CA1029558A - Methode de soufflage en vue d'obtenir de tres basses teneurs en carbonetdans les aciers au chrome - Google Patents
Methode de soufflage en vue d'obtenir de tres basses teneurs en carbonetdans les aciers au chromeInfo
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION:
Méthode de soufflage, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone dans les aciers à base de chrome et plus particulièrement les aciers inoxydables, au moyen de tuyères constituée chacune de trois tubes concentriques soufflant au-dessous du niveau du bain métallique, caractérisée en ce qu'on insuffle simultanément de la vapeur d'eau dans l'un des deux tubes non extérieurs, un gaz non oxydant dans l'autre tube non extérieur, et un fluide protecteur contre l'usure dans l'espace annulaire périphérique, la proportion de vapeur d'eau et de gaz non oxydant étant réglée à la fois de façon à limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone désirées dans le bain, et à maitriser simultanément le réglage de la température du bain.
Méthode de soufflage, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone dans les aciers à base de chrome et plus particulièrement les aciers inoxydables, au moyen de tuyères constituée chacune de trois tubes concentriques soufflant au-dessous du niveau du bain métallique, caractérisée en ce qu'on insuffle simultanément de la vapeur d'eau dans l'un des deux tubes non extérieurs, un gaz non oxydant dans l'autre tube non extérieur, et un fluide protecteur contre l'usure dans l'espace annulaire périphérique, la proportion de vapeur d'eau et de gaz non oxydant étant réglée à la fois de façon à limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone désirées dans le bain, et à maitriser simultanément le réglage de la température du bain.
Description
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, ~
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, ~
Claims (4)
1. Méthode de soufflage d'un bain d'acier au chrome au moyen de tuyères constituées chacune de trois tubes concen-triques soufflant au-dessous du niveau du bain métallique, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone de l'acier et d'éviter une scorification exagérée du chrome, caractérisée en ce qu'on insuffle simultanément de la vapeur d'eau dans l'un des deux tubes non extérieurs, un gaz non oxydant dans l'autre tube non extérieur, et un fluide protecteur contre l'usure dans l'espace annulaire périphérique, la proportion de vapeur d'eau et de gaz non oxydant étant réglée à la fois de façon à limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone désirées dans le bain, et à
maitriser simultanément le réglage de la température du bain.
maitriser simultanément le réglage de la température du bain.
2. Méthode de soufflage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le gaz non oxydant soufflé en même temps que la vapeur d'eau est de l'hydrogène.
3. Méthode de soufflage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le gaz non oxydant soufflé en même temps que la vapeur d'eau peut être de l'azote, ou de l'argon, ou de l'hélium.
4. Méthode de soufflage selon la revendication 3, dans laquelle le gaz neutre soufflé est de l'azote, et caracté-risée en ce que le débit d'azote est suffisamment élevé pour permettre l'élaboration d'aciers au chrome à haute teneur en azote, de l'ordre de 0,100% à 0,250%.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7403188A FR2259912A1 (en) | 1974-01-31 | 1974-01-31 | Stainless steels mfr with very low carbon content - nitrogen, steam and fuel-oil blown through triple concentric jets |
| FR7437356A FR2291287A2 (fr) | 1974-11-13 | 1974-11-13 | Methode de soufflage en vue d'obtenir de tres basses teneurs en carbone dans les aciers au chrome |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1029558A true CA1029558A (fr) | 1978-04-18 |
Family
ID=26218156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA219,052A Expired CA1029558A (fr) | 1974-01-31 | 1975-01-30 | Methode de soufflage en vue d'obtenir de tres basses teneurs en carbonetdans les aciers au chrome |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA1029558A (fr) |
| DD (1) | DD116262A5 (fr) |
| DE (1) | DE2460291A1 (fr) |
| ES (1) | ES433754A1 (fr) |
| GB (1) | GB1428102A (fr) |
| IN (1) | IN143768B (fr) |
| IT (1) | IT1027311B (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119230Y2 (fr) * | 1980-07-25 | 1986-06-10 | ||
| EP0785284B1 (fr) * | 1995-08-01 | 2002-11-13 | Nippon Steel Corporation | Procede d'affinage sous vide d'acier en fusion |
-
1974
- 1974-12-19 DE DE19742460291 patent/DE2460291A1/de active Pending
-
1975
- 1975-01-13 ES ES433754A patent/ES433754A1/es not_active Expired
- 1975-01-15 GB GB183275A patent/GB1428102A/en not_active Expired
- 1975-01-17 IT IT67102/75A patent/IT1027311B/it active
- 1975-01-22 IN IN130/CAL/75A patent/IN143768B/en unknown
- 1975-01-29 DD DD183896A patent/DD116262A5/xx unknown
- 1975-01-30 CA CA219,052A patent/CA1029558A/fr not_active Expired
- 1975-01-31 JP JP1325675A patent/JPS5512163B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2460291A1 (de) | 1975-08-07 |
| IN143768B (fr) | 1978-01-28 |
| ES433754A1 (es) | 1976-12-01 |
| JPS5512163B2 (fr) | 1980-03-31 |
| DD116262A5 (fr) | 1975-11-12 |
| JPS50109111A (fr) | 1975-08-28 |
| IT1027311B (it) | 1978-11-20 |
| GB1428102A (en) | 1976-03-17 |
| AU7770275A (en) | 1976-07-29 |
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