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" Procédé de fabrication d'acier".
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On sait que l'acier Thomas normal se distingue de l'acier Siemens-Martin par une plus grande teneur en 0 .,- phosphore et une plus grande teneur en azote . Ces deux élé- ments rendent l'acier plus cassant, augmentent sa tendance au vieillissement, ce qui fait que cet acier ne convient pas notamment pour subir un étirage poussé . Les aciéries ont toujours cherché à réduire la teneur de l'acier Thomas en phosphore et en azote, afin que les propriétés de l'acier Thomas se rapprochent de celles de l'acier Siemens-Martin.
Ces tentatives ont conduit à de nouveaux procédés qui sont connus principalement sous les noms de procédés "HPN" et "MA". Le procédé "HPN" consiste essentiellement à diriger l'opération au convertisseur par des agents réfrigérants appropriés, de façon à réduire la teneur en phosphore et à diminuer l'absorption nuisible d'azote . D'autres procédés consistent à réduire la fixation de l'azote qui est intro- duit dans l'acier par le vent de la soufflerie, en.enrichissant avec de l'oxygène l'air de soufflage . Suivant d'autres procé- dés, comme le procédé "MA" par exemple, on cherche à attein- dre cet objectif en réduisant le contact de l'azote de l'air avec le bain d'acier par une modification de la forme du con- vertisseur et par le montage des tuyères de soufflage sur le côté.
Tous ces procédés ont certains défauts qui nuisent à leur rentabilité. Le refroidissement du bain par le procédé "HPN" abaisse considérablement la coulabilité de l'acier, tandis qu'avec le procédé consistant à disposer les tuyères sur le côté (procédé' "MA") la durée du soufflage est prolon- gée et la vie utile des convertisseurs est réduite.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, permet de supprimer ces inconvénients. Ce nouveau procédé
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consiste essentiellement à envoyer de la vapeur d'eau dans le bain d'acier pendant 1-'.affinage comme agent d'affi- nage ; à cet effet, dans la mise en pratique du procédé, on ajoute une quantité déterminée de vapeur d'eau à l'air de soufflage.
A 1400 C l'équilibre de dissociation thermique de l'eau suivant l'équation :
H2O = H2 + 0 est réalisé autour d'une proportion de l'ordre de 10-3 des produits de dissociation. L'oxygène qui se dégage alors à l'état atomique , réagit sur le fer pour former du FeO, par suite de la grande vitesse de réaction aux températures de fabrication de l'acier, ce qui fait, d'après.la loi d'action des masses, que le point d'équi- libre H2O= H2 + 0 est largement décalé vers la droite. Il en résulte la possibilité d'affiner avec de la vapeur d'eau aux températures de la fabrication de l'acier. Comme l'eau contient 89 % en poids d'oxygène, soit à peu près quatre fois plus que l'air, il est possible, en ajoutant de la vapeur d'eau, d'augmenter la quantité d'oxygène amenée dans le bain de métal.
Ceci permet d'abréger la durée de l'opération d'affinage . L'oxygène libéré par la réaction H2O = H2 + 0 participe à l'épuration de la fonte en décomposant les matières indésirables qui accom- pagnent la fonte avec formation intermédiaire de composés hydrogénés, C'est ainsi par exemple que les carbures de fer sont transformés en hydrocarbures et les nitrures de fer en ammoniac* Ces deux composés de l'hydrogène brûlent facilement.
Ceci a pour conséquence que l'insufflation de vapeur d'eau débarrasse l'acier des éléments indésirables qui l'accompagnent , plus complète- ment que l'insufflation d'air. Un autre avantage du procé- dé consiste en ce que la combustion du fer par l'addition de vapeur d'eau au convertisseur est réduite, car l'é-
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quilibre
Fe304 + 4 H2 = 3 Fe + 4 H2O est décalé vers la droite aux températures de fabrication de l'acier.
Voici un exemple d'application pratique du procédé à la fabrication d'acier Thomas :
Une coulée d'environ 45 t de fonte a d'abord été soumise dans un convertisseur de 50 t à un premier affinage avec de l'air, selon la technique habituelle, pendant six minutes, puis pendant six minutes, on a ajouté de la vapeur d'eau dans l'air de soufflage à raison de 7 to par tonne, au convertisseur. Finalement, on a encore prolongé le soufflage avec de l'air pur pendant 70 secondes environ.
La durée totale de soufflage a été de 13 minutes 10 secon- des, soit de presque 20 % plus courte que lorsqu'on opère normalement avec de l'air. La composition de la fonte était la suivante :
C Si Mn P S
3,85 0,24 0,86 2,16 0,044 %
L'analyse de l'acier obtenu par ce soufflage a donné les résultats suivants :
C Mn P S N
0,03 0,29 0,026 OeO28 0,005 %
La teneur en fer du laitier de convertisseur n'a été que de $ , au lieu de plus de 12 % environ en fonctionne- ment normal au convertisseur de 50 t. En conséquence, la teneur du laitier en phosphore a été augmentée . La solubili- té du laitier à l'acide citrique n'a pas été abaissée par l'addition de vapeur d'eau .
Les coulées soufflées de cette façon présentaient une parfaite coulabilité et les propriétés du produit fini
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ne différaient pas de celles d'un acier Siemens-Martin de même composition. La vie utile du convertisseur n'a pas été réduite par le mode opératoire qui vient d'être décrit.
La quantité de vapeur d'eau qui est nécessaire pour que la durée de soufflage soit la plus courte possible, dépend de la forme et de la grandeur du convertisseur.
Si l'on augmente la quantité d'eau jusqu'à ce que le point de rosée du vent de la soufflerie soit atteint, il convient, afin de ne pas nuire à la durée de service du fond du convertisseur, d'employer des fonds à tuyères.
Les avantages du nouveau procédé n'interviennent pas seulement dans la production d'un acier à faible teneur d'azote et de phosphore, mais ce procédé permet aussi, d'une manière générale, dans la fabrication de l'acier, d'abréger la durée de l'affinage, ainsi que de réduire la combustion du fer au cours de l'affinage et, par conséquent, de fabriquer de l'acier d'une façon plus économique que par le procédé actuel d'affinage à l'air.
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"Steel fabrication process".
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It is known that normal Thomas steel differs from Siemens-Martin steel by a greater content of 0., - phosphorus and a greater nitrogen content. These two elements make the steel more brittle and increase its tendency to aging, which means that this steel is not suitable in particular for undergoing extensive drawing. Steelworks have always sought to reduce the phosphorus and nitrogen content of Thomas steel so that the properties of Thomas steel approach those of Siemens-Martin steel.
These attempts have led to new methods which are known primarily as the "HPN" and "MA" methods. The "HPN" process essentially consists of directing the operation to the converter by suitable refrigerants, so as to reduce the phosphorus content and to decrease the harmful absorption of nitrogen. Other methods consist of reducing the fixation of nitrogen which is introduced into the steel by the wind from the blower, by enriching the blast air with oxygen. According to other methods, such as the "MA" method for example, it is sought to achieve this objective by reducing the contact of nitrogen in the air with the steel bath by modifying the shape of the steel. converter and by mounting the blowing nozzles on the side.
All these processes have certain flaws which affect their profitability. The cooling of the bath by the "HPN" process considerably lowers the castability of the steel, while with the process consisting of laying the nozzles on the side ("MA" process) the blowing time is prolonged and the time required useful life of converters is reduced.
The method which forms the subject of the present invention makes it possible to eliminate these drawbacks. This new process
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essentially consists of sending steam into the steel bath during refining as a refining agent; to this end, in carrying out the process, a determined quantity of water vapor is added to the blowing air.
At 1400 C the thermal dissociation equilibrium of water according to the equation:
H2O = H2 + 0 is produced around a proportion of the order of 10-3 of the dissociation products. The oxygen which is then given off in the atomic state reacts with the iron to form FeO, as a result of the high reaction rate at the temperatures of manufacture of steel, which, according to the law of d action of the masses, that the equilibrium point H2O = H2 + 0 is largely shifted to the right. This results in the possibility of refining with water vapor at the temperatures of steelmaking. As water contains 89% by weight of oxygen, or about four times more than air, it is possible, by adding water vapor, to increase the quantity of oxygen supplied to the bath. of metal.
This makes it possible to shorten the duration of the refining operation. The oxygen liberated by the reaction H2O = H2 + 0 participates in the purification of the cast iron by decomposing the undesirable matters which accompany the cast iron with intermediate formation of hydrogenated compounds. Thus, for example, iron carbides are transformed into hydrocarbons and iron nitrides into ammonia * These two compounds of hydrogen burn easily.
The consequence of this is that the insufflation of water vapor rids the steel of the undesirable elements which accompany it, more completely than the insufflation of air. Another advantage of the process is that the combustion of iron by the addition of steam to the converter is reduced, since the e-
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balance
Fe304 + 4 H2 = 3 Fe + 4 H2O is shifted to the right at steelmaking temperatures.
Here is an example of a practical application of the Thomas steelmaking process:
A casting of about 45 t of cast iron was first subjected in a 50 t converter to a first refining with air, according to the usual technique, for six minutes, then for six minutes, was added. water vapor in the blowing air at a rate of 7 to per tonne, at the converter. Finally, the blowing was continued with clean air for about 70 seconds.
The total blowing time was 13 minutes 10 seconds, almost 20% shorter than when operating normally with air. The composition of the cast was as follows:
C Si Mn P S
3.85 0.24 0.86 2.16 0.044%
The analysis of the steel obtained by this blowing gave the following results:
C Mn P S N
0.03 0.29 0.026 OeO28 0.005%
The iron content of the converter slag was only $, instead of over about 12% during normal operation at the 50 t converter. As a result, the phosphorus content of the slag was increased. The solubility of the citric acid slag was not lowered by the addition of water vapor.
The castings blown in this way exhibited perfect flowability and the properties of the finished product.
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did not differ from those of a Siemens-Martin steel of the same composition. The useful life of the converter has not been reduced by the procedure which has just been described.
The amount of water vapor that is required to keep the blowing time as short as possible depends on the shape and size of the converter.
If the quantity of water is increased until the dew point of the blower wind is reached, it is advisable, in order not to impair the service life of the converter bottom, to use with nozzles.
The advantages of the new process are not only in the production of steel with low nitrogen and phosphorus content, but this process also makes it possible, in general, in the manufacture of steel, to reduce the duration of refining, as well as reducing the combustion of iron during refining and, therefore, making steel more economically than by the current air refining process .