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PROCEDE D'OBTENTION D'UN ACIER AFFINE AU VENT A FAIBLE TENEUR EN OXYGENE.
Dans ces dernières années, on¯ a appris à obtenir un acier affi- né au vent dont la teneur en azote-s'est pas sensiblement plus élevée que celle de l'acier-martin et on a également indiqué qu'un plus- grand domaine d'application est ouvert à ces aciers affinés au vent, en particulier celui des aciers pouvant fortement s'étirer. On a cependant reconnu que ces aciers soufflés, à faible teneur en azote, ne sontpas meilleurs en raison de leur teneur en oxygène et en inclusions non métalliques que l'acier affiné au vent obtenur normalement.
En conséquence, sont encore jusqu'ici fermés à l'acier soufflé- au. vent certains domaines d'utilisation nécessitant un acier particu- lièrement propre, en particulier pauvre en oxygène.
La présente invention permet d'obtenir un acier à plus faible-te- neur en oxygène et présentant moins d'inclusions. Il est même possible de met- tre en oeuvre le procédé de l'invention de telle- sorte que l'acier affiné au vent de- :façon basique contienne moins de 0,05% d'oxygène et très peu d'inclu- sions. Il-est ainsi comparable., en-ce qui concerne sa- pureté, à l'acier Sie- mens-Martin Une condition pour la- solution- de- ce problème est le choix des teneurs en phosphore, en manganèse et en silicium dans la fonte. Le. choix se fait' diaprés les limites connues pour ces éléments il dépend cependant avant tout, de la proportion à établir- dans- chaque cas de-ses éléments.
On stipule d'avance que la fonte, est livrée à la température habituelle, cependant suffi- sante pour que la fonte puisse être soufflée normalement et que l'addition de chaux de qualité normale soit suffisamment grande pour assurer la déphosphora- tion normale
On doit régler-le rapport de la teneur en manganèse par rapport à celle de la teneur en phosphore de telle sorte que, lorsque cette derniè- re augmente il en soit de même de la première. La teneur minimum en manganè- se doit être déterminée par le rapport Phosphore ; Manganèse d'environ 1,8 tan- dis que la limite supérieure de-la teneur en manganèse est donnée par un rap- port phosphore manganèse égal à environ 1,3.
En outre,il faut tenir compte de ce que la teneur en silicium dans la fonte doit être d'autant plus basse que celle en manganèse est plus élevée. l'ordre de- grandeur est déterminé par la règle que le produit des
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teneurs en silicium et en manganèse doit être, au maximum égal à 0,6 ou en d'autres termes que l'inverse de la valeur de la teneur en manganèse de la. fonte,multiplié par 0,6 donne la teneur maximum admissible en silicium : % Silicium : 1 0,6 % Mn .
Il en résulte, par exemple les proportions suivantes :
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P. % Mn min. % Si Max. % Mn !DaX. % Si min. ------- - ---- - z7 ----- - -------- - --- - ----- - -- - ----- - ------- - ----- - ---
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<tb> 1,8 <SEP> 1 <SEP> 0,6 <SEP> 1,4 <SEP> 0,4 <SEP> et <SEP> moins
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<tb> 2 <SEP> 1,1 <SEP> 0,55 <SEP> 1,5 <SEP> 0,4 <SEP> @
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2, 2 1, 2 0, 5 1,7 0,35 " " 2,5 1,4 0,45 1,9 0,32 ' 3, 0 1,7 0,35 2,3 0,26 Il il
Par suite, il n'est posé aucune limite inférieure à la teneur en silicium de la fonte.
La température de la fonte agit sur la proportion à établir entre le phosphore, le manganèse et le silicium dans ce sens que, plus la températu- re de la fonte est élevée plus une teneur élevée en silicium et plus une teneur
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basse en manganèse, sensiblement dans lee-limites indiquées, sont admissibles. Ceci veut dire qu'inversémentr pour de plus basses températures de la fonte, il faut maintenir plua haut la teneur en manganèse et plus basse. celle en si- licium.
Les qualités de fonte à faible teneur en manganèse nécessitées par l'invention permettent d'ajouter ultérieurement à la masse fondue le manganè- se manquant, de préférence sous forme d'un corps oxydé contenant du manganèse, jusqu'à la fin de la décarburation, c'est-à-dire jusqu'à la transition.
Il est nécessaire de souffler ultérieurement aussi brièvement que possible et, en fait, le temps de soufflage ne devrait pas s'élever à plus d'environ 60 sec. pour une quantité de vent ordinaire d'environ 20 m3/ t de fer, par minute, mesuré à partir du maximum de la courbe de la teneur en man- ganèse. Ce point maximum se reconnait à la formation d'un maximum de l'inten- sité du rayonnement de la flamme du convertisseur que l'on peut déterminer à l'aide d'un appareil quelconque de mesure du rayonnement, d'un type connu, mais aussi, dans une certaine-mesure, elle se manifeste directement, de- façon nette, par le commencement du dégagement de vapeurs brunes autour de la flam- me du convertisseur.
Dans le but. d'obtenir alors une faible teneur en phos- phore, la température du. bain devrait être maintenue en dessous de 1650 .
Le maintien de ces directives pour la composition de la fonte n'en- traînerait pas cependant encore la valeur optimum de l'amélioration del'acier qu'il est possible d'obtenir en ce qui concerne la teneur en oxygène et la pau- vreté en inclusions.
Pour obtenir des teneurs en oxygène encore plus faibles et un de- gré de pureté encore plus élevé, à savoir jusqu'à des teneurs en oxygène infé- rieures à 0,05 % et un degré de pureté analogue à celui des aciers Siemens- Martin, il est nécessaire, en outre, d'effectuer de façon spéciale le souffla- ge ultérieur.
Avant tout, il est nécessaire, à la fin du soufflage au moins pen- dant la dernière minute de ne mettre en contact avec le courant de gaz qu'une partie du bain. Pour cela, il faut s'arranger pour quelle-parcours du vent soit aussi court que possible. depuis son entrée dans le bain jusqu'à sa sortie.
Ceci peut se faire de façon avantageuse, en plaçant obliquement le convertis- seur de façon que les trous de soufflage du fond ne soient que peu recouverts et que le courant du soufflage ne lèche qu'une faible partie du bain. Il im- porte peu à ce sujet que l'on travaille avec un convertisseur à soufflage obli- que ou que, pendant la dernière période de soufflage, la convertisseur à souf- flage normal soit finalement incliné.
Il est bon également que lors du souf- flage de correction, le soufflage se fasse encore dans cette position oblique.
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L'effet de ce mode de soufflage est encore augmenté 1ud¯ï:'daï.n.
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agrandit les trous de soufflage jusqu'à 20 à 25 mm de diamètre et qu'on les répartit dans le fond de façon qu'ils ne couvrent qu'une surface rectangulai- re étroite de telle sorte que, lors du soufflage oblique, tous les trous de soufflage ne sont recouverts que de façon aussi plane que possible.
Au cas où, lors de la mise en oeuvre, de cette façon, du procé- dé de l'invention, on. n'obtiendrait pas de si faibles teneurs en azote et en phosphore, telles que l'acier soit analogue également à ce point de vue- à l'acier Siemens-Martin, on pourrait appliquer en plus des mesures permet- tant d'atteindre ce résultat. Avant tout, le soufflage peut se faire obli- quement, non seulement pendant la dernière minute, mais encore pendant une plus grande période du temps de soufflage.
Pour obtenir dans l'acier des teneurs en phosphore particulière- ment basses, on peut maintenir la masse- fondue plus chaude, par exemple, en soufflant obliquement pendant la décarburation ou par d'autres mesures, con- nues en soi et, après une court-e période de soufflage, mesurée à partir du moment où a été obtenu le point maximum de la courbe du manganèse, autant que possible lors de ce maximum même, on retire la première scorie...dès qu'elle est devenue liquide et, après avoir ajouté de nouveau des bases, on souffle finalement de manière à obtenir la faible teneur désirée en phosphore. De ce fait la période de soufflage proprement dite mesurée à partir de l'obten- tion du point de la courbe du manganèse, n'est pas prolongée.
On ne change en outre rien à l'invention lorsque après soufflage on ajoute des agents de chauffage pour augmenter la température de coulée.
En outre, il est possible, au début, de travailler avec une plus faible charge de fonte et de chaud et, après avoir retiré la scorie de phos- phate, moyennant une nouvelle ajoute de bases, d'ajouter de la fonte Thomas ou encore de la fonte aciéreuse et, selon l'invention, d'obtenir par un souf- flage final, un acier présentant alors une très faible teneur en- phosphore.
Il est, en outre, possible avant achèvement de la déphosphoration, peu après 1¯'obtention du point maximum de la teneur en manganèse, de faire cou- ler la scorie phosphorée dès-qu'elle est liquide, si nécessaire de- réchauffer le, métal d'un-convertisseur et d'effectuer la déphosphoration lors de la cou- lée dans les poches. Pour cela, on ajoute par exemple dans le jet de coulée, des scories oxydées basiques, moulues ou chauffées ou fondues, telles. que, par exemple, de la ferrite de Ca ou de Na, du carbonate de Ca ou de-Na ou de leurs mélanges.
Pour abaisser, en outre, la teneur de l'acier en FeC on peut ajou- ter, par exemple lors de la coulée, de l'acier déphosphoré en totalité ou en partie, des minerais ou des scories,- acides ou basiques, contenant du manganè- se, par exemple : des scories de four Martin contenant du manganèse ou des sco- ries de cubilot ou de hauts-fourneaux contenant du manganèse. On peut combiner- cette façpn de faire, avec le traitement de l'acier ci-dessus décrit, par des agents de- déphosphoration.
Exemple 1
On souffle normalement une fonte Thomas avec 0,3% Si, 1,2% Mn et 2,0% P, avec addition normale de chaux et de réfrigérant, jusque environ 1 mi- nute avant que le convertisseur soufflé soit placé obliquement dans la halle.
Le procédé est effectué de façon que la température finale s'élè-ve à 1620 , on redresse le convertisseur de- sa position-de soufflage oblique- après- 50- se-- condes,. de soufflage- ultérieur mesurées à partir du maximum de l'intensité de rayonnements L'acier soutient alors environ 0,04% 02 et seulement 0,024% P.
Après enlèvement des scories,l'acier est coulé dans- des poches de coulée, il est alors carburé dans la poche avec du-poussier de coke jusqu'à environ 0,07% C, il est coulé en coquilles normales et les blocs sont laminés pour donner des profilés.
Exemple 2.
L'acier très doux traité de la même façon, éventuellement après nouveau soufflage s'effectuant après enlèvement de la première scorie phospha-
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tée, avec addition de.chaux et éventuellement d'un agent de chauffage tel que FeSi ou CaSi ou Al, etc... est lors de la vidange du convertisseur allée dans la poche de coulée avec du Ferrosilicum pour obtenir un produit de transfor- mation, auquel des additions plus importantes d'alliages peuvent être, éven- tuellement ajoutées au moment de la coulée dans une seconde poche.
Le procédé suivant l'invention donne l'avantage très important qu'il est possible,en utilisant l'acier, en particulier sous forme d'acier doux, d'éviter les additions ultérieures de manganèse (ferro-manganèse ou au- tre corps analogue contenant du manganèse). Il est bon cependant, lors de la coulée dans la poche d'ajouter du carbone sous forme d'anthracite ou de coke ou d'un autre agent carburant non métallique, de manière à obtenir les valeurs désirées de résistance de l'acier.
Une teneur de l'acier en soufre suffisamment basse est une condi- tion évidente pour travailler sans addition de manganèse, il est donc possible d'effectuer un traitement spécial pour enlever le soufre à l'aide d'autres moyens. L'acier propre et en particulier pauvre en oxygène peut même servir comme produite de base pour l'obtention d'aciers alliés de haute valeur par exemple il est possible d'obtenir ces aciers spéciaux en ajoutant les consti- tuants de l'alliage dans la poche de coulée, de fagon avantageuse, à l'état fondu ou réchauffé ou pulvérisé.
Il est donc- possible d'obtenir, de façon très économique, une matière qui constitue après alliage; un acier tel que l'on ne pouvait en obtenir jusqu'ici que dans le four Martin ou le four élec- trique, tel que, par exemple, de l'acier de transformation de grande valeur ou encore des aciers inoxydables, des aciers à outils et d'autres.
REVENDICATIONS.
Procédé d'obtention d'aciers affinés au vent de façon basique, à faible teneur en oxygène et en inclusions, caractérisé par les points sui- vants prix séparément ou en combinaison :
1. - On souffle une fonte dont les teneurs en phosphore, en man- ganèse et en silicium. se trouvent dans les limites connues, mais qui sont ac- cordées les unes avec les autres de façon telle que le rapport phosphore : manganèse soit de 1,3 à 1,8 et que le produit de la teneur en silicium, par celle en manganèse soit. au plus de 0,6 et que-la durée du soufflage, depuis l'instant ou est obtenu le point maximum de la courbe de la teneur en manga- nèse jusqu'à la fin, soit faible et, de préférence, ne s'élève pas à plus de 60 secondes.
2. - Avec de faibles teneurs en manganèse dans la fonte comme ce- la est exigé par 1-1-invention, le manganèse manquant est ajouté ultérieurement dans le convertisseur saus forme de composé oxydé du manganèse, au plus tard près de la fin de la décarburation.
.3. - On souffle une fonte telle que ci-dessus de façon telle, qu'au moins dans la dernière minute du soufflage, le parcours du vent dans le bain soit raccourci, de préférence en plaçant obliquement le convertisseur.
4. - On utilise pour le soufflage un fond dont les trous'de souf- flage sont agrandis 20 à 25 mmde diamètre et sont disposés de préférence dans le fond, en réduisant de ïaçon correspondante le nombre de trous, de telle sorte que- tous les trous de soufflage, lors d'un soufflage oblique se trouvent à une distance aussi faible. que possible-au dessous de la surface du. bain.
5. - Pour obtenir en outre une faible teneur en azote on utilise des moyens connus en soi dans ce but, en particulier le soufflage oblique jus- qu'à la fin pendant une plus longue partie de la période de soufflage.
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