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PROCEDE DE FABRICATION D'ACIER THOMAS.
L'économie du procédé Thomas dépend essentiellement de la températu- re de la fonte avec laquelle le convertisseur Thomas est chargée On sait qu'une fonte Thomas à haute température et très fluide donne, au convertisseur Tho- mas, par rapport à une même fonte à température plus basse, des durées d'opé- ration plus courtes de plus petites pertes, moins d'excroissances à la bou- che, une augmentation de la quantité de mitrailles de refroidissement., une production plus élevée et d'autres avantages métallurgiques.
La possibilité de remplir ces exigences des aciéries Thomas dans le haut-fourneau et dans le mélangeur, sont limitées. Là où la composition du lit de fusion le permet, on peut essayer, en travaillant avec un laitier basique et en employant plus de coke., d'obtenir une fonte Thomas idéale avec une teneur basse en silicium et une température élevéeo La limite est indi- quée par des considérations d'économie et par les difficultés qui survien- nent dans la marche du four. La marche avec laitier basique provoque plus facilement des accrochages et comporte le danger que le laitier soit influ- encé défavorablement dans ses propriétés de coulabilité, et provoque des perturbations dans le four.
On doit donc s'efforcer, après la coulée, d'éviter toute diminu- tion de température, par exemple par couverture du chenal, par une forte iso- lation de la poche, par des poches couvertes, etc.. On doit essayer aussi., au mélangeur, de maintenir le plus haut possible la température de la charge fluide ou même de l'élever encore quelque peu, par chauffage et par une iso- lation appropriéeo Malheureusement, le chauffage du mélangeur ne permet que des élé- vations de température de 20 à 300; de sorte que dans les cas les plus favo- rables la fonte peut être introduite au convertisseur Thomas tout au plus à 13400 C environ.
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Les procédés développés avant et pendant la guerre, pour transfor- mer économiquement en fonte Thomas et en acier homas dés minerais acides pauvres en fersont considérés en pratique-comme des solutions de fortunée et ne se sont pas introduits autant qu'on l'escomptait à 1'origine. Finale- ment'ils échouèrent par le fait que tous lès procédés de désulfuration, que ce soit par-la soude solide ou liquide ou par d'autres moyens de désulfura- tion, comportaient une perte de température prohibitive et influençaient dé- favorablement le soufflage au convertisseuro En outre s'ajoutaient encore à cela les difficultés connues d'enlèvement du laitier, les pertes de fer, l'in- commodité des fumées de la soudea etc...
Ceci est d'autant plus regrettable que l'idée de base à savoir : exploiter en allure acide, éviter l'ajoute de calcaire et de substances man- ganifères, apporte sans aucun, doute, à côté d'une marche non perturbée du four, une grosse économie de coke; c'est ce qui a fait penser qu'il est é- conomique de travailler des minerais acides pauvres en fer.
Les difficultés mentionnées sont encore augmentées par les iné- vitables variations que comporte l'exploitation du haut-fourneau. Des chan- gements imprévus? par exemple dans la composition du lit de fusion ou dans la qualité du coke de haut-fourneau, des perturbations dans la marche du four, des irruptions d'eau par les fuites des tuyères, etc. rendent impossi- ble d'obtenir une fonte régulière d'une composition idéale et ayant de bon- nes propriétés physiques.
On a fait des coulées d'essai. soit avec emploi du mélangeur, ce qui abîmait la qualité du fer du mélangeur, soit sous forme de fer solide qui était refondus Ces cas sont suffisamment nombreux et suffisamment con- nus du technicieno Ils peuvent, le cas échéant, influencer d'une façon pro- hibitive l'économie de l'aciérieo
L'invention a pour objet de répondre aux exigences de l'aciérie Thomas en lui fournissant une fonte d'une composition la plus idéale possi- ble, c'est-à-dire d'environ g
C = 3,5 à 3,8 %
Si = 0,2 à 0,5 %
Mn = 0,8 à 1,2 %
P = 1,7 à 1,9 %
S = 0,04 à 0,06 % sous la forme la plus parfaite et la plus économique possibles
Conformément à l'invention, pour résoudre ce problème,
on propo- se le processus suivant refondre une fonte Thomas ayant une température de coulée de plus de 1.400 C, de préférence lo500 à lo600 C et plus, fon- te qui, ayant une température de travail de plus de lo350 C, de préféren- ce 1.400 à 1.500 C et plus, est chargée dans un convertisseur Thomas immé- diatement ou par l'intermédiaire d'un mélangeur et affinée en acier Thomas, la dite fonte étant obtenue à partir d'une fonte de peu de valeur et/ou de tournures d'acier, avec une quantité de combustible excédant la-normale et pouvant aussi, en particulier, être d'une qualité inférieure, et avec un vent chaud à environ 4000 C et plus, au moyen d'un cubilot-rendu de préférence neutre ou basique et conduit en marche réductrice, en gazogène,
avec forma- tion d'une quantité relativement grande de laitier- basique.
Par laitier basique, il faut entendre un laitier qui contient beaucoup plus de constituants basiques que le laitier normal dans le cubilot
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leur de plus de 0,8 et de préférence 1 et plus.
Avant le convertisseur Thomas ou le mélangeur on interpose donc un cubilot
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1.- qui possède de préférence un revêtement de maçonnerie ou da- mé neutre ou basique et qui peut travailler continuellement selon les be- soins;
20- qui est employé avec un vent soufflé chauds éventuellement enrichi en oxygène, de préférence au-dessus de 400 C, par exemple 500 à 6000 C et plus le chauffage de ce vent pouvant se faire dans un récupéra- teur chauffé avec les gaz d'échappement du cubilot ou dans un cowper exis- tant d'un haut-fourneau.
3.- qui est conduit avec production d'un laitier basique en quan- tité telle qu'on obtienne la marche réductrice nécessaire et la composition de la fonte, et que le surchauffage et l'épuration du fer fondu soient in- fluencés favorablemento
4.- qui travaille avec une charge de coke excédent les besoins propres à la fusion et permette encore une marche réductrice, tout en uti- lisant de-préférence un combustible de petit calibre et d'autres combusti- bles de peu de valeuro 5.- qui peut travailler selon les besoins en gazogène ; unepartie des gaz produits étant utilisable par leur combustion pour réchauffer le. vent.
De préférence les parois du four et les tuyères elles-mêmes sont refroidies par de l'eau.
On est en situation, dans un tel cubilot, non seulement de fon- dre des fontes et des tournures, mais aussi d'effectuer des réductions et de produire des élévations de température de la matière en fusion de 1500 à 1600 Co En outre on réussit dans le développement du procédé selon l'in- vention, à donner dans le cubilot à une fonte Thomas les éléments d'alliage nécessaires, comme en particulier le manganèse et le phosphore, sous forme de minerai ou d'oxyde ou aussi de laitier;,, parce qu'ils y sont réduits et passent dans la matière en-fusion.
Les éléments d'alliage peuvent au demeurant aussi être apportés sous forme de- ferro-alliage.
Le nouveau procédé est particulièrement important pour la fabri- cation économique d'acier Thomas, à partir des. procédés de- fusion acides ou superacides au. haut-fourneau, de fentes à basse teneur en manganèse et haute teneur en soufre-, qui selon 1-'invention, peuvent être refondues sans plus, de la manière et suivant le procédé décrit ci-avant, sous forme d'une fonte Thomas idéale et à haute température, dans un cubilot intermédiaire et éventuellement sans désulfuration préalable..
Ainsi, on réussit par exemple, à transformer une fonte superacide de la composition approximative suivante
C = 2,8 %
Si = 1,0 % Mn == 0,4 %
P = 1,8 %
S = 0,5 % avec une petite addition de matière manganifères, conformément au nouveau procédé, en une fonte Thomas supérieure ayant une température de 1550 C et plus et à charger ensuite celle-ci dans un convertisseur immédiatement ou par 11 intermédiaire d'un mélangeur
Les frais de refusion correspondant au cubilot sont plus que compensés par l'économie de-chaux et de coke-au haut-fourneau, de sorte qu'il faut mettre en évidence comme avantage tout à fait particulier et saillant du nouveau procédé, du moins pour le convertisseur Thomas,
la hau- te température et la fluidité du fer- ainsi que les résultats métallurgiques
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favorables qui y sont liéso
Une autre supériorité est le meilleur rendement en Manganèse du cubilot à marche basique par rapport à la charge du haut-fourneau.
En outre, le nouveau procédé offre encore l'avantage que la hau- te température de la fonte Thomas chargée permet de raccourcir considéra- blement la durée du soufflage au convertisseur Thomas par rapport à la mar- che normale habituelle, ce qui entraîne une plus- petite perte et en outre d'augmenter considérablement au-dessus de la- quantité-normale habituelle, la quantité de tournures d'acier ou de-fonte introduite sous forme solide comme moyen de refroidissement dans le convertisseur Thomas, ce qui procure des économies ultérieures dans les frais afférents à l'acier ThomasLa hau- te température du fer permet encore d'employer pour le procédé Thomas un fer avec une teneur plus basss- en phosphore (éventuellement même en-dessous de 1,4 %).
Le nouveau procédé met le haut-fourneam et l'aciérie Thomas en si- tuation d'arrêter toute forme de perturbation du four en marche normale ba- sique ou acide du haut-fourneau et donne en plus au haut-fourneau la liberté d'adopter, sans égard pour les exigences de l'aciérie Thomas., le lit de fu- sion désiré approprié au laitier uniquement d'après les considérations écono- miques, ce qui permet de mettre au-premier plan les questions de la plus peti- te consommation possible de coke et d'une petite- teneur en FeO du laitière
Au reste, il est encore possible d'employer une charge de-fer pour le cubilots entièrement ou partiellement sous forme granulées ce qui permet également d'employer dans le cubilot du coke en petits morceaux ou un autre combustible de peu de valeur.
On peut aussi employer comme matiè- re de charge dans le cubilot,9 à côté ou au lieu de fonte et/ou de tournu- res d'acier9 du minerai de fer,ou du minerai grillé, aussi bien 'que du mi- nerai ou du fer sous une autre formée
Rien n'empêche non plus de charger le fer au cubilot entièrement ou partiellement à l'état liquide.
Après la fusion au cubilot, la fonte peut encore,, en ces de be- soin, être soumise à une désulfuration de la manière préférée, parce que la haute température du fer permet une tolérance relativement large pour la chu- te de températureo REVENDICATIONS.