bain d'acier fondu en y ajoutant un alliage de silicium présente certains inconvénients.. Ainsi, par exemple, il peut falloir un temps considérable pour effectuer la fusion de l"alliage et la dispersion du silicium et des silicates formés par réaction du silicium avec l'oxyde de fer peuvent être retenus et constituer dans l'acier des inclusions gênantes. 



   La présente invention   est   basée sur la découverte que l'addition à une scorie basique dans un four Mertin, à la fin du stade d'élimination du carbone, d'un mélange de 

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 réaction exothermique comportant un agent réducteur non carboné, tel que du silicium ou de l'aluminium, et un agent oxydant, tel qu'on nitrate alcalin ( nitrate de sodium) ou un chlorate alcalin ( chlorate de sodium) provoque une mo- dification des caractéristiques de la scorie et empêche la réaction entre le carbone contenu dans l'acier et l'oxyde de fer contenu dans   l'acier   et la scorie. 



   Suivant le mode préféré de mise en oeuvre de l'invention,   l'agent   réducteur non carboné et l'agent exy- dant sont utilisés sous forme   d'un   mélange intime capable de réagir   exothermiquement   après allumage, en dégageant une quantité sensible de chaleur. Un mélange de réaction   exo-   thermique désiré servant à la mise en oeuvre de l'invention comporte du   ferro-silioium   et nitrate de sodium ou même consiste essentiellement en ces matières, le   ferro-silioium   étant présent en quantité et en proportion telles qu'il donne du silicium pour réagir avec tout le nitrate de sodium et avec l'oxyde de fer et l'oxyde de calcium de la scorie, en dégageant une quantité sensible de chaleur. 



   Les exemples ci-dessous montrent des types de mé- langes de réaction qui ont été utilisés effectivement pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention ( les proportions   sont données en poids) :   Exemple I nitrate de sodium 145 parties   ferro-silicium     57%   Si (vendu dans le commerce sous la marque 
SIL - X 145 ) 1000 parties. 



  Exemple Il - nitrate de sodium 75 parties* ferro-silicium 57% Si ( vendu dans le commerce sous la marque 
SIL - X 75 )   1000   parties. 



  Exemple III nitrate de sodium ferro-silicum 57% Si ( vendu dans le commerce sous la marque 
SIL -   X-   217 ) 1000 parties. 



   De préférence, on utilise des mélanges de réaction des types ci-dessus sous forme de petits agglo- mérés dans lesquels le   ferro-silicium   est présent sous forme de petites particules ( de préférence inférieures; à 230 microns) intimement associées avec le nitrate de sodium. et réunies par lui.

   On effectue   l'agglomération   en mélangeant intimement les particules de ferro-silicium et de 

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 de nitrate de sodium finement divisé, en les mouillant avec de   l'eau   en proportion( en poids) d'environ 2 à 3% du poids du mélange, en moulant la nasse plastique résultante en masses de dimensions appropriées, en chauffant soigneusement les masses pour   exposer     11(eau,   en   faisant   fondre le nitrate de sodium sur place et en refroidissant pour effectuer la solidification et la cristallisation du nitrate de sodium. 



   A la fin du raffinage, lorsque la teneur en carbone a été réduite à la concentration désirée et que l'acier est prêt pour y ajouter des désoxydants et/ou des éléments d'al- liage, les constituants formant la scorie ont été bien digérés ou ont réagi et il existe une scorie bien formée, crémeuse, mûre, qui se caractérise par une action d'ébullition modérée et uniforme sur toute sa surface.

   A ce moment, l'oxyde de fer se la scorie peut passer lentement de la scorie au métal par suite de la réaction de l'oxyde de fer dissous dans le métal   '.   avec le carbone du métal, afin de rétablir constamment l'équi- libre entre   l'oxyde   de fer du métal et l'oxyde de fer de la scorie,   suivant   les   solubilités   relatives de   l'oxyde   de fer dans le métal et la scorie. 



   L'addition à une scorie bien formée d'une certaine quantité d'un mélange de réaction exothermique du type repré- senté ci-dessus retarde effectivement   l'oxydation   du carbone de l'acier et permet d'ajouter des désoxydants et des éléments d'alliage et de faire la coulée de la chauffe en un temps plus court, en donnant moins de déchets que lorsque l'oxyda- tion du carbone est retardée en ajoutant au bain un alliage à faille teneer en   siliciums   
L'exemple ci-dessous montre les résultats obtenus en appliquant les procédés selon l'invention comportant 1+utilisation de mélanges de réaction exothermique des types ci-dessus : 
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 Chauffe ? Temps de retenue jluagulà chets en .Kj1;

   
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  15 <SEP> 40 <SEP> minutes <SEP> 1995 <SEP> 4728
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Dans les opérations selon l'invention pour lesquelles on a obtenu les chiffres ci-dessus, le temps moyen de rete- nue à la coulée a été de 23,4 minutes et le poids de déchets de 2,3% du poids du   métal.   Dans des opérations paralléles utilisant des alliages à faible teneur en silicium pour rete- nir les chauffes selon les façons de faire courantes jusqu* ici, le temps moyen de retenue à la coulée a été de 44   minu-   tes et le poids de déchets a été de 6,3% du poids du métal. 



   L'orsqu'on ajoure à la scorie fondue qui est à la surface d'un bain fondu de métal, un mélange de réaction exo- thermique du type ci-dessus s'allume, le nitrate de sodium réagit avec une partie du silicium du ferro-silicium, en dégageant de la chaleur qui provoque une augmentation locale de la température dans la scorie et fait fondre le restant du   ferro-silicium.   Le silicium du ferre-silicium fondu réagit rapidement avec   l'oxyde   de fer de la scorie, par suite de la chaleur dégagée et de   1 taugmentation   de température, en détruisant   l'équilibre   entre l'oxyde de fer dissous dans le métal et   l'oxyde   de fer dissous dans la scorie et   empêchant   l'oxyde de fer de passer de la scorie- dans le métal.

   Un autre résultat de la reaction des constituants du mélange de réaction exothermique est la production d'un oxyde alcalin ( oxyde de sodium) qui tend à se combiner chimiquement avec l'oxyde de fer de la scorie ou, en d'autres termes, augmente l'aptitude de la scorie à retenir l'oxyde de fer et à empêcher son transfert au métal. 



   Dans les opérations selon   l'invention,   on utilise les mélanges de réaction exothermiques en quantités rela- tivement faibles. Le réducteur non carboné, tel que le silicium, est contenu dans le mélange de réaction ajouté 

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Claims

en quantité suffisante pour réagir avec toute la matière oxydante du mélange et avec l'oxyde de fer de la scorie et dégager une quantité sensible de chaleur, mais insuf- fisante pour pénétrer dans la scorie et entrer dans l'acier fondu en quantité sensible. On peut utiliser normalement, de façon satisfaisante, des quantités de mélanges de réaction exothermique égales, en poids, à environ I a 3 % de la scorie. On peut cependant utiliser des quantités appro- priées quelconques de mélanges de réaction exothermiques pour la mise en oeuvre de l'invention RESUME.

Procédé 4. fabrication d'acier au four Martin, dans lesquels on soumet un bain de métal fondu à 1''oxyda- tion pendant une période de raffinage, sous et au contact d'une scorie basique contenant de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de fer pour effectuer l'oxydation du carbone et la production de métal fondu contenant du carbone en quantité déterminée, après quoi 1?oxydation du carbone est retardée, procédé caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons:

1 On retarde l'oxydation du carbone en allumant au contact de la scorie, un mélange de réaction exother- mique susceptible de réagir, après allumage, pour donner une matière ré- ductrice non carbonée fondue, pouvant réagir rapidement avec l'oxyde de fer contenu sage de l'oxyde de fer de la scorie au mêtal.

2 la. matière réductrice ci-dessus contient du sili- cium; c'est par exemple, du ferro-silicium; 3 Le mélange de réaction donne un ou plusieurs produits modifiant les caractéristiques de la scorie et em- pêchant ou retardant la réaction entre le carbone contenu dans le métal, et l'oxyde de fer de la scorie; 4 Un de ces produits est un oxyde alcalin,, par exemple-de l'oxyde de sodium.

5 Le mélange de réaction contient une matière oxy- dante par exemple du nitrate de sodium, et une matière réductrice non carbonée.

6 Cette matière réductrice est en quantité suffi- sante pour réagir avec toute la matière oxydante du mélange et avec l'oxyde de fer de la scorie et produite <Desc/Clms Page number 7> une quantité sensible de Chaleur mais insuffisante pour pénétrer dans la scorie et entrer dans le métal fondu, en quantité sensible.