FR2713660A1 - Decarburisation of steel contained in a ladle - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de décarburation d'acier contenu dans une poche au moyen d'une enceinte de décarburation sous vide. The present invention relates to a method for decarburizing steel contained in a pocket by means of a vacuum decarburization chamber.
Pour effectuer la décarburation de l'acier provenant d'un convertisseur d'aciérie dans lequel il est élaboré, on utilise une enceinte de traitement sous vide, couramment appelé RH ou encore RHOB (REINSTAHL HERAUS
OXYGEN BLOWING).To decarburize the steel from a steel plant converter in which it is made, a vacuum treatment chamber, commonly called RH or RHOB (REINSTAHL HERAUS) is used.
OXYGEN BLOWING).
Une telle enceinte sert à effectuer des traitements de décarburation ou de déshydrogénation ainsi que des traitements légers consistant à élaborer un acier dont les fourchettes des différents additifs constituant cet acier sont réduites à un point tel qu'il est impossible de l'obtenir directement avec un convertisseur. Such an enclosure is used to carry out decarburization or dehydrogenation treatments as well as light treatments consisting in developing a steel whose ranges of the various additives constituting this steel are reduced to such a point that it is impossible to obtain it directly with a converter.
A cet effet, l'enceinte de traitement sous vide est constituée de deux parties, une partie supérieure appelée haut de cuve, ayant la forme d'une cloche munie d'un conduit relié à une pompe à vide qui permet de baisser la pression à l'intérieur de ladite enceinte et une partie inférieure appelée bas de cuve, munie de deux plongeurs destinés à être partiellement immergés dans l'acier en fusion à traiter contenu dans une poche et qui permettent la mise en circulation de cet acier dans l'enceinte de traitement. For this purpose, the vacuum treatment enclosure consists of two parts, an upper part called top of tank, having the shape of a bell provided with a conduit connected to a vacuum pump which allows to lower the pressure to the interior of said enclosure and a lower portion called lower tank, provided with two divers intended to be partially immersed in the molten steel to be treated contained in a pocket and which allow the circulation of this steel in the enclosure treatment.
Lors du traitement de décarburation de l'acier, c'est à dire lors du traitement qui permet d'amener notamment la teneur en carbone de cet acier à une valeur inférieure à 40ppm, on injecte une certaine quantité d'oxygène au-dessus du bain de métal contenu dans l'enceinte de traitement. During the steel decarburization treatment, ie during the treatment which makes it possible to bring in particular the carbon content of this steel to a value of less than 40 ppm, a certain quantity of oxygen is injected over the metal bath contained in the treatment chamber.
Ainsi, le carbone contenu dans le bain de métal à traiter réagit avec l'oxygène apporté selon la réaction
Afin de traiter la totalité de l'acier contenu dans la poche, on fait circuler cet acier à l'intérieur de l'enceinte de traitement. In order to treat all the steel contained in the pocket, this steel is circulated inside the treatment chamber.
Pour cela, on injecte un gaz neutre dans l'un des deux plongeurs de l'enceinte de traitement, comme par exemple de l'argon, ce qui crée, au niveau du métal contenu dans ce plongeur, une émulsion gaz-métal dont la densité est inférieure à celle du métal liquide, notamment au niveau de l'autre plongeur. For this, a neutral gas is injected into one of the two plungers of the treatment chamber, such as argon, which creates, at the level of the metal contained in this plunger, a gas-metal emulsion whose density is lower than that of the liquid metal, especially at the level of the other diver.
Ainsi, du fait du vide créé dans le haut de cuve de l'enceinte de traitement, l'émulsion gaz-métal est aspirée dans le plongeur muni du dispositif d'injection de gaz neutre et cette émulsion monte dans l'en- ceinte de traitement si bien que le métal ainsi entraîné se trouve dans ladite enceinte à un niveau supérieur à celui du métal au droit du plongeur dépourvu du dispositif d'injection de gaz neutre. Thus, because of the vacuum created in the upper chamber of the treatment chamber, the gas-metal emulsion is sucked into the plunger provided with the neutral gas injection device and this emulsion rises in the interior of the chamber. treatment so that the metal thus driven is in said enclosure at a level higher than that of the metal to the right of the plunger without the neutral gas injection device.
Ce phénomène engendre une circulation perpétuelle du métal à traiter contenu dans la poche à l'intérieur de l'enceinte de traitement, ce métal montant dans le plongeur muni du dispositif d'injection de gaz neutre et redescendant dans le plongeur dépourvu d'un tel dispositif. This phenomenon generates a perpetual circulation of the metal to be treated contained in the pocket inside the treatment chamber, this metal rising in the plunger provided with the neutral gas injection device and back down into the plunger without such a device. device.
Lors de la coulée du métal contenu dans la poche, une série d'analyses métallurgiques du métal sont effectuées, le métal étant traité dans l'enceinte de traitement pendant 15 minutes. During the casting of the metal contained in the pocket, a series of metallurgical analyzes of the metal are performed, the metal being treated in the treatment chamber for 15 minutes.
Pour chaque coulée, un premier prélèvement est effectué afin d'analyser la teneur en carbone de l'acier après 30 tonnes de coulée, un second prélèvement est effectué après 110 tonnes de coulée et un troisième prélèvement est effectué après 200 tonnes de coulée. For each casting, a first sample is taken to analyze the carbon content of the steel after 30 tons of casting, a second sample is taken after 110 tons of casting and a third sample is taken after 200 tons of casting.
Les premiers échantillons prélevés après 30 tonnes de coulée correspondant au métal contenu dans le fond des poches traitées, révèlent une teneur moyenne en carbone de 42,9 ppm. The first samples taken after 30 tons of casting corresponding to the metal contained in the bottom of the treated pockets, reveal an average carbon content of 42.9 ppm.
Les seconds échantillons prélevés après 110 tonnes de coulée correspondant au métal contenu dans le milieu des poches traitées, révèlent une teneur moyenne en carbone égale à 37,5ppm. The second samples taken after 110 tons of casting corresponding to the metal contained in the middle of the treated pockets, reveal an average carbon content equal to 37.5ppm.
Les troisièmes échantillons prélevés après 200 tonnes de coulée correspondant au métal obtenu dans le haut des poches traitées, révèlent une teneur en carbone moyenne égale à 36,1 ppm. The third samples taken after 200 tons of casting corresponding to the metal obtained in the top of the treated pockets, reveal an average carbon content equal to 36.1 ppm.
Ces essais montrent donc une hétérogénéité de la teneur en carbone de l'acier contenu dans les poches traitées, l'acier contenu dans le haut des poches étant mieux décarburé que l'acier contenu dans le fond des poches. These tests thus show a heterogeneity of the carbon content of the steel contained in the treated pockets, the steel contained in the top of the pockets being better decarburized than the steel contained in the bottom of the pockets.
L'invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un procédé de décarburation d'acier contenu dans une poche au moyen d'une enceinte de décarburation sous vide, permettant de réduire l'hétérogénéité de la teneur en carbone de l'acier contenu dans la poche selon son niveau dans ladite poche et de réduire la durée du traitement de décarburation sans dégrader cette décarburation. The object of the invention is therefore to avoid these drawbacks by proposing a method of decarburizing steel contained in a bag by means of a vacuum decarburization chamber, making it possible to reduce the heterogeneity of the carbon content of the steel contained in the pocket according to its level in said pocket and reduce the duration of the decarburization treatment without degrading this decarburization.
L'invention a donc pour objet un procédé de décarburation d'acier contenu dans une poche au moyen d'une enceinte de décarburation sous vide constituée d'une partie supérieure, appelée haut de cuve, munie d'un conduit relié à une pompe à vide et d'une partie inférieure, appelée bas de cuve, munie de plongeurs partiellement immergés dans l'acier de la poche, caractérisé en ce que l'on effectue un brassage chimique de l'acier contenu dans la poche au moment où la pression dans l'enceinte de décarburation est stabilisée. The subject of the invention is therefore a process for decarburizing steel contained in a pocket by means of a vacuum decarburization chamber consisting of an upper part, called a top of the tank, provided with a duct connected to a pump. vacuum and a lower part, called bottom of tank, provided with divers partially immersed in the steel of the pocket, characterized in that one carries out a chemical stirring of the steel contents in the pocket at the moment when the pressure in the decarburization chamber is stabilized.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- on effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche au moment où la pression est stabilisée à une valeur inférieure à 5 millibars, de préférence inférieure à 4 millibars,
- on effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche au moment où la pression dans l'enceinte de décarburation est stabilisée à une valeur inférieure à 5 millibars, de préférence égale à 4 millibars, depuis au moins une minute, de préférence depuis trois minutes,
- on effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche en injectant dans le fond de la poche un matériau de brassage qui génère un gaz en se décomposant sous l'effet de la température et dont les éléments chimiques ont des températures de fusion supérieures à la température du métal liquide à décarburer,
- on effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche en injectant dans le fond de ladite poche un matériau de brassage contenant de la castine,
- on effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche en injectant dans le fond de ladite poche un matériau de brassage contenant du carbonate de calcium,
- le matériau de brassage contient du carbonate de calcium et un élément de dilution,
- l'élément de dilution est de la silice,
- le matériau de brassage est injecté dans le fond de la poche à une vitesse d'environ 300 m/mn au moyen d'un fil fourré,
- le fil fourré est formé d'une gaine métallique entourant le matériau de brassage dosé à 10 grammes par mètre de fil, le reste étant formé par ledit matériau de dilution.According to other features of the invention
the chemical stirring of the steel contained in the pocket is carried out at the moment when the pressure is stabilized at a value of less than 5 millibars, preferably less than 4 millibars,
the chemical stirring of the steel contained in the bag is carried out at the moment when the pressure in the decarburization chamber is stabilized at a value of less than 5 millibars, preferably equal to 4 millibars, for at least one minute, preferably for three minutes,
- The chemical stirring of the steel contained in the bag is carried out by injecting into the bottom of the bag a stirring material which generates a gas by decomposing under the effect of temperature and whose chemical elements have melting temperatures. greater than the temperature of the liquid metal to decarburize,
- the chemical stirring of the steel contained in the bag is carried out by injecting into the bottom of said pocket a brewing material containing limestone,
- The chemical stirring of the steel contained in the bag is carried out by injecting into the bottom of said bag a brewing material containing calcium carbonate,
the brewing material contains calcium carbonate and a dilution element,
the dilution element is silica,
the brewing material is injected into the bottom of the bag at a speed of about 300 m / min by means of a cored wire,
- The cored wire is formed of a metal sheath surrounding the brewing material dosed at 10 grams per meter of wire, the remainder being formed by said dilution material.
Les caractéristiques et avantages de l'inven tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une poche d'acier et d'une enceinte de décarburation sous vide de cet acier,
- la Fig. 2 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un matériau de brassage de l'acier contenu dans la poche,
- la Fig. 3 représente des courbes montrant la valeur moyenne de la teneur en carbone de différents échantillons des poches décarburées selon l'état de la technique et des poches décarburées selon le procédé de l'invention.The features and advantages of the invention will become apparent from the following description, given purely by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a schematic sectional view of a steel ladle and a chamber for vacuum decarburization of this steel,
FIG. 2 is a sectional view of an exemplary embodiment of a stirring material of the steel contained in the pocket,
FIG. 3 represents curves showing the average value of the carbon content of different samples of decarburized pockets according to the state of the art and decarburized pockets according to the method of the invention.
Comme représenté à la Fig. 1, l'enceinte de traitement sous vide 1 comprend une partie supérieure 2 en forme de cloche, appelée haut de cuve, et une partie inférieure 3, appelée bas de cuve, munie de deux plongeurs, respectivement 4 et 5, destinés à être partiellement immergés dans un bain 6 de métal liquide à traiter, comme par exemple de l'acier. As shown in FIG. 1, the vacuum treatment enclosure 1 comprises an upper part 2 in the shape of a bell, called the top of the tank, and a lower part 3, called bottom of tank, provided with two divers, respectively 4 and 5, intended to be partially immersed in a bath 6 of liquid metal to be treated, such as steel.
Ce bain 6 de métal liquide est contenu dans une poche 7. This bath 6 of liquid metal is contained in a pocket 7.
La partie supérieure 2 de l'enceinte 1 comporte un conduit 8 relié à un dispositif, non représenté, permettant de faire le vide à l'intérieur de l'enceinte 1, comme par exemple une pompe à vide. The upper part 2 of the enclosure 1 comprises a conduit 8 connected to a device, not shown, for evacuating the interior of the enclosure 1, such as for example a vacuum pump.
Le plongeur 4 est le plongeur par l'intermédiaire duquel on injecte un gaz neutre, comme par exemple de l'argon, dans le bain 6 de métal liquide à traiter pour créer un mouvement permanent dudit métal liquide dans l'enceinte 1. The plunger 4 is the plunger through which a neutral gas, such as argon, is injected into the bath 6 of liquid metal to be treated to create a permanent movement of said liquid metal in the chamber 1.
Le métal liquide pénètre à l'intérieur de l'enceinte 1 par le plongeur 4 et ressort de ladite enceinte par le plongeur 5, comme représenté par les flèches sur la Fig. 1. The liquid metal penetrates inside the chamber 1 by the plunger 4 and leaves said chamber by the plunger 5, as represented by the arrows in FIG. 1.
Selon l'invention, lorsque la pression dans l'enceinte 1 de décarburation, plus particulièrement dans le haut de cuve 2 de ladite enceinte, est stabilisée, on effectue un brassage chimique de l'acier contenu dans la poche 7. According to the invention, when the pressure in the decarburization chamber 1, more particularly in the top of tank 2 of said chamber, is stabilized, a chemical stirring of the steel contained in the pocket 7 is carried out.
Ce brassage chimique a pour objet de mélanger brutalement l'acier contenu dans le fond de la poche 7 avec celui contenu dans le haut de ladite poche 7. This chemical stirring is intended to brutally mix the steel contained in the bottom of the pocket 7 with that contained in the top of said pocket 7.
On effectue le brassage chimique de l'acier contenu dans la poche 7 lorsque la pression dans l'enceinte 1 de décarburation est stabilisée, la pression de stabilisation étant fonction de la puissance de la pompe à vide qui est habituellement inférieure à 5 millibars, voire même inférieure à 4 millibars. The chemical stirring of the steel contained in the bag 7 is carried out when the pressure in the decarburization chamber 1 is stabilized, the stabilization pressure being a function of the power of the vacuum pump, which is usually less than 5 millibars, or even even less than 4 millibars.
De manière préférentielle, ce brassage chimique de l'acier contenu dans la poche 7 est effectué lorsque la pression dans l'enceinte 1 de décarburation est stabilisée à une valeur inférieure à 4 millibars depuis au moins une minute, de préférence depuis trois minutes. Preferably, this chemical stirring of the steel contained in the pocket 7 is carried out when the pressure in the decarburization chamber 1 has stabilized at a value of less than 4 millibars for at least one minute, preferably for three minutes.
Ce brassage chimique est effectué en injectant dans le fond de la poche 7 un matériau de brassage contenant de la castine ou du carbonate de calcium, ou tout autre matériau qui génère un gaz en se décomposant sous l'effet de la température et dont les éléments chimiques ont des températures de fusion supérieures à la température du métal liquide à décarburer afin que ces éléments, après décomposition du matériau, décantent dans le laitier. This chemical stirring is performed by injecting into the bottom of the pocket 7 a brewing material containing limestone or calcium carbonate, or any other material which generates a gas by decomposing under the effect of the temperature and whose elements Chemicals have melting temperatures higher than the temperature of the liquid metal to decarburize so that these elements, after decomposition of the material, decant in the slag.
Dans le cas par exemple du carbonate de calcium C03Ca, celui-ci réagit avec la chaleur dégagée Dar l'acier en fusion dans la Doche 7 selon la réaction:
<tb> C03 <SEP> Ca <SEP> + <SEP> chaleur <SEP> > <SEP> C02 <SEP> + <SEP> CaO.
<tb>
Cette réaction est très violente ce qui produit une petite explosion dans le fond de la poche 7 par détention du gaz carbonique formé.<tb> C03 <SEP> Ca <SEP> + <SEP> heat <SEP>><SEP> C02 <SEP> + <SEP> CaO.
<Tb>
This reaction is very violent which produces a small explosion in the bottom of the pocket 7 by holding the carbon dioxide formed.
Le gaz carbonique formé créé par cette réaction va dégazer vers le haut de la poche 7 et la chaux CaO produite va décanter dans le laitier surnageant sur le bain 6 d'acier en fusion. The formed carbon dioxide created by this reaction will degass up the ladle 7 and the CaO lime produced will settle in the supernatant slag on the molten steel bath.
Cette détente du gaz carbonique entralne un brassage important de l'acier contenu dans la poche 7. This expansion of carbon dioxide entails a significant mixing of the steel contained in the pocket 7.
Pour cela, le matériau de brassage doit être injecté dans le fond de la poche 7 pour créer l'explosion dans ledit fond afin d'obtenir un brassage efficace et par soucis de sécurité. For this, the brewing material must be injected into the bottom of the pocket 7 to create the explosion in said bottom to obtain efficient mixing and for security reasons.
Comme représenté à la Fig. 2, une solution pour injecter le matériau de brassage dans le fond de la poche 7 consiste à utiliser un fil fourré 10 constitué d'une gaine métallique 11 entourant le matériau de brassage 12. As shown in FIG. 2, a solution for injecting the brewing material into the bottom of the pocket 7 consists of using a cored wire 10 consisting of a metal sheath 11 surrounding the brewing material 12.
Ce fil fourré 10 est injecté dans la poche 7 à très grande vitesse, de l'ordre de 300 m/mn. This cored wire 10 is injected into the pocket 7 at a very high speed, of the order of 300 m / min.
Le matériau de brassage peut être constitué par exemple du carbonate de calcium additionné d'un élément de dilution, comme par exemple de la silice SiO2. The stirring material may consist, for example, of calcium carbonate supplemented with a dilution element, for example silica SiO 2.
Dans ce cas, la silice après réaction décante avec la chaux dans le laitier. In this case, the silica after reaction decants with lime in the slag.
Des essais ont été réalisés en traitant des poches par le procédé selon l'invention en injectant, lorsque la pression dans l'enceinte 1 de décarburation est stabilisée à 4 millibars depuis trois minutes dans le fond des poches à 300 m/mn, un fil fourré de diamètre égal à 13mm et dosé à lOg par mètre linéaire de carbonate de calcium et d'un élément d'addition tel que la silice. Tests have been carried out by treating the bags by the process according to the invention by injecting, when the pressure in the decarburization chamber 1 has been stabilized at 4 millibars for three minutes in the bottom of the pockets at 300 m / min, a thread filled with a diameter of 13 mm and dosed at 10 g per linear meter of calcium carbonate and an additive element such as silica.
Le dosage du matériau de brassage, en l'occurrence le carbonate de calcium, est tel que la puissance de brassage obtenue soit équivalente à environ 500 normolitres d'argon. The dosage of the brewing material, in this case calcium carbonate, is such that the brewing power obtained is equivalent to about 500 normoliters of argon.
Une puissance supérieure entrainerait un brassage trop important et donc une détérioration du réfractaire des plongeurs 4 et 5 de l'enceinte 1 de décarburation. Higher power would lead to excessive mixing and thus deterioration of the refractory of the divers 4 and 5 of the chamber 1 of decarburization.
Pour chaque coulée, un échantillon a été prélevé afin d'en analyser la teneur en carbone après 30 tonnes, après 110 tonnes et après 200 tonnes de coulée. For each casting, a sample was taken to analyze the carbon content after 30 tons, after 110 tons and after 200 tons of casting.
Comme représenté à la Fig. 3, après 15 minutes de traitement dans l'enceinte 1 de décarburation, la teneur moyenne en carbone des échantillons T1 prélevés après 30 tonnes de coulée est égale à 34,1 ppm, la teneur en carbone des échantillons T2 après 110 tonnes de coulée est égale à 31,lppm et la teneur en carbone des échantillons T3 après 200 tonnes de coulée est égale à 28,5ppm. As shown in FIG. 3, after 15 minutes of treatment in the decarburization chamber 1, the average carbon content of the T1 samples taken after 30 tons of casting is equal to 34.1 ppm, the carbon content of the samples T2 after 110 tons of casting is equal to 31, lppm and the carbon content of the T3 samples after 200 tons of casting is equal to 28.5ppm.
Sans l'injection d'un matériau de brassage comme dans le procédé selon l'invention, la teneur moyenne en carbone des échantillons T1 après 30 tonnes de coulée est égale à 42,9 ppm, la teneur en carbone des échantillons T2 après 110 tonnes de coulée est égale à 37,Sppm et la teneur en carbone des échantillons T3 après 200 tonnes de coulée est égale à 36,1 ppm. Without the injection of a brewing material as in the process according to the invention, the average carbon content of the T1 samples after 30 tons of casting is equal to 42.9 ppm, the carbon content of the T2 samples after 110 tons casting is equal to 37, Sppm and the carbon content of the T3 samples after 200 tons of casting is equal to 36.1 ppm.
La variation d'analyse en carbone des échantillons T1, T2 et T3 est donc bien plus faible lorsque le traitement a été effectué par le procédé selon l'invention que selon la technique antérieure. The carbon analysis variation of the samples T1, T2 and T3 is therefore much lower when the treatment has been carried out by the process according to the invention than according to the prior art.
De plus, on constate que la décarburation est meilleure par le procédé selon l'invention. In addition, it is found that the decarburization is better by the process according to the invention.
Cette amélioration est due au fait que le dégagement gazeux obtenu provoque le brassage de l'acier qui permet de faire remonter l'acier situé en fond de poche et de décarburer par l'effet de vide, donc plus rapidement que par dilution. This improvement is due to the fact that the gas evolution obtained causes the stirring of the steel which makes it possible to raise the steel situated at the bottom of the pocket and to decarburize by the effect of vacuum, thus more quickly than by dilution.
On peut ainsi réduire la durée de décarburation dans des proportions non négligeables, de l'ordre de 20% sans dégrader la qualité de la décarburation. It is thus possible to reduce the decarburization time in significant proportions, of the order of 20% without degrading the quality of the decarburization.
Enfin, un avantage particulier du procédé selon l'invention réside dans le fait que le dégagement de gaz carbonique entraîne avec lui les nitrures ce qui permet de dénitrurer l'acier. Finally, a particular advantage of the process according to the invention lies in the fact that the release of carbon dioxide carries with it nitrides which allows to denitrurize the steel.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |