LU82160A1 - STEEL MANUFACTURING PROCESS - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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Description
D. 51.000D. 51,000
-TJ~2-/¾ ÂRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG-TJ ~ 2- / ¾ RAND-DUCHY OF LUXEMBOURG
.....Cm........I........SJ V..... Cm ........ I ........ SJ V
du .......12£(5'VXiSX.....19So Monsieur le Ministre ..... n£3E§El de l’Économie Nationale et des Classes Moyennesfrom ....... 12 £ (5'VXiSX ..... 19So Minister ..... n £ 3E§El of the National Economy and the Middle Classes
Titre delivre : ........................................ IS kBook title: ........................................ IS k
Service de la Propriété Industrielle fëM/ LUXEMBOURGIndustrial Property Service fëM / LUXEMBOURG
Demande de Brevet d’invention I. Requête ...La ...sociêtâ ...dite. : Sture- (1) .....gatan....ll./.....h.....114......36.....S.T.Q.GKHOLM/.....Suède.,......reprÔientée.jpj^ .........Invention Patent Application I. Request ... The ... company ... said. : Sture- (1) ..... gatan .... ll. / ..... h ..... 114 ...... 36 ..... STQGKHOLM / .... .Sweden., ...... reprÔientée.jpj ^ .........
....Jacgues.....de....Muy.s.er.,.....agi.s.sau.t.....en...g.u.al.itë .de_ssimdateire.........................................<2> dépose........ ce .....douze.....février.....19.0.0....quatre-vingt...............................................................o> à........15............ .... heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : .....".B.r.océdâ...de.....fabrication.....de......llacler".*..................................................................................................................(4) déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur© est (sont) : .....J,Qhn.....0.1af.....EDS.T.RÔM*......Qrrspal£.Y.âgen.....2E.,......à....l.8.2.....?5 STOCKSUND,.......................(5) .....Suède..................................................................................................................................................................................................................................................................... Jacgues ..... de .... Muy.s.er., ..... agi.s.sau.t ..... en ... gual.itë .de_ssimdateire. ........................................ <2> removal ...... .. this ..... twelve ..... February ..... 19.0.0 .... eighty .................... ........................................... o> to .... .... 15 ............ .... hours, at the Ministry of National Economy and the Middle Classes, in Luxembourg: 1. this request for obtaining a invention patent concerning: ..... ". Brocédâ ... de ..... fabrication ..... de ...... llacler". * ......... .................................................. .................................................. ..... (4) declares, assuming responsibility for this declaration, that the inventor (s) © is (are): ..... J, Qhn ..... 0.1af .... .EDS.T.RÔM * ...... Qrrspal £ .Y.âgen ..... 2E., ...... à .... l.8.2 .....? 5 STOCKSUND, ....................... (5) ..... Sweden .................. .................................................. .................................................. ................... .................................................. .................................................. ....................
2. la délégation de pouvoir, datée de ...STOCKHOLM__________________________ le .27. jï_ëçei|&re.....1979 3. la description en langue . .....française......................... --------------- de l’invention en deux exemplaires ; 4........//.............. ... planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ......12.....février.....198.0_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)_______________________brevet.............................................déposée© en (7)......Suède________________________________________________________________________________________________________ le 15...février. ...19.19. (No* .19ol372-8.).________________________________________________________________________________________________________________________(8) au nom de __________la....dëp.OS.ail.t.e.......................................................................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg __________________________________ ......3.5..,......bld..(t....„EOY.al...™.......................................................................................................................................................................................................(10) sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à .. ..............U__________________ ..... mois.2. the delegation of power, dated ... STOCKHOLM__________________________ on .27. jï_ëçei | & re ..... 1979 3. description in language. ..... French ......................... --------------- of the invention in two copy ; 4 ........ // .............. ... drawing boards, in two copies; 5. the receipt of the fees paid to the Luxembourg Registration Office on ...... 12 ..... February ..... 198.0 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ claims priority for the above patent application for one ( des) request (s) for (6) _______________________ patent ....................................... ...... filed © in (7) ...... Sweden ________________________________________________________________________________________________________ on 15 ... February. ... 19.19. (No * .19ol372-8.) .________________________________________________________________________________________________________________________ (8) on behalf of __________ la .... dëp.OS.ail.te ..................... .................................................. .................................................. .................................................. ........... (9) elect domicile for him / her and, if designated, for their representative, in Luxembourg __________________________________ ...... 3.5 .., ...... bld .. (t .... „EOY.al ... ™ .................................. .................................................. .................................................. .................................................. ............... (10) requests the grant of a patent for the invention for the subject described and represented in the abovementioned appendices, - with postponement of this grant to ... ............. U__________________ ..... months.
[Le I[The I
II. Procès-verbal de DépôtII. Deposit Minutes
La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : 12 février 1980 .···'......Pr. le Mimstre à..........15.......... ... heures / î Λ. '''-«^de l’Économie Nationale et ués Classes Moyennes, î/jT .* p·The above application for a patent for invention has been filed with the Ministry of National Economy and the Middle Classes, Industrial Property Service in Luxembourg, on: February 12, 1980. ··· '...... Pr . the Mimster at .......... 15 .......... ... hours / î Λ. '' '- "^ of the National Economy and the Middle Classes, î / jT. * P ·
eue u m w Keu u m w K
f l7\ ' *;?* fi if Π A 63007_; " —SJ; c ;_/ J_ ! D. 51.000f l7 \ '*;? * fi if Π A 63007_; "—SJ; c; _ / J_! D. 51,000
j . ♦ REVENDICATION DE LA PRIORITEj. ♦ CLAIM OF PRIORITY
; de la demande de brevet / φ/ 4 -——. ___________________; of patent application / φ / 4 -——. ___________________
En SUEDEIn Sweden
Du 15 FEVRIER 1979 vAÀAJvjiu Mémoire Descriptif déposé à l’appui d’une demande deFEBRUARY 15, 1979 vAÀAJvjiu Brief Description filed in support of a request for
BREVET D’INVENTIONPATENT
; au; at
LuxembourgLuxembourg
au nom de : LUOSSAVAARA-KIIRUNAVAARA AKTIEBOLAGin the name of: LUOSSAVAARA-KIIRUNAVAARA AKTIEBOLAG
t i * pour: "Procédé de fabrication de l'acier".t i * for: "Steel manufacturing process".
i > \ ,i~.i> \, i ~.
1 * ί s V 1 I La présente invention concerne la fabrication de ï l'acier et, plus particulièrement, un procédé d'élabora- | tion d'un acier ayant une teneur en carbone déterminée1 * ί s V 1 I The present invention relates to the manufacture of steel and, more particularly, to a process for producing | tion of a steel with a determined carbon content
Il , . .He , . .
avec précision.precisely.
5 Le carbone est le plus important des éléments d'alliage non métalliques dans l'acier. Des petites variations dans la teneur en carbone de l'acier se traduisent par des changements importants de ses propriétés. En conséquence, lors de l'élaboration d'un acier, on 10 doit prendre grand soin d'introduire toujours la teneur j requise exacte de carbone. Ceci est particulièrement vrai - ♦ pour les aciers de qualité supérieure et est également important dans les aciers industriels normaux.5 Carbon is the most important non-metallic alloying element in steel. Small variations in the carbon content of steel result in significant changes in its properties. Therefore, when developing a steel, great care must be taken to always introduce the exact required carbon content. This is particularly true - ♦ for high quality steels and is also important in normal industrial steels.
I A l'heure actuelle, on fabrique l'acier en majeure ! 15 partie par des procédés de conversion à l'oxygène gazeux.I Currently, we manufacture steel in major! Part by methods of conversion to gaseous oxygen.
Dans des procédés de ce genre, la fonte ou le fer brut en fusion contenant, par exemple, de 2 à 4-,5 % de carbone est soumis à un affinage jusqu'à l'obtention d'un acier ayant la teneur désirée en carbone. Cependant, on peut 20 effectuer également un tel affinage dans des fours électriques ou des fours à flamme, comme par exemple les fours i Martin. L'affinage est un procédé particulièrement rapide j quand on le met en oeuvre dans des convertisseurs à ! l'oxygène gazeux dans lesquels le procédé d'affinage est I 25 effectué avec de l'oxygène gazeux ou de l'air riche en j oxygène’. Dans des masses de fusion de 200 à 300 tonnes, la teneur en carbone peut être réduite à des faibles valeurs i * en -un temps très bref, par exemple en 10 à 20 minutes.In such processes, cast iron or molten raw iron containing, for example, 2-4.5% carbon is subjected to refining until a steel is obtained having the desired content of carbon. However, such refining can also be carried out in electric ovens or flame ovens, such as, for example, Martin ovens. Refining is a particularly fast process when it is used in! oxygen gas in which the refining process is carried out with gaseous oxygen or air rich in oxygen. In melts of 200 to 300 tonnes, the carbon content can be reduced to low i * values in a very short time, for example in 10 to 20 minutes.
Cependant il devient alors difficile d'arrêter le procédé 30 d'affinage à la teneur désirée en carbone. On préfère donc fréquemment poursuivre le procédé d'affinage pratiquement.However, it then becomes difficult to stop the refining process at the desired carbon content. It is therefore frequently preferred to continue the refining process practically.
I jusqu'au moment où tout le carbone a été éliminé du bain de fusion, après quoi on soumet le bain de fonte à une cémentation pour rétablir la teneur désirée en carbone, par 35 addition de produits à haute teneur en carbone, par exemple de graphite. L'affinage jusqu'à une faible teneur | en carbone est également souhaitable pour d'autres raisons, i Ce n'est que lorsque la fonte descend à une faible teneur i / /I until all the carbon has been removed from the melt, after which the melt is subjected to carburizing to restore the desired carbon content, by adding high carbon products, for example graphite. Refining to a Low Grade | carbon is also desirable for other reasons, i Only when the cast iron drops to a low content i / /
VV
♦ 2 en carbone que le bain de fusion est purifié par insufflation d'oxygène gazeux dans ce bain, pour débarrasser le bain de certaines impuretés telles que les composés phosphoreux, à un degré permettant l'emploi de ce bain 5 comme matière de départ pour l'élaboration d'un acier de qualité supérieure.♦ 2 in carbon that the fusion bath is purified by blowing gaseous oxygen into this bath, to rid the bath of certain impurities such as phosphorous compounds, to a degree allowing the use of this bath 5 as a starting material for the development of high quality steel.
Lors de la cémentation de la fonte, on peut ajouter à cette dernière d'autres substances d'alliage afin de conférer des propriétés avantageuses à l'acier final. Tou-10 tefois, les substances d'alliage ne doivent pas comporter certains ingrédients dont la présence est indésirable dans * l'acier final. Les substances en question doivent également être facilement solubles dans l'acier et ne doivent refroidir l'acier qu'au minimum possible.When cementing the cast iron, other alloying substances can be added to the latter in order to confer advantageous properties on the final steel. However, the alloying substances must not contain certain ingredients whose presence is undesirable in the final steel. The substances in question must also be readily soluble in steel and should only cool the steel to the minimum possible.
15 En conséquence, il est normal d'affiner la fonte ou le fer brut en fusion par la technique décrite pour descendre à une teneur en carbone de très loin inférieure à celle qu'on désire obtenir dans l'acier final, avant la cémentation du bain. Cependant, on peut également 20 régler la teneur en carbone à la valeur correcte avec un plus faible degré de cémentation à la condition de partir d'une valeur se trouvant immédiatement au-dessous de la teneur finale désirée en carbone.15 Consequently, it is normal to refine cast iron or molten crude iron by the technique described to descend to a carbon content far below that which is desired in the final steel, before the carburization of the bath. However, it is also possible to adjust the carbon content to the correct value with a lower degree of carburization on the condition of starting from a value immediately below the desired final carbon content.
On a éprouvé des difficultés pour trouver une 25 matière appropriée de cémentation qui soit, à la fois, bon marché et apte à réaliser les résultats désirés pendant l'opération de cémentation. C'est ainsi que, si * l'on utilisé du charbon ou du coke en poudre, l'acier devient contaminé avec certaines impuretés telles que le JO soufre qui sont présentes dans le charbon ou le coke. En outre, étant donné que le charbon et le coke sont des matériaux légers on obtient des rendements extrêmement variables quand on ajoute du charbon ou du coke à l'acier ce qui rend difficile l'obtention d'une analyse correcte. 55 l’es matières en carbone pur, comme le graphite, sont de faible poids, d'un prix élevé et d'une dissolution difficile dans le bain d'acier, tout au moins dans des conditions permettant d'obtenir des rendements reproductiblesDifficulties have been encountered in finding a suitable cementation material which is both inexpensive and capable of achieving the desired results during the cementation operation. Thus, if coal or powdered coke are used, the steel becomes contaminated with certain impurities such as OJ sulfur which are present in the coal or coke. In addition, since coal and coke are light materials, extremely variable yields are obtained when coal or coke is added to the steel, which makes it difficult to obtain a correct analysis. 55 pure carbon materials, such as graphite, are light in weight, expensive and difficult to dissolve in the steel bath, at least under conditions which allow reproducible yields to be obtained
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* 3 d'où des erreurs dans la composition de l'acier. Si, par exemple, on utilise de la fonte brute, la température du bain d'acier tombe de façon marquée. En outre, la fonte brute contient des impuretés dont la présence est 5 fréquemment interdite dans un bain d'élaboration de l'acier au cours du stade final de production de l'acier.* 3 hence errors in the composition of the steel. If, for example, pig iron is used, the temperature of the steel bath drops markedly. Furthermore, pig iron contains impurities the presence of which is frequently prohibited in a steel-making bath during the final stage of steel production.
La présente invention vise à créer un procédé nouveau et efficace permettant d'obtenir, lors de l’élaboration de l'acier, une teneur en carbone déterminée 10 avec précision dans l'acier final.The present invention aims to create a new and efficient process making it possible to obtain, during the production of steel, a carbon content determined with precision in the final steel.
Dans ce but, l'invention propose de dissoudre du carbure de fer dans un bain d'acier en fusion présentant une teneur en carbone plus faible que celle qu'on désire obtenir dans l'acier final, en une quantité perraet-15 tant à'assur.er la teneur finale désirée en carbone-. Dans ces conditions, on élimine les inconvénients associés dans une grande mesure à l'utilisation des agents classiques de cémentation, en ce sens qu'on peut obtenir un rendement élevé et un baut degré de précision concernant la compo-20 sition de l'acier, avec l'emploi d'un matériau bon marché· Les carbures de fer qui ne contiennent que du fer et du carbone peuvent-être produits avec un degré élevé de pureté à un prix de revient relativement bas. Les carbures de fer, qui peuvent avoir des compositions variées, par 25 exemple Fe^C, Fe^G, etc., présentent une teneur élevée en carbone par comparaison à la fonte brute et ils sont facilement solubles dans des bains d'acier à faible teneur en carbone. La dissolution du carbure de fer dans le bain ne provoque qu’un refroidissement relativement léger du bain, 30 c'est-à-dire qu'on ne subit qu'une faible perte de température. De plus, les carbures de fer sont lourds, ce qui permet de les introduire dans le bain d'acier d'une façon sensiblement exempte de pertes- On peut appliquer le procédé selon l'invention, d’une façon particulièrement avan-•35 tageuse, quand on fabrique l'acier dans des convertisseurs d'acier à l'oxygène gazeux, dans lesquels la séquence rapide d'affinage rend difficile un'arrêt de la décarburation au moment exact de l'établissement de la teneur u . · /·* 4 * * correcte en carbone·To this end, the invention proposes to dissolve iron carbide in a bath of molten steel having a lower carbon content than that which it is desired to obtain in the final steel, in an amount perraet-15 both '' ensure the desired final carbon content. Under these conditions, the drawbacks associated to a large extent with the use of conventional cementation agents are eliminated, in the sense that a high yield and a high degree of precision can be obtained concerning the composition of the steel. , with the use of an inexpensive material · Iron carbides which contain only iron and carbon can be produced with a high degree of purity at a relatively low cost price. Iron carbides, which can have various compositions, for example Fe ^ C, Fe ^ G, etc., have a high carbon content compared to pig iron and they are easily soluble in steel baths. low carbon content. Dissolving the iron carbide in the bath causes only a relatively slight cooling of the bath, that is to say that there is only a slight loss of temperature. In addition, iron carbides are heavy, which makes it possible to introduce them into the steel bath in a manner substantially free of losses. The process according to the invention can be applied, in a particularly advantageous manner. tagger, when steel is manufactured in gaseous oxygen steel converters, in which the rapid refining sequence makes it difficult to stop decarburization at the exact moment of establishing the content u. · / · * 4 * * correct in carbon ·
On injecte de façon appropriée le carbure de fer dans le bain sous forme de particules en suspension dans un gaz porteur· 5 Cependant, on peut également charger le carbure de fer dans le bain sous une forme agglomérée de sorte qu'il devient inutile de mettre le carbure de fer en suspension dans un gaz porteur sensiblement inerte.Iron carbide is appropriately injected into the bath in the form of particles suspended in a carrier gas · 5 However, iron carbide can also be loaded into the bath in an agglomerated form so that it becomes unnecessary to put iron carbide suspended in a substantially inert carrier gas.
A cet égard, on peut profiter de la densité 10 élevée du carbure de fer en chargeant ce carbure dans le bain d!acier sous forme d'agglomérats qui contiennent également des agents désoxydants tels que l'aluminium et/ou le carbone libre, afin d'augmenter le rendement des additifs mentionnés en dernier lieu.In this regard, the high density of iron carbide can be taken advantage of by loading this carbide into the steel bath in the form of agglomerates which also contain deoxidizing agents such as aluminum and / or free carbon, in order to to increase the yield of the additives mentioned last.
15 Avantageusement, on peut charger le carbure de fer dans un courant d'acier en mouvement ou dans le fond d'un récipient ou d'une poche dans lequel on coule un acier ayant une teneur en carbone plus faible que celle qu'on désire obtenir dans l'acier final.Advantageously, the iron carbide can be loaded into a stream of moving steel or into the bottom of a container or pocket into which is poured a steel having a lower carbon content than that which is desired. get in the final steel.
20 On peut charger le carbure de .fer dans un bain d'acier non allié ou dans un bain d'acier qui a déjà été allié· En variante, on peut charger le carbure de fer dans le bain simultanément avec d'autres substances ou additifs.The iron carbide can be charged in a bath of unalloyed steel or in a steel bath which has already been alloyed. Alternatively, the iron carbide can be charged in the bath simultaneously with other substances or additives.
Les exemples suivants, dans lesquels toutes les 25 proportions sont en poids, servent à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée.The following examples, in which all the proportions are by weight, serve to illustrate the invention without in any way limiting its scope.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Un bain d'acier en fusion pesant 5800 kg et contenu dans un four électrique d'élaboration d'acier d'une capaci-50 té de 6 tonnes présente une teneur en carbone de 0,04% qu'on doit élever jusqu'à une teneur finale en carbone de 0,20 %. Dans ce but, on injecte dans le bain 147,7 kg d'un carbure de fer finement divisé contenant de carbone, en s'aidant d'un gaz porteur inerte. Comme on peut le 55 calculer, le bain y compris le carbure ajouté nécessite une addition de 9»58 kg de carbone pour élever sa teneur en carbone à 0,20 % et ladite charge de carbure contient 9,6 kg de carboneè Ainsi le rendement en carbone est de / ' · 'A bath of molten steel weighing 5800 kg and contained in an electric steel-making furnace with a capacity of 6 tonnes has a carbon content of 0.04% which must be raised to a final carbon content of 0.20%. For this purpose, 147.7 kg of a finely divided iron carbide containing carbon are injected into the bath, using an inert carrier gas. As can be calculated from 55, the bath including the added carbide requires the addition of 9.58 kg of carbon to raise its carbon content to 0.20% and said carbide charge contains 9.6 kg of carbon. Thus the yield carbon is / '·'
JJ
i 5 99 ,6 °/°· La température initiale du "bain est de 1720°C · [ et elle tombe à 1610¾ pendant le procédé de cémenta- 4 tion· | EXEMPLE 2 ! 5 On élève la teneur en carbone d'un bain d'acier en j fusion pesant 5980 kg à partir de 0,19% à 0,20 % en intro- ] duisant dans le bain, pendant sa coulée dans une poche, ] 98,95 kg de carbure de fer ayant une teneur en carbone de I . 5,7 % - La quantité de carbone introduite par l'entremise i 10 du carbure de fer est de 5,64 kg alors que la quantité de carbone dissoute dans le bain est de 5,63 kg, ce qui I correspond à un rendement de 99,8 %. La températurei 5 99, 6 ° / ° · The initial temperature of the "bath is 1720 ° C. · [and it drops to 1610 ° during the cementation process 4 | | EXAMPLE 2! 5 The carbon content of a molten steel bath weighing 5980 kg from 0.19% to 0.20% by introducing into the bath, during its pouring into a ladle,] 98.95 kg of iron carbide having a content in carbon of 5.7% - The amount of carbon introduced through iron carbide i is 5.64 kg while the amount of carbon dissolved in the bath is 5.63 kg, which I corresponds to a yield of 99.8%.
i initiale du bain est de 1700°C et elle tombe à 1615PCi initial of the bath is 1700 ° C and it drops to 1615PC
i pendant le procédé de cémentation· ' 15 EXEMPLE 3i during the cementation process · '15 EXAMPLE 3
On élève la teneur en carbone d'un bain d'acier ;; en·fusion pesant 5050 kg à partir de 0,05 % à 0,14 %, en jj introduisant dans lebain, pendant sa coulée dans une poche, 100 kg de carbure de fer ayant une teneur en ' 20 carbone de 5,67 %· La quantité de carbone ajoutée par l'entremise du carbure de fer est de 5,67 kg alors que la quantité de carbone dissoute dans le bain est également de 5,67 kg, ce qui correspond à un rendement de 100 %. La température initiale du bain est de 1710°0 et elle tombe 25 à 1650°G pendant le procédé de cémentation.The carbon content of a steel bath is raised; melting weighing 5050 kg from 0.05% to 0.14%, by introducing into the bath, during its pouring into a ladle, 100 kg of iron carbide having a carbon content of 5.67% · The amount of carbon added through the iron carbide is 5.67 kg while the amount of carbon dissolved in the bath is also 5.67 kg, which corresponds to a yield of 100%. The initial temperature of the bath is 1710 ° 0 and it drops 25 to 1650 ° G during the cementation process.
Les exemples ci-dessus montrent que le carbure de · fer constitue un agent de cémentation extrêmement efficace permettant de régler avec précision la teneur en carbone t J*r de l'acier en fusion. La cémentation avec du charbon en - 50 poudre ne permet pas, et de loin, d'atteindre les ren- • dements indiqués alors que l'utilisation, par exemple, de la fonte brute aux fins de cémentation provoque un ' refroidissement excessif du bain, par exemple une baisse | de température de l'ordre de 150°C ; en outre, les impu- 35 retés contenues dans la fonté brute vont être alliées à l'acier.The examples above show that iron carbide constitutes an extremely effective cementing agent allowing precise regulation of the carbon content t J * r of the molten steel. Cementation with powdered coal does not, by far, achieve the yields indicated, while the use, for example, of pig iron for the purpose of cementation causes excessive cooling of the bath. , for example a decrease | temperature of the order of 150 ° C; furthermore, the impurities contained in the pig iron will be alloyed with steel.
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