BE556897A - - Google Patents

Description

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   L'affinage de la fonte par soufflage d'air dans des convertisseurs basiques ou acides est devenu depuis Bessimer et Thomas le procédé classique pour la production de l'acier en grandes quantités. Il se distingue du procédé connu d'af- finage au four à sole ou four Martin-Siemens par une extra- ordinaire simplicité et une économie qui ne peut pratiquement pas être dépassée.

     L'avantage   que présentent encore au point de vue de la qualité les aciers affinés au four Martin sur ceux obtenus dans le convertisseur basique en partant de fon- 

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 tes phosphoreuses a été   considérablement   atténué au cours des dernières années par des mesures qui ont permis de réduire notablement la teneur en azote et en phosphore de l'acier 
Thomas   c'est-à-dire   par l'affinage à basse température du bain pendant la période du phosphore, de même que par le trai- tement au moyen d'air enrichi d'oxygène ou au moyen de mélan- ges d'oxygène et d'acide carbonique ou d'oxygène et de vapeur   d'eau.   Depuis quelque .

   temps, on a fait usage aussi d'un pro- cédé d'affinage qui s'écarte du procédé d'affinage classique en ce que l'affinage au lieu de s'effectuer par le fond du convertisseur se fait à la surface du bain d'acier et en uti- lisant de l'oxygène scientifiquement pur. 



   Toutefois il faut tenir compte aussi, en dehors du progrès incontestable obtenu au point de vue qualitatif par ces mesures, du fait que l'assimilation de la qualité de l'acier Thomas à celle des aciers au four à sole, et spécia- lement des aciers Martin, ne pouvait être réalisée qu'au moyen de dispositions qui réduisaient plus ou moins la sim-   plicité   et l'absence de complications du procédé classique d'affinage par le vent. La nouvelle manière de procéder en-   traînait   aussi une notable augmentation des frais par suite de la consommation d'oxygène et un accroissement des pertes de fer par incorporation dans la scorie et par   oxydation.   



   A cela, il faut ajouter que le procédé d'affinage perfection- né   s'il   provoque bien un abaissement de la teneur en azete de l'acier, ne permet toutefois pas de résoudre le problème de l'oxygène et de l'hydrogène également Important pour l'acier. 



   L'Invention a pour but de produire uniquement par les moyens du procédé simple et économique de l'affinage par soufflage, d'après Bessimer et Thomas, c'est-à-dire par af- finage de fontes phosphoreuses dans le convertisseur basique, en employant de l'air comme agent d'affinage, un acier de 

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 qualité au moins égale à celle de l'acier Siemens-Martin, et qui se distingue non seulement par une faible teneur en azote mais aussi en ce qu'il est pratiquement exempt de gaz et ne contient aucune quantité ou seulement des quantités insigni- fiantes d'oxygène et d'hydrogène. 



   Il est connu qu'on peut arriver à obtenir des métaux exempts de gaz par fusion et par coulée dans le vide. On peut atteindre des résultats analogues en soumettant les aciers élaborés de la manière usuelle à l'élimination des gaz et à la coulée dans le vide. Toutefois, un tel traitement subsé- quent n'est réalisable techniquement et économiquement que lorsqu'il peut s'insérer sans complication dans le procédé de fabrication de l'acier et au moment voulu de manière que la marche de l'opération ne soit pas interrompue ni troublée. 



  La solution de ce problème important présente des difficul- tés notables lorsqu'il s'agit de la fabrication des aciers. sur une grande échelle, spécialement par le procédé classi- que d'affinage basique par soufflage, avec emploi d'air com- me agent d'affinage. 



   L'invention résout le problème de la fabrication d'aciers d'affinage par soufflage de qualité supérieure en' affinant des fontes de la manière usuelle dans le convertis- seur basique par l'emploi d'air comme agent d'affinage de manière à obtenir un acier pauvre en phosphore et pratique- ment exempt de carbone,   en.recarburant   ensuite l'acier par des moyens connus jusqu'à ce que sa teneur en carbone soit au moins égale à sa teneur en oxygène, mais de préférence égale à 1,2 à 2 fois celle-ci, et en dégazant alors dans le vide cet acier soumis simultanément au chauffage et eh le coulant ensuite à l'air libre. La recarburation de l'acier d'affinage par soufflage peut être effectuée avanb ou aussi pendant le traitement dans le vide. 

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   Des essais très poussés ont montré que la condition requise pour que l'intercalation d'un traitement sous le vide dans le processus de la fabrication de l'acier sur une grande échelle, se fasse sans préjudice est l'exécution rapide de ce traitement accessoire, et qu'on n'atteint ce but et l'amélio- ration visée de la qualité d'un acier Thomas   aff inë   de la ma- nière habituelle par l'air que si l'on a soin d'assurer pen- dant le traitement de l'acier dans le vide un puissant déga-   @   gement d'oxyde de carbone qui provoque un énergique balayage et donne lieu par conséquent à une expulsion efficace des gaz dégagés, tels que l'hydrogène et en particulier l'azote. 



  Lorsque la teneur en oxygène de l'acier due à l'opération de l'affinage ne suffit pas pour- former conjointement avec le carbone de l'acier pendant le traitement dans le vide une quantité suffisante d'oxyde de carbone, on ajoute alors suivant   l'Invention   dans le bain d'acier avant ou pendant le traitement dans le vide une nouvelle quantité d'oxygène et un appoint de carbone tel que sa teneur soit au moins égale à la teneur en oxygène, mais de préférence égale à 1,2 à 2   fois     celle-ci.   De cette manière on peut alors régler dans des limites aussi larges qu'on le désire la quantité d'oxyde de carbone libérée et en même temps   l'intensité   de la   dégazéification   par balayage. 



   Pour assurer   Inexécution   rapide du traitement dans le vide qui est la condition essentielle à son Incorporation dans le procédé d'affinage classique par le vent, la forme d'exécution et la conduite de l'installation à vide sont d'une   Importance   capitale. On a Imaginé dans ce but un appa- reil qui remplit particulièrement bien ces conditions parce   qu'il   présente des dimensions relativement faibles, peut être placé directement à côté du convertisseur et peut être manoeuvré dans un espace minimum de telle manière qu'il ne se produit pratiquement aucune Interruption au cours du tral- 

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 tement subséquent de l'acier.

   Au lieu de dégager en une seule fois, comme précédemment la charge d'acier à dégazer qui se trouve dans une poche, ou son équivalent, on Intro- duit successivement des portions de 2 à 5 t. par exemple dans un appareil à vide de petites dimensions, disposé en un point fixe et pourvu de moyens de chauffage jusqu'à ce que tout le contenu de la poche y ait été amené. Les portions de métal ne restent toutefois que peu de temps soumises à un chauffage de durée uniforme dans   le: vide   et sont alors ramenées dans la poche. Cette action ne prend que quelques minutes pour les charges de poids usuels.

   Elle est déclenchée et maintenue simplement du fait qu'on augmente ou qu'on di- , minue périodiquement la profondeur   d'Immersion   d'une tubulure située au fond du récipient de   dégazéification   et Immergée dans le bain d'acier en soulevant ou en abaissant la poche ou le récipient à vide. Ce procédé de   dégazéification   et 'l'Installation servant à son exécution font d'ailleurs l'ob- jet de la demande de brevet belge n  437.001. 



   Grâce au traitement de   dégazéification   et de chauf- fage décrit dont on fait suivre suivant l'Invention le procé- dé traditionnel d'affinage basique par le vent on obtient, en partant d'un acier Thomas affiné de la manière la plus sim- ple par soufflage d'air, en peu de temps et à peu de frais un acier doux de qualité supérieure et pratiquement exempt de gaz, dont les qualités peuvent encore être augmentes, lorsqu'on traite le fer à la fin de la phase de   dégazéifica-   tion et de chauffage dans le récipient de dégazéification par des   désoxydants,   particulièrement des agents ayant une grande affinité pour   l'oxygène.   



   A   1,'aide   d'un tel fer doux on peut alors fabriquer par des alliages, de préférence dans le vide, tous les genres d'aciers connus. 

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  Exemple : 
Dans un'convertisseur aménagé à l'état basique on a soumis au soufflage, de la manière usuelle, au moyen d'air comme agent d'affinage un acier à 0,006 % C,   0,12   % Mn,   0,022   %' P, 0,018 % S, 0,10   %   02' 0,014 % N2 et 6,8 cm3 100gH2, on a ensuite recarburé cet acier par addition de fonte héma- tite jusqu'à une teneur de 0,16   %' en   carbone et on l'a amené à une température de   1570    C. environ sous le récipient de dégazéification.

   Après avoir immergé à une profondeur suffi- sante dans le métal'situé à l'Intérieur de la poche la tubu- lure partant du fond du récipient vers le bas et avoir éta- bli le vide, on a soulevé et abaissé periodiquement la'poche et on a prolongé ce jeu jusqu'à ce que toute la charge ait été chauffée et   dégagée.   Au bout de 8 minutes environ on pouvait couler la charge chauffée à 1610  C. et présentant l'analyse suivante : 
C =   0,03     %,   Mn = 0,10   %,   P =   0,020   %; S 0,016 %, 02 0,005 %, 
N2 =   0,003   %, H2   = 2,1  cm3 100 g. La coulée était effectuée à l'air libre sous une enveloppe de gaz protectrice disposée autour du jet de coulée. L'acier pouvait être coulé comme un acier calme.

   Il ne révélait aucun phénomène de liquation. 



   L'exemple qui précède montre la portée du procédé. 



   Le procédé suivant l'invention permet-la fabrication   d'aciers   de qualités encore superleures à l'acier   Sicmens-   
Martin, toutefois sans la dépense. que nécessitent les procé- dés perfectionnés au cours des dernières années pour l'amé- lioration de l'acier Thomas. Les procédés d'affinage au moyen d'air enrichi par de l'oxygène ou au moyen d'oxygène scienti- fiquement pur en partant de la surface du bain exigent l'éta-   blissement   d'Installations de production d'oxygène sur une échelle   industrielle.   Ils donnent par conséquent lieu non seulement à une complication de caractère technique mais en- core à une augmentation considérable du coût du   procède   de 

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 fabrication de l'acier.

   L'affinage à partir de la surface du bain nécessite en partie d'autres appareils que ceux qui étaient employés jusqu'ici. L'opération à l'oxygène donne lieu à des difficultés qui n'ont pas encore été résolues jusqu'ici en ce qui concerne les "fumées brunes" qui doivent être attribuées essentiellement à une augmentation des quan- tités de fer brûlées. Si l'on tient compte de l'accroissement considerable des pertes de fer dans les scories on   reconna-   tra que l'amélioration Incontestable de la qualité de l'acier obtenue au cours des dernières années par l'affinage à l'oxy- gène se paie relativement cher. 



   Par contre, le procédé suivant l'Invention, du fait' qu'il s'en tient au procédé classique d'affinage par le vent en employant de l'air comme agent d'affinage et qu'il le fait suivre par un traitement dans le vide à marche rapide à l'in- térieur de récipients relativement petits constitue un moyen particulièrement simple et sûr d'obtenir des aciers de quali- té supérieure par affinage au vent. 



   Les aciers élaborés par le procédé suivant l'inven- tion permettent de résoudre de nombreux problèmes qui depuis des années ont fait l'objet d'études dans la technique de l'acier. Il en est ainsi par exemple du problème de la àbri- cation de tôles à emboutir de qualité irréprochable. L'acier élaboré suivant l'Invention présente aussi une légère tendan- ce à la corrosion à l'air et dans l'eau. Sa tendance à la formation de trous par corrosion est moindre et cette   quali-   té rond les aciers particulièrement propres à être   employés   comme poutrelles dans les travaux de construction et surtout comme tôles dans l'exécution des coques de navires.

   Ces aciers sont Inattaquables par la soudure, ne sont pas cessants et présentent des qualités de façonnage à froid notablement plus élevés que les aciers connus affinés par soufflage   d'air.   



  Le domaine des aciers à emboutir à froid qui appartenait 

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 pratiquement   jusqu'Ici   à l'acier Siemens-Martin est   mainte-   nant également ouvert aux aciers affines par soufflage d'air. 



   Les aciers rapides ou aciers à outils, cémentés ou trempés, de même que les aciers sans alliages de qualité supérieure peuvent être élaborés non plus exclusivement au four Martin, mais aussi, et avec des qualités encore meilleures, par le procédé suivant l'invention. Il en est de même pour les aciers spéciaux et les aciers qui doivent pouvoir être soumis à la trempe ou au vieillissement. Les aciers à endurance et d'une façon générale les aciers dont les propriétés doivent pou- voir être améliorées par des additions de   niobium,   tantale, vanadium et titane par exemple et d'autres éléments agissant de la même manière, peuvent être obtenus par l'emploi de ces additions dans une mesure beaucoup moins grande que jusqu'à présent. 



   La caractéristique du procédé suivant l'Invention est, en résumé, de conserver le procédé classique   d'affi-   nage basique par soufflage, qui s'est   révélé   d'une simplicité non égalée, d'une exécution présentant toute sécurité et d'une économie parfaite, et de le faire suivre d'un traitement dans le vide visant à la production d'aciers' pour outils, au moyen duquel l'acier affiné par soufflage atteint au moins la qua- lité des aciers martin-Siemens. 

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'acier affiné par souffla- ge, caractérisé en ce que des fontes phosphoreuses sont affi- nées de la manière usuelle dans un convertisseur aménagé pour le fonctionnement basique avec emploi d'air comme agent d'af- finage, de manière à produire un acier à faible teneur en phosphore et pratiquement exempt de carbone, en ce quo cet ' acier est ensuite recarburé par des moyens connus, par exem- ple par l'addition de fontes hématites, jusqu'à ce que sa <Desc/Clms Page number 9> teneur en carbone soit égale au moins à la teneur en oxygène de l'acier résultant de l'affinage mais de préférence égale à 1,2 à 2 fois cette teneur en oxygène,en ce que l'acier est ensuite dégaze par portions dans le vide sous l'action d'un balayage à l'oxyde de carbone,

   en augmentant et en di- minuant périodiquement la profondeur d'immersion de une tubu- lure inférieure située au fond du récipient de dégazéifica- tion et pénétrant dans le bain de fer liquide, une partie du contenu de la poche étant chaque fois soulevée dans le réci- pient de dégazéification et ramenée dans la poche après chauffage et dégazéfication, ce jeu étant répété jusqu'à ce que le contenu complet de la poche ait été soumis au traite- ment dans le vide et puisse ensuite être coulé à l'air libre.

   2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour renforcer et régler le balayage à l'oxyde de carbone, on introduit dans l'acier définitivement affiné, une quantité additionnelle d'oxygène et de carbone.

   3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé, en ce que l'introduction de carbone ou de carbone et d'oxygène dans la charge est effectuée pendant la dégazéifi- cation et le réchauffage.

   4. Procédé suivant les revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que l'acier dégazéifié est coulé à l'air libre avec emploi d'un gaz protecteur, par exemple sous la protec- tion d'un écran de gaz entourant le jet de coulé 5. Procédé suivant les revendications 1 à 4, carac- térisé en ce qu'après, chauffage et dégazéification, l'acier est soumis à un traitement dans le vide au moyen d'éléments par exemple l'aluminium, le calcium et le silicium ou leurs alliages, qui présentent une affinité particulièrement gran- de pour l'oxygène.

   6. Procédé suivant les revendications 1 à 5, cacac- <Desc/Clms Page number 10> térisé en ce que l'acier réchauffe et dégazéifié est combine ou allié dans le vide avec des substances connues pour l'amé- lioration de ses qualités, telles que, le titane, le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le chrome, le nickel.