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PROCEDE DE FABRICATION D ACIER A FAIBLE TENEUR EN AZOTE.'SELON
LE PROCEDE D'AFFINAGE AU VENT.
Les grands avantages qualitatifs d'une faible teneur en azote dans l'acier Thomas sont connus. Il n'a, par suite, pas manqué de propositions pour produire un acier de ce genre. Mais les propositions connues se rappor- tent toujours a une influence exercée sur l'opération de soufflage dans le convertisseur.
Il a été constaté qu'on obtient un acier à faible teneur en azote, également déjà dans le cas d'une opération normale de soufflage.. lorsqu'on insuffle dans .la fonte brute fluide, avant son chargement dans le convertis- seur,de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène ou en gaz donnant lieu à un dégagement d'oxygène, jusqu'à ce que la teneur de la fonte brute en sili- cium soit notablement abaissée.
La présente invention fournit également le moyen de surmonter les difficultés connues du producteur d'acier depuis l'introduction du pro- cédé d'affinage au vent dans son application sur une grande échelle, diffi- cultés que l'on rencontre en travaillant la fonte brute Thomas possédant des propriétés physiques et chimiques défavorables. Avant tout, le producteur d'acier a si fréquemment réclamé un fer ayant des propriétés physiques et chi- miques lui'conférant une contenance thermique élevée, que le nombre des propo- sitions faites à cet effet pour accroître la contenance thermique de la fonte brute démontre bien l'importance et la fréquence des difficultés.
Le grand nombre des propositions faites pour accroîte la contenance thermique physique de fonte Thomas se rapporte à la suppression de pertes de chaleur, comme par exemple le raccourcissement de trajets de transport le chauffage de poches de coulée et de mélangeurs, l'utilisation de courts chenaux de coulée et analogues.
Gomme le montrela pratique d'aciéries Thomas, des résultats efficaces sont tou- tefois difficiles à atteindre dans ce devine.
La possibilité d'atteindre des gains de température par la voie des proprié- tés chimiques acquiert par conséquent une importance accrue,, Il est connu que le fer (Fe) et les éléments accompagnant le fer, carbone, (0), silicium
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(Si) manganèse (Mn) et phosphore (P) constituent des véhicules de la cha- leur mise en liberté pendant le soufflage. La teneur des éléments d'accom- pagnement mentionnés dans la fonte brute est limitée en partie par des lois naturelles, en partie par des raisons économiques.
Ce dernier cas se présente en particulier pour la teneur en silicium, qui pourrait par elle- même fournir l'accroissement de température désirable précisément au début de l'opération de soufflage, mais qui., dans le cas de teneurs supérieures à 0,50 % conduit à un accroissement insupportable'de la difficulté dans la technique de soufflage, par exemple à une mauvaise absorption du vent par le contenu du convertisseur, à un déroulement agité du soufflage, à des projections accrues du convertisseur et à un allongement de la durée du souf- flage. C'est pourquoi on tend déjà depuis longtemps à maintenir la teneur en silicium aussi faible que possible dans l'intérêt d'un déroulement non troublé du soufflage et de courtes durées de soufflage.
Toutefois, pour le haut-fourneau, c'est une facilité importante, aussi bien au point de vue technique qu'au point de vue économique, de pouvoir fournir à l'aciérie une fonte brute avec une teneur en silicium supérieure à 0,50 %.
La présente invention fournir la possibilité de mettre d'accord les désiderata, en opposition l'un avec l'autre, dans le cas de la production d'acier dans le procédé d'affinage au vent, du fabricant de fonte brute (haut- fourneau) et de l'utilisateur de fonte brute (aciérie Thomas).
Des essais effectués sur une grande échelle, en utilisant un tube pour l'introduction de l'agent de soufflage, ont montré que le traite- ment de la fonte brute par un affinage préalable, effectué par exemple dans des récipients de transport ou de conservation permet d'abaisser une teneur en Si,d'environ 0,5-1%, à moins de 0,15%. L'aciérie Thomas regoit ainsi une- fonte -brute, à faible teneur en Si, d'une température accrue, telle que le haut-fourneau ne peut pas en livrer sans traitement intermédiaire de ce gen- re.
Dans le cas du soufflage dans le convertisseur, on a constaté, comme résultat de l'affinage préalable, un déroulement tout à fait idéal de l'opé- ration de soufflage, c'est-à-dire une très courte durée de soufflage, de très faibles projections du convertisseur et, comme avantage très important, une possibilité de charger, au point de vue de la quantité, le convertisseur, à un degré tel qu'on ne pouvait l'espérer jusqu'ici. On a chargé,par exemple dans un convertisseur normal à 20 tonnes, jusqu'à 35 tonnes de fonte brute ayant subi un traitement préalable de ce genre, qu'on a transformée par soufflage en acier Thomas de grande valeur, sans que le rendement diminuât.
Le traitement d'affinage préalable de la fonte brute peut avoir lieu en un endroit désiré quelconque, entre l'orifice de coulée du haut-four- neau et le récipient d'affinage principal. Le traitement d'affinage préala- ble de la fonte brute peut naturellement, à titre d'expédient, également être réalisé dans un convertisseur sans ajouter les matières d'addition nécessaires dans le cas du procédé habituel d'affinage au vent pour les réactions de scorification.
Lorsque la teneur de la fonte brute en Si, avant son chargement dans le convertisseur, a été abaissée au-dessous de 0,15%, on a pu obtenir des teneurs extraordinairement faibles de l'acier en azote, comme le montrent les résultats de marche mentionnés ci-après. Ces avantages doivent être at- tribués en partie non seulement au fait que la teneur en Si a en elle-même été fortement abaissée, mais aussi au fait que le traitement préalable a fortement accru la température de la fonte brute. Pour le haut-fourneau, le procédé selon l'invention présente l'avantage que l'on ne doit plus travailler avec des frais accrus, en vue de l'obtention d'une fonte brute blanche, à fai- ble teneur en Si,mais qu'on peut :fabriquer;d'une manière notablement plus éco- nomique, une fonte brute Thomas à teneur élevée en Si.
En raison des teneurs élevées en Si, que l'on peut admettre avec le procédé selon l'invention, dans la fonte brute venant du haut-fourneau, on peut ajouter, à la scorie résul- tant du traitement d'affinage préalable également de la chaux ou des matières analogues, propres à fixer la silice, et/ou les insuffler, à l'état de grains ou de poussière, avec l'agent de soufflage dans le bain de fonte brute, pour maintenir de façon durablè la capacité de la scorie formée d'absorber le sili-
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cium brûlé de la fonte brute.
L'abaissement de la teneur en Mn, qui se pro- duit inévitablement lors de la scorification du silicium, comme conséquence additionnelle du traitement préalable de la fonte brute par de l'oxygène, cor- respond à l'avantage d'une diminution de la teneur en S. On peut ainsi, dans l'acier achevé, obtenir des teneurs en S encore plus faibles que dans le cas de la désulfuration préalable automatique habituelle dans le récipient de transport ou le mélangeur.
Les exemples numériques ci-après montrent les conditions dans la fonte brute Thomas normale en comparaison avec une fonte brute ayant subi un: traitement préalable par de l'oxygène, conformément à l'invention.
EMI3.1
<tb> fonte <SEP> brute <SEP> normale <SEP> fonte <SEP> brute <SEP> à <SEP> teneur
<tb>
<tb> accrue <SEP> en <SEP> Si
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> avant <SEP> après
<tb>
<tb>
<tb> traitement <SEP> préalable
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> % <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,60 <SEP> 3,56 <SEP> 3,52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Si <SEP> 0,35 <SEP> 0,61 <SEP> 0,13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mn <SEP> 1,27 <SEP> 1,40 <SEP> 0,93
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> 1,70 <SEP> 1,74 <SEP> 1,68
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> S <SEP> 0,060 <SEP> 0,048 <SEP> 0,
032
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> C <SEP> 1200 <SEP> 1220 <SEP> 1260
<tb>
Les différences dans les analyses caractérisent les avantages pour le haut-fourneau. Une teneur accrue en Si dans la fonte brute coulée du haut-fourneau signifie en même temps un rendement en manganèse plus élevé à partir du lit de fusion et une teneur plus faible de la fonte brute en S.
Des avantages particuliers pour le procédé Thomas consistent dans la tempé- rature finale plus élevée de la fonte brute et dans l'effet, augmentant la qualité du traitement préalable de la fonte brute par de l'oxygène, traite- ment préalable par lequel on obtient une fonte, destinée à être chargée dans le convertisseur, toujours plus uniforme et se laissant mieux traiter par soufflage, et dans la suppression des fluctuations fâcheuses dans la contenan- ce thermique physique et chimique de la fonte brute, fluctuations dont il fal- lait s'accomoder jusqu'ici.
L'accroissement de la température finale de la fonte brute per- met de maintenir la teneur de la fonte brute en phosphore à une valeur plus faible qu'il- n'était nécessaire jusqu'ici. Le besoin de matières d'addition contenant du phosphore (phosphates) dans le lit de fusion est ainsi non seule- ment réduit et on réalise une grande économie, mais la période de déphospho- ration est également raccourcie, et la possibilité de l'absorption d'azote pen- dant l'opération au convertisseur est réduite davantage. C' est pourquoi la valeur du procédé selon l'invention est montrée particulièrement par la fai- ble teneur de l'acier en azote ainsi obtenue, comme il est visible d'après l'exemple numérique suivant :
TENEURS EN AZOTE
EMI3.2
<tb> dans <SEP> la <SEP> fonte <SEP> brute <SEP> dans <SEP> leader <SEP> final
<tb>
<tb>
<tb> .avant <SEP> après
<tb>
<tb> traitement <SEP> préalable
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,009 <SEP> 0,006 <SEP> 0,006
<tb>
Ce résultat qualitatif final du procédé se fait sentir de façon particulièrement nette lorsqu'on effectue également l'opération d'affinage dans le convertisseur avec de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène ou autres gaz oxydants. Des essais en grand ont déjà permis de constater que, par le traite-
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ment préalable de la fonte brute selon l'invention, il est possible de réa- liser un soufflage d'aciers presque exempts d'azote (avec une teneur en azote inférieure à 0,004% environ).
Alors que, dans le procédé normal employé jus- qu'ici, on devait soumettre la fonte brute riche en Si à un long soufflage pour obtenir'de l'acier chaud et se laissant bien couler et qu'il en résul- tait nécessairement des teneurs accrues en azote dans l'acier finalement obtenu, on réussit à abaisser la teneur de la fonte brute en azote, réduite par le traitement préalable de la fonte brute par de l'oxygène, encore davan- tage lors de l'affinage, comme le montre l'exemple numérique suivant
TENEURS EN .AZOTE
EMI4.1
<tb> dans <SEP> la <SEP> fonte <SEP> brute <SEP> dans <SEP> l'acier <SEP> final
<tb>
<tb>
<tb> avant <SEP> après
<tb>
<tb> traitement <SEP> préalable
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,0104 <SEP> $0,006 <SEP> $0,
0028
<tb>
Dans le procédé selon l'invention., on peut utiliser de façon par- ticulièrement avantageuse le fait que la fonte brute riche en Si est obtenue en elle-même déjà avec une teneur plus faible en azote.
Enfin, l'avantage du procédé selon l'invention se fait encore sentir lors du soufflage de fonte brute ( fondue 1..) avec une teneur élevée en Si et S <-->. Si on soumet une telle fonte brute au traitement préalable selon l'invention et si on la désulfure ensuite avec du carbonate de sodium, la désulfuration, rapportée à la quantité de carbonate de sodium ajoutée, s'effectue de façon plus efficace. Or, une diminution de la quantité de car- bonate de sodium ne signifie pas seulement une diminution des fraismais aus- si que la température de la fonte brute reste plus élevée et que l'on obtient ainsi les avantages, mentionnés ci-dessus, d'une température finale élevée de la fonte brute.
Les résultats d'essais précédemment donnés se rapportent, il est vrai, à l'application du procédé selon l'invention au cas de l'affinage au vent dans le convertisseur Thomas. Mais le procédé peut également être réalisé dans le convertisseur Bessemer. L'avantage de l'utilisation de fonte brute Bessemer ayant subi un affinage préalable pour la fabrication d'acier affiné au vent réside, outre les avantages connus du procédé Thomas, surtout dans le fait que l'on évite l'accroissement de la teneur en azote, se produisant, dans le cas du soufflage habituel à l'air,prématurément déjà pendant la décarburation.
Il devient ainsi possible de fabriquer, également dans un grand convertisseur, avec du vent soufflé par le fond, de l'acier Bessemer L avec une scorie acide avec de très faibles teneurs en azote, en utilisant les courtes durées de soufflage habituelles pour ce récipient d'affinage.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication d'acier à faible teneur en azote se- lon le procédé d'affinage au vent, caractérisé en ce qu'on insuffle dans la fonte brute fluide, avant son chargement dans le convertisseur, de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène ou en gaz donnant lieu à un dégagement d'oxy- gène, jusqu'à ce que la teneur de la fonte brute en Si se soit notablement abaissée.