EP0514246B1 - Procédé de décarburation d'acier dans une enceinte de traitement sous vide et enceinte de traitement sous vide pour la mise en oeuvre du procédé - Google Patents

Procédé de décarburation d'acier dans une enceinte de traitement sous vide et enceinte de traitement sous vide pour la mise en oeuvre du procédé Download PDF

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EP0514246B1
EP0514246B1 EP92401278A EP92401278A EP0514246B1 EP 0514246 B1 EP0514246 B1 EP 0514246B1 EP 92401278 A EP92401278 A EP 92401278A EP 92401278 A EP92401278 A EP 92401278A EP 0514246 B1 EP0514246 B1 EP 0514246B1
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steel
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metal
vacuum treatment
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Bernard Bauvois
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Sollac SA
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Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D25/00—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag
    • F27D25/008—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag using fluids or gases, e.g. blowers, suction units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

Definitions

  • the present invention relates to a method for decarburizing steel in a vacuum treatment enclosure and a vacuum treatment enclosure for carrying out the process.
  • Such an enclosure is used to carry out decarburization treatments or dehydrogenation as well as light treatments consisting in producing a steel in which the ranges of the various additives are reduced to such an extent that it is impossible to obtain it directly from the converter.
  • the carbon contained in the metal bath to be treated reacts with the oxygen supplied according to the reaction: C + 1/2 WHERE ⁇ CO Oxygen is brought to the level of the liquid metal bath to be treated by means of a lance which plunges into the treatment enclosure.
  • the disadvantage of this process lies in the fact that the oxygen is blown vertically with respect to the walls of the treatment enclosure, that is to say that it never comes into direct contact with the vertical walls of the enclosure on which metal deposits are formed due to projections from the metal bath during treatment.
  • the deposits on the walls of the enclosure contain a certain amount of carbon depending on the carbon content of the steel during previous treatments.
  • the metal to be treated comes to lick these deposits during its circulation in the intermediate ring of the enclosure, circulation due to the blowing of a neutral gas in one of the plungers with which the lower part is provided. of said enclosure.
  • Part of the deposit is then remelted, which can lead to recarburization of the metal to be treated in the enclosure.
  • the object of the present invention is to provide a process for the decarburization of steel in a vacuum treatment chamber consisting of an upper bell-shaped part, an intermediate ring and a lower part in which the bath is located. of metal to be treated provided with two plungers, which plunge into a steel pocket containing all the metal to be treated, in which oxygen is blown horizontally above the bath of metal to be treated, at the level of the intermediate ring of said enclosure.
  • the present invention also relates to a vacuum steel treatment enclosure for implementing the above process, in which at least two horizontal nozzles are formed in the intermediate ring of said enclosure above the metal bath to process, as claimed in claim 2.
  • the steel decarburization method according to the invention consists in sending an oxygen flow 1 above the metal bath to be treated 2 which is in a vacuum treatment enclosure 3 consisting of an upper part 4 in the form bell, an intermediate ring 5 and a lower part 6 comprising two plungers 7,8 plunging into a steel pocket 9 containing all the steel to be treated 10.
  • the vacuum is produced by means of a vacuum pump device of a known type, not shown, connected to the conduit 13 with which the upper part 4 of the enclosure is provided.
  • the important feature is that the oxygen is sent to the treatment chamber horizontally, that is to say perpendicular to the axis XX of said enclosure.
  • the oxygen licks the bath 2 of metal to be treated contained in the intermediate ring.
  • This oxygen reacts with the carbon contained in the metal according to the reaction: C + 1/2 WHERE ⁇ CO as well as with the CO released during the decarburization reaction, according to the reaction CO + 1/2 O2 ⁇ CO2.
  • the oxygen thus provided allows the implementation of decarburization treatments and of lowering the temperature of the steel before treatment since the addition of oxygen induces an exothermic effect.
  • the advantage of such a method lies in the fact that part of the oxygen blown into the treatment enclosure comes into contact with the vertical walls of the upper part 4 and of the intermediate ring 5 of the enclosure. thus preventing metal projections from the treatment from adhering against said walls.
  • an iron oxide is formed, which falls into the bottom of the lower part of the enclosure, lined with refractory material of the magnesia-chromium type.
  • the refractory material then combines with the iron oxide from unbundling, which leads to a reduction in the melting point of the refractory material, hence an acceleration of its wear by erosion.
  • the present invention also relates to a vacuum treatment enclosure for implementing the method described above.
  • the enclosure 3 is provided in its intermediate ring 5 with at least two horizontal nozzles 11, 12 allowing the blowing of oxygen.
  • the horizontal nozzles 11, 12 are regularly distributed around the periphery of the enclosure 3 and are formed in the middle of the intermediate ring 5, above the metal bath to be treated 2.
  • the intermediate ring 5 is provided with two nozzles 11, 12 facing each other, diametrically opposite, disposed at mid-height of said intermediate ring 5 of the enclosure 3.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de décarburation d'acier dans une enceinte de traitement sous vide et une enceinte de traitement sous vide pour la mise en oeuvre du procédé.
  • Il est connu p.ex. US-A-4104057 pour effectuer des traitements de l'acier sorti du convertisseur dans lequel il est élaboré, de recourir à une enceinte de traitement sous vide, couramment appelé RHOB (Rheinstahl Heraus Oxygène Blowing).
  • Une telle enceinte sert à effectuer des traitements de décarburation ou une déshydrogénation ainsi que des traitements légers consistant à élaborer un acier dont les fourchettes des différents additifs sont réduites à un point tel qu'il est impossible de l'obtenir directement au convertisseur.
  • Il est connu d'utiliser une enceinte de traitement sous vide constituée de trois parties :
    • une partie supérieure appelée haut de cuve ayant la forme d'une cloche,
    • un anneau intermédiaire dans lequel se trouve l'acier à traiter,
    • une partie inférieure appelée bas de cuve munie de deux plongeurs, qui plongent dans la poche à acier contenant l'acier à traiter.
  • Lors du traitement de décarburation de l'acier, c'est à dire du traitement pour l'amener à une teneur en carbone inférieure à 40 ppm, il est connu d'injecter une certaine quantité d'oxygène au-dessus du bain de métal contenu dans l'enceinte de traitement.
  • Ainsi, le carbone contenu dans le bain de métal à traiter réagit avec l'oxygène apporté selon la réaction:



            C + 1/2 O₂ → CO



       L'oxygène est amené au niveau du bain de métal liquide à traiter au moyen d'une lance qui plonge dans l'enceinte de traitement.
  • L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que l'oxygène est soufflé verticalement par rapport aux parois de l'enceinte de traitement, c'est à dire qu'il n'entre jamais directement en contact avec les parois verticales de l'enceinte sur lesquelles se forment des dépôts de métal dûs aux projections issues du bain de métal lors du traitement.
  • Ces dépôts, appelés des loups, s'accumulent dans l'enceinte de traitement, finissent par restreindre de plus en plus la partie libre de l'enceinte et peuvent empêcher le passage de la lance de traitement.
  • De plus, les dépôts sur les parois de l'enceinte contiennent une certaine quantité de carbone selon la teneur en carbone de l'acier lors des précédents traitements.
  • Ainsi, lors des traitements de décarburation, le métal à traiter vient à lécher ces dépôts lors de sa circulation dans l'anneau intermédiaire de l'enceinte, circulation due au soufflage d'un gaz neutre dans un des plongeurs dont est munie la partie basse de ladite enceinte.
  • Une partie du dépôt est alors refondue, ce qui peut entraîner une recarburation du métal à traiter dans l'enceinte.
  • Il est donc nécessaire d'évacuer ces dépôts par un traitement dit de déloupage par lequel on souffle de l'oxygène directement sur les loups pour former un oxyde de fer, lequel tombe dans le fond de la cuve.
  • Un tel traitement de déloupage est nécessaire environ tous les quinze traitements d'acier dans l'enceinte.
  • Un autre inconvénients réside dans l'étanchéité nécessaire au niveau du passage de la lance de traitement dans la partie supérieure de l'enceinte. En effet, l'en-ceinte devant être maintenue sous vide pendant le traitement, l'étanchéité est très complexe à réaliser.
  • La présente invention a pour but de fournir un procédé de décarburation d'acier dans une enceinte de traitement sous vide constituée d'une partie supérieure en forme de cloche, d'un anneau intermédiaire et d'une partie inférieure dans laquelle se trouve le bain de métal à traiter munie de deux plongeurs, qui plongent dans une poche à acier contenant la totalité du metal à traiter, dans lequel on souffle de l'oxygène horizontalement au-dessus du bain de métal à traiter, au niveau de l'anneau intermédiaire de ladite enceinte.
  • La présente invention concerne également une enceinte de traitement d'acier sous vide pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, dans laquelle au moins deux tuyères horizontales sont ménagées dans l'anneau intermédiaire de ladite enceinte au-dessus du bain de métal à traiter, comme revendiquée dans la revendication 2.
  • Les caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence au dessin annexé représentant une vue en coupe d'une enceinte de traitement sous vide selon l'invention.
  • Le procédé de décarburation d'acier selon l'invention consiste à envoyer un flux d'oxygène 1 au-dessus du bain de métal à traiter 2 qui se trouve dans une enceinte de traitement sous vide 3 constituée d'une partie supérieure 4 en forme de cloche, d'un anneau intermédiaire 5 et d'une partie inférieure 6 comprenant deux plongeurs 7,8 plongeant dans une poche à acier 9 contenant la totalité de l'acier à traiter 10.
  • Le vide est réalisé au moyen d'un dispositif de pompe à vide de type connu, non représenté, branché sur le conduit 13 dont est munie la partie supérieure 4 de l'enceinte.
  • La caractéristique importante réside dans le fait que l'oxygène est envoyé dans l'enceinte de traitement horizontalement, c'est à dire perpendiculairement à l'axe X-X de ladite enceinte.
  • Ainsi, l'oxygène lèche le bain 2 de métal à traiter contenu dans l'anneau intermédiaire. Cet oxygène réagit avec le carbone contenu dans le métal selon la réaction :



            C + 1/2 O₂ → CO



       ainsi qu'avec le CO dégagé pendant la réaction de décarburation, selon la réaction CO + 1/2 O₂ → CO₂. L'oxygène ainsi apporté permet la réalisation des traitements de décarburation et de baisser la température de l'acier avant traitement puisque l'apport de l'oxygène induit un effet exothermique.
  • L'avantage d'un tel procédé réside dans le fait qu'une partie de l'oxygène soufflé dans l'enceinte de traitement vient en contact avec les parois verticales de la partie supérieure 4 et de l'anneau intermédiaire 5 de l'enceinte empêchant ainsi les projections de métal issues du traitement d'adhérer contre lesdites parois.
  • La fréquence des traitements nécessaires pour le déloupage est réduite, ce qui entraîne ainsi une durée de vie plus longue du fond de la partie inférieure 6 de l'enceinte.
  • En effet, lors du déloupage, il se forme un oxyde de fer, lequel tombe dans le fond de la partie inférieure de l'enceinte, tapissé de matériau réfractaire du type magnésie-chrome.
  • Le matériau réfractaire se combine alors avec l'oxyde de fer issu de déloupage, ce qui entraîne une diminution du point de fusion du matériau réfractaire d'où une accélération de son usure par érosion.
  • La présente invention concerne également une enceinte de traitement sous vide pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
  • L'enceinte 3 est munie dans son anneau intermédiaire 5 d'au moins deux tuyères 11, 12 horizontales permettant le soufflage d'oxygène.
  • Les tuyères horizontales 11,12 sont régulièrement réparties à la périphérie de l'enceinte 3 et sont ménagées au milieu de l'anneau intermédiaire 5, au-dessus du bain de métal à traiter 2.
  • Dans l'exemple de réalisation représenté, l'anneau intermédiaire 5 est muni de deux tuyères 11, 12 en vis à vis, diamétralement opposées, disposées à mihauteur dudit anneau intermédiaire 5 de l'enceinte 3.

Claims (4)

  1. Procédé de décarburation d'acier dans une enceinte de traitement sous vide constituée d'une partie supérieure (4) en forme de cloche, d'un anneau intermédiaire (5) et d'une partie inférieure (6) dans laquelle se trouve le bain de métal à traiter (2) munie de deux plongeurs (7,8) plongeant dans la poche à acier (9) contenant la totalité du métal à traiter (10), procédé dans lequel on souffle de l'oxygène dans l'enceinte de traitement, caractérisé en ce que le soufflage de l'oxygène est réalisé horizontalement au-dessus du bain de métal à traiter (2), au niveau de l'anneau intermédiaire (5) de ladite enceinte.
  2. Enceinte de traitement sous vide pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, constituée d'une partie supérieure (4) en forme de cloche, d'un anneau intermédiaire (5) et d'une partie inférieure (6) dans laquelle se trouve le bain de métal à traiter (2) munie de deux plongeurs (7,8) plongeant dans la poche à acier (9) contenant la totalité du métal à traiter (10), caractérisé en ce qu'au moins deux tuyères horizontales (11,12) sont ménagées dans l'anneau intermédiaire (5) de ladite enceinte (3) au-dessus du bain de métal à traiter (2).
  3. Enceinte de traitement sous vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que les tuyères horizontales (11,12) sont régulièrement réparties à la périphérie de l'enceinte.
  4. Enceinte de traitement selon la revendication 2, caractérisée en ce que les tuyères (11,12) sont ménagées au milieu de l'anneau intermédiaire (58) de ladite enceinte (3).
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