BE539155A - - Google Patents

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BE539155A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/32Blowing from above

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description


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   Sir Henry BESSEMER, l'inventeur du procédé de fabrication qui porte son nom, a déjà fait la proposition d'employer, pour l'affinage du bain d'acier, de l'oxygène pur, sans avoir pu réaliser cette proposition. 



   Au cours du développement ultérieur de ce procédé, en particulier du pro- cédé Thomas qui est une modification du procédé Bessemer, on a fait à plu- sieurs reprises, ces dernières années, la proposition de souffler au moins de l'air enrichi en oxygène, et on a aussi obtenu des résultats apprécia- bles de cette façon. Mais la possibilité de souffler de l'oxygène pur par le fond d'un convertisseur n'a pu être réalisée jusqu'ici, parce que les fonds, et aussi les tuyères, ne se révélaient pas assez durables.

   Pour pro- fiter pleinement des grands avantages entraînés par l'affinage à l'oxygène pur pour la fabrication de l'acier, on a utilisé dernièrement une autre mé- thode, dans laquelle on fait arriver'de l'oxygène aussi pur que possible par le haut, c'est-à-dire sur le bain d'acier par des tuyères refroidies à l'eau, ou dans le bain d'acier au moyen de simples conduites à gaz. Ces procédés sont couronnés de succès, et sont déjà appliqués avec diverses va- riantes, mais parmi celles-ci les unes présentent tels inconvénients, ou plus exactement telles imperfections, les autres telles autres. En parti- culier, le soufflage par le haut s'est limité   jusqu'ici   aux sortes de fon- te brute à faibles teneurs en phosphore, de préférence à celles qui con- tiennent jusqu'à 0,1 à 0,2 % de phosphore.

   Les sortes de fonte brute ayant des teneurs en phosphore un peu plus élevées, même jusqu'à   0,5 %   environ, peuvent aussi être transformées en acier sans difficultés excessives, dans de petits appareils, des récipients d'essai d'une contenance de quelques kilogrammes à une tonne. Avec ces petits récipients, en se tenant à une alimentation en oxygène pas trop abondante, et en ajoutant des fondants dans des proportions quantitatives qui sont connues par le procédé Thomas, on peut, de façon relativement simple, ramener la teneur en phosphore à 0,04   %,   sans que la teneur en carbone s'abaisse en-dessous de 1%.

   Comme on le sait, un bas régime de température favorise la déphosphoration, mais quelques degrés de différence de température à la fin de la fusion influen- cent déjà très appréciablement la teneur en phosphore que l'on peut attein- dre économiquement. Dans des essais comme ceux décrits dans un procédé connu (brevet américain N  2 668 751), il est parfaitement possible, en respectant de basses températures, d'obtenir des succès quant à la déphos- phoration prématurée, ces succès étant en outre renforcés efficacement par un préchauffage des fondants nécessaires.

   Mais si l'on est forcé de fabri- quer de grandes quantités d'acier suivant ce procédé, et en particulier de le couler en un grand nombre de bons lingots, que ce soit par en haut ou de façon couplée, l'élimination prématurée du phosphore devient incompara- blement plus difficile, sinon même impossible. Si l'on rapportait à des quantités de fonte brute plus grandes les indications données dans les pro- cédés connus, on arriverait à des fournitures d'oxygène par minute et par tonne de fonte brute qui sont plusieurs fois supérieures aux quantités d'oxygène théoriquement nécessaires, même en tablant sur les conditions les plus défavorables.

   Par ailleurs, avec une telle fourniture d'oxygène, si on l'introduisait suivant le moyen décrit dans les procédés connus, on ne pourrait jamais affiner à l'état d'acier de grandes quantités de fonte bru- te phosphoreuse de la façon voulue pour que l'élimination du phosphore soit déjà terminée alors qu'il existe encore dans l'acier des teneurs notables en carbone. Pour cette raison, le procédé connu indiqué, d'après lequel les inventeurs ont d'ailleurs essayé de travailler, ne peut être appliqué tel quel à l'échelle de la production.

   Au contraire, pour permettre un travail économique en grand il est nécessaire de procéder à de nombreuses modifications, de sorte que le procédé conforme à l'invention décrit ci- après ne concorde plus en aucune façon avec le procédé connu déjà mention- 

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 né, et se distingue en particulier par le fait que l'on affine économique- ment à l'état d'acier de haute qualité de grandes quantités de fonte brute ayant des teneurs en phosphore jusqu'à plus de 2%, le procédé ayant un ren- dement élevé, 
Les recherches faites par l'inventeur avec une fonte brute ayant à peu près la composition suivante   3,5 % c      0,4 %   Si   1,0 %   Mn 
2,0% P   0,05%   S   0,007 %   N ont montré qu'avec une fourniture d'oxygène faible et constante,

   on peut conduire, même dans un récipient d'affinage de 30 t, (convertisseur basique, dont la forme et les dimensions sont généralement connues), un procédé d'é-   laboration d'acier dans lequel on obtient un acier parfait par exemple avec 1,4 m d'oxygène par minute et par tonne de fonte brute, et avec une addi-   tion de chaux et de minerai par portions pendant l'affinage. La scorie se forme prématurément et absorbe aux dépens du bain des quantités correspon- dantes de phosphore oxydé, et on peut arriver à environ   0,04%   de phosphore quand la teneur en carbone est encore de   1,5 %   et plus.

   Mais un tel procé- dé est désavantageux parce que la durée de fusion est très longue en com-   paraison   de celle du procédé Thomas et aussi en comparaison de l'affinage de la fonte à l'oxygène pur, et parce que la scorie, pour des teneurs en carbone comprises entre 1 et 2%, mousse extrêmement fort et coule par-des- sus le bord du récipient d'affinage, de sorte qu'en plus du danger pour le personnel, il n'existe plus de contrôle parfait du travail d'affinage. Il s'ensuit une marche irrégulière du travail, dans laquelle il est même néces- saire d'interrompre momentanément l'affinage. 



   Dans le procédé d'affinage, on a trouvé nécessaire de consacrer une attention particulière à la distance entre la tuyère et le niveau théo- rique du métal. Les tuyères utilisées pour les recherches, et dont la du- rée de vie est pratiquement illimitée si des défauts dans la matière de la tuyère n'amènent pas une détérioration prématurée, sont en cuivre et amé- nagées sous la forme d'une tuyère Laval. La section transversale la plus étroite était de 36 mm, et la pression d'azote en amont de la tuyère était comprise, suivant la quantité fournie, entre 12 (fourniture élevée) et en- viron 4 atmosphères (fourniture faible). En aucun cas, à ces pressions, il ne faut amener la tuyère trop près de la surface du métal ni même l'ame- ner à la toucher, si l'on veut former assez rapidement la scorie liquide nécessaire à la déphosphoration.

   La tuyère doit plutôt être réglée de tel- le façon qu'entre son extrémité inférieure et le niveau du liquide, il res- te place pour une couche de scories d'au moins 50 cm - de préférence 80 cm - de hauteur. 



   On a trouvé en outre qu'une fourniture d'oxygène élevée et con- stante (environ   3,2   m3/mn/t de fonte) conduit à une marche de l'opération qui est très semblable à celle du procédé Thomas, en ce sens que le phos- phore n'est transformé en scorie qu'après que la teneur en carbone a été éliminée. Il est vrai que ce procédé produit une durée d'opération rela- tivement courte, et une faible teneur finale en azote par rapport au pro- cédé Thomas, mais par ailleurs, il ne remplit pas la condition d'après la- quelle, pour des raisons-de qualité, il doit encore y avoir une teneur no- table en carbone à la fin de l'affinage. Dans ce procédé, la tuyère est 

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 de préférence maintenue à environ 80 cm au-dessus du niveau théorique du bain. 



   L'idée essentielle de la présente invention consiste à souffler sur le bain de fonte brute par le haut avec une fourniture d'oxygène varia- ble ; suivant l'invention, on procède de la façon suivante, dans le cas d'un   récipient d'affinage (convertisseur) de 30 t : toutd'abord, pendant 40 mi-   nutes environ, on souffle sur le bain 1,4 à 1,6 m3/mn par tonne de fonte brute. Après la forte scorification du phosphore qui se produit alors, on souffle énergiquement avec environ 2,8 m3/mn et par tonne de fonte sur un laps de temps de 5 à 8 minutes pour brûler le carbone. De cette manière, on arrive avec grande certitude à provoquer la combustion du phosphore avant la combustion du carbone. Pendant le soufflage lent, on ajoute du minerai et de la chaux, continuellement ou par portions.

   L'inconvénient de ce pro- cédé réside dans le fait que, même dans cette fusion, la scorie écume for- tement, et que des quantités de scories incontrôlables quittent le conver- tisseur, et que souvent il faut procéder à des interruptions du soufflage pendant lesquelles le bain doit se calmer à nouveau. 



   Dans ce procédé aussi, par suite des pressions appliquées et dé- jà mentionnées, il faut veiller à la distance de la tuyère pendant le souf- flage plus lent, et elle doit être assez grande pour qu'il reste au moins 
50 cm - de préférence 80 cm - entre l'extrémité inférieure de la tuyère et le niveau du métal. 



   Un élément essentiel de la présente invention réside dans le fait, confirmé par des expériences étendues, qu'il n'est pas nécessaire qu'il y ait encore plus de   0,6 %   de carbone dans le métal quand la scorification du phosphore est pratiquement terminée; on a trouvé, en effet, que lorsqu'on règle le processus de la manière indiquée par la présente invention, cette quantité de carbone suffit pour obtenir avec certitude la teneur finale en carbone nécessaire avec de faibles teneurs en phosphore et cependant avec de faibles teneurs en oxygène dans l'acier.

   Pour réaliser un processus correspondant dans le convertisseur de 30 t, on élimine tout d'abord du car- bone énergiquement avec une fourniture d'oxygène élevée (2,4 à 3,2 m3/mn par tonne de fonte brute), pour passer d'une teneur de 3,6 à environ 1,5% en un temps de soufflage de 10 à 15 minutes. En ce laps de temps, la te- neur en phosphore s'abaisse d'environ 1,9 jusqu'à 1,0 à 1,5   %.   Lorsque, ensuite, on souffle lentement de l'oxygène pur, (1,4 à 1,6 m3/mn par tonne de fonte brute sur un laps de temps d'environ 25 minutes), la teneur en phosphore s'abaisse avec certitude au-dessous de   0,2 %   environ et la teneur en carbone à environ 0,6 %. Ensuite, pour éliminer davantage le carbone et le reste du phosphore jusqu'aux teneurs désirées, on souffle à nouveau énergiquement 2,4 à 2,8 m3/mn par tonne de fonte brute.

   Mais ce procédé offre encore un autre avantage essentiel, à savoir que, dans la décarbura- tion plus rapide exécutée au début du soufflage, la scorie ne mousse pas fortement, mais encore que par ailleurs - et ceci fait aussi partie de l'in- vention - en ajoutant des sels halogénés d'alcalins ou encore de la poudre de chaux, de la bauxite, du sable ou autres agents connus pour la lutte contre la mousse, en courant continu ou par portions, on empêche la scorie de mousser. On peut aussi, pour combattre les scories qui moussent, diri- ger sur la scorie les tuyères utilisées pour insuffler l'oxygène ou encore disposées en supplément, et obtenir, par un souffle fort, un affaissement de la scorie, ou limiter la formation de scories moussantes. 



   Les chiffres indiqués plus haut sont valables pour une distance 'de tuyère constante d'environ 80 cm au-dessus du niveau du métal. Dans la, période de soufflage plus lente (1,4 à 1,6 m3/mn par tonne de fonte brute), on adopte la valeur inférieure (1,4 m3/mn par'tonne de fonte brute), quand 

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 il semble que, par exemple pour 1,6   m3/mn   par tonne de fonte brute, le car- bone brûle encore trop fort. 



   Une autre proposition qui fait l'objet de l'invention tend à modi- fier, non plus la fourniture d'oxygène, mais la distance de la tuyère. Ain- si, par exemple, on peut, dans une période de soufflage lent, fournir 1,8 m3/mn d'oxygène par tonne de fonte brute si l'on porte la distance de la tuyère à environ 1,20 m de la surface théorique du   baino   Le résultat métallurgique des deux moyens est le même, parce que, dans les deux cas, l'oxygène réagit sur le métal par l'intermédiaire de la scorie, et qu'il n'entre pas en réaction directement avec la surface du bain comme dans le souffle fort avec faible distance de tuyère. 



   Une autre proposition qui fait l'objet de l'invention tend à fai- re varier la fourniture d'oxygène en prévoyant plusieurs tuyères au lieu d'une seule, et en modifiant le nombre de tuyères en service pendant le soufflage. 



   Un point important de l'invention réside aussi dans le fait que, pendant la période d'affinage, on modifie la fourniture d'oxygène à l'aide des moyens décrits plus haut, à deux reprises au moins, au cours du souffla- ge. Si les conditions de travail l'exigent, c'est-à-dire que les teneurs désirées des ingrédients connus de la fonte brute ne s'établissent pas, on peut arriver au résultat par une variation encore plus fréquente de la four- niture d'oxygène. 



   On peut-encore utiliser simultanément plusieurs tuyères de sec- tions différentes, ou de distances différentes par rapport à la surface du bain, et en mettant en service une ou plusieurs de ces tuyères à grande sec- tion ou à grande distance de la surface du bain, on provoque la déphosphora- tion, tandis qu'en d'autres points du bain, on procède à la décarburation avec une ou plusieurs tuyères à souffle fort. 



   Si l'on ne veut modifier, ni la distance entre les tuyères et la surface du métal, ni la fourniture d'oxygène par minute, l'invention recom- mande de modifier la section de tuyère pendant le soufflage. Pour cela, on peut remplacer, pendant le soufflage, une petite tuyère par une tuyère de section plus grande. 



   Pour utiliser dans la plus large mesure possible la chaleur chimi- que inhérente au gaz d'échappement (oxyde de carbone), on propose, suivant l'invention, de brûler à l'état de gaz carbonique, en faisant agir l'oxygè-   ne,   l'oxyde de carbone qui s'échappe du bain au cours de la réaction, dans l'espace libre du récipient d'affinage. L'oxygène peut, par exemple, prove- nir du gaz d'affinage lui-même quand on souffle avec de grandes distances de tuyères, ou bien, le cas échéant, on peut l'insuffler au moyen de tuyères spéciales, sous forme d'oxygène pur, ou d'air, ou de mélange des deux. On obtient en même temps la possibilité de réaliser l'affaissement déjà men- tionné d'une scorie moussante, ou de limiter la formation de celle-ci.

   Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait qu'avec toutes les possibilités de travail décrites, on peut encore, avantageusement, travail- ler avec un changement de scorie, ce qui veut dire que, lorsque la scorifi- cation du phosphore est terminée, on retire les scories et on produit une deuxième scorie secondaire au moyen de chaux, de soude, de minerai, de cras- ses de laminage, etc. 



   Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'on peut arrêter et terminer toute fusion à la teneur en carbone qui est nécessaire pour la qualité d'acier à produire, parce que l'élimination du phosphore est pratiquement déjà terminée à un moment où il existe encore suffisamment 

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 de carbone dans le bain. Ce fait a une importance qu'il ne faut pas sous- estimer quant à la quantité d'oxygène dissous dans l'acier, car celle-ci - indépendamment de la composition des scories - est déterminée en premier lieu par la teneur en carbone. De nombreuses éprouvettes d'oxygène confir- ment ce fait, auquel il fallait s'attendre d'après les lois connues en chi- mie métallurgique.

   On peut dire que les teneurs en oxygène des aciers li- quides élaborés suivant l'invention concordent avec les teneurs en oxygène d'aciers correspondants provenant des fours Siements-Martin et des fours électriques. 



   Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'il s'éta- blit des teneurs en soufre notablement plus faibles que celles atteintes dans la pratique normale des procédés Siemens-Martin et Thomas. La forma- tion prématurée et rapide d'une scorie basique est d'une importance parti- culière ici, de même que l'absence de gaz chauds soufrés. En outre, il existe une possibilité de réaction directe de l'oxygène avec le soufre dis- sous dans le métal, avec formation de composés soufrés gazeux qui s'échap- pent avec les gaz d'échappement. Quand la fonte brute contient environ   0,05 %   de soufre, on peut obtenir avec certitude, dans l'acier fini, des teneurs en soufre inférieures à 0,02 %. 



   Toutes les opérations mentionnées sont nécessaires quand on veut réaliser un procédé de fabrication de l'acier avec application du souffla- ge d'oxygène pur sur la surface du bain, et le conduire économiquement, en tirant parti de toutes les possibilités offertes, et en obtenant un produit final de haute qualité. 



   Les inventeurs, dans des essais étendus, ont expérimenté les dif- férents modes de travail décrits sur une grande échelle (plus de 10 000 t de matière vendable), et communiquent dans les tableaux ci-joints des exem- ples de cette production. 



   Sur toutes les figures, les temps de soufflage en minutes (Tmin) sont portés en abaisses et les teneurs en C, S, P, N,   Mn,   Si, ainsi que les pourcentages en Fe et les volumes de 02 en ordonnées. Les quantités de minerai et de chaux introduites alternativement sont représentées par A et B respectivement sur toutes les figures (fonte brute FB, riblons R, cal- caire D). 



   Sur la figure 1b, la charge est de 26 000 Kg de fonte brute et de 2 000 kg de chaux. 



   Sur la figure 2, la charge est de 24 500 kg de fonte brute, 1 200 kg de chaux, 2 000 kg de riblons et 1 050 kg de minerai. 



   Sur la figure 3, la charge est de 25 000 kg de fonte brute, 1 300 kg de chaux et 1 050 kg de minerai et on ajoute en Z, 300 kg de chaux et 1500 kg de riblons. 



   La figure 1 montre, à titre d'exemple, la marche d'une opération dans laquelle on souffle avec une fourniture d'oxygène élevée et constante (80   m3/mn,   12 atm. et 36 cm de section de tuyère), en maintenant une dis- tance de tuyère de 80 cm par rapport à la surface théorique du bain. Par le diagramme de fusion, pris au hasard, (figure 1b), on peut voir nette- ment que, de cette façon, on ne parvient pas à conduire la scorification du phosphore jusqu'à la teneur finale jugée désirable avant élimination du carbone. Quand la décarburation est terminée, il subsiste encore une te- neur en phosphore supérieure à 0,5 %, qu'il faut éliminer en continuant à souffler.

   Des moyennes déterminées sur de nombreux bains de ce genre (quan- tité utilisée :25 à 26 t de fonte brute par bain), sont récapitulées sur 

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 la figure la, et permettent de voir que, dans tous les cas, la teneur en phosphore est encore plus grande que la teneur en carbone. Ce procédé res- semble donc au procédé Thomas normal (souffle par le fond du convertisseur), dans lequel la teneur finale en phosphore dépasse toujours aussi la teneur finale en carbone; toutefois, les teneurs en azote sont nettement inférieu- res quand on souffle de l'oxygène pur. 



   Par contre, quand la fourniture d'oxygène est faible (environ 40   m3/mn,   4 atm. et 36 cm de section de tuyère), on arrive à donner au pro- cessus l'allure désirée, c'est-à-dire à obtenir la scorification du phospho- re avant la combustion du carbone. La teneur en phosphore est déjà descen- due à de très petites valeurs alors qu'il existe encore dans l'acier des teneurs notables en carbone, comme le montrent les valeurs moyennes de la figure 2a, déterminées sur de nombreux bains. On voit une allure de fusion caractéristique, avec environ 25 t de fonte brute, sur la figure   2b,   où pendant toute la durée d'affinage, la teneur en phosphore est inférieure à la teneur en carbone du moment.

   Mais avec un tel mode de travail, on ob- tient une durée de fusion essentiellement plus grande, ce que l'on peut voir clairement par la comparaison des figures la et 2a. 



   Mais on ne peut obtenir un procédé de fabrication d'acier avec des temps de soufflage économiquement supportables qu'en combinant toutes les différentes propositions conformes à l'invention, telles qu'elles sont représentées sur les figures 3a et 3b, Dans ce mode de travail, on a com- mencé par accélérer la combustion du carbone avec une forte fourniture d'oxygène (60 à 80 m3/mn), une partie du phosphore se scorifiant en même temps, tandis qu'après un changement de la fourniture d'oxygène (ramenée à 40   m3/mn),   et un changement simultané de la distance de tuyère, de pré- férence plus de 80 cm de la surface théorique du bain, on procède à la sco- rification pratiquement complète du phosphore.

   L'élimination plus poussée de la teneur en carbone, jusqu'à la valeur finale désirée, est alors assu- rée par une fourniture d'oxygène à nouveau accrue (énviron 60 m3/mn) 
La figure 3a est similaire à la figure   2a,   mais on peut voir par cette figure que, rapporté à la quantité de fonte brute affinée d'environ 25 t, le temps de soufflage est plus court. 



   Dans le procédé représenté sur la figure   3b,   on a commencé par abaisser fortement la teneur en carbone par un souffle fort, et ensuite, on a ralenti la combustion du carbone en diminuant la fourniture d'oxygène, tandis que, pendant la même période, la teneur en phosphore s'est abaissée à la valeur finale. Pour environ   0,9 %   de carbone (à peu près à la 34ème minute de soufflage), la teneur en phosphore est d'environ   0,04 %   et on en- lève les scories du bain. Après addition de chaux, on produit tout d'abord, avec une faible fourniture d'oxygène (40 m3/mn), une dissolution rapide de la chaux pour former une scorie liquide homogène. La fourniture d'oxygène, à nouveau accrue ensuite, élimine la teneur en carbone jusqu'à la valeur finale désirée.

   La distance de la tuyère, comme on l'a déjà dit, était de 80 cm au moment de la forte fourniture initiale d'oxygène, de 1 m au milieu pendant la faible fourniture d'oxygène, et finalement elle était à nouveau de 80 cm à la fin de la période de soufflage, avec la forte fourniture d'oxygène. 



   Environ 100 charges non calmées fondues dans la production norme.- le suivant le dernier mode de travail, ont présenté en bloc l'analyse moyen- ne suivante :   0,12 %   C   0,42   % Mn 

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0,037% P 
0,016% S   0,005 %   N 
Les derniers échantillons avant la coulée présentaient les chif- fres moyens suivants : 
0,10 %C 
0,15 %Mn 
0,035 % p 
0,018% S 
0,005% N 
0,035 % O 
Un autre but de l'invention peut consister à fabriquer, pour des usages spéciaux, des aciers qui se distinguent par une pureté particulière quant aux inclusions non métalliques.

   Quand une telle condition se pose, on procède comme expliqué plus haut, et après la fin de la dernière pério- de de soufflage fort, on modifie le procédé en continuant à travailler avec une fourniture d'oxygène très réduite (moins de 1 m3/mn par tonne de fonte brute). Cette mesure a pour but d'une part, d'abaisser encore lentement la teneur en carbone, et elle a aussi des répercussions directes sur la te- neur en oxygène, et enfin, aussi sur les inclusions non métalliques dans l'acier fini. On sait qu'une faible vitesse d'affinage à la fin du proces- sus de fusion va de pair avec une faible teneur en oxygène dans l'acier liquide.

   Il peut être avantageux, vers la fin ou après la fin du dernier souffle fort indiqué (2,4 à 2,8 m3/mn par tonne de fonte brute), d'enlever encore une fois les scories du bain et de terminer l'affinage lentement, de la manière décrite plus haut, après avoir ajouté de nouveaux fondants. 



  Dans ce procédé de fabrication d'aciers spéciaux, il peut être nécessaire, par suite de la faible vitesse d'affinage, de fournir de la chaleur de l'ex- térieur pour maintenir la température. On peut le faire par exemple en fournissant de l'énergie électrique, ou en utilisant un brûleur à gaz ou à huile. Quand on utilise un brûleur, on a l'avantage que tout en chauffant le bain, on crée une atmosphère oxydante, qui exerce l'effet d'affinage lent déjà mentionné, de sorte que, notamment, on peut se passer, pendant cette période, de fournir de l'oxygène pur ou techniquement pur. Cette phase fi- nale équivaut à la période d'ébullition dans le procédé Siemens-Martin ou le procédé au four électrique. 



   Enfin, l'invention donne la possibilité de fabriquer un fer tech- niquement pur à partir d'une fonte brute phosphoreuse, car le procédé con- forme à l'invention permet d'éliminer économiquement sans grandes difficul- tés tous les éléments accessoires de la fonte brute, jusqu'à la teneur la plus faible possible. Tous les artifices de procédé mentionnés conviennent pour atteindre ce but, mais le moyen le plus avantageux consiste à souffler une quantité d'oxygène élevée et constante jusqu'à ce qu'on ait atteint   0,3 %   de phosphore et moins, et ensuite a poursuivre l'affinage du bain, avec un ou plusieurs enlèvements des scories, jusqu'à ce que les éléments accessoires de la fonte brute aient atteint les teneurs désirées.

   Il est avantageux de maintenir le bain à tout moment à la limite inférieure de température en ajoutant des additifs fondants et refroidissants, et de ne viser à la température nécessaire à la coulée (plus de 1600 C) que dans les dernières minutes d'affinage. 



   Ainsi, par exemple, dans un convertisseur de 30 t, on a affiné 26 t de fonte brute présentant l'analyse suivante : 

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   3,66 % C      0,31   Si   0,87 Mn      1,67 %   P 
0,076% S en ajoutant 4 t de chaux vive et   2,4   t de minerai, et, en procédant de la manière décrite plus haut, on a obtenu un produit final présentant l'analy- se suivante : 
0,02 % C   0, 0   %Si 
0,06 % Mn   0,023 %   P   0,026 %   S   0,005     %   N ce qui correspond à un fer techniquement pur à plus de 99,8 % Fe.

Claims (1)

  1. RESUME.
    L'invention a pour objet 1 - Un procédé de fabrication d'acier à faible teneur en phosphore, en azo- te, en soufre et en oxygène à partir de fonte brute liquide à haute te- neur (plus de 0,2%) en phosphore, à l'aide d'oxygène pur ou pratiquement pur soufflé par des tuyères sur la surface du bain, caractérisé en ce que la distance entre les tuyères et la surface théorique du bain est au moins égale à 50 cm,- de préférence à 80 cm,- dans lequel on modifie la fourniture d'oxygène pendant la période d'affinage, et, en ce que, avant ou pendant la première moitié du temps total de soufflage, on ajoute de la chaux, du minerai, des crasses de laminage, des battitures, du calcaire, de la ferraille ou autres matières influençant la formation de scories et le refroidissement.
    2 - Des modes de mise en oeuvre du procédé tel que spécifié sous 1 , com- prenant les caractéristiques suivantes, appliquées isolément ou en com- binaisons : a) au début du soufflage, on souffle avec une quantité d'oxygène si réduite que l'oxygène réagit de préférence sur le bain avec la participation de la scorie, le phosphore se scorifiant, et après abaissement de la teneur en phosphore de préférence au- dessous de 0,2 % pour des teneurs en carbone de 1,5% et plus, on augmente la fourniture d'oxygène au point qu'il se fait de préférence une réaction directe de l'oxygène sur le bain métal- lique, le carbone étant éliminé jusqu'à la teneur finale dési- rée ; b) on fait varier la quantité d'oxygène au moins deux fois pen- dant la période d'affinage ;
    c) au début de la période d'affinage, on souffle fort jusqu'à ob- tention d'une teneur en carbone égale à environ 1,5 %, après quoi vient une période à faible fourniture d'oxygène, dans la- quelle la teneur en phosphore descend jusqu'au-dessous de 0,2 %, la teneur en carbone jusqu'à environ 0,6 % et à la fin du soufflage, on souffle à nouveau avec une fourniture d'oxy- gène élevée, ce qui fait que la teneur en carbone baisse jus- qu'au chiffre final désiré ; <Desc/Clms Page number 9> d) à un moment donné, on enlève les scories du bain ;
    e) au début de la période d'affinage, on souffle avec une forte fourniture d'oxygène jusqu'à ce qu'une teneur en carbone d'envi- ron 1,5 % soit atteinte, après quoi vient une diminution de la fourniture d'oxygène jusqu'à ce que la teneur en phosphore soit abaissée par scorification jusqu'au-dessous de 0,2 % et que la teneur en carbone soit abaissée par combustion jusqu'à environ 0,6 %, on enlève ensuite les scories du bain, et après avoir ajouté de la chaux, on souffle pendant quelques minutes avec une faible fourniture d'oxygène, et à la fin de la fusion, pour di- minuer encore la teneur en carbone, on augmente à nouveau la fourniture d'oxygène ;
    f) on fait varier, pendant la période d'affinage, la fourniture d'oxygène et aussi la distance entre les tuyères et la surface théorique du bain métallique;- g) pendant la période d'affinage, on fait varier au moins à deux reprises la fourniture d'oxygène et aussi la distance entre les tuyères et la surface théorique du bain ;
    h) au début du soufflage, jusqu'à ce qu'une teneur en carbone de 1,5 % soit atteinte, on souffle avec une forte fourniture d'oxy- gène, après quoi vient une période de faible fourniture d'oxygè- ne, jusqu'à ce que la teneur en phosphore soit abaissée en des- sous de 0,2 % et la teneur en carbone à environ 0,6 %, et à la fin de la période de soufflage, on souffle à nouveau avec une forte fourniture d'oxygène et on fait varier au moins à deux re- prises la distance entre les tuyères et la surface théorique du bain métallique; i) pour empêcher une formation excessive de mousse, on ajoute, en un courant continu ou par portion, des sels halogènes d'alcalins ou autres agents servant à combattre la mousse ;
    j) les tuyères sont réglées, isolément ou à plusieurs, avec une dis- tance différente par rapport à la surface théorique du bain mé- tallique; k) pour limiter la formation de mousse de scories, ou pour diminuer l'apparition de scories moussantes, on dirige des tuyères sur la scorie; 1) on utilise des tuyères à sections différentes ; m) les tuyères présentent une section différente et les distances entre les tuyères et'la surface du bain métallique sont diffé- rentes; n) pour faire varier la section des tuyères, on remplace ou on com- plète par exemple une tuyère de petite section, pendant le souf- flage, par une tuyère de plus grande section; o) les tuyères présentent une section différente et une ou plusieurs tuyères à souffle fort provoquent la déphosphoration tandis qu'une ou plusieurs tuyères assurent en même temps la décarburation;
    p) au début de la période d'affinage, jusqu'à ce qu'une teneur en carbone d'environ 1,5% soit atteinte, on souffle fort, après quoi vient une période à fourniture d'oxygène plus faible pour diminuer la teneur en phosphore jusqu'en dessous de 0,2% et la teneur en carbone jusqu'à environ 0,6% après quoi on enlève les <Desc/Clms Page number 10> scories du bain et, après addition de chaux, on continue de souf- fler pendant quelques minutes avec une faible fourniture d'oxygène, et ensuite, on augmente à nouveau la fourniture d'oxygène jusqu'à ce que la teneur en carbone désirée soit atteinte, et avant ou pen- dant la première moitié du temps total de soufflage, on ajoute de la chaux, du minerai, des crasses de laminage, des battitures, du calcaire, de la ferraille ou autres matières influençant la forma- tion de scories et le refroidissement,
    et on procède à deux repri- ses au moins à une modification de la fourniture d'oxygène et/ou de la distance des tuyères, la modification de la fourniture d'oxy- gène étant obtenue par des changements de section ou une modifica- tion du nombre des tuyères soufflantes, et une partie des tuyères assure la déphosphoration, l'autre partie des tuyères la décarbu- ration, et on combat ou on diminue la formation de mousse par la scorie grâce à des tuyères spéciales disposées en supplément, ou bien, pour diminuer la formation de mousse de scorie, on ajoute, continuellement ou par portions, des sels halogénés d'alcalins ou d'autres agents servant à combattre la mousse;
    q) on continue à souffler jusqu'à ce qu'on ait atteint une teneur en carbone supérieure de 0,1 à 0,2 % à l'analyse finale, on augmente à nouveau la fourniture d'oxygène,après quoi vient une phase f i- nale à très faible fourniture d'oxygène; éventuellement, on four- nit au bain de la chaleur supplémentaire sous forme d'énergie élec- trique ou à l'aide de brûleurs à gaz ou à hùile; r) on souffle avec une forte fourniture d'oxygène, et quand on a at- teint une teneur en phosphore de 0,3 % et moins, on enlève les sco- ries une ou plusieurs fois, et avant ou pendant le soufflage, on ajoute des additifs fondants et refroidissants tels que chaux, mi- nerai, crasses de laminage, battitures, calcaire ou ferraille, et finalement on obtient un métal contenant plus de 99,8 % Fe.
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