FR2928153A1 - Nouvel additif pour le traitement des aciers resulfures - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un fil fourré comprenant un additif à base de silicate de calcium CaO.SiO2, destiné à traiter les aciers spéciaux dits resulfurés. L'invention a également trait à un procédé de fabrication d'aciers resulfurés au moyen du fil fourré précité. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté au traitement des inclusions solides présentes dans les bains d'acier comportant de l'aluminium. Le procédé de l'invention permet d'éviter la désulfuration préalable au traitement des inclusions solides.
Description
l'addition de Ca, afin d'atteindre une teneur en S suffisamment faible, compatible avec l'ajout d'une grande quantité de Ca. Ensuite, seulement, on peut procéder à la resulfuration pour atteindre le niveau de soufre stipulé par le cahier des charges.
La figure 1 annexée schématise le process sidérurgique classique, qui comprend les trois étapes présentées ci-dessus: - étape 1: désulfuration de l'acier (période qui peut demander plusieurs dizaine de minutes) ; -étape 2 : traitement inclusionnaire; - étape 3 : resulfuration de l'acier. La présente invention se propose de simplifier le process métallurgique de fabrication des aciers dits resulfurés (ou à haute teneur en soufre), assurant ainsi un gain de productivité, tout en garantissant un niveau de qualité équivalent et une bonne coulabilité des aciers obtenus.
A cet effet, l'invention concerne, selon un premier aspect, un fil fourré pour l'introduction d'additif dans un bain d'acier liquide, ledit fil fourré étant du type comprenant une gaine métallique entourant ledit additif, caractérisé en ce que ledit additif comprend majoritairement (au moins 85% en poids) du silicate de calcium Le fil fourré contenant le mélange d'oxydes à base de CaO.SiO2 permet avantageusement de shunter l'étape 1 précitée de désulfuration préalable (gain de plusieurs dizaines de minutes) et d'éviter l'ajout de Ca (sous toute forme : CaSi ou Ca pur), tout en garantissant un traitement efficace de la population inclusionnaire solide du bain d'acier liquide, compatible avec les techniques de coulée continue.
Ce fil fourré contenant le mélange d'oxydes à base de CaO.SiO2 permet en effet, lorsqu'il est introduit dans l'acier liquide, de modifier la nature et la morphologie des inclusions d'oxydes solides présentes dans le bain d'acier liquide sans risquer la formation de sulfures solides néfastes. Le fil fourré selon l'invention permet, lorsqu'il est introduit dans un bain d'acier liquide, de transformer les inclusions solides présentes dans l'acier liquide (essentiellement des oxydes tels que AI2O3) qui sont à l'origine des bouchages des coulées continues, en inclusions liquides qui s'écoulent facilement.
Selon un deuxième aspect, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'aciers spéciaux dits "resulfurés", ledit procédé comprenant une étape d'introduction, dans le bain d'acier liquide, du fil fourré de l'invention. Ces aciers présentent une teneur en soufre qui varie de 0, 02% à plus de 0,25% en poids.
Dans une variante préférée de réalisation, le procédé de l'invention vise la fabrication d'aciers resulfurés calmés à l'aluminium. De manière caractéristique, le procédé selon l'invention permet de traiter les inclusions solides notamment d'oxyde d'aluminium AI2O3, contenues dans les bains d'aciers liquides destinés à la production d'aciers à haute teneur en soufre, sans qu'il soit nécessaire de procéder à la désulfuration préalable de l'acier, tout en garantissant une modification des inclusions solides et l'amélioration de le coulabilité exigée par les outils de coulées continues modernes. L'invention a également trait à l'utilisation du fil fourré précité pour améliorer la coulabilité des bains d'acier resulfurés.
L'invention va maintenant être décrite en détail. La présente invention a pour but de remplacer le traitement sidérurgique connu, destiné à contrôler la coulabilité d'un bain d'acier liquide notamment resulfuré, par un traitement à l'aide d'un additif à base de silicate de calcium. Comme moyen préféré d'introduction dudit additif dans le bain de métal liquide est utilisée la technique du fil fourré, reconnue pour son efficacité et sa simplicité. Le fil fourré pour l'introduction d'additif dans un bain d'acier liquide, selon l'invention, est du type comprenant une gaine métallique entourant ledit additif. Avantageusement, ledit additif comprend essentiellement du silicate de calcium apte à interagir avec les inclusions solides présentes dans l'acier liquide (notamment des oxydes d'aluminium AI2O3) et à les transformer en inclusions liquides qui s'écoulent facilement et permettent ainsi d'éviter des bouchages des coulées continues. L'additif destiné à être introduit dans le bain d'acier liquide, au moyen du fil fourré selon l'invention, peut en outre comprendre un fondant (tel que des fluorures), dont le rôle est d'abaisser la température de fusion de l'additif contenu dans le fil fourré, de sorte à l'amener à l'état liquide dès l'introduction dans le bain d'acier liquide et à le garder en cet état, car seule une composition liquide à base de silicate de calcium peut absorber les particules solides présentes dans le bain d'acier. La proportion du fondant dans l'additif est inférieure ou égale à 10% en poids.
L'additif destiné à être introduit dans le bain d'acier liquide, au moyen du fil fourré selon l'invention, peut en outre comprendre un autre oxyde métallique tel que FeO ou MnO. La proportion des ces oxydes métalliques dans l'additif est inférieure ou égale à 2% en poids. Selon un deuxième aspect, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'aciers spéciaux dits "resulfurés", ledit procédé comprenant une étape d'introduction, dans le bain d'acier liquide, du fil fourré de l'invention. Le procédé de l'invention comprend un traitement métallurgique destiné à modifier la nature et la morphologie des inclusions présentes dans un bain d'acier liquide (notamment des inclusions solides), à un moment précis de l'élaboration d'aciers resulfurés, à savoir préalablement à l'ajout de soufre. Ce traitement métallurgique consiste en l'introduction dans le bain d'acier liquide du fil fourré selon l'invention, comprenant un additif à base de silicate de calcium apte à agir sur les inclusions solides notamment d'alumine en les transformant en inclusions liquides, améliorant ainsi la coulabilité de l'acier traité.
Le mécanisme exact d'interaction entre le silicate de calcium et le ou les composés entrant dans la constitution des inclusions solides présentes dans un bain d'acier liquide (notamment AI2O3) n'est pas connu. Vraisemblablement, il s'agit d'un processus physique d'absorption de l'alumine par le silicate de calcium, ce qui conduit à la formation de composés complexes AI2O3 ù CaO ù SiO2.
Le mélange d'oxydes contenu dans le fil fourré selon l'invention possède la particularité d'avoir un bas point de fusion. Le mélange strictement binaire CaO ù SiO2 présente un point eutectique à 1436°C (pour 63% de SiO2). Ce point de fusion peut être diminué si le mélange est associé à d'autres constituants tels que des oxydes métalliques (FeO, MnO) ou des fondants, par exemple du type CaF2.
Les températures de travail de l'acier liquide au four poche sont bien supérieures à la température de fusion du mélange d'oxyde contenu dans le fil fourré. Il en découle que le fil fourré introduit dans le bain d'acier liquide libère de fines particules d'oxydes liquides. Ces inclusions liquides, réparties rapidement dans toute la poche d'acier liquide, ont un grand pouvoir de captation des inclusions solides d'alumine ou spinelles. De ce fait, la nature et la morphologie de ces inclusions endogènes vont être modifiées. La composition des inclusions recherchées est indiquée dans la figure 2 annexée, qui représente le diagramme ternaire AI2O3 û CaO û SiO2 (d'après [1]). Dans les figures 2 et 3 annexées, E représente l'eutectique CaO û SiO2, et VE représente la composition des inclusions recherchées.
Dans la suite du process, ces inclusions vont pouvoir décanter et être à leur tour captées par le laitier de poche. Les petites inclusions, non éliminées, n'auront aucune incidence ni sur la coulabilité, ni sur les propriétés finales de l'acier. Ce procédé présente plusieurs avantages. Il constitue notamment un traitement doux de l'acier à l'état liquide, à la différence du traitement connu à base de silico-calcium, caractérisé par une réaction très énergique du calcium avec l'oxygène et/ou le soufre présent(s) dans le bain d'acier. La synthèse de sulfure de calcium, formant des inclusions solides, est ainsi évitée. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté au traitement des inclusions solides présentes dans les bains d'acier comportant de l'aluminium.
Surtout, le procédé de l'invention permet d'éviter la désulfuration préalable au traitement des inclusions solides, avant de procéder à l'étape de resulfuration de l'acier à l'état liquide.
Référence bibliographique
[1] - Slag Atlas, 2'd edition, edited by Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh), ISBN 3-514-00457-9
Claims (10)
1. Fil fourré pour l'introduction d'additif dans un bain d'acier liquide, du type comprenant une gaine métallique entourant ledit additif, caractérisé en ce que ledit additif comprend majoritairement du silicate de calcium.
2. Fil fourré selon la revendication, dans lequel ledit additif comprend au moins 85% de silicate de calcium.
3, Fil fourré selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit additif comprend en outre au moins un autre oxyde métallique choisi parmi FeO et MnO.
4. Fil fourré selon la revendication 3, dans lequel la concentration de FeO ou de MnO dans l'additif est inférieure ou égale à 2% en poids.
5. Fil fourré selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit additif comprend en outre un fondant.
6. Fil fourré selon la revendication 5, dans lequel la concentration de fondant dans l'additif est inférieure ou égale à 10% en poids.
7. Fil fourré selon l'une des revendications 5 et 6 dans lequel ledit fondant est un fluorure tel que CaF2.
8. Procédé de fabrication d'un acier resulfuré caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'introduction, dans le bain d'acier liquide, du fil fourré selon l'une des revendications 1 à 7.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'acier resulfuré est calmé à l'aluminium.
10. Utilisation du fil fourré selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour améliorer la coulabilité des bains d'aciers resulfurés, notamment calmés à l'aluminium.
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