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PROCEDE ET INSTALLATION POUR L'ELABORATION DE L'ACIER.
La présente invention est relative à un procédé d'élaboration de l'acier par conversion de fer impur en fusion, en deux phases dont la première consiste en un soufflage au moyen d'un mélange d'oxygène et d'a- zote comprenant entre 25 et 45% d'oxygène et dont la seconde consiste en un soufflage au moyen d'un mélange d'oxygène,, d'azote et d'un gaz à dissocia- tion endothermique et dans lequel le passage de la première phase à.la deu- xième phase est effectué à un moment où le soufflage doit encore durer à peu près le tiers de la durée totale de l'opération de conversion.
Le demandeur a proposé antérieurement de commencer le soufflage au moyen d'air enrichi en oxygène et de le terminer au moyen d'anhydride car- bonique ou d'un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique pouvant contenir . au maximum 10% d'azote et de vapeur d'eau.
Il a crû qu'en se basant sur des considérations théoriques, il serait possible de réaliser facilement une conversion convenable à l'aide d'un mélange à base d'oxygène et d'anhydride carbonique ayant sensiblement le même pouvoir thermogène que l'air mais il s'est rendu compte ultérieurement qu' avec les matériaux réfractaires actuellement en usage on provoquait la des- truction rapide des tuyères d'insufflation si l'on soufflait pendant la deu- xième phase un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique d'un pouvoir ther- mogène au moins égalà celui de l'air, pendant un temps suffisant pour obtenir un acier à faible teneur en azote.
Le demandeur a également établi que si on soufflait dans le bain, pendant un temps suffisant pour obtenir -un acier à faible teneur en azote, un mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique contenant assez de ce dernier gaz pour éviter une destruction rapide des tuyères d'insufflation, la tempé- rature finale du bain était insuffisante pour obtenir une coulée convenable.
C'est pour remédier à cet inconvénient qu'il a proposé entretemps un procédé d'élaboration de l'acier à faible teneur en azote, par exemple à 0,003 d'azote, dans lequel le mélange d'oxygène et d'anhydride carbonique est nettement moins thermogène que l'air mais où le passage du soufflage à l'air enrichi en oxygène au soufflage à l'aide du mélange d'oxygène et d'an-
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hydride carbonique ne peut se faire qu'après qu'on a accumulé dans le bain, pendant la première phase, un excédent de chaleur par rapport à celle qui serait contenue dans un bain constitué à partir d'une charge de composition normale et amené à la même composition que le bain suivant l'invention par un traitement normal, cet excédent étant suffisant pour compenser le mali calorifique qui va résulter de l'emploi,
pendant la deuxième phase, du mé- lange susdit d'oxygène et d'anhydride carbonique au lieu du traitement nor- mal.
Les conditions particulières à respecter dans ce cas font notam- ment l'objet du brevet principal n 485.736 du 10.11.1948.
Dans le brevet de perfectionnement n 486.212 du 9.12.1948, il a notamment été précisé des fagons particulières d'opérer, suivant les te- neurs en azote désirées pour l'acier. Si on veut obtenir de l'acier contenant au maximum 0,005% d'azote, on doit passer du soufflage à l'air enrichi en o- xygène au soufflage oxycarbonique pauvre en azote avant que la teneur en carbone du bain soit tombée à 1%. Si on veut obtenir moins de 0,004% d'azote dans le bain, il faut commencer le soufflage oxycarbonique pauvre en azote avant que la teneur en carbone du bain soit tombée à 2%.
Pour une teneur en azote du bain inférieure à 0,003% il faut en outre que la teneur en azote du mélange oxycarbonique ne dépasse pas 3% de la teneur en anhydride carbonique, tout au moins à la fin de la conversion.
La présente invention a comme objet un procédé qui permet d'obte- nir à coup sûr, en marche industrielle et à un moindre prix de revient qui celui de l'acier ordinaire produit par insufflation d'air atmosphérique dans un bain de fonte, un acier à plus faible teneur en azote que cet acier or- dinaire, par exemple, d'une teneur en azote du même ordre de grandeur que celle des aciers Martin courants, c'est-à-dire inférieure à 0,006 et, en gé- néral, de l' ordre de 0,004%.
A cet effet, dans le procédé suivant l'invention, on utilise pour le soufflage pendant la deuxième phase un mélange contenant une propor- tion volumétrique 1 d'oxygène une proportion volumétrique z d'azote et une proportion volumétrique n de gaz à dissociation endothermique telles que y, z et n satisfassent aux deux relations suivantes 1,5Y < 1,4n + z < 2y
0, 5z < n < 2z
En d'autres termes, après avoir employé pendant la première phase, comme le demandeur l'avait déjà proposé antérieurement, de l'air enrichi en oxygène contenant de 25 à 45% d'oxygène, on utilise dans la deuxième phase du procédé suivant l'invention, un mélange d'oxygène,de gazà dissociation endothermique et d'azote, dans lequel la proportion de gaz à dissociation endothermique multipliée par 1,
4 et augmentée de la proportion d'azote est comprise entre 1,5 et 2 fois la proportion d'oxygène. La proportion n de gaz à dissociation endothermique doit en outre être comprise entre la moitié et le double de la proportion d'azote.
Dans le procédé antérieur, la proportion volumétrique d'anhydride carbonique par rapport à la proportion volumétrique d'oxygène était comprise entre 1 et 2. Elle ne tenait pas compte de la proportion volumétrique d'azo- te. Celle-ci était d'ailleurs beaucoup plus faible que celle admise dans le présent procédé.
Le commencement de la deuxième phase du procédé suivant l'inven- tion doit débuter à un moment tel que le soufflage doit encore durer environ le tiers de la durée totale de l'opération de conversion.
S'il s'agit d'une conversion Bessemer acide, il faut donc commen- cer la deuxième phase quand le bain contient encore environ 1% de carbone tan- dis que s'il s'agit d'une conversion Bessemer basique, il faut commencer la deuxième phase lbrsque le bain contient encore environ 0,5% de carbone. En d'autres termes, dans le cas' du Bessemer basique, la deuxième phase doit débuter avant la fin de la décarburation rapide c'est-à-dire avant la chute de
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la flamme au bec du converti sseur.
Dans un mode opératoire préféré, on utilise, pendant la première phase du soufflage, un mélange d'oxygène et d'azote contenant environ 35% d'oxygène et on utilise pour le soufflage pendant la deuxième phase, un mé- lange contenant entre 40 et 45% d'oxygène, entre 30 et 35 d'azote et entre 30 et 20% d'anhydride carbonique.
Gomme on peut le constater, lorsqu'on augmente la proportion d'o- xygène, il faut; augmenter également la proportion d'anhydride carbonique (pour compenser l'effet calorifique supplémentaire dû à la plus forte propor- tion d'oxygène) et de ce fait, on doit réduire la proportion d'azote pour que le total fasse toujours 100%.
L'abaissement du prix de revient par rapport au procédé de conver- sion à l'air atmosphérique résulte de ce qu'on peut, soit diminuer la teneur en éléments thermogènes de la fonte, soit augmenter la proportion de mitrail- les ou d'oxydes de fer pouvant être incorporés à la charge.
L'utilisation, pour le soufflage pendant la deuxième phase, d'un mélange contenant une proportion d'azote beaucoup plus forte que celle prévue dans le procédé antérieur du demandeur permettant d'obtenir industriellement de l'acier à teneur en azote moindre que celui obtenu en conversion à l'air ou à l'air enrichi en oxygène, réduit également le prix de revient de l'acier par rapport à celui obtenu dans ce procédé antérieur parce que l'oxygène ne doit plus être de l'oxygène industriellement pur et que la quantité d'azote qu'il peut contenir rend son prix de revient beaucoup moine coûteux., . L'anhy- dride carbonique employé peut aussi être moins pur et par conséquent moins coûteux.
REVENDICATIONS. - l.- Procédé d'élaboration de l'acier par conversion de fer impur en fusionen deux phases dont la première consiste en un soufflage au moyen d'un mélange d'oxygène et d'azote comprenant entre 25 et 45% d'oxygène et dont la seconde consiste en un soufflage au moyen d'un mélange d'oxygène, d'azote et d'un gaz à dissociation endothermique et dans lequel le passage de la pre- mière phase à la deuxième phase est effectué à un moment où le soufflage doit . encore durer à peu près le tiers de la durée totale de l'opération de conver- sion, caractérisé en ce qu'on utilise pour le soufflage, pendant la deuxième phase, un mélange contenant une proportion volumétrique y d'oxy- gène,
une proportion volumétrique d'azo te et une proportion volumétrique n de gaz à dissociation endothermique telles que y, z et n, satisfassent aux deux relations suivantes :
EMI3.1
1,5y < 1,4n + z 2y