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procédé de fabrication dtaoier à faible teneur en a&ote, phosphore et oxygène par affinage de fonte Martin"* la présente invention se rapporte à un procédé d'affinage
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de fonte Martin, 0 teei...à-dire une fonte ayant à peu près la cotaé position suivante. '
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3,5 à 4,5 % de 0 0,7 à 4tO % de Mn ,Oo3 à lt3 % de Si 0,08 . de P et au-desou 0,06 % de S au maximum..
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On a-déjà à titre d'essai affiné une telle font* dans de$; OOn'1IM18'Ut''' basiques à 1JoÜfiap par le fond..
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On a ainsi constaté que, dans l'affinage pr l'air, la combustion .des éléments d'accompagnement et du fer qu eat nécessaire la marche des scories donne peur la fonte d'affinage une quantité @ de calories qui ne suffit pas pour. une exécution sûre et par- faite de l'affinage par le vent. ' @
Il s'est révélé que le procédé ne pouvait être mis en oeuvre pratiquement que si l'on utilisait de la font phyaique- ment chaude avec une teneur minimale de 0,5 % en Si.
Maie, môme dans ces conditions, ce procédé n'est pas satisfaisant car, d'ans part, avec de telles teneurs en silicium, il se produit les dit- ficultés connues du soufflage de la fonte et, d'autre part, les aciers affinée par le vent à partir de telles fontes, à caces de leur haute teneur on azote, phosphore et oxygène, sont, comme on le sait, de qualité inférieure aux aciers Martin.
On a aussi essayé, dans l'affinage de telles fontes, d'en- richir le vent de soufflage avec de l'oxygène de façon à rendre plus favorable le bilan thermique 'du procédé Cependant, l'en- richissemnt en oxygène du vent de- soufflage est limité à une teneur maximum d'environ 50 % pour des raisons de conservation des fonds de convertisseur. On a oonstaté que l'affinage par le vent enrichi en oxygène en dessous de cette limite peut, il est vrai, redresser le bilan thermique du processus d'affinage et que les aoiert obtenus de cette' façon présentent une qualité améliorée par rapport aux aciers affinés par l'air.
Comme cepen- dant l'acier obtenu n'a pas une valeur égale en tous points, en particulier au point de vue de sa teneur en azote, à l'acier Martin, (Stahl und Eisen, 1952, page 992), ce mode opératoire n'a prie aucune importance dans la,pratique. la technique du souf flage par le fond a été abandonnée pour la fonte Martin en raison de ce qui précède et l'on a uti- lité en particulier pour cette font* un procédé d'affinage déjà* proposé en principe par Bessemer. le soufflage par en haut.
Il
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permet, en utilisant comme gaz de soufflage de l'oxygène à pour- contage de pureté très élevé, d'obtenir dans l'acier final des teneurs en azote suffisamment basées. Dans ce mode opératoire, on projette l'oxygène sous pression sur le bain au moyen de buste refroidies à l'eau disposées au-dessus de la surface du bain à une distance appropriée.
L'acier obtenu par oe procédé se montre de qualité égale à l'aoier Martin, mais, si l'on veut atteindre une teneur en azote comprise entre 0,005 et 0,008 %, il faut utiliser, pour le souffla -ge, de l'oxygène ayant un degré de pureté de 98,5 %. Pour l'ob- tention de teneurs en azote encore plus faibles, la pureté de l'oxygène doit être élevée jusqu'à 99,5 %. Cependant, l'utili- sation d'oxygène à pourcentage de pureté très élevé esttrès coû- teuse et exige des installations spéciales. Le fabricant d'acier a jusqu'ici accepté ces inconvénients, car il n'existait aucune autre possibilité de transformer la fonte Martin en acier de qualité, en particulier en acier pauvre en azote, par un prooé- dé de soufflage thermiquement équilibré.
L'invention a pour but d'affiner de la fonte Martin d 'une manière très simple, tout en produisant un acier de haute quali- té ou Même de très haute qualité.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'acier faible teneur en azote, phosphore et oxygène par affinage de fonte Martin.
L'invention réside dans la combinai.on des particularités suivantes a) dans un traitement de pré-affinage, on abaisse la te- neur en silicium de la fonte au-dessous de 0,2 %. b) on achève l'affinage de la fonte (chaude) pré-affinée dans un convertisessur à revêtement basique et soufflage par le tond avec un vent enrichi en oxygène.
L'invention peut être mine en oeuvre, dans le détail, de
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diverses maniérée. En principe, on peut par exemple opérer pour le pré-affinage avec des supporte d'oxygène gazeux et/ou solides.
Il est cependant recommandé d'effectuer le traitement de pré- affinage avec un fluide de soufflage contenant environ 40 ä 80 % d'oxygène, de préférence environ 70 % d'oxygène. Par exemple, le traitement de pré-affinage a lieu dans la poche de coulée au moyen d'une lance immergée refroidie à l'eau. On termine avanta- geusement l'affinage de la fonte avec un vent enrichi en oxygène ayant une teneur de 30 à 40 % en oxygène, Par le procédé selon l'invention, on obtient sans difficulté en exploitation courante et avec un bon rendement des aciere ayant une teneur en azote inférieure à 0,005 %, une teneur en phosphore inférieure à 0,026 % et une teneur en soufre inférieure à 0,004 %
Dans le cas de compositions de fonte particulièrement défavorables,
il peut être avantageux d'opérer avec des gaz de soufflage réchauffée. D'autre part, il est recommandé, dans le cadre du procédé selon l'invention, d'introduire la fonte pré-affinée à l'état fondu dans le convertisseur à revêtement basique.
Avec le procédé selon l'invention, on atteint des tempe*- ratures de fusion et de coulée qui correspondent parfaitement aux conditions de production nécessaires. Les conditions ther- miques sont si favorables que, au cours de l'affinagt final des fontes Martin ayant les compositions les plus courantes, il faut même ajouter des agents de refrodissement, peu' exemple 25 30 kg de minerai par tonne ou des quantités correspondantes de ferrail- le, ou ribbons.
lorsqu'on opère avec un gaz de soufflage ré- chauffée la proportion de ferraille et/ou de minerai à utiliser est naturellement plus grande.
On règle avantageusement comme suit la composition de l'agent d'affinage au coure de l'opération d'affinage! Jusqu'après la fin de l'addition d'agent de refroidisse-
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ment, c'est-à-dire environ jjuaqu'à la sixième minute de souffla- ge, on opère aveo le vent d'affinage usuel. Ensuite, on enri- chit en oxygène le vent de soufflage jusqu'à une concentration
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en oxygène inférieure à 45 , de préférence entre 34 et 38 z. On maintient cette composition du gaz de soufflage jusqu'à quel- ques secondes avant la fin de la fusion.
Le procédé selon l'invention se distingue par une bonne économie. Il y a lieu de faire ressortir les propriétés de ma- tériau particulièrement bonnes de l'acier ainsi produit* En outre, un avantage spécial est qu'on obtient dans J'affinage final une scorie qui est propre à être ajoutée à un bain de fu- sion Thomas où elle agit favorablement par ses constituants
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L'exemple non limitatif qui suit permettra de bien Odit- prendre comment l'invention peut être mise en oeuvre.
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On utilise une fonte ayant la composition de coulée .\11.
,vantes
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3,5 % 0 4 r 0 96 Si 1,75 % Mn
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0, 2' P 0,04 % S qu'on affine préalablement dans la poche de coulée avec de l'oxy*
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gène à environ i0 96 de pureté au moyen de lances immergées re- froidies à l' eau. Après le pré-affinage, la fonte a la compo- aition suivante,
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3t5 % 0 0,20 Si 0,90 Mn 0919 % 0,04 S
A partir de cette fonte, dans un convertisseur de 25 tonnes de capacité, en utilisant comme gaz de soufflage de l'air enrichi
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temporairement en oxygène jusqu'à environ 35 %, avec addition de 27 kg de minerai par tonne et un revêtement de ohaux de
60 kg/t,
on obtient après un temps de soufflage de 13 minutes un acier ayant la composition suivantes 0,07 % 0
0.43 % Mn 0,016 P 0,018 % 8
0.004 % N
On coule l'acier, non calmé, à une température de coulée de 1580 C, la quantité de scories est d'environ 150 kg/t.
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process for the production of carbonaceous material with a low content of ote, phosphorus and oxygen by refining Martin iron "* the present invention relates to a refining process
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of Martin font, 0 teei ... i.e. a font having roughly the next position. '
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3.5 to 4.5% 0 0.7 to 40% Mn, Oo3 to 13% Si 0.08. of P and above 0.06% of S at most.
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We have already refined such a font * in $; OOn'1IM18'Ut '' 'basic at 1JoÜfiap from the bottom.
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It has thus been observed that, in the air-ripening process, the combustion of the accompanying elements and of the iron which is necessary for the operation of the slag gives rise to the refining melting a quantity of calories which is not sufficient to . safe and perfect performance of wind refining. '@
It turned out that the process could only be practically carried out if physically hot iron with a minimum content of 0.5% Si was used.
But, even under these conditions, this process is not satisfactory because, on the one hand, with such silicon contents, there are known difficulties in blowing cast iron and, on the other hand, steels. wind-refined from such cast irons, owing to their high nitrogen, phosphorus and oxygen content, are, as we know, of inferior quality to Martin steels.
In the refining of such cast irons, attempts have also been made to enrich the blowing wind with oxygen so as to make the heat balance of the process more favorable. However, the oxygen enrichment of the wind de-blowing is limited to a maximum content of about 50% for reasons of conservation of the converter bottoms. It has been observed that wind refining enriched in oxygen below this limit can, it is true, correct the heat balance of the refining process and that the aoiert obtained in this way present an improved quality compared to steels. refined by air.
As, however, the steel obtained does not have an equal value in all points, in particular from the point of view of its nitrogen content, with the Martin steel (Stahl und Eisen, 1952, page 992), this mode operation is of no importance in practice. the bottom blowing technique has been abandoned for Martin cast iron because of the foregoing and, in particular, use has been made for this process * of a refining process already * proposed in principle by Bessemer. blowing from above.
he
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makes it possible, by using oxygen with a very high percentage of purity as blowing gas, to obtain sufficiently based nitrogen contents in the final steel. In this procedure, pressurized oxygen is sprayed onto the bath by means of water-cooled nozzles disposed above the surface of the bath at an appropriate distance.
The steel obtained by this process is of equal quality to the Martin aoier, but, if we want to reach a nitrogen content between 0.005 and 0.008%, it is necessary to use, for the blowing -ge, oxygen having a degree of purity of 98.5%. In order to achieve even lower nitrogen contents, the oxygen purity must be high up to 99.5%. However, the use of very high percent purity oxygen is very expensive and requires special facilities. The steelmaker has so far accepted these drawbacks, as there was no other possibility of converting Martin cast iron into quality steel, especially low-nitrogen steel, by a thermally balanced blowing process.
It is the object of the invention to refine Martin cast iron in a very simple manner, while producing high quality steel or even very high quality.
The subject of the invention is a process for manufacturing steel low in nitrogen, phosphorus and oxygen by refining Martin cast iron.
The invention resides in the combination of the following features a) in a pre-refining treatment, the silicon content of the pig iron is lowered below 0.2%. b) refining the pre-refined (hot) cast iron in a basic coated, shear-blown convertor with oxygen-enriched wind is completed.
The invention can be implemented, in detail, from
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various manner. In principle, for example, the pre-refining can be carried out with gaseous and / or solid oxygen carriers.
However, it is recommended to carry out the pre-refining treatment with a blowing fluid containing about 40 to 80% oxygen, preferably about 70% oxygen. For example, the pre-refining treatment takes place in the ladle by means of a water-cooled submerged lance. The refining of the cast iron is advantageously completed with an oxygen-enriched wind having an oxygen content of 30 to 40%. By the process according to the invention, steel is obtained without difficulty in current operation and with a good yield. having a nitrogen content of less than 0.005%, a phosphorus content of less than 0.026% and a sulfur content of less than 0.004%
In the case of particularly unfavorable cast iron compositions,
it may be advantageous to operate with heated blowing gases. On the other hand, it is recommended, within the framework of the process according to the invention, to introduce the pre-refined cast iron in the molten state into the converter with basic coating.
With the process according to the invention, melting and casting temperatures are achieved which correspond perfectly to the necessary production conditions. The thermal conditions are so favorable that, during the final refining of Martin cast irons having the most common compositions, it is even necessary to add cooling agents, for example 30 kg of ore per ton or corresponding amounts. of scrap, or ribbons.
when operating with a heated blowing gas the proportion of scrap and / or ore to be used is naturally greater.
The composition of the refining agent is advantageously adjusted as follows during the refining operation! Until after addition of coolant is complete
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However, that is to say approximately up to the sixth minute of blowing, the operation is carried out with the usual refining wind. Then, the blowing wind is enriched with oxygen to a concentration
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oxygen less than 45, preferably between 34 and 38 z. This composition of the blast gas is maintained until a few seconds before the end of the melting.
The method according to the invention is distinguished by good economy. The particularly good material properties of the steel thus produced should be emphasized. In addition, a special advantage is that in the final refining a slag is obtained which is suitable for addition to a bath. Thomas fusion where it acts favorably by its constituents
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The nonlimiting example which follows will make it possible to understand clearly how the invention can be implemented.
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A cast iron having the casting composition is used. \ 11.
, boasts
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3.5% 0 4 r 0 96 Si 1.75% Mn
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0, 2 'P 0.04% S which is previously refined in the ladle with oxy *
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gene to about 10% purity by means of submerged lances cooled with water. After pre-refining, the cast iron has the following composition,
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3t5% 0 0.20 Si 0.90 Mn 0919% 0.04 S
From this cast iron, in a converter with a capacity of 25 tons, using enriched air as blowing gas
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temporarily in oxygen up to about 35%, with the addition of 27 kg of ore per tonne and a lime coating of
60 kg / t,
after a blowing time of 13 minutes a steel is obtained having the following composition 0.07% 0
0.43% Mn 0.016 P 0.018% 8
0.004% N
The steel, not calmed, is cast at a casting temperature of 1580 ° C., the quantity of slag is about 150 kg / t.