58 La pr~sente invention concerne llobtention de basses teneurs en carbone clans les acicrs alliés contenant du chrome et plus specialement les aciers inoxydables.
On sait que la decarburation de bains d'acier conte-nant du chrome ne peut se faire sans perte notable de chrome dans la scorie que si l'on recourt a l'un ou l'autre des deux moyens suivants:
a) d~carburation à température élevée.
~) décarburation sous pression partielle d'oxyde de carbone r~duite.
La temp~rature doit etre d'autant plus élev~e, ou bien la pression partielle d'oxyde de carbone doit être d'autant plus basse, que la teneur en carbone du bain est plus faible, et que sa teneur en chrome est plus élev~e.
Faisant appel au deuxième moyen, c'est-~-dire à une pression partielle d'oxyde de carbone d'autant plus basse que la teneur en carbone du bain est elle-m~me plus faible, la de-manderesse, dans les brevets 71-19463, 71-27015, 71-27016, a décrit des modalites nouvelles d'affinage de bains d'acier inoxydable, au moyen de tuyères doubles ou triples, et particu-lièrement de tuyères triples dans lesquelles:
- du fuel-oil est inject~ dans l'espace annulaire externe, afin de protéger contre l'usure à chaud la tu~ère et le fond du con-vertisseur.
, de l'oxygène, de la vapeur d'eau, des gaz neutres peuvent etre inject~s simultan~ment ou successivement, à l'état de melanges ou en fluides sépar~s.
En particulier, dans le cadre des trois brevets pré-cit~s de la demanderesse, la s~quence d'affinage d'un bain d'a-cier inoxydable au moyen de tuyères triples peut avantageusement etre la suivante:
- affinage à l'oxyg~ne pur sur les sections centrales des tuyè-res triples, avec fuel-oil en périphérie, jusqu'a un niveau de carbone supérieur a 0, 400%, - affinage avec vapeur d'eau au centre de la tuyêre, avec oxygène dans l'espace annulaire intermédiaire, la pro~ection p~riph~rique par fuel-oil étant maintenue, jusqu'à un niveau de carbone au moins ~gal a 0 ,100%, La vapeur d'eau présente ici trois avantages:
a) sa dissociation fournit de l'oxygène, qui permet de poursui-vre l'affina~e du bain,~0 b) sa dissociation fournit de l'hydrogene, qui est un agent de dilution de l'oxyde de carbone et qui, à ce titre, favorise la décarburation par rapport à la scorification du chrome, c) l'effet endothermique de sa dissociation est un moyen d'ac-tion sur le bilan thermique de l'op~ration, mais pour obtenir de l'acier de très ~asse teneur en carbone, par exemple inférieure ~ 0,015%, l'effet de dilution obtenu avec la vapeur d'eau seule peut devenir insuffisant pour éviter une scorification du chrome trop élev~e.
Le but de la pr~sente invention est d'~viter cette scorification du chrome trop élevée sans faire appel à de hautes températures, tout en obtenant les très basses teneurs en carbone désirées.
A cet effet, la présente invention a pour objet un mode de soufflage dans un bain d'acier au chrome au moyen de tuyè-res constituées chacune de trois tubes concentriques et soufflant au-dessous du niveau du bain, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone de l'acier et d'~viter une scorification exa-gérée du chrome, caractérisé en ce qu'on insuffle simultanément au moyen de ces tuyeres de la vapeur d'eau dans l'un des deux tubes non ext~rieurs, un gaz non oxydant, soit réducteur tel que de l'hydrog~ne, soit neutre, tel que de l'argon, ou de l'azote, ou de l'h~lium, dans l'autre tube non extérieur, et un fluide lO~'~tSS8 protecteur contre l'usure dans l'espace annulaire p~xiphérique, la proportion de vapeur d'eau et de gaz non oxydant etant réglée à la fois de fa~on a limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone d~sirées, et a maitriser simultan~ment le réglage de la temp~rature du bain.
Comme on le comprend l'un des principaux avantages de la présente invention est un effet de superdilution de l'oxyde de carbone grâce au gaz non oxydant, dont l'effet de dilution s'ajoute a celui de l'~ydrogene issu de la dissociation de la vapeur d'eau.
Un autre avantage de l'invention est que l'on peut faire varier la proportion relative de vapeur d'eau et de gaz non oxydant de fa~on a bien maitriser le réglage de la temp~ratu-re du bain, puisqu'un gaz non oxydant est moins refroidissant que le même volume de vapeur d'eau.
Ce gaz non oxydant peut être de l'hydrogene ou de l'argon, si l'on veut obtenir de l'acier au chrome avec de bas-ses teneurs en azote. Ce gaz non oxydant peut être de l'azote si la spécification de la nuance d'acier a élaborer tolère une certaine renitruration. D'ailleurs, suivant une caract~ristique particuliere de l'invention, le d~bit d'azote peut 8tre r~gl~
suffisamment fort pour permettre l'~laboration d'acier~ au chro-me ~ haute teneur en azote.
L'injection d'azote peut ainsi devenir un avantage pour les nuances très r~nitrurées contenant jusqu'à 1500 à 2500 p.p.m. d'azote.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé de soufflage selon l'invention.
Dans un convertisseur de G tonnes ~quip~ de tuyères triples, le bain est affine jusqu'a une teneur en carbone de l'ordre de 0,145~, au moyen d'injection d'oxygene et de vapeur lOZ9SS8 d'eau, tandis qu'une injection de fuel-oil protege les tu-yeres contre l'usure. La temp~rature du bain est alors de 1690~C, la teneur e~ chrome est de 15,2~ et la teneur en azote est de 320 p.p.m.
L'affinage est poursuivi avec l'injection de vapeur d'eau pendant 5 minutes a raison de 6 k~/min sur la section annulaire interm~diaire et 4 kg/min sur la section centrale, tandis que la section annulaire péripherique, reste aliment~e en fuel-oil.
A la fin de cette phase, le carbone est de 0,045%, la teneur en chrome est de 14,50%, la temperature est de 1660~C
la teneur en azote est de 290 p.p.m.
,C'est ~ ce moment du processus d'affina~e que l'on applique le mode de soufflage selon la pr~sente invention:
l'affinage est alors poursuivi pendant 9 minutes de la maniere suivante:
- insufflation de vapeur d'eau dans l'espace annulaire intermé-diaire à raison de 10 k~/mn - insufflation d'azote dans le tube central ~ raison de 3,7 Nm3/min, - insufflation de fuel-oil dans l'espace annulaire p~riph~rique, raison de 0,2 litre par minute et par tuyère.
A la fin de cette phase, le carbone du bain est des-cendu ~ une teneur de 0,009%, le chrome est à 13,3%, la tempé-rature est de 16~0~C, la teneur en azote est de 1090 p.p.m.
Toute cette op~ration d'affinage est suivie d'une opération de réduction des oxydes de chrome contenus dans la scorie formee. Apr2s addition du mélange r~ducteur, constitu~
par exemple de chaux et de ferro-silicium, le bain et le laitier sont brasses dans le convertisseur pendant 8 minutes environ par un d~bit d'azote soufflé de 3,8 Nm3/min.
L'analyse finale de l'acier est alors de:
- carbone _ 0,013 - chrome = 17,00~
- azote ~ 1950 p.p.m.
- la température du bain est alors de 1590~C.
Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des Variante.s et perfectionne-ments de détail, de même qu'envisager l'emploi de moyens équi-valents. C'est ainsi que, dans le cas de tuyeres triples, la vapeur d'eau peut être insufflee dans le tube central, et le gaz non oxydant dans l'espace annulaire intermédiaire, tandis que de 1'air ordinaire est admis dans 1'espace annulaire peri-pherique.
j, ~ 58 The present invention relates to obtaining bass carbon content in alloyed steel containing chromium and more specifically stainless steels.
We know that the decarburization of steel baths contains chrome cannot be done without significant loss of chromium in the slag that if we resort to one or the other of the two following means:
a) carburetion at high temperature.
~) decarburization under partial pressure of carbon monoxide reduced.
The temperature must be all the higher, or else the partial pressure of carbon monoxide must be all the more low, that the carbon content of the bath is lower, and that its chromium content is higher.
Using the second plea, that is to say ~
partial pressure of carbon monoxide the lower as the carbon content of the bath is itself lower, the de-manderesse, in patents 71-19463, 71-27015, 71-27016, a describes new methods of refining steel baths stainless, by means of double or triple nozzles, and particularly particularly triple nozzles in which:
- fuel oil is injected into the external annular space, in order to protect against hot wear the tu ~ era and the bottom of the greenizer.
, oxygen, water vapor, neutral gases may be inject ~ s simultaneously ~ ment or successively, in the form of mixtures or as separate fluids.
In particular, within the framework of the three pre-cit ~ s of the plaintiff, the sequence of refining a bath of stainless steel by means of triple nozzles can advantageously be as follows:
- refining with pure oxygen ~ on the central sections of the pipes triple res, with fuel oil on the outskirts, up to a level of carbon greater than 0.400%, - refining with water vapor in the center of the nozzle, with oxygen in the intermediate annular space, the peripheral protection by fuel oil being maintained, up to a carbon level at minus ~ gal at 0.100%, Steam has three advantages here:
a) its dissociation provides oxygen, which makes it possible to continue vre the refining of the bath, ~ 0 b) its dissociation provides hydrogen, which is an agent of dilution of carbon monoxide and which, as such, promotes decarburization compared to the slagging of chromium, c) the endothermic effect of its dissociation is a means of tion on the heat balance of the operation, but for obtain very high carbon steel, by lower example ~ 0.015%, the dilution effect obtained with water vapor alone may become insufficient for avoid too high chromium scorification.
The purpose of the present invention is to avoid this too high a chromium scorification without using high temperatures, while achieving very low carbon contents desired.
To this end, the present invention relates to a blowing mode in a chromium steel bath by means of pipes res each consisting of three concentric and blowing tubes below the bath level, in order to obtain very low carbon content of the steel and to avoid excessive slagging managed chromium, characterized in that simultaneously blows by means of these steam nozzles in one of the two tubes not ext ~ laughing, a non-oxidizing gas, or reducing such that hydrog ~ ne, is neutral, such as argon, or nitrogen, or h ~ lium, in the other non-outer tube, and a fluid lO ~ '~ tSS8 protector against wear in the annular space p ~ xipheric, the proportion of water vapor and non-oxidizing gas being adjusted both fa ~ we limit the scorification of chromium while obtaining the low carbon contents desired, and to master simultaneously adjusting the temperature of the bath.
As we understand one of the main advantages of the present invention is a superdilution effect of the oxide carbon thanks to the non-oxidizing gas, whose dilution effect is added to that of ~ ydrogene resulting from the dissociation of water vapour.
Another advantage of the invention is that one can vary the relative proportion of water vapor and gas non-oxidizing so we have a good control of the temperature setting ~ ratu-re of the bath, since a non-oxidizing gas is less cooling than the same volume of water vapor.
This non-oxidizing gas can be hydrogen or argon, if you want to get chrome steel with low-its nitrogen contents. This non-oxidizing gas can be nitrogen if the specification of the steel grade to be produced tolerates a some renitriding. Besides, according to a characteristic particular of the invention, the d ~ nitrogen bit can be r ~ gl ~
strong enough to allow ~ steel plating ~ to chro-me ~ high nitrogen content.
Nitrogen injection can thus become an advantage for very r ~ nitrided grades containing up to 1500 to 2500 ppm nitrogen.
In order to clearly understand the invention, we will describe below, by way of nonlimiting example, a method of implementation of the blowing method according to the invention.
In a converter of G tonnes ~ quip ~ of nozzles triple, the bath is refined to a carbon content of around 0.145 ~, using oxygen and steam injection lOZ9SS8 of water, while an injection of fuel oil protects the against wear. The temperature of the bath is then 1690 ~ C, the chromium content is 15.2 ~ and the nitrogen content is 320 ppm Refining is continued with steam injection of water for 5 minutes at the rate of 6 k ~ / min on the section intermediate annular and 4 kg / min on the central section, while the peripheral ring section, remains fed ~ e in fuel oil.
At the end of this phase, the carbon is 0.045%, the chromium content is 14.50%, the temperature is 1660 ~ C
the nitrogen content is 290 ppm , It is at this point in the refining process that we applies the blowing mode according to the present invention:
the ripening is then continued for 9 minutes in the manner next:
- blowing water vapor into the intermediate annular space diary at a rate of 10 k ~ / min - nitrogen blowing into the central tube ~ due to 3.7 Nm3 / min, - blowing fuel oil into the annular space, 0.2 liter per minute and per nozzle.
At the end of this phase, the carbon in the bath is ash ~ a content of 0.009%, the chromium is 13.3%, the temperature rature is 16 ~ 0 ~ C, the nitrogen content is 1090 ppm All this refining operation is followed by a operation to reduce the chromium oxides contained in the slag formed. After addition of the reducing mixture, constituted for example lime and ferro-silicon, bath and slag are rough in the converter for about 8 minutes by a d ~ bit of blown nitrogen of 3.8 Nm3 / min.
The final analysis of the steel is then:
- carbon _ 0.013 - chrome = 17.00 ~
- nitrogen ~ 1950 ppm - the bath temperature is then 1590 ~ C.
It is understood that one can without leaving the part of the invention, imagine Variants and improve details, as well as considering the use of equitable means valent. This is how, in the case of triple nozzles, the water vapor can be blown into the central tube, and the non-oxidizing gas in the intermediate annular space, while that ordinary air is admitted into the annular space pherique.
d, ~