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PBRFRCTIONHEMENTS AUX PROCEDES D'AFFINAGE
DES FONTES PAR LE HAUT.
On sait qu'il est souvent difficile, au cours de l'affinage d'une fonte par le haut, d'obtenir un acier à haute teneur en carbone suffisamment déphosphoré ou désulfuré sans être obligé de procéder à une décarburation poussée suivie d'une recsrburatlon.
On sait également qu'il est nécessaire d'avoir un laitier liquide en cours d'affinage pour favoriser les réactions entre ce laitier et le métal. Par contre, la pré-
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p'c< d'un lilt.lcr liquide, aprfcf l'arrêt do l'affinage, tilt i.lul.nt di\". !.ucnv')intR. 'n effet, lu déo r u- ïvtî'i'i il(, <io r.o <>our.'.tuivr-î omis oouvoir être contrôlée, In V-.' # lor>ijhnr-'i1<tu l.or.'t dt*1 1:- oooji.o ca "OCI10 peut Stfo J>. r ï't.-.nt t, îoiT.n'nn vont rôoupcrr ce laitier liquide, lr vr; #'#Mont ' 1:'1 t'('It due in chr.r.G doit êtrn frit leutcs.ont.
La ?)r''sf't''' in.vption. a nour but de remétllor cer iOnVÚll(mttl, c' 9t a dire da supprimer les risques de r.,;'I(:ti('n du Initier sur io ;nrt8.1 en fin d'affinage par 1 h-''tt, le ralentir la d'tri'urtiolt pr rvpport II ln d')1hn'rlhl'Jr:,tiN! et :!'r rnouort I.-i n'Jsult'llrntt()n tout en p r.-rti;'3-t l'u 'loi I,l'1m laitier liquide au cours de l'1',ffinrl(', t "n une coiili ,e rr.pide de la charge 1,)ro%iulori veut r- >cupprcr le Initier, A cet. ct'!'(li lu pruscntf invention fi pour objet -. #or '<.ri'r-cH-:.!t'!ent:' ."-!ix procCûcn des fontes ïzt If îicnt, #: ;-of vit 'r.:
en ce ou on terMine l'affinage r-'T miC ftrio '"1 ''-u cours (ie 111(!\)fÜlc on constitue d'abord un 1,'iitir c"lclli:e, riche en oxyde de fer et fluide, au 1!lo::(.n i',u 1.1!-Lc 1-t.co hnute innuffinnt le gma oxydant 'î'.-î'finr.pe ;'V c 1';'U'" .rosîîion et un débit assez faibles pour -vit-t'r In rs-*irtr-;tion au jet dans le bain vi,;t,511îque, et suffif.Tits pour cr-'or, nuis oiwintenir, un d.5squj,.H.brA micri j r -tnd ?uc ..H''3ihl i*ntrr l('(lt 1;1tt"r c1\lcillUe oxyde et le L"irt en er, 'n:1. concerne la ]"'wf1ctl()n d'oxydation du carbone par l'oxyde de fer du laitier; et en ce qu'on mo- difie ensuite, aussi rl\..1de:r-nt que possible, 1#%o condl...
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tiens d'Insufflation, tic f:"lç\)tl quP 10 jpt <3xri'in;
J'lp.nètrp. dnns In bain s.¯'.,:.1 it et provoque un brassngo métal-laitier
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amorçant une réaction effervescente entre l'oxyde de fer du laitier et lo carbone du métal,à l'issue de laquelle le laitier appauvri en fer et épaissi ne peut plus réagir avec le bain.
Selon une autre caractéristique que peut présen- ter l'invention en combinaison avec les précédentes, on òrne le laitier calcoique, riche en oxyde de fer et fluide., en insufflant de la poudre de chaux en suspension dans le jet d'affinage.
Selon une autre caractéristique que peut présen- ter l'invention, afin d'obtenir en fin d'affinage des aciers doux ou extra-doux dont le carbone est insuffisant pour abaisser la teneur en oxyde de fer du latier à une valeur qui provoque un épaississement suffisant dudit laitier, on enrichit le laitier en chaux, au blus tôt à partir du moment où on amorce la réaction effervescente entre l'oxyde de fer du laitier et le carbone du étal, pour provoquer l'apaisssissement dudit Initier, en procédant pour ! cela à l'augmentation de la concentration de chaux dans le jet et,
de préférence en procédant 0galement à la diminution du débit d'oxygène
Cette réduction du débit d'oxygène est obtenue soit par réduction du débit de gaz, soit en remplaçant partiellement ou totalement l'oxygéne par un gaz non oxydant,
On comprend qu'en procédant selon l'invention il
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soit possible d'obtenir en fin d'sffinagf un Métal bleu d6phosphoré ou désulfuré et, si on le dôsire, incoaulfctoment décarburé, ainsi qu'un laitier calcique P11IlVJ'" en oxyde de fer, pâteux ou même solide.
Ce laitier ng r*'*<-tt plus avec le métal, ne risque donc rs de le dccarburor, de In ' rephosphorer ou de le rcsu11'ur.}r, ne risoiio ".:-3 non l'll1;
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de réagir violemment avec la fonte de la charge suivante, lorsqu'on récupère le laitier. Cela permet de couler un acier dont la composition correspond à celle du prélèvement fait en fin d'affinage, et de procéder rapidement à la coulée de la charge de fonte suivante lorsqu'on désire récupérer le laitier.
En effet, pendant que l'on insuffle en prenant soin que le jet d'affinage ne pénètre pas dans le métal, les réactions d'affinage ne se produisent plus que par l'intermédiaire du laitier, et seulement à l'interface métal-laitier* Come les échanges d'oxydation du carbone par l'oxyde de fer du laitier sont alors limités, il en résulte que l'insufflation du gaz oxydant au-dessus du laitier a pour résultat de créer un déséquilibre chimique important entre le métal et le laitier du point de vue de l'oxydation du carbone.
En même temps, les fortes teneurs du laitier en chaux et en oxyde de fer favorisent les ré- actions de déphosphoration et de désulfuration du métal par le laitier, dont la fluidité facilite le renouvellement des couches en contact avec le métal et la dissolution des produits phosphores ou sulfurés, formés à l'interface métal- laitier.
Les travaux du demandeur dans le domaine de l'affinage l'ont conduit à penser qu'en constituant un déséquilibre chimique élevé, du point de vue de l'oxydation du carbone., entre un métal au repos et un laitier dont l'oxyde de fer serait l'agent fluidifiant essentiel, il serait possible d'obtenir un épaississement du laitier on provoquant une réaction de retour à l'équilibre, par réduction de la plus grande partie de l'oxyde de fer par le carbone du bain. On
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pratiquerait pour cela un brassage du bain et du laitier, brassage qui augmenterait soudainement lu surface des échanges entre métal et laitier, donc ces échangese eux- mêmes.
L'expérience montre qu'il suffit de déclencher le brassage du métal.et du laitier et que la réaction entre le carbone du matai et l'oxyde de fer du laitier et assez violente, pour que la turbulence qui en résulte entretienne lo brassage du bain, et qu'on obtienne rapidement un , laitier très épais et même solide) et beaucoup plus pauvre en fer qu'en le laissant réagir avec le bain au repos pendant un temps plue Long ou qu'en le brassant avec le métal, sans avoir préalablement créé un déséquilibra chi- mique élevé entre mutai et laitier. L'épaississement du laitier peut d'ailleurs âtre renforce par un accroissement du débit de chaux insufflée pendant les dernières secondes.
Il sera même utile de procéder à cet accroissement du dé- bit de chaux Insufflée toutes les fois que l'on voudra appliquer l'invention pour élaborer des aciers doux ou extra-doux, ne contenant pas assez de carbone pour réduire une quantité d'oxyde de fer suffisant à provoquer l'épais- sissement voulu du laitier.
Il sera alors bon, dans ce cas, pour éviter l'oxydation du bain, de réduire pendant la fin de l'insufflation le débit d'oxygène insuffle ou aime de remplacer partiellement ou totalement l'oxygéme par un gaz non oxydant,
On pourra d'ailleurs pratiquer également avec des aciers à forte teneur en carbone une augmentation du débit de chaux et une diminution du débit d'oxygène, à partir du moment où s'effectuera la réaction effervescente, ou pendant
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qu'elle s'effectuera, toutes les; fois que l'on désirera obtenir en fin d'affinage un Mutai contenant une proportion élevée de carbone.
Lorsque la réaction turbulente de réduction du carbone est terminée et que l'épaississement du laitier, bloque tout'3 possibilité de réaction avec le bain, on pro- cède à un échantillonnnnge et à urne analyse du métal dont la composition ne se modifie plus. Après réception des ré- sultats d'analysa on peut, si cela est nécessaire, procéder à une Insufflation de courte dure pour ajuster la teneur en carbone et la température du métal*.
Pour constituer le laitier ferro-caloique, lors de la mise en oeuvre un l'invention sur des fontes héma- tites, l'emploi de chaux sous une forme pulvérulente, permettant son échauffement et sa fluidification immédiate, est rendu obligatoire par la héecssité d'obtenir rapidement un Initier fluide et réactif à la surface l'un bain qui ne . conforte qu'une très faible quantité de laitier. Cette chaux pulvérulente est alors insufflée, suivant une méthode connsue, à la lance avec le courant d'oxygène ou de gaz oxydant.
Sur des fontes phosphoreuses ou semi-phosphoreuses, dont les bains présentent déjà une quantité importante de laitier fluide, au moment de mettra en oeuvre l'invention, il est possible d'apporter simplement de la chaux morcelée, à la surface du bain et de procéder à l'insufflation simple d'un gaz oxydant ou c'oxygéne pur, sans chaux, au moins jusqu'au moment où l'on amorce la réaction turbulente, pendant laquelle il pourra être intéressant d'insuffler de la chaux pulvérulente.
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Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, deux exactes nullement limitatifs de mise en oeuvre de l'invention en fin d'affinage au conver- tisseur. Le premier exemple est relatif à une fonte hématite, et le second se rapporte à une fonte phosphoreuse.
On a coule dans un convertisseur 6 tonnes d'une -
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fonte titrant i C 3,61 Mn 3,;; Si 0,0%; P 0,210#j 8 0,080%. Puis, après avoir effectue un premier affinage par insuffla- tion d'oxygène selon une méthode connue, on a procédé* selon l'invention en insufflant d'abord avec une lance haute de
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l'oxygène et de la chaux, e débit d'oxygène était 5 Nm3/tanj et celui de la chaux 20 kg/mn, le jet ne pénétrant pas dans le métal. On a poursuivi l'insufflation à ce régime pon- dant 9 minutes, puis on a abaissa la lance aussi rapidement que possible et on a réglé les débits d'insufflation aux valeurs suivantes :oxygène 15 N3/mn, chaux 90 kg/mn.
Le jet d'affinage atteignait alors directement le bain Métallique et, la réaction natal-laitier s'ôtant amorcée,
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on a poursuivi l'insufflation à ce régime avec la lance basse pendant 8 minutes après lesquelles, la réaction épatant calmée, on a arrête l'insufflation.
On a alors rabattu le convertisseur et prélevé un échantillon de métal dont l'analyse a donné ,C 0,39%;
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Mn 0,11%; P ,(0;; 8 0014%. Le laitier était solide et son analyse était Calo 63%; MgO ; FeO 16%; MnO 5%; p0 3%; Sio2 6%. On e ensuite procédé à l'ajustement du carbone et de la température en insufflant de l'oxygène avec une lance à la manière habituelle et on a coulé l'acier.
Dans un deuxième exemple d'application de l'invention aux fontos phosphoreuse on a coulé, en pré- sence du laitier bloqué provenant de la charge précédente,
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30 tonnes d'une fonte Thomas dont l'analyse était t 0 3,8% Si 0,3%; Un 0,46; P 1,8%;s 0,04%.
On a alors procédé à une première phase d'affinage à l'oxygène selon une méthode connue et on a effectué un décrassage du métal dont l'analyse était ;c 0,95%; Mn 0,2%; P 0,150%; 8 0,025%; la température étant de 1610 C,. On a ensuite procédé selon l'invention en insufflant avec une lance haute de l'oxygène et de la chaux avec des débits respectif* de 02 20 Nm3/mn et CaO 80 kg/mn, pendant 8 minutes après lesquelles on a, aussi rapidement que possible, descendu la lance et adopté un nouveau régime d'insufflation ! ;l 02 60 Nm3/mn, CaO 300kg/mn.
La réaction effervescente du laitier et du métal s'est alors amorcée et poursuivie pendant 3 minutes, et après cette période, le laitier étant devenu solide, ona arrête l'insufflation puis on a prélevé un échantillon de métal. Son analyse a donné ;C 0,58%; Mn 0,10%;
P 0,022%; 8 0,015%; la température étant de 1585 C, On a ensuite procédé à l'ajustement du carbone et de la température par une brève insufflation d'oxygène et on a coulé l'acier en conservant le laitier pour la charge suivante.
Il est bien entendu que les descriptions ci- dessus ne doivent être considérées que corne des exemples de mise en oeuvre de l'invention nullement limitatifs, et ne doivent pas servir à limiter la portée de l'invention, et que l'on pourrait imaginer bien des variantes etperfection- nemonts de détails de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents, sans pour autant sortir du cadre de la présente* invention.
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REFINING PROCESSES
FONTES FROM THE TOP.
We know that it is often difficult, during the refining of a cast iron from the top, to obtain a steel with a high carbon content sufficiently dephosphorus or desulphurized without having to carry out a thorough decarburization followed by a recsrburatlon.
It is also known that it is necessary to have a liquid slag during ripening to promote the reactions between this slag and the metal. On the other hand, the pre-
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p'c <of a liquid lilt.lcr, after stopping the refining, tilt i.lul.nt di \ ".! .ucnv ') intR.' n effect, lu deo r u- ïvtî'i 'i il (, <io ro <> our.'. tuivr-î omitted to be able to be controlled, In V-. '# lor> ijhnr-'i1 <tu l.or.'t dt * 1 1: - oooji. o ca "OCI10 can Stfo J>. r ï't .-. nt t, îoiT.n'nn will rooupcrr this liquid slag, lr vr; # '# Mont' 1: '1 t' ('It due in chr .rG must be fried leutcs.ont.
The?) R''sf't '' 'in.vption. a nour aim of remétllor cer iOnVÚll (mttl, that is to say to remove the risks of r.,; 'I (: ti (' n of Initiate on io; nrt8.1 at the end of refining by 1 h- ' 'tt, slow it down the dtri'urtiolt pr rvpport II ln d') 1hn'rlhl'Jr :, tiN! and:! 'r rnouort I.-i n'Jsult'llrntt () n while p r. -rti; '3-t the u' law I, the liquid slag 1m during the 1 ', ffinrl (', t "n a coiili, e rr.pide of load 1,) ro% iulori wants to r-> cupprcr the Initiate, To this. ct '!' (li lu pruscntf invention fi for object -. #or '<.ri'r-cH -:.! t'! ent: '. "-! ix procCûcn of ïzt If îicnt fonts, #:; -of vit 'r .:
in which one completes the refining r-'T miC ftrio '"1' '- during (ie 111 (! \) fÜlc one first constitutes a 1,' iitir c" lclli: e, rich in oxide of iron and fluid, at 1! lo: :(. n i ', u 1.1! -Lc 1-t.co hnute innuffinnt the oxidizing gma' î '.- î'finr.pe;' V c 1 ';' U '".rosis and a flow low enough to -vit-t'r In rs- * irtr-; jetting in the bath vi,; t, 511îque, and suffif.Tits for cr-'or, harmful oiwintenir, un d.5squj, .H.brA micri jr -tnd? uc ..H''3ihl i * ntrr l ('(lt 1; 1tt "r c1 \ lcillUe oxidizes and the L" irt to er,' n: 1. relates to the] "'wf1ctl () n oxidation of carbon by iron oxide of the slag; and in that it is then changed, as much as possible, 1 #% o condl ...
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hold of Insufflation, tic f: "lç \) tl quP 10 jpt <3xri'in;
J'lp.nètrp. dnns In bain s.¯ '.,:. 1 it and causes a metal-slag brassngo
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initiating an effervescent reaction between the iron oxide of the slag and the carbon of the metal, after which the iron-depleted and thickened slag can no longer react with the bath.
According to another characteristic that the invention can present in combination with the preceding ones, the calcium slag, rich in iron oxide and fluid, is removed by blowing lime powder in suspension in the refining jet.
According to another characteristic that the invention may have, in order to obtain at the end of refining mild or extra-mild steels the carbon of which is insufficient to lower the iron oxide content of the latier to a value which causes a sufficient thickening of said slag, the slag is enriched with lime, blus early from the moment when the effervescent reaction between the iron oxide of the slag and the carbon of the slag is initiated, to cause the subsidence of said initiator, proceeding to ! this to the increase in the concentration of lime in the jet and,
preferably also by reducing the oxygen flow
This reduction in the oxygen flow is obtained either by reducing the gas flow, or by partially or totally replacing the oxygen with a non-oxidizing gas,
It is understood that by proceeding according to the invention it
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it is possible to obtain, at the end of the refining, a phosphorus-containing or desulfurized blue metal and, if desired, incoulfurally decarburized, as well as a calcium slag P11IIVJ '"in iron oxide, pasty or even solid.
This slag ng r * '* <- tt no longer with the metal, therefore does not run the risk of dccarburor, of In' rephosphorizing or of rcsu11'ur.} R, ne risoiio ".: - 3 not the III;
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react violently with the melting of the next charge, when the slag is recovered. This makes it possible to cast a steel whose composition corresponds to that of the sample taken at the end of refining, and to quickly proceed with the casting of the next melt charge when the slag is to be recovered.
In fact, while one blows, taking care that the refining jet does not penetrate into the metal, the refining reactions only occur via the slag, and only at the metal interface. slag * As the exchanges of oxidation of carbon by the iron oxide of the slag are then limited, it follows that the insufflation of the oxidizing gas above the slag has the result of creating a significant chemical imbalance between the metal and slag from the point of view of carbon oxidation.
At the same time, the high lime and iron oxide contents of the slag favor the dephosphorization and desulphurization reactions of the metal by the slag, whose fluidity facilitates the renewal of the layers in contact with the metal and the dissolution of the products. phosphorus or sulphides, formed at the metal-slag interface.
The work of the applicant in the field of refining led him to believe that by constituting a high chemical imbalance, from the point of view of the oxidation of carbon., Between a metal at rest and a slag including the oxide iron would be the essential thinning agent, it would be possible to obtain a thickening of the slag causing a reaction to return to equilibrium, by reduction of the greater part of the iron oxide by the carbon of the bath. We
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would practice for this a stirring of the bath and the slag, stirring which would suddenly increase the surface area of the exchanges between metal and slag, and therefore these exchanges themselves.
Experience shows that it suffices to initiate the stirring of the metal and of the slag and that the reaction between the carbon of the matai and the iron oxide of the slag is violent enough so that the resulting turbulence maintains the mixing of the slag. bath, and that we quickly obtain a very thick and even solid slag) and much poorer in iron than by letting it react with the bath at rest for a longer time or by stirring it with the metal, without have previously created a high chemical imbalance between mutai and slag. The thickening of the slag can also hearth reinforced by an increase in the flow of lime blown in during the last seconds.
It will even be useful to proceed with this increase in the flow of blown lime whenever it is desired to apply the invention to produce mild or extra-mild steels, not containing enough carbon to reduce an amount of. sufficient iron oxide to cause the desired thickening of the slag.
It will then be good, in this case, to avoid the oxidation of the bath, to reduce during the end of the insufflation the flow of oxygen blows in or likes to partially or totally replace the oxygen with a non-oxidizing gas,
We can also practice with steels with a high carbon content an increase in the flow of lime and a decrease in the flow of oxygen, from the moment when the effervescent reaction takes place, or during
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that it will take place, every; when it is desired to obtain at the end of refining a Mutai containing a high proportion of carbon.
When the turbulent carbon reduction reaction is complete and the thickening of the slag blocks all possibility of reaction with the bath, a sampling and analysis of the metal, the composition of which no longer changes, is carried out. After receiving the results of the analysis, if necessary, a short blast can be carried out to adjust the carbon content and the temperature of the metal *.
To constitute the ferro-caloic slag, during the implementation of an invention on hematite cast irons, the use of lime in a pulverulent form, allowing its immediate heating and fluidification, is made compulsory by the lack of 'Quickly get a fluid and reactive Initiate at the surface one bath that does. confirms that a very small amount of slag. This powdered lime is then blown, according to a known method, at the lance with the current of oxygen or oxidizing gas.
On phosphorous or semi-phosphorous cast irons, the baths of which already have a large quantity of fluid slag, when the invention is to be implemented, it is possible to simply add fragmented lime to the surface of the bath and proceed with the simple insufflation of an oxidizing gas or pure oxygen, without lime, at least until the moment when the turbulent reaction is initiated, during which it may be advantageous to insufflate powdered lime.
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In order to make the invention fully understood, there will be described below two exact and in no way limiting implementation of the invention at the end of refining in the converter. The first example relates to a hematite iron, and the second relates to a phosphorous iron.
We sank in a converter 6 tons of a -
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cast iron titrating i C 3.61 Mn 3, ;; Si 0.0%; P 0.210 # j 8 0.080%. Then, after carrying out a first refining by blowing in oxygen according to a known method, the process * according to the invention was carried out by first blowing with a high lance.
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oxygen and lime, the flow of oxygen was 5 Nm3 / tanj and that of lime 20 kg / min, the jet not penetrating into the metal. Insufflation was continued at this rate for 9 minutes, then the lance was lowered as quickly as possible and the insufflation rates set to the following values: oxygen 15 N3 / min, lime 90 kg / min.
The refining jet then directly reached the metal bath and, the natal-slag reaction being removed,
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the insufflation was continued at this rate with the low lance for 8 minutes after which, the amazing reaction subsided, the insufflation was stopped.
The converter was then turned down and a sample of metal was taken, the analysis of which gave, C 0.39%;
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Mn 0.11%; P, (0 ;; 80014%. The slag was solid and its analysis was Calo 63%; MgO; FeO 16%; MnO 5%; p0 3%; Sio2 6%. Carbon adjustment was then carried out. and temperature by blowing in oxygen with a lance in the usual manner and the steel was cast.
In a second example of application of the invention to phosphorous fontos, there has been poured, in the presence of the blocked slag originating from the preceding charge,
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30 tonnes of a Thomas cast iron whose analysis was t 0 3.8% Si 0.3%; A 0.46; P 1.8%; s 0.04%.
A first refining phase with oxygen was then carried out according to a known method and a scouring of the metal whose analysis was: c 0.95%; Mn 0.2%; P 0.150%; 8 0.025%; the temperature being 1610 C ,. We then proceeded according to the invention by blowing with a high lance oxygen and lime with respective flow rates * of 02 20 Nm3 / min and CaO 80 kg / min, for 8 minutes after which we also quickly as possible, lowered the lance and adopted a new blowing regime! ; 10 2 60 Nm3 / min, CaO 300 kg / min.
The effervescent reaction of the slag and the metal then started and continued for 3 minutes, and after this period, the slag having become solid, the insufflation was stopped and a sample of the metal was taken. Its analysis gave: C 0.58%; Mn 0.10%;
P 0.022%; 8 0.015%; the temperature being 1585 ° C., the carbon and the temperature were then adjusted by a brief blowing of oxygen and the steel was cast while retaining the slag for the next charge.
It is understood that the above descriptions should be considered only as examples of implementation of the invention in no way limiting, and should not serve to limit the scope of the invention, and that one could imagine many variants and perfect- nemonts of details as well as envisioning the use of equivalent means, without departing from the scope of the present invention.