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La société dite :FAGERSTA BRUKS AKTIEBOLAG à Fagersta (Suède). Procédé de production d'acier Bessemer acide ou d'acier Thomas à. faible teneur en azote. Convention Internationale Demande de brevet suédois N 5/.723 déposée le 10 juillet 1944.
'Il existe une nette différence dans certaines propriétés entre l'acier Bessemer acide et l'acier Thomas acier obtenu dans un convertisseur (dit ci-après ;-/au convertis- seur) d'une part, et ltaoier produit selon d'autres procé- dés, par exemple l'acier Martin, d'autre part.
Il est apparu, à la suite dressais comparatifs, que s'est la teneur plus élevée en azote de l'acier au convertisseur qui provoque ,cette différence dans.les; propriétés également dans de l'a- cier donnant la même analyse: chimique pour les autres cons- tituants. La forte teneur en azote dépend de la méthode de production. S'est pourquoi, une forte absorption d'azote a lieu dans le processus habituellement appliqué jusqu'ici, lorsque le courant d'air est; pressé à travers l'acier au moment du soufflage. Ceci ressort nettement des analyses d'azote donnant les valeurs suivantes': acier Martin 0,003- 0,007% d'azote; acier au convertisseur 0,010-0,030% d'azete.
Les propriétés spéciales que la teneur élevée en azote confère à l'acier au convertisseur par rapport à l'a- eièr Martin sont par exemple : une plus grande résistance àla traction (env. 7 kg/mm2) une limite d'élasticité plus élevée, une plus grande aptitude au vieillissement et une plus grande dureté et fragilité, après traitement à froid.
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Les propriétés duroissantes sont aussi influencées par la teneur en azote. Dans certaines circonstances, par exemple dans la production de certaines espèces d'acier pour outils, d'acier automatique, de tubes et de rails pour chemins de fer, certaines de ces propriétés pourraient être désirables.
Toutefois, en règle générale, elles ne le sont pas. Dans la production normale de fer marchand, la teneur élevée en azote dans l'acier au convertisseur est le plus souvt préjudiciable, particulièrement eu égard au fait que l'azote provoque une dureté et une fragilité de l'acier après traitement à froid qui sont plus élevées que celles dtautres aciers, par exemple l'acier Martin après lemême degré de traitement à froid:;
ceci est apparu comme étamt un grand désavantage pour l'acier au convertisseur, entre autres au cours de l'étirage à froid de fils et au cours de l'estampage de métal en feilles,
On a cependent constaté qu'un acier au convertisseur produit avec une teneur en azote intérieure à la normale, conformément à la présente invention, ne présente pas les propriétés spécifiques énoncées, mais est tout à fait oompa- rable avec un acier Martin de première qualité, par exemple.
Le problème de l'abaissement de la teneur en azote de l'acier au convertisseur a jusqu'à présent été résolu sur une grande échelle industrielle, d'une façon telle qu'une fois le soufflage terminé, l'aoier au convertisseur était dirigé vers un autre four de production d'acier,généralement un four à acier ouvert ou électrique, et soumis à un raffinage ultérieur dame le: four en question. Un abaissement de la teneur en azote a entre autres été obtenu au cours de cette seconde étape du processus en deux temps.
Il serait par conséquent très important au point de vue économique qu'un tel processus en deux temps puisse être évité, et qu'un acier à faible teneur en azote puisse être produit directement dams un convertisseur. Diverses suggestions pour résoudre ce problème ont déjà été faites précédemment. Par exemple, on a suggéré d'effectuer le soufflage à l'aide d'un mélange gazeux oxydant contenant peu d'azote, ou d'arriver à faire bouillir la masse fondue en ajoutait une matière oxydante une fois le soufflage terminé ou presque terminé, ce qui a pour effet d t abaisser la teneur en azote.
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La teneur en azote d'un acier qui est en équilibre avec une phase gazeuse est directement proportionnelle à la
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racine carrée de la pression partielle de 3. aamre dams le mélange gazeux. Afin d'éviter ou de retarder l'absorption de l'azote dams l'acier en ehangeamt la o#aposition de la phase gazeuse ou pour obtenir simplement un abaissement de la teneur en azote de l'scieur à.valeur pr1m1t1vamen.t plus élevée (ciénii:rat1on), il est donc nécessaire d'abaisser la teneur en azote du mélange gazeux. Dans le gaz traversait l'acier dams le convertisseur an cours d'un soufflage normal, la teneur en azote se situe environ à 70%. Afin d'obtenir une dénitration, la teneur moyenne doit être beaucoup plus basse.
Aveo des teneurs comprises entre la normale (environ
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70%) et celle qui est requise: pour la dénitration, la vitesse d'absorption de l'azote décroît d'autant plus que s'abaisse sa teneur.
Ainsi qu'il a déjà été dit, on sait qu'une basse pression partielle de l'azote dens la phase gazeuse peut
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être obtenue en influènqant la composition de l'air soufflé admis dans la convertisseur avant que l'air ne vienne en contact avec 1'acier, ce qui peut se réaliser par exemple en
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enrichissant en oxygène l'air sauf fié.
Le but de la présente invention conaiste à ne pas influencer la. compositi6n de la phase gazeuse avant qutel le ne soit entrée en 'contact avec l'acier, en l'additionnant
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d'un agmt oxydant, par exemple un minerai de,fe9 dans le convertisseur une Qu plusieurs fois au cours du soufflage.
Af1:g. d'obtenir une déni trat10n ou tout au moins une entrave considérable à llk absorption de @le azote, grâce à une telle addition, il est cependant nécessaire que, conformément à l'invention, l'alimentation en air soufflé ou en mélange air-gaz soufflé soit, au moins après l'addition, conditionnée de telle façon que l'air soufflé traverse uniquement une cer-
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taine potion de la masse fondue, tandis qa-e It autre portion n'est pas soumise à l'influence directe de l'air soufflé ou du mélange air-gaz soufflé.
Plusieurs procédés pour effectuer un soufflage par-
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tiel, conformément à l'in*ention, sont possibles* Dans un e#vertisseur muni d'un fond utilisé jusqu'ici, ce soufflage Mt
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obtenu par une inolinaison telle du convertisseur que la majeure partie de la masse fondue se trouve sur la paroi du four et qu'une plus petite partie seulement est en oontact avec le fond du four et est ainsi amené à s'écouler par l'air soufflé. On peut aussi procéder de telle façon que ltair soufflé ne soit admis qu'au travers d'une partie du fond du four et au travers de la paroi du four.
En ajoutant des agents oxydants, c'est principalement le silioium, le manganèse, le carbone et le fer et, dans une méthode basique, aussi le phosphore, qui sont oxydés.
Dans le cas de l'oxydation de carbone seulement, le produit de réaction est un gaz, ce qui permet, par son addition à la phase gazeuse, de réaliser une réduction de la pression par- tielle des composants fixes, et parmi ceux-ci l'azote.
Un facteur avantageux, quoique non déterminant du processus, consiste en ce que les teneurs des substances au. très que le carbone et le fer sont maintenues aussi basses que désirables à d'autres points de vue. En effet, leurs produits de réaction ne sont pas compris dans la phase ga- zeuse et ainsi ils ne contribuent pas à abaisser la pression partielle de l'azote.
En particulier dans le procédé Bessemer acide, il est en outre désirable, quoique non nécessaire, que les teneurs de ces substances soient faibles, car alors l'ébullition, qui est une condition de la dénitration ou de l'entrave à l'absorption d'azote, entre plus rapidement en action et son intensité devient plus forte.
Lors de l'addition d'un agent oxydant au cours d'un soufflage - normal, par exemple quand l'acier soufflé traverse pratiquement toute la masse fon.due, on n'obtient aucune dénitration malgré l'addition, sauf peut être une faible diminution de la vitesse d'absorption de l'azote. L'explioaticn- en est que le volume de ltoxyde de carbone formé par unité de temps au cours de l'oxydation, est faible par rapport au volume dtair soufflé admis dams le bain d'acier au cours du même temps et en comparaison de l'oxyde de carbone tonné à partir de celui-ci.
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Ltabaissement de la pression partielle de l'azote dans la phase gazeuse devient alors trop ,faible pour influencer considérablement la teneur en azote de l'acier. Par conséquent, une suggestion déjà comme pour abaisser- la teneur en azote au cours du soufflage Thomas en ajoutant du minerai durant la période de déphesphorisation n'apporte pas un abaissement considérable de la. teneur en azote, , Quand.l'addition de l'agent oxydant se trouve combiné avec unsoufflage partiel conformément à l'invention, les choses sont cependant différentes, car dans ce cas deux procossus d'oxydation, qui somt différents maisqui se fondent en un seul, auront lieu dans- la masse fondue.
Une partie de la masse fondue est oxydée par l'air soufflé tout autant que par l'agent oxydant ajouté spécialement. Dans une autre-partie, au travers de laquelle l'air soufflé ne passe pas, l'oxydation est provoquée essentiellement par ltagent oxydant ajouté spécialement. Il nty a pas bien entendu une limite bien tracée entre ces parties.
Dans la partie de la masse fendue mentionnée tout d'abord, la teneur en azote de la phase gazeuse est relativement élevée, et il existe-donc des facteurs pour- rendre l'absorption dtazote possible.
Dans l'autre partie de la masse fendue, la phase gazeuse consiste essentiellement en oxyde de carbone* La dénitration peut donc avoir lieu dama la phase¯en question.
Afin d'obtenir une faible teneur en azote, on veillera par conséquent à ce que la portion de la masse fondue dans laquelle l'air soufflé n'est.pas admis, soit relativement grande.
Pourtant, l'autre portion,que l'air soufflé traverse, ne doit pas être trop petite non plus car en pareil cas la vitesse d'oxydation devient trop faible. De plus, en ce qui concerne l'agent oxydant ajouté spécialement, son pouvoir oxydant est réduit si l'agitation. de la masse fendue produite par l'air soufflé arrive à ralentir*
Au cours de l'emploi de certains agents oxydants, par exemple de minerai de fer, des quantités de chaleur considé- rables sont requises pour réduire l'agent oxydant.
met appel de chaleur peut être comblé , suivamt des procédés connus précédemment, en admettant de l'air soufflé également au-desaus de la surface du bain, etest à dire en soufflant selon une
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direction oblique ou par l'intermédiaire de tuyères spécia- les dams les parois du four.
Ceci peut également s'effectuer en admettant de l'air soufflé dans le bain d'acier à une profondeur assez faible au-dessous de la surface, pour que l'oxygène de l'air soufflé n'ait pas le temps d'être consommé durant le passage à travers le bain d'acier. L'oxygène,qui est admis suivant un de des moyens au-dessus de la surface du bain d'acier.provoque la combustion partielle de l'oxyde de carbone formé à l'intérieur du convertisseur et dégage une quantité de chaleur suffisante pour la réduction sus-mentiqnnée.
Au cours du procédé suivant l'invention, on peut produire un acier au convertisseur qui possède les mêmes propriétés qu'un acide Martin d'une analyse correspondante. Au cours d'essais effectués, il a été possible de réduire la teneur en azote de l'acier au convertisseur à des valeurs qui sont caractéristiques de l'acier Martin normal.
Le procédé suivant l'invention peut évidemment être employé avec avemtage aussi lorsqu'un mélange gazeux oxydant plus pauvre en azote est insufflé au lieu d'air.