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Procède de fabrication d'aciers de haute qualité.
Depuis longtemps on s'efforce de produire des aciers ayant la qualité des aciers Siemens-Martin à partir de fonte brute phosphoreuse par un affinage à l'air basique. On a utilisé à cet effet une série de procédés qui visent de préférence à diminuer la teneur en phosphore et en azote de l'acier Thomas.
La particularité du procédé d'affinage à l'air basique consiste en ce que l'oxydation du phosphore se trouvant dans la matière sous une scorie riche en calcaire ne commence pratiquement que lorsque la majeure partie du carbone présent dans le bain a été éliminée. A la fin de la période dite de sursoufflage le métal est pauvre en phosphore et en carbone. Lorsqu'on se propose alors
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de fabriquer des aciers pauvres en phosphore avec des teneurs déterminées et, plus élevées en carbone, par exemple celles qui dépassent 0,10%, de préférence 0,20% de carbone, il s'avère nécessaire de recarburer ultérieurement la charge.
Le caractère progressif du procédé connu d'affinage à l'acier basique en même temps que la recarburation de l'acier qui lui fait suite ne nécessite pas seulement une dépense de temp et des frais relativement élevés; elle présente dans une certaine mesure des inconvénients au point de vue métallurgique, par/ce que le soufflage prolongé occasionne un accroissement de la fixa- tion d'azote et présente souvent un danger de snroxydation. Par un enrichissement de l'air de soufflage au moyen d'oxygène et par d'autres moyens, on s'efforce de remédier à ces inconvénients mesures qui ne permettent toutefois pas d'obtenir des aciers avec des teneurs faibles en phosphore, azote et oxygène par un proces sus de réaction court et unique.
On connait en outre un procédé d'élaboration de l'acier dans lequel l'affinage à l'oxygène ou au moyen de gaz enrichis en oxygène s'effectue dans un convertisseur, un bassin ou autres appareillages similaires, et où le gaz d'affinage est soufflé @ sur la surface de la matière fondue liquide. Par ce moyen on peut d'une part éliminer l'absorption d'azote et terminer d'autre part le procédé d'affinage en sorte que l'oxygène en excès ne soi pas absorbé par la matière fondue. On obtient donc par ce procédé un acier réellement pauvre en azote et en oxygène, mais on n'ar- rive toutefois pas à des teneurs en phosphore qui sont caracté- ristiques des aciers Siemems-Martin et qui sont recherchées pour les applications générales de l'acier.
Des observations et des expériences étendues ont présen- tement conduit au résultat surprenant, que par le procéda décrit plus haut "d'affinage en surface" de la fonte brute, dont la teneur en phosphore est plus grande que la teneur en phosphore admissible dans l'acier à élaborer, on arrive à un changement
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surprenant de la marche de l'affinage lorsque, dès le début du processus d'affinage, on travaille avec une scorie fusible et réactive. Suivant l'invention ceci a lieu lorsqu'on produit au moyen d'un soufflage d'oxygène sur la surface du bain de fusion un centre réactif de température très élevée et qu'en même temps on ajoute au bain par fractions le fondant calcaire nécessaire à la fixation du phosphore.
Dans de telles conditions il se forme très vite une scorie très active, consistant principalement en ferrite de calcium, qui fixe le phosphore. Dans ce but on effec- tue l'addition de fondant calcaire au commencement du processus opératoire, à raison de 30 à 50% de laquantité totale requise; on ajoute ensuite le restant de temps en temps, de préférence en morceaux d'une taille comprise entre la grosseur d'une noix et celle d'un poing.
En observant exactement ces conditions l'opération suit un cours qui diffère des procédés d'affinage basique connus en ce que maintenant la déphosphoration de la charge est si fortement accélérée et poussée qu'elle est déjà achevée avant que le carbone se consume. C'est pour cette raison que le processus réactionnel présente une importance si grande au point de vue économique et technique, parce qu'ainsi il maintient non seulement la teneur en azote et en oxygène mais aussi la teneur en phosphore en-dessous de toutes limites supérieures reconnues indispensables pour de nombreuses applications et qui étaient réservées jusqu'ici aux aciers Siemens-Martin. En outre il est également possible pour le procédé de l'invention de retirer la charge dès que toute ten" en carbone désirée est atteinte.
Il n'y a de ce fait plus lieu de s'inquièter de la teneur en phosphore de l'acier, vu quelle a déjà atteint la valeur recherchée dans l'acier fini, avant combustion du carbone restant.
En se basant sur ces notions, l'objet de l'invention con- siste en un procédé de fabrication dans un convertisseur basique, un bassin ou appareillages similaires, d'aciers de haute qualité
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à partir de fonte brute ou d'autres bains de fer contenant du carbone et du phosphore, dont la teneur en phosphore dépasse la teneur en phosphore admise dans les aciers à produire ; Le procédé est caractérisé en ce que par soufflage d'oxygène on crée sur la surface du bain fondu un centre de réaction de température très élevée et en ce qu'on ajoute en même temps par fractions le fondai calcaire, nécessaire à la fixation du phosphore; de cette façon, il se forme très vite une scorie fusible, fortement active, qui effectue la déphosphoration. On peut encore ajouter à la sco- rie des fondants, par exemple du spath fluor.
Suivant une variante du procédé on peut aussi exécuter le processus d'affinage en sorte qu'avant le commencement du soufflage la matière fondue soit recouverte de cette scorie fusible fortement active qui aura été préalablement fabriquée séparément.
Le procédé d'affinage suivant le procédé de l'invention s'effectue d'autant plus vite et plus à fond que la scorie fusible réactive et le bain métallique viennent en contact plus intense et plus intime sur la surface de celui-ci et qu'ils sont forte- ment brassés. Ce résultat peut être atteint par un'redressement correspondant des jets gazeux chargés de l'affinage qui sont soufflés sur la surface du bain.
Lors de l'élaboration de variétés de fontes à forts pourcentages en phosphore, il est recommandé de changer une ou plusieurs fois la scorie fusible et fortement réactive, formée en majeure partie de chaux, protoxyde de fer et de fondants.
Suivant le procédé de l'invention, on peut préparer des aciers au carbone à basse teneur en azote, phosphore et oxygène et aussi des aciers au silicium ou des aciers spéciaux usuels, dans lesquels on veille à ce que les teneurs en carbone soient basses.
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Produces high quality steels.
For a long time, efforts have been made to produce steels having the quality of Siemens-Martin steels from phosphorous pig iron by basic air refining. A series of processes have been used for this purpose which are preferably aimed at reducing the phosphorus and nitrogen content of Thomas steel.
The peculiarity of the basic air refining process is that the oxidation of the phosphorus in the material under a limestone-rich slag practically begins only when most of the carbon present in the bath has been removed. At the end of the so-called blowing period, the metal is poor in phosphorus and carbon. When we then propose
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to manufacture low-phosphorus steels with determined and higher carbon contents, for example those exceeding 0.10%, preferably 0.20% carbon, it is necessary to subsequently recarburize the charge.
The progressive nature of the known basic steel refining process together with the subsequent recarburization of steel does not only require relatively high expenditure of time and expense; it has to some extent disadvantages from a metallurgical point of view, in that the prolonged blowing causes an increase in nitrogen fixation and often presents a danger of hydroxidation. By enriching the blowing air by means of oxygen and by other means, efforts are made to remedy these drawbacks, which, however, do not make it possible to obtain steels with low levels of phosphorus, nitrogen and oxygen by a short and unique reaction process.
A process for producing steel is also known in which the refining with oxygen or by means of oxygen-enriched gases is carried out in a converter, a basin or other similar apparatus, and where the gas of refining is blown onto the surface of the liquid melt. By this means it is possible on the one hand to eliminate the absorption of nitrogen and on the other hand to terminate the refining process so that the excess oxygen is not absorbed by the molten material. A steel that is really poor in nitrogen and oxygen is therefore obtained by this process, but the phosphorus contents which are characteristic of Siemems-Martin steels and which are sought after for general applications in the steel industry cannot be reached. 'steel.
Extensive observations and experiments have now led to the surprising result, that by the above-described process of "surface refining" pig iron, the phosphorus content of which is greater than the admissible phosphorus content in the pig iron. 'steel to develop, we arrive at a change
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surprising of the progress of the refining when, from the start of the refining process, one works with a fusible and reactive slag. According to the invention this takes place when by means of an oxygen blast on the surface of the molten bath a reactive center of very high temperature is produced and at the same time the necessary calcareous flux is added to the bath in portions. to the fixation of phosphorus.
Under such conditions a very active slag forms very quickly, consisting mainly of calcium ferrite, which binds phosphorus. For this purpose, the addition of lime flux is carried out at the start of the operating process, at a rate of 30 to 50% of the total amount required; the remainder is then added from time to time, preferably in pieces between the size of a walnut and that of a fist.
By observing exactly these conditions the operation follows a course which differs from known basic refining processes in that now the dephosphorization of the feed is so greatly accelerated and pushed that it is already completed before the carbon is consumed. It is for this reason that the reaction process is of such great importance from an economic and technical point of view, because thus it keeps not only the nitrogen and oxygen content but also the phosphorus content below all limits. They are recognized as indispensable for many applications and which were previously reserved for Siemens-Martin steels. Furthermore it is also possible for the method of the invention to remove the filler as soon as any desired carbon content is reached.
There is therefore no longer any need to worry about the phosphorus content of the steel, given that it has already reached the desired value in the finished steel, before combustion of the remaining carbon.
Based on these concepts, the object of the invention consists of a manufacturing process in a basic converter, a basin or similar equipment, of high quality steels.
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from pig iron or other iron baths containing carbon and phosphorus, the phosphorus content of which exceeds the phosphorus content allowed in the steels to be produced; The process is characterized in that, by blowing in oxygen, a reaction center of very high temperature is created on the surface of the molten bath and in that at the same time the lime base, necessary for the fixation of the phosphorus, is added at the same time in fractions. ; in this way, a highly active, fusible slag very quickly forms, which dephosphorizes. It is also possible to add fondants, for example fluorspar, to the slag.
According to a variant of the process, it is also possible to carry out the refining process so that, before the start of the blowing, the molten material is covered with this highly active meltable slag which will have been previously manufactured separately.
The refining process according to the process of the invention is carried out more quickly and more thoroughly as the reactive meltable slag and the metal bath come into more intense and more intimate contact on the surface thereof and when 'they are strongly stirred. This can be achieved by a corresponding straightening of the gas jets charged with refining which are blown onto the surface of the bath.
When developing varieties of cast iron with high phosphorus percentages, it is recommended to change the meltable and highly reactive slag one or more times, formed mainly of lime, iron protoxide and fluxes.
According to the process of the invention, carbon steels with low nitrogen, phosphorus and oxygen content and also silicon steels or customary special steels can be prepared, in which care is taken that the carbon contents are low.
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