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Pour la fabrication d' acier basique affiné par soufflage, que ce soit par soufflage au vent, ou au vent enrichi en oxygène de- puis le dessous ou depuis le côté dans la fusion au moyen de tuyères ou bien par le soufflage au vent eurichi en oxygène ou à l'oxygène à teneur élevée depuis le dessus, de nombreux procédés et dispositifs ont été proposése Lors du travail usuel en discontinu, un de ces pro- cédés propose d' affiner en acier d'abord une partie de la fonte avec une quantité partielle de la chaux,uite, avec ou sans élimination ou sans élimination du laitier, d'ajouter le restant de la fonte avec le restant de la chaux et d' achever' ensuite la quantité totale par @ soufflage.
Un autre procédé,celui-ci en continu, propose d' amener la fonte en continu et d' évacuer également en continu et à la même cadence que 1' amenée, l'acier achevé et le laitier.Cepandant juste- ment le procédé mentionné en dernier lieu et pour lequel on utilise par exemple, des tambours d' affinage Rôhling-Johannsen donne lieu à des difficultés découlant du fait que l'acier achevé se mélange inévitablement à la fonte amenée, et ce malgré les dispositifs visant à empêcher ce mélange,de manière qu'il;est impossible d' exploiter les avantages indiscutables d'un tel procédé.
Tous les procédés d' affinage par soufflage au vent actuels qu'ils soient discontinus ou continus avec des parois de séparation ou bien des digues transversales appropriées équipant les dispositifs, dépendent au point de vue de la perte au feu successive des éléments : silicium, manganèse,carbone phosphore et fer, des rapports d' affinité de ces éléments avec l'oxygène et cette succession est difficile à interrompre ou à modifier. En ce qui concerne le carbone et le phosphore,bien qu'il soit possible d'obtenir la déphosphorisation avant la décarburation en procédant au soufflage par le dessus et dans certaines conditions telles qu'une forte addition de *Minerai,et ce, même si la fonte brute contient au départ une teneur élevée en phosphore,ce n' est cependant pas une certitude absolue.
Lorsqu'il s'agit de fonte à teneur élevée en phosphore telle que la fonte Thomas et lors du soufflage par le dessous, la déphosphorisation ne se produit toujours qu'après la décarburation presque totale du bain.
Suivant le procédé de l'invention, il est possible de se libérer presque totalement de la perte au feu dans la succession décrite des éléments d' accompagnement du fer qui joue un rôle lors de la réaction du carbone et qui découle des rapports d'affinité et de certaines conditions physiques : toutparticulièrement il est possible d'obtenir jusqu'à la fin du procédé une perte au feu régulière des dits éléments d' accompagnement, ce qui permet d'envisager une quantité de nouvelles possibilités et d' avantages techniques.
Le procédé suivant l'invention qui peut être utilisé dans tous types de dispositifs de soufflage, que ce soit par soufflage depuis le dessus ou depuis le dessous ou bien depuis le côté à travers le bain,que le soufflage soit effectué avec du vent ou du vent enrichi en oxygène ou bien avec de 1' oxygène, est un procédé discontinu et est exécuté de la manière suivante : récipient d' affinage, chauffé au préalable, est rempli d'une quantité déterminée de la charge de chaux (par exemple un tiers de celle-ci) et d'une partie de la fonte (un dixième jusqu'à environ un tiers), ensuite on procède au soufflage avec une arrivée totale du vent ou de 1' oxygène.
Après allumage et formation d' un laitier,c'est-à-dire après avoir soufflé en acier presque achevé la petite quantité de fonte chargée, on amène en un courant uniforme la fonte et la chaux, et ce,dans une proportion appropriée à la quanti- té de vent, de manière que les éléments d'accompagnement du fer brûlent régulièrement ; la composition du bain et la composition du laitier éant presque inchangées et la température du bain reste presque inchangée ou augmente)mais ce de tout façon régulièrement. Le processus est terminé
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lorsque le récipient d' affinage ne peut plus recevoir d' autres matières cependant il est possible de le terminer avant.
Dans cette méthode de travail,l'élévation rapide de la température après la transition et qui ne contribue pas peu à la forte absorption d'azote du bain dans le procédé Thomas usuel, ne se fait pas valoir de même que la modification brusque de la composition du laitier, Depuis le début le niveau de la température est plus élevé que pour le procédé Thomas usuel, ce qui favorise également la fusion des additions de ferraille et ce qui doit améliorer les propriétés de soufflage du convertisseur lors du soufflage depuis le dessous, et tout -particulièrement ce fait garantit une vive réaction du carbone. La pointe de température obtenue dans 1' ensemble du procédé n'est pas aussi élevée que pour le procédé Thomas usuel, ce qui présente un avantage particulier pour la déphosphorisation et pour une faible teneur en azote de 1' acier.
Lors du soufflage depuis le dessus et en partant de la fonte Thomas, une telle méthode de travail garantit que le phosphore s'élimine au moins en même temps que le carbone, bien qu'il ne s'élimine pas avant ,ce dernier.
D' après l'idée de base du procédé suivant l'invention,il est évident que la durée d'une charge déterminée dans l'unité de temps par l'apport de l'oxygène dans les moyens d' affinage généralement gazeux,n' est au moins pas plus longue que dans les procédés actuels.
Dans le nouveau procédé il est également possible d' évacuer le laitier à différentes reprises ou bien le laitier peut s' écouler régulièrement pendant le processus par l'intermédiaire de dispositifs appropriés. Cependant il est également possible de garder la totalité du laitier pendant tout le processus.
Un avantage particulier réside dans le fait que la composition et la température des gaz brûlés sont approximâtivement identiques pendant tout le processus de soufflage, de manière qu'on évite,tout particulièrement, la teneur élevée en oxyde de carbone pendant la période de décarburation et qu'à la place on obtienne une teneur uniforme en bioxyde de carbone qui, pendant toute la période de soufflage, ne comprend qu'environ 60% de la teneur lors du soufflage usuel. Ceci signifie une réduction considérable de la température et, par conséquent du rayonnement de la flamme du gueulard du convertisseur.
De même, suivant le procédé de l'invention, il est possible qu'un tel gaz brûlé, chaud et combustible composé uniformément pendant le processus de soufflage,puisse être plus avantageusement pour le réchauffage de la chaux et de la ferraille et même pour la calcination de la pierre de chaux qu'un gaz dont la composition se modifie. Il faut considérer que le fait qu'il est possible d' envisager de relier des dispositifs de préchauffage appropriés au récipient d' affinage même n'est qu'une suite logique de l'idée qui est à la base du procédé de l'invention .
En outre il est évident que la proportion des moyens de refroidissement tels que la ferraille, le minerai et la pierre de chaux ne doit être déterminée qu'en se basant:sur le sondages ou les estimations de la température,puisque les températures du bain et du laitier sont très élevées dés le début et croissent régulièrement.
Des modifications du procédé suivant l'invention peuvent être avantagnsement appliquées en procédant de la manière suivante: Ah début l'amenée de fonte est plus forte que ne justifie la quantité des gaz oxydants et on choisit, par conséquent, une amenée.plus forte de la chaux: ou bien , au début l'amenée de fonte est plus faible et on tend à obtenir la formation de laitier de fer et une liquéfaction de la chaux:
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ou bien encore, la fonte est amenée en continu bien que la chaux ne soit ajoutée que par charges fractionnées.Enfin, suivant l'idée de base du pro- cédé de l'invention, il est également possible de remplacer le type de la fonte pendant le soufflage,c'est-à-dire de remplacer, par exemple,une fonte riche en phosphore par une fonte pauvre en phosphore.
Tout particu- lièrement il est possible d' entamer le processus avec une fonte très pauvre en manganèse et de la terminer; après évacuation du laitier, avec une amenée appropriée d'une fonte riche en manganèse.
Une forme de mise en oeuvre particulièrement avantageuse du procédé est la suivante:
Au lieu de vider entièrement le récipient d' affinage et d' affiner en acier d' abord une petite fraction de la quantité totale pour procéder ensuite seulement en continuant l'affinage, à une amenée en continu de fonte dans le récipient d'affinagel mise en oeuvre préférée du procédé consiste à retenir dans le récipient d'affinage un restant d' acier et un restant de laitier de chaque fusion précédente,ensuite en recommencant l affinage, la fonte fraiche est immédiatement amenée en continu jusqu'au moment où le récipient d' affinage est rempli,pen- dant l'affinage avec la totalité de la fusion et est prêt à la coulée.
Cette méthode de travail offre des avantages considérables au point de vue technique de 1' exploitation. Après évacuation de la quantité principale du latier, le restant de ce laitier est avantageusement solidifié de manière qu'au moinsl plus grande partie de l'acier en fusion puisse être déversée, exempte de laitier dans la poche de cou- lée. Si le récipient d' affinage était vidé totalement dans la poche de coulée, il serait difficile d'éviter que la dernière partie de 1' acier au moins ne s' écoule avec le restant du laitier.
Cependant dans ce cas et tout particulièrement lorsqu'il s' agit de laitier riche en phosphore, la conséquence serait une rephosphorisation : dans tous les cas le moyen de désoxydation ajouté formerait laitier sous la forme de ferro-manganèse ou, pour des fusions calmées, sous la forme de silicium ou d'aluminium. Il en découlerait des irrégularités dans la qualité et dans la composition de 1' acier. Suivant le procédé de l'invention , ces désavantages sont justement éliminés du fait qu'après évacuation de la quantité principale du laitier et après sa solidification , le récipient d'affinage n'est vidé chaque fois que pour autant que l'acier s' écoule, exempt de laitier, sous le pont de laitier se formant à l'embouchure du fait de la solidification de ce dernier.
Les moyens de désoxydation ne subissent aucune perte. De même, le restant de laitier dans le convertisseur n'est pas perdu,mais favorise la fusion suivante.Ceci est particulièrement important pour des laitiers riches en phosphore se formant lors de l'affinage de fonte Thomas et qui sont commercialisés comme laitier de phosphate dans l'industrie des engrais.
Pour la mise en oeuvre du processus d' affinage, la quantité du bain d' acier subsistant dans le récipient d' affinage ne joue aucun rôle. Cependant comme de grandes quantités de restes d' acier dans le récipient d'affinage diminueraient le rendement de ce dernier,ces quanti- tés seront avantageusement aussi réduites que possible,
En raison du procédé suivant l'invention,pouvant être considéré dans son ensemble comme un procédé discontinu, les procédés basiques d'affinage au vent reçoivent de toute façon une variabilité supplémentaire considérable et une certaine indépendance du déroulement de la:réaction, presque invariable et découlant des rapports d' affinité.
La fusion d'acier obtenue à la fin peut être achevée de manière usuelle.
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For the manufacture of refined basic steel by blowing, whether by wind blowing, or oxygen enriched wind blowing from below or from the side in the smelting by means of nozzles or by eurichi wind blowing in oxygen or high content oxygen from above, many methods and devices have been proposed. In usual batch work, one of these methods proposes to steel first a portion of the cast iron with a partial amount of lime, then, with or without removal or without removal of slag, add the remainder of the melt with the remainder of the lime and then complete the total amount by blowing.
Another process, this continuous, proposes to feed the melt continuously and also to discharge continuously and at the same rate as the feed, the finished steel and the slag. lastly and for which one uses, for example, Rôhling-Johannsen refining drums gives rise to difficulties arising from the fact that the finished steel inevitably mixes with the cast iron, and this in spite of the devices intended to prevent this mixing , so that it is impossible to exploit the indisputable advantages of such a process.
All current wind blowing refining processes, whether discontinuous or continuous with separation walls or appropriate transverse dikes equipping the devices, depend from the point of view of the successive loss on ignition of the elements: silicon, manganese , carbon phosphorus and iron, the affinity ratios of these elements with oxygen and this succession is difficult to interrupt or modify. With regard to carbon and phosphorus, although it is possible to obtain dephosphorization before decarburization by carrying out blowing from the top and under certain conditions such as a strong addition of * Ore, and this, even if pig iron initially contains a high phosphorus content, however this is not a definite certainty.
When it comes to high phosphorus cast iron such as Thomas cast iron and when blowing from below, dephosphorization always only occurs after the bath has almost completely decarburized.
According to the process of the invention, it is possible to almost completely free oneself from the loss on ignition in the described succession of the accompanying elements of the iron which plays a role during the reaction of carbon and which results from the affinity relationships. and certain physical conditions: in particular, it is possible to obtain a regular loss on ignition of the said supporting elements until the end of the process, which makes it possible to envisage a number of new possibilities and technical advantages.
The method according to the invention which can be used in all types of blowing devices, whether by blowing from above or from below or from the side through the bath, whether the blowing is carried out with wind or air. vent enriched with oxygen or alternatively with oxygen, is a batch process and is carried out as follows: refining vessel, preheated, is filled with a determined quantity of the lime charge (for example one third of this) and part of the melt (one tenth to about one third), then the blowing is carried out with a total inflow of wind or oxygen.
After ignition and formation of a slag, that is to say after having blown in steel almost completed the small quantity of loaded cast iron, one brings in a uniform current the cast iron and the lime, and this, in a proportion suitable for the amount of wind, so that the accompanying elements of the iron burn regularly; the composition of the bath and the composition of the slag being almost unchanged and the temperature of the bath remains almost unchanged or increases) but anyway regularly. The process is finished
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when the refining vessel can no longer receive other materials, however, it is possible to finish it earlier.
In this working method, the rapid rise in temperature after the transition and which does not contribute little to the strong nitrogen absorption of the bath in the usual Thomas process, does not come into play, nor does the sudden modification of the temperature. composition of the slag, From the start the temperature level is higher than for the usual Thomas process, which also favors the melting of the scrap additions and which should improve the blowing properties of the converter when blowing from below, and in particular this fact guarantees a strong reaction of the carbon. The temperature peak obtained in the whole process is not as high as for the conventional Thomas process, which is of particular advantage for dephosphorization and for a low nitrogen content of the steel.
When blowing from above and starting from the Thomas cast iron, such a working method ensures that the phosphorus is removed at least at the same time as the carbon, although it is not removed before the latter.
From the basic idea of the process according to the invention, it is obvious that the duration of a charge determined in the unit of time by the supply of oxygen in the generally gaseous refining means, n is at least not longer than in current methods.
In the new process it is also possible to discharge the slag several times or the slag can flow regularly during the process by means of suitable devices. However, it is also possible to keep all of the slag during the whole process.
A particular advantage lies in the fact that the composition and the temperature of the flue gases are approximately identical throughout the blowing process, so that the high carbon monoxide content during the decarburization period is avoided in particular, and that instead, a uniform content of carbon dioxide is obtained which, during the entire blowing period, comprises only about 60% of the content during the usual blowing. This means a considerable reduction in the temperature and therefore the radiation of the flame from the converter throat.
Likewise, according to the process of the invention, it is possible that such a burnt, hot and combustible gas composed uniformly during the blowing process, could be more advantageously for the heating of lime and scrap and even for the heating. calcination of limestone as a gas whose composition changes. It should be considered that the fact that it is possible to envisage connecting suitable preheating devices to the refining vessel itself is only a logical continuation of the idea which is at the basis of the process of the invention. .
Furthermore, it is evident that the proportion of cooling media such as scrap, ore and limestone should only be determined on the basis of: soundings or temperature estimates, since the bath temperatures and slag are very high from the start and grow steadily.
Modifications of the process according to the invention can be advantageously applied by proceeding in the following manner: At the start the supply of cast iron is greater than the quantity of oxidizing gases justifies and one chooses, consequently, a stronger supply of lime: either, at the start the supply of cast iron is weaker and the tendency is to obtain the formation of iron slag and a liquefaction of the lime:
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or alternatively, the pig iron is fed continuously although the lime is added only in fractional batches. Finally, according to the basic idea of the process of the invention, it is also possible to replace the type of pig iron during blowing, that is to say to replace, for example, a cast iron rich in phosphorus by a cast iron poor in phosphorus.
In particular, it is possible to start the process with a cast iron very low in manganese and to end it; after evacuation of the slag, with an appropriate supply of a cast iron rich in manganese.
A particularly advantageous embodiment of the process is as follows:
Instead of completely emptying the refining vessel and refining steel first a small fraction of the total quantity and then proceeding only while continuing the refining, a continuous supply of melt into the affinagel vessel. preferred embodiment of the process consists in retaining in the refining vessel a residue of steel and a residue of slag from each previous melting, then by recommencing the refining, the fresh cast iron is immediately fed continuously until the time when the vessel Refining is filled, during refining, with all of the melt and is ready for casting.
This working method offers considerable advantages from the technical point of view of operation. After removing the main quantity of the slag, the remainder of this slag is advantageously solidified so that at least the greater part of the molten steel can be discharged, free of slag, into the ladle. If the refining vessel were completely emptied into the ladle, it would be difficult to prevent at least the last part of the steel from running out with the remainder of the slag.
However in this case and especially when it comes to slag rich in phosphorus, the consequence would be a rephosphorisation: in all cases the added deoxidation means would form slag in the form of ferro-manganese or, for calmed fusions, in the form of silicon or aluminum. This would result in irregularities in the quality and composition of the steel. According to the process of the invention, these disadvantages are precisely eliminated from the fact that after evacuation of the main quantity of the slag and after its solidification, the refining vessel is emptied each time only insofar as the steel s' flows, free of slag, under the slag bridge forming at the mouth due to the solidification of the latter.
The means of deoxidation do not suffer any loss. Likewise, the remainder of the slag in the converter is not lost, but promotes subsequent melting. This is particularly important for phosphorus-rich slags formed during the refining of Thomas iron and which are marketed as phosphate slag in the fertilizer industry.
In carrying out the refining process, the amount of the steel bath remaining in the refining vessel is irrelevant. However, since large amounts of leftover steel in the refining vessel would decrease the efficiency of the refining vessel, these amounts will preferably be as small as possible.
Due to the process according to the invention, which can be considered as a whole as a batch process, the basic wind refining processes in any case receive considerable additional variability and a certain independence of the course of the reaction: almost invariable and arising from affinity relationships.
The steel melting obtained at the end can be completed in the usual manner.