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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.