Procédé de fabrication d'acier Thomas. lies procédés Thomas ou Bessemer habi tuels consistent. essentiellement à oxyder les impuretés de la fonte en fusion en y insuf flant de l'air on de l'air enrichi en oxygène. Cette opération se fait dans un convertisseur à garnissage neutre ou basique, suivant la composition de la fonte à. affiner.
[)ans les procédés connus, l'ensemble des opérations se divise en deux phases: la pre mière comprend la fabrication de la fonte au haut. fourneau; la deuxième concerne l'affi nage et se fait. par le passage de la fonte dans un ou plusieurs appareils successifs: le convertisseur, ou le cubilot suivi du convertis seur, ou le eubilot, le mélangeur puis le con vertisseur, ou par des procédés genre Duplex, etc.
Lorsque la fonte du haut fourneau est re fondue dans un cubilot, on y charge en même temps des tournures d'acier, du coke, du cal caire, etc. Le métal refondu est ensuite trans féré au mélangeur et/ou au convertisseur pour être converti en acier.
L'air nécessaire au soufflage est parfois réchauffé. L'oxydation des impuretés conte nues dans la charge métallique fournit la eha- leur requise pour maintenir le métal en fu sion. Si, entre le cubilot et le convertisseur, on utilise un mélangeur à revêtement réfractaire, la teneur en S de la fonte y est abaissée pour autant que la teneur en Mn soit. assez élevée. Un peu de Si est également oxydé. Les pro- cédés ordinaires d'affinage de la, fonte exigent en premier lieu la production au haut. four neau d'une fonte qui, avec ou sans refusion ultérieure, doit autant que possible atteindre la composition suivante en vue de l'affinage au convertisseur.
EMI0001.0013
C <SEP> = <SEP> 3,5 <SEP> à <SEP> 3,8 <SEP> % <SEP> Si <SEP> = <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 0,5 <SEP> /o
<tb> Mn <SEP> = <SEP> 0,8 <SEP> à. <SEP> 1,? <SEP> /o <SEP> P <SEP> = <SEP> 1,7 <SEP> à <SEP> 1,9 <SEP> %
<tb> S <SEP> = <SEP> 0,04 <SEP> à <SEP> 0,06 <SEP> 1/o En outre, la fonte obtenue doit être suffi samment fluide, c'est-à-dire être à une tempé- r ature suffisamment élevée.
En traitant les minerais usuels relative ment riches en fer, les possibilités de réaliser ces conditions dans le haut fourneau et dans le mélangeur sont limitées surtout par des considérations d'économie et par les difficultés qui surviennent dans la marche du four, no tamment du fait que le laitier peut devenir moins fluide.
On s'efforce donc, après la coulée, d'éviter toute diminution de température, par exem ple par couverture du chenal, par une forte isolation de la poche, etc. On essaie aussi, au mélangeur, de maintenir le plus haut possible la température de la charge fluide ou même de l'élever encore quelque peu, par chauffage et par une isolation appropriée.
Malgré toutes les précautions prises dans ce sens, la fonte peut. être introduite au convertisseur Thomas tout au plus à 1340 C environ, On pourrait éviter ces inconvénients en traitant au haut fourneau des minerais acides pauvres en fer, mais les procédés essayés jus- qu'à ce jour n'ont pas donné les résultats escomptés parce que l'affinage de la fonte obtenue de cette manière présente de nom- inenses difficultés, notamment pour la désul- furation,
qui entraîne une perte de tempéra ture prohibitive et influence défavorablement le soufflage au convertisseur.
Ceci est d'autant phis regrettable que l'idée de base, à savoir: exploiter en allure acide, éviter l'ajoute de calcaire et de subs tances manganifères, apporte sans aucun doute, à. côté d'une marche non perturbée du foui, une grosse économie de coke.
Il y a d'autant plus d'intérêt. à. éviter les difficultés mentionnées qu'il faut tenir compte des variations que comporte l'exploitation du haut fourneau, qui rendent impossible d'obte nir lune tonte régulière d'une eonlposition idéale et avant de bonnes propriétés physi ques.
De nombreux essais avec l'emploi dit iné- làngeur ont été faits pour résoudre ces pro blèmes d'une manière économique, niais sans parvenir à des résultats positifs.
L'invention permet de résoudre pratique- ment ces problèmes et d'utiliser les avantages des procédés acides ou super-acides tout en éliminant les inconvénients rencontrés jus qu'ici.
Elle a pour objet un procédé de fabrica tion d'acier Thomas, caractérisé par le fait qu'on retraite une fonte, à forte teneur en phosphore et en soufre et à faible teneur e n carbone et. en manganèse, élaborée dans un haut fourneau à partir de minerais acides, pauvres en fer et suivant un procédé acide ou super-acide, dans un cubilot à vent chaud complémentaire du haut fourneau, fonction nant en allure réductrice, avec une charge éle vée de matières donnant.
lieu à la formation d'un laitier basique et avec une quantité de combustible en fort excès sur les besoins pro pres de la fusion de la fonte de départ et dont l'excès est utilisé, d'une part, pour la fusion du laitier et, d'autre part, pour obtenir la marche réductrice, on ajoute dans le cubilot des matières propres à introduire dans la fonte an moins les éléments lin et I' et l'on conduit la niarehe dit cubilot dans des condi tions telles que l'on obtienne une fonte sur chauffée à plus de 1500 C,
ayant une conipo- sition constante et une teneur cil S et Si nota blement plus faible que celle de la fonte de départ, tandis que sa teneur en C et Mn est sensiblement. plus élevée que celle de la ma tière de départ, après quoi la fonte est souf flée au convertisseur Thomas et affinée en acier.
Pour mettre en (z@uric le procédé ci-dessus défini, on opère d'ordinaire comme suit -1) Tabriea.tinti <I>de la, fonte.</I>
1 Dans un liant fourneau, on produit en marche économique, à partir de minerais acides, pauvres en fer, et en marche continue, une fonte acide de composition variable, niais qui a en moyenne la composition approxima- tive:
EMI0002.0060
(' <SEP> = <SEP> 2,ho/o <SEP> S'i <SEP> = <SEP> 1,00/0
<tb> = <SEP> 0,<B><I>;
-)</I></B> <SEP> 0l'0 <SEP> Mn <SEP> = <SEP> 0g-0/0
<tb> Y <SEP> = <SEP> 1,8 '?" Cette fonte est ensuite traitée en une seule opération dans un enbilot spécial à marche continue pour être transformée en une fonte surchauffée, de qualité constante et (lui répond à la composition la plii";
favo rable possible pour l'affinage ultérieur an convertisseur Thomas, c'est-à-dire
EMI0002.0072
(' <SEP> - <SEP> <B>3,5</B> <SEP> à. <SEP> 3,8 <SEP> /o <SEP> 'Si <SEP> = <SEP> 0,? <SEP> à <SEP> <B>0.5</B> <SEP> Oio
<tb> <B>Mil</B> <SEP> = <SEP> 0,8 <SEP> à <SEP> 7.,2 <SEP> 0/0 <SEP> l' <SEP> = <SEP> 1.7 <SEP> à <SEP> 1,51%
<tb> S <SEP> = <SEP> 0,01 <SEP> à <SEP> 0,06 <SEP> % B) .1.f fincige (m cnir.i-ertisseir.r.
Cette dernière fonte est. ensuite affinée directement au convertisseur Thomas en pas sant ou non par un mélanlgeni- intermédiaire mais dont le rôle est secondaire.
La première phase de la fabrication (le la fonte peut ainsi être faite au haut fourneau en employant les procédés de fusion acides on super-acides pour traiter des minerais acides pauvres en fer et. obtenir des fontes à basse teneur en carbone et en manganèse et à haute teneur en soufre. De cette façon, on peut employer au haut fourneau moins de coke et. on petit se dispenser d'ajouter à la charge du calcaire et des substances itiaii(,-anif ères ou des phosphates.
Avant que la fonte soit affinée dans le vonvertisseur Thomas, la deuxième phase cl e la fabrication s'effectuera dans lui cubilot: 1 qui possède de préférence un revête- mettt de maeonnerie ou damé neutre ou ba- 4que et qui peut travailler continuellement selon les besoins;
'? qui est employé avec un vent soufflé (-haud, éventuellement enrichi en oxygène, de préférence au-dessus de 400 t-", par ,exemple 300 à 600 C et plus, le chauffage de ce vent pouvant se faire dans un récupérateur eltauffé ;
tvec les -az d'écliappenient du cubilot ou dans un eowper dépendant d'un haut four neau: qui est conduit avec production d'un laitier basique en quantité telle qu'on ob tienne la marelle réductrice nécessaire et la composition voulue de la. fonte, et que le sur e hauffage et l'épuration chi fer fondu soient influencés favorablement:
-1 qui travaille avec une charge de coke excédant les besoins propres à la fusion et permette encore une marche réductrice, tout en utilisant de préférence un combustible de petit. calibre et d'autres combustibles de peu de valeur; 5 qui peut, travailler selon les besoins en gazogène, une partie des gaz produits étant utilisable par leur combustion pour réehaitf- fer le vent.
Le cubilot est conduit de la manière sui vante: cr) la charge métallique est composée de la fonte obtenue au haut fourneau, fonte à la quelle on petit ajouter toutes les mitrailles jurées désirables.
b) la charge non métallique comprend 1 une quantité de combustible fortement en excès sur les besoins propres à la fusion; 20 des matières de formation du laitier telles qu'on obtienne un laitier basique en quantité beaucoup plus grande que celle habi- tuellement formée dans les cubilots ordinaires et dont la composition réponde, de préférence, à la relation:
EMI0003.0052
IM valeul* de ce rapport est de préférence égale ou supérieure à 1.
c) On ajoute les matières d'alliage néees- saires pour obtenir la fonte désirée, en Parti eulier du Mn et du Y, qui peuvent être intro duits sous forme de minerai, d'oxyde, de lai tier ou de ferro-alliages, parce que ces élé ments peuvent être réduits dans le cubilot. et passent. dans la fonte.
Lorsque toutes les conditions énumérées ei-avant sont réunies, on est en mesure, mais alors seulement a) de produire, en marche continue, une fonte surchauffée entre 1500 et 1600 C oui plus et d'une composition constante telle que celle indiquée plus haut, b) de faire fonctionner le cubilot en allure réductrice, c) de produire des -gaz d e gazogène en quantité telle qu'une partie seulement de ces gaz suffit à réchauffer le vent.
Au reste, il est encore possible d'employer une charge de fer pour le cubilot, entièrement ou partiellement sous forme granulée, ce qui permet également d'employer dans le cubilot (lu coke en petits morceaux ou un autre com bustible de peu de valeur.
On peut aussi employer comme matière de charge. dans le cubilot non seulement de la fonte et/oLt des tournures d'acier, mais encore dans une forte proportion, du minerai de fer ou du minerai grillé aussi bien que du minerai ou du fer sous une autre forme.
Rien n'empêche non plus de charger le fer au cubilot entièrement. ou partiellement à l'état liquide.
Après la fusion au cubilot, la fonte peut encore, en cas de besoin, être soumise à une désulfuration de la manière préférée, parce que la haute température du fer permet une tolérance relativement. large pour la chute de la température correspondante. Entre la sortie du cubilot et l'entrée ail convertisseur, la fonte subit une chute de tem pérature. L a température de la fonte au mo ment de son chargement dans le convertisseur est sa température de travail.
Les frais de refnsion correspondant au cu- bilot sont. plus que compensés par l'économie de chaux et de coke au haut fourneau, de sorte qu'il faut mettre en évidence comme avantage tout à fait. particulier et saillant. du présent procédé, la haute température et. la fluidité du fer ainsi que les résultats métallurgiques favorables qui y sont liés.
On sait aussi qu'une fonte Thomas à. haute température et très fluide donne au convertis seur Thomas, par rapport à urne même fonte à température plus basse, des durées d'opéra tion plus courtes, de plus petites pertes, moins d'excroissances à la bouche, une augmentation de la quantité de mitrailles de refroidisse ment, une production phis élevée et d'autres avantages métallurgiques.
Une autre supériorité est. le meilleur ren dement en manganèse du cubilot à marche ba sique par rapport à la marche du haut. four neau.
En outre, le présent. procédé offre encore l'avantage que la haute température de la fonte Thomas chargée permet de raccourcir considérablement la durée du soufflage au convertisseur Thomas par rapport à. la nor male habituelle, ce qui entraîne une plus pe tite perte.
La haute température du fer permet. en core d'employer pour le procédé Thomas un fer avec une teneur plus basse en phosphore (éventuellement même en dessous de 1,4 /o).
Le présent. procédé met le haut folirnean et. l'aciérie Thomas en situation d'arrêter toute forme de perturbation du four en marche nor male du haut fourneau et permet d'adopter pour ce dernier, sans égard pour les exigences de l'aciérie Thomas, le lit de fusion désiré approprié au laitier uniquement d'après les considérations économiques, ce qui permet. de mettre au premier plan les questions de la plus petite consommation possible de coke et d'une petite teneur en FeO du laitier.