<Desc/Clms Page number 1>
Dans les procédés industriels de fabrication de l'acier, les réac- tions métallurgiques sont réglées par la composition, la concentration et la température du bain métallique et de la scorie. Certaines limites sont ainsi fixées à ces procédés.
L'invention part du fait que l'allure des réactions métallurgiques dépend beaucoup de la réaction de l'oxyde de carbone. Elle utilise la gran- de influence de la pression sur cette réaction, et elle perfectionne ainsi les procédés industriels de fabrication de l'acier dans une mesure surpre- nante et, en particulier, en soumettant périodiquement à l'action d'une pression réduite l'acierréagissant à la pression normale sur la scorie qui le surnage.
On obtient de la sorte une vive réaction du carbone et de- l'oxy- gène, qui joue un rôle capital tant pour le déroulement des processus que pour la qualité du produit et laquelle est fonction de la pression dans une mesure particulière, et, dans l'ensemble, le réglage des procédés de préparation de l'acier, ce réglage n'ayant pas encore pu être fait par le passée
L'invention résout ce problème en proposant de lever périodique- ment dans un vase à vide une portion de métal de la coulée d'un four mé- tallurgique connu., soumis à la pression ordinaire, ledit vase à vide dispo- sé au-dessus de la coulée maintenant un certain temps cette portion de mé- tal à la dépression la plus favorable pour la réincorporer ensuite à la coulée.
On fait ces manoeuvres autant de fois que l'exige l'état recher- ché du métal auquel surnage la scorie.
Dans ce procédé, la coulée sur laquelle les réactions nécessaires entre l'acier et la scorie ont lieu à la pression normale, dans le four de fusion, prend un état exerçant une influence particulièrement efficace sur lesdites réactions.
De plus, on favorise grandement le déroulement de ces réactions en remuant très énergiquement le métal accumulé sous la scorie, grâce aux prélèvements et aux réincorporations de portions de métal traité par le vidéo
Four mieux faire comprendre l'objet de l'invention on va en décri- re maintenant, mais seulement à titre d'illustration et sans aucun carac- tère limitatif de sa portée, plusieurs modes de mise en oeuvre pris comme exemples et représentés par le dessin ci-annexé.
La figure 1 montre un four à arc du type Héroult comportant une avant.-sole 1, dans laquelle est plongée la tubulure 2 d'un vase à vide 3 revêtu d'une maçonnerie réfractaire et muni d'un couvercle 4 amovible, étanche au vide.
Une conduite d'aspiration 5 aboutat à des pompes à vide qui ne sont pas indiquées dans le dessino
Par 6 est désigné un dispositif d'alimentation (en additions d' alliage, par exemple) pourvu d'un sas à, vide.
Lorsque l'on diminue la pression dans le vase à vide 3, une portion de métal de la coulée contenue dans le four à arc est levée dans ledit vase par la tubulure 2.
On fait rentrer cette portion de métal dans la charge restante du four à arc en augmentant la pression dans le vase à vidéo
<Desc/Clms Page number 2>
En rétablissant la dépression on fait passer une nouvelle por- tion de métal de la coulée dans le va.e à vide où elle subit le même traitement que la portion précédente.
Le remplissage et le vidage du vase à vide peuvent également être faits par réglage en hauteur de ce vase sans faire varier la dé- pression.
Par suite de la grande vitesse de la réaction du carbone et de l'oxygène, le traitement intermédiaire du métal par le vide est effectué très rapidement.
Ce traitement, levage et descente du vase compris, peut être fait en 3 quarts de minute dans le domaine de pression compris entre envi- ron 1 et 10 millimètres de colonne de mercure.
Si le vase à vide a par exemple une contenance égale au dixième de celle du four, la durée du traitement de toute la coulée par le vide est de 7 minutes et demieo
L'appareil à vide produisant les aspirations et les réincorpo- rations de po@@ens de métal de la coulée constitue une espèce d'agitateur.
Si l'on donne à la tubulure d'aspiration 2 une forme diffé@ente, on peut parfaitement renoncer à prévoir une avant-sole et introduira cet- te tubulure 2 dans le four à travers ane porte, par exemple, comme l'in- dique la figure 2.
Le vase à vide peut aussi faire corps avec le four de fusiono
Tous autres fours chauffés, tels par exemple que les fours Martin, peuvent être équipés avec l'appareil à vide conforme à l'invention.
Il va de soi que l'appareil à vide coopérant avec un four de fusion d'acier peut être muni d'un dispositif de chauffe à l'arc, par résistance de carbone, etc.
Les avantages du procédé de traitement des coulées d'acier sui- vant l'invention sont expliqués ci-après pour la fusion à l'arc électriqueo
L'appareil à vide peut être avantageusement employé pour l'af- finageo A cet effet, on déverse des additions (de minerais, par exemple) sur le bain nu contenu dans la chambre à dépression.
Comme l'équilibre de l'oxygène s'établit très rapidement en fonc- tion de la dépression utilisée et de la teneur en carbone de la collée, on peut supprimer la longue période habituelle de raffinage, à moins de recher- cher une scorie blanche de chaux ou une scorie de carbure en raison de la teneur en soufre.
La forte influence de la pression sur la réaction de l'oxyde de carbone permet d'obtenir à la fois de très faibles teneurs en oxygène et en carbone. Dans ce cas, l'appareil à vide peut servir simultanément d'in- strument de mesure. Aussi longtemps qu'un excès de carbone existe dans le bain, une addition d'oxygène donne un dégagement d'oxyde de carbone et, partant, une augmentation de pression que l'on peut mesurer. Dans le cas d'un excès d'oxygène, une addition de carbone donne le même résultat,
Il ne faut plus chauffer au préalable les additions pour éviter que l'acier absorbe de l'hydrogène.
Etant donné le dégazage énergique obtenu par le vide, il est inu- tile d'effectuer un affinage spécial tel qu'il est opéré pour le dégazage et notamment l'élimination de l'hydrogène des charges refondues.
<Desc/Clms Page number 3>
D'ailleurs, on peut employer les supports d'éléments d'alliage assez carburés et, par suite, à bon marché, même si l'on exige de très fai- bles teneurs en carbone dans l'analyse finale.
Lorsqu'on utilise une faible pression 'on peut éliminer le carbone par exemple par des additions de minerais dans le vase à vide, en présence de presque tous les éléments d'alliage, sans que ceux-ci se scorifient.
Cela est d'une importance particulière pour les coulées refondues forte- ment alliées renfermant un pourcentage particulièrement réduit de carbone final et dont l'élaboration, dans un four à arc raccordé à un appa@eil à vide, ne cause aucune difficultéo
D'autre part, le nouveau procédé de traitement par le vide permet d'étendre sensiblement les possibilités du procédé Martino A part la possibilité d'affinage du métal liquide dans le vase à vide, on peut fa- voriser considérablement l'affinage de la coulée dans le four, le traitement par le vide produisant une agitation énergique de la coulée. Il est inu- tile de ralentir l'affinage pendant sa dernière phase, car la teneur en oxygène du bain est réglée par le traitement sous le vide.
L'effet réducteur du bain apprauvri en oxygène par le traitement sous le vide peut être utilisé pour l'abaissement de la teneur en fer de la scorieo
A cet effet, on fait marcher le four en atmosphère réductrice pour que celle-ci ne puisse apporter aucune quantité notable d'oxygène à la scerie.
En même temps, l'appareil à vide continue à fonctionner, et il maintient la teneur en oxygène du bain à une faible valeur corres- pondant à la dépression utilisée, l'oxygène réagissant sur le carbonée
L'appauvrissement en fer de la scorie peut alors, sous l'effet ré- ducteur du bain d'acier, descendre en-dessous des valeurs d'équilibre que l'on obtient avec la pression atmosphérique, étant donné que la teneur en oxygène du bain est fonction de la basse pression régnant dans le vase à vidéo
A part la diminution de la perte de fer au feu, une scorie pauvre en fer et partant,
en oxygène est importante pour réduire au minimum les pertes d'éléments d'alliage lors de l'addition de ceux-ci dans le fouro
De très faibles teneurs en carbone et en oxygène peuvent être ob- tenues à l'aide de l'appareil à vide, même dans les conditions d'exploi- tation des fours Martin, les possibilités de mesure de cet appareil à vide pouvant être utilisées comme décrit pour les fours électriques.
Par ailleurs, les additions de carbone et d'oxygène dans le ré cipient à vide permettent de compenser l'apport complémentaire d'oxygène de la scorie oxydante et d'obtenir les teneurs finales voulueso
Pour la mise au point de la coulée on peut incorporer à celle- ci le carbone et les éléments d'alliage par des additions dans le réser- voir à vide sans qu'il se produise de pertes.
Le nouveau procédé de traitement des coulées sous le vide, avec appauvrissement en fer de la scorie à la pression atmosphérique, peut naturellement être appliqué à tous procédés de préparation de l'acier, car la réaction de l'oxyde de carbone, fortement tribuaaire de la pres- sion, y intervient toujours dans une mesure prépondérante.
L'effet dégazant intense du traitement par la dépression con- duit toujours à une amélioration appréciable de la qualité du métal.
Le brassage énergique du bain par l'appareil à vide se traduit
<Desc/Clms Page number 4>
par l'accélération de toutes les réactions, par l'amélioration de l'apport de chaleur au bain, par l'accélération de la dissolution des additions d' alliage et par leur dissémination uniforme dans la coulée.
Le procédé conforme à l'invention peut également manifester ses grands avantages dans l'affinage connu de la fonte par soufflage d'oxygène techniquement pur sur la surface du baino
La figure 3 donne un mode d'application de l'invention pour un four à sole soufflé à l'oxygène par en haut.
Un réservoir à vide 2 est installé devant un fout 1 où sa tubulure d'aspiration 3 est immergée dans le métal liquide contenu dans une avant- sole 4.
Par 5 est désigné un tuyau de soufflage d'loxygène.
On va décrire maintenant les avantages du nouvel appareil avec ce four à sole pour l'affinage de la fonte phosphoreuse par soufflage de 1' oxygène par en hauto
On sait que la déphosphoration s'effectue de la manière recherchée, avant la décarburation, si l'on souffle l'oxygène sur la scorie et non sur le bain, et qu'il faut assurer un brassage suffisant du bain pour obtenir une réaction satisfaisante entre la scorie et le métal fondue Il est vrai que le soufflage exclusif d'oxygène sur la scorie provoque un brassage du bain, grâce à la combustion simultanée d'une certaine quantité de carbone.
Mais on a pu constater que la combustion du carbone ne peut être maîtrisée dans ces conditions avec la sécurité demandée pour la marche industrielle et qu'il se produit, en fin de déphosphoration, certains phénomènes dans la réaction du carbone et de l'oxygène se traduisant par des projections violentes, même saccadées, et gênant l'opération.
Tous ces ennuis sont évités par le nouveau procédé, dans lequel les aspirations et les réincorporations de portions de métal de la coulée produisent un brassage suffisant pour déphosphorer rapidement le bain, ce brassage permettant d'éviter à coup sûr les phénomènes précités.
Dans les méthodes habituelles d'affinage par en haut, la scorie d'enrichit d'une proportion assez élevée de fer vers la fin du soufflage, quand la teneur en carbone tend à atteindre une faible valeur, cette forte proportion de fer exerçant une influence néfaste sur le revêtement réfrac- taire et diminuant le rendemento
Le traitement par le vide suivant l'invention procure une amélio- ration de ces conditions défavorables. Etant donné que le bain est pauvre en oxygène sous la dépression règnant dans le vase à vide, lors même que sa teneur en carbone est faible, un effet réducteur est exercé sur la scorie, ce qui a pour effet de diminuer la teneur en fer de cette dernière, un bras- sage énergique du bain favorisant cet effet.
Lorsque l'amenée d'oxygène est complètement arrêtée, en fin d'af- finage, en sorte qu'aucun apport important d'oxygène complémentaire de 1' atmosphère gazeuse à la scorie ne peut avoir lieu, l'effet réducteur du bain pauvre en oxygène sur la scorie peut se répercuter assez fortemento Il est possible que la réduction du fer de la scorie soit poussée au delà des valeurs d'équilibre que l'on obtient à la pression atmosphérique, puis- que la teneur en oxygène du bain correspond à la basse pression du vase à vide.
Il est évident que la possibilité d'obtenir une très faible teneur en carbone et en oxygène existent pour l'affinage par en haut comme pour le procédé Martin, ainsi que les autres avantages mentionnés au sujet de
<Desc/Clms Page number 5>