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  PROCEDE DE TRAITEMENT DES BAINS DE FER DANS LES CONVERTISSEURS BESSEMER ET THOMAS, EN VUE   D'EVITER   L'ELEVATION DE LA TENEUR EN AZOTE. 



   Le procédé qui fait l'objet de la présente invention a pour but l'obtention, par le procédé d'affinage au vent, d'un acier pauvre en azote. 



  Ce procédé peut être appliqué aussi bien dans l'élaboration d'acier Thomas que d'acier Bessemer. Ce procédé convient, en particulier, à l'élaboration d'un acier Thomas pauvre en azote. 



   On a déjà mis au point différents procédés d'élaboration au con- vertisseur Thomas d'un acier pauvre ou à faible teneur en azote. Ces procé- dés consistent à abaisser, par des mesures appropriées, la solubilité de l'azote dans le fer. On obtient ce résultat en procédant à la fusion à une température basse, ou en abaissant la-température de l'acier à des instants déterminés au cours de l'opération de soufflage.   L'abaissement*de   la tempé- rature de la masse en fusion, ou l'abaissement de la température à laquelle on assure la fusion, s'obtient par l'addition de minerai, de mitraille, de battitures de laminage ou de fondants analogues. 



   Il est bien connu de tout aciériste que vers la fin de la durée en service d'un convertisseur Thomas, on peut également obtenir, avec un fond neuf, de faibles teneurs en azote au cours de l'élaboration des aciers Thomas. 



  Cela est dû au chemin plus -court que le vent doit parcourir pour traverser le bain de métal en partant de la surface du fond. En se basant sur le fait que le chemin de courte longueur suivi par le courant d'air à travers le bain de métal exerce un effet favorable à l'obtention d'une faible teneur en azote, on a eu l'idée d'introduire l'air d'affinage dans le bain de métal par les côtés. 



  Il est vrai qu'on a mis au point, d'après l'état actuel de la technique, plu- sieurs modes opératoires permettant d'obtenir un acier à faible teneur en azo- te, mais tous ces procédés ont   l'inconvénient   d'un manque de précision qui ne leur permet pas de garantir d'une manière absolue une faible teneur en azote. 

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  De ce fait, les teneurs en azote obtenues sont soumises à des variations   considérables. Pour obtenir un acier a. faible teneur en azote, par exemple une teneur maximum de 0,010% de N2, il est par conséquent nécessai-   re, le plus souvent, de soumettre au soufflage plusieurs masses fondues, par application de l'un quelconque des procédés précités, quand on veut obtenir l'acier désiré. 



   Avec le procédé connu d'affinage au vent, le processus   d'affi-   nage s'effectue au moyen de l'oxygène de l'air insufflé. L'oxygène de l'air entre en réaction, par l'intermédiaire de l'oxyde ferreux, avec les éléments d'accompagnement de la fonte brute, suivant les lois   physico-chi-   miques déterminées. Dans le procédé Bessemer, le silicium, le manganèse et le carbone sont éliminés par l'affinage presque simultanément, tandis que, dans le procédé Thomas, la combustion du phosphore ne commence qu' après que le   silicium,   le manganèse et le carbone ont été brûlés. Les deux processus d'affinage s'accomplissent d'une façon exothermique. En même temps que l'oxygène, on souffle à travers le fer 79 %, en volume, d'azote.

   L'azote d'accompagnement retire au bain une quantité apprécia- ble de chaleur et une faible partie de l'azote se dissout dans le fer   li-   quide. Dans le procédé Bessemer, la teneur du fer en azote augmente au fur et à mesure que se prolonge le soufflage, tandis que dans le procédé Thomas la teneur du fer en azote reste pratiquement invariable jusqu'au passage de la déphosphoration, puis elle n'augmente de façon brusque qu'au cours de la période de déphosphoration. Les teneurs en azote   varient,   dans le procédé acide et dans le procédé basique d'affinage au vent, entre 0,012 et 0,025 %.

   L'influence nuisible de l'azote sur l'aptitude à l'em- boutissage profond et sur la résilience de l'acier affiné au vent est bien connue. pour-éliminer l'influence nuisible de l'azote et utiliser la per- te de chaleur sensible à la fusion de la mitraille, il faudrait souffler de l'oxygène ne contenant pas d'azote. Le soufflage à l'oxygène pur ou à l'oxygène à teneur élevée n'est possible ni du point de vue technique, ni du point de vue économique. La proportion de mitraille dans une charge Thomas pourrait être portée à 35% environ dans le cas d'utilisation d'un oxygène à teneur élevée. Mais le fond à tuyères et la partie inférieure du convertisseur subiraient des contraintes thermiques et chimiques trop élevées.

   En outre, il y a risque, en cas de réduction de la vitesse de sortie de l'oxygène hors des tuyères, que la vitesse de réaction entre le fer et l'oxygène devienne relativement plus grande et que le fer coule en sens contraire de l'oxygène en bouchant les tuyères, phénomène qu'on peut comparer avec le renversement de la flamme d'un brûleur Bunsen. 



   On peut, d'après la présente invention, obtenir un processus d'affinage au convertisseur dans lequel il ne se produit pas d'augmentation nuisible de la teneur en azote, et où le convertisseur n'est exposé à aucu- ne contrainte thermique excessive, en soufflant un mélange d'oxygène à te- neur élevée et de porteurs d'oxygène qui ne contiennent pas d'azote. Com- me porteurs d'oxygène ne contenant pas d'azote, on peut envisager   l'anhydri-   de . carbonique- et la vapeur d'eau, et en outre, l'anhydride carbonique conte- nu dans du carbonate de soude et de la pierre à chaux. Quand on utilise de l'oxygène à teneur élevée, on peut aussi souffler dans le bain à titre d'agents de refroidissement et de dilution, d'autres substances exemptes d'azote, se présentant sous la forme d'un gazou d'une poussière.

   Le   souf-   flage avec un mélange d'oxygène à teneur élevée et d'un ou plusieurs agents connus de refroidissement présente selon la présente invention toute une série d'avantages. 



   Si, à côté de l'oxygène à teneur élevée, on introduit par souf- flage en   même-, temps   de la vapeur d'eau et de l'anhydride carbonique, en tant qu'agent réfrigérants et d'affinage, la vapeur d'eau et l'anhydride carbonique retirent tout d'abord au bain, lors de leur entrée, de la eha- leursensible et protègent le bain et le fond à tuyères contre la   surchauf-   fe.   La vapeur   d'eau et l'anhydride carbonique entrent en même temps en 

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 réaction, par suite de la facilité avec laquelle ils perdent leur oxygène, avec les éléments d'accompagnement de la fonte en produisant une faible quan- tité de chaleur par réaction exothermique ou bien en consommant une faible quantité de chaleur par réaction endothermique.

   Les réactions d'affinage ont pour   efet   de consommer de la chaleur, par comparaison avec l'affinage au vent et l'affinage avec de l'oxygène pur. L'utilisation de la vapeur d'eau et de l'anhydride carbonique   comme   agents d'affinage et d'abaissement de la température réduit de 20 à   40   % la consommation en oxygène à teneur élevée. 



   La proportion de mélange dépend de la température qu'on veut ob- tenir et de la proportion de la mitraille. 



   D'après ce procédé combiné de soufflage, on peut affiner au vent dans les convertisseurs Bessemer et Thomas n'importe quelle fonte, sans per- tes de soufflage ni formation de loupes. Les faibles quantités de gaz d'échap- pement qui se forment au cours de l'affinage sont trop faibles pour emporter le fer et la scorie hors du convertisseur. 



   Quand on utilise de l'oxygène à teneur élevée et de la poudre de carbonate de soude ou de pierre à chaux, on bénéficie pour le procédé d'af- finage au convertisseur Thomas des avantages suivants :Le carbonate de sou- de ou la pierre à chaux protège le bain lors de l'introduction du gaz contre une surchauffe locale. L'effet de refroidissement est en même temps accru par la dissociation du carbonate de soude ou de la pierre à chaux. L'anhydri- de carbonique qui se dégage exerce un effet d'affinage sur le bain et abaisse la consommation d'oxygène à teneur élevée,en partie par un phénomène légè- rement exothermique et en partie par un phénomène légèrement endothermique. 



  L'addition continue de carbonate de soude ou de pierre à chaux permet la for- mation, dès le début du soufflage, d'une scorie liquide susceptible d'entrer en réaction, qui est particulièrement avantageuse pour une déphosphoration précoce et poussée. Quand on utilise du carbonate de soude, on peut déphos- phorer le bain jusqu'à une teneur de 0,015 % sans entraîner de trop grandes quantités de fer et de manganèse dans la scorie. 



   Alors que, lors de la déphosphoration à la chaux, on obtient de la scorie Thomas normale contenant des phosphates de chaux pratiquement insolu- bles dans l'eau, il se forme lors du soufflage avec du carbonate de soude une scorie composée de phosphates de soude solubles dans l'eau. 



   Le procédé combiné de soufflage peut aussi, dans le procédé Thomas, n'être utilisé, en vue de l'obtention d'un acier à faible teneur en azote, que dans la période de déphosphoration. 



   Dans le procédé combiné de soufflage qui vient d'être décrit, il s'échappe, au cours de l'opération de soufflage, des gaz d'échappement com- bustibles de grande valeur, composés d'oxyde de carbone, ou d'oxyde de car- bone et d'hydrogène. Les gaz d'échappement peuvent, lorsqu'on les brûle de façon appropriée dans l'espace libre du convertisseur, élever la température de travail et permettre, par conséquent, d'augmenter la proportion de mitrail- le. 
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   1 - Procédé de préparation ou d'élaboration d'un acier à faible teneur en azote dans un convertisseur Bessemer ou Thomas caractérisé en ce qu'on souffle à travers le bain de métal, d'une manière continue ou périodique, un mélange formé d'oxygène à teneur élevée et de gaz ou substances pulvérulentes ne contenant pas d'azote ou à faible teneur en azote.

Claims

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on <Desc/Clms Page number 4> ajoute en même temps par mélange, à l'oxygène à teneur élevée, un agent d'abaissement de la température et d'affinage, notamment de la vapeur d'eau ou de l'anhydride carbonique.

3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange se compose d'oxygène, de vapeur d'eau et d'anhydride carbo- nique.

4 - Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour l'élaboration d'un acier à faible teneur en azote, on ne procède au soufflage avec les agents précités d'affinage et d'abaissement de la tem- pérature que dans la période de déphosphoration.

5 - Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans la période de déphosphoration, on ne souffle que de l'eau à l'état gazeux ou un,mélange de vapeur d'eau et d'air.

6 - Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au lieu d'introduire par soufflage de l'anhydride carbonique gazeux, on introduit par soufflage de l'anhydride carbonique se présentant sous une forme solide dans de la pierre à chaux ou du carbonate de soude à l'état pulvérulent.

7 - Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on peut aussi utiliser, en même temps, des substances pulvérulentes, comme la pierre à chaux ou le carbonate de soude, non seulement pour leur effet d'abaissement de la température et d'affinage, mais aussi et en mê- me temps comme agents de déphosphoration.

8 - Procédé selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on peut introduire le mélange, formé d'agents d'affinage et d'abaisse- ment de la température et d'agents de déphosphoration, verticalement par le bas, par le côté et par le haut dans le bain.

9 - Procédé selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on brûle dans l'espace libre du convertisseur avec de l'air introduit à cet effet ou réchauffé au préalable, les gaz d'échappement, composés d'hydrogène et d'oxyde de carbone, qui s'élèvent à la sortie du bain au cours de la période de soufflage.