Brevet FR2008406A1 — publié le 19700123

i 2008406 La présente invention concerne un procédé pour assurer la propreté d'un acier et plus particulièrement un procédé de préparation d'un acier ayant la mène propreté que celle obtenue par le procédé de dégazage sous vide usuel, avec une installation et des 5 opérations comparativement simples. Il est bien connu qu'un acier ayant une bonne propreté, peut être facilement obtenu par le procédé de dégazage sous vide. De même, on a mis en oeuvre depuis longtemps un procédé dans lequel un trou au fond de la poche est obturé avec un réfractaire poreux 10 et dans lequel du gaz argon est soufflé dans le bain à travers les dits réfractaires de manière à agiter l'acier liquide* Conformément à un procédé connu, on souffle le gaz argon sous une quan-tité supérieure à 0,5 Nm /tonne dans le bain d'acier calmé de la poche, à travers la brique poreuse ci-dessus. Le premier procédé 15 ci-dessus est onéreux parce qu'il est nécessaire de prévoir une chambre à vide spéciale et un système de pompe à vide et le second procédé nécessite de souffler une grande quantité de gaz argon en raison de l'effet insuffisant qui résulte des conditions du soufflage* 20 La présente invention constitue une technique améliorée du procédé de soufflage à l'argon ci-dessus exposé,, A la suite d'ex-périences, il a été trouvé que lorsque le bain fluide est amené au contact du laitier visqueux formé le long des réfractaires internes de la poche par suite de l'agitation du bain, les indu-25 sions d'oxydes se trouvant dans le bain sont amenées à adhérer à la dite surface des réfractaires si les conditions de soufflage du gaz non oxydant répondent à certaines normes. Il s'est avéré qu*un tel résultat ne pouvait être obtenu avec les conditions de soufflage décrites dans le procédé antérieur. Le mode d'action du présent 30 procédé diffère de celui du procédé antérieur en ce que, dans ce dernier, les inclusions oxydées du bain étaient entraînées par les bulles formées par le soufflage d'un volume important de gaz d'argon et étaient amenées à se séparer de l'acier liquide et à venir en flottation. 35 Les conditions essentielles ci-dessus de la présente inven tion sont les suivantes: 1°/ Empêcher le laitier oxydant de s'écouler dans le réservoir, par exemple dans la poche. 2°/ Choisir l'emplacement, à la base du réservoir, du trou 40 fermé par des réfractaires perméables. 69 15429 2 2008406 3°/ Choisir un type de gaz de soufflage et une pression et un voluae de soufflage définis. Lorsque de telles conditions sont satisfaites, il est pos-sible d'obtenir facilement un acier présentant une très bonne 5 propreté. Un but de la présente invention est de fournir un acier ayant une bonne propreté sans faire appel au procédé de dégazage sous vide onéreux. Un autre but de la présente invention est de fournir un 10 acier propre avec des équipements simples et avec un prix de revient faible. Un autre but de la présente invention est d'indiquer les conditions optimales pour préparer un acier présentant une bonne propreté avec un réceptacle usuel. 15 Un autre but encore de la présente invention est de fournir un procédé pour éliminer les inclusions oxydées du bain sans la mise en flottation usuelle. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après avec ré-20 férence aux dessins ci-annexés dans lesquelsi Fig. 1 est une vue en coupe d'une installation pour la mise en oeuvre de la présente invention; Figs 2 et 3 sont des vues explicatives d'une brique réfrac-taire perméable utilisée dans l'installation de la figure 1; 25 Fig. 4 est une vue en coupe d'un exemple illustrant la ma nière dont la brique de figure 2 est mise en oeuvre pour l'obturation; Fig. 5 représente les courants fluides dans l'acier liquide en fonction de l'emplacement de la brique de figure 4; 30 Fig. 6 est un graphique donnant la variation de la teneur totale en oxygène portée en ordonnée en fonction de la durée du soufflage du gaz en minute portée en abscisse dans le cas d'un acier pour tôle pour la construction navale; Fig..7 est un graphique analogue dans le cas d'un acier 35 pour tôle à haute résistance; Fig. 8 est un graphique qui illustre la caractéristique de chute de la température du bain dans le cas où l'on met en oeuvre le procédé de la présente invention par comparaison avec l'art antérieur. 40 Comme mentionné ci-dessus, la première condition nécessaire 69 15429 3 de la présente invention réside dans l'élimination du laitier oxy-dant. D'une manière générale, le laitier oxydant doit naturellement être éliminé dans tous les cas. Cependant, dans là présente invention, le dit laitier oxydant qui s'écoule dans le réceptacle de 5 réception, par exemple une poche, à partir du four de raffinage, par exemple convertisseur, four Siemens-Martin, four électrique et similaire, doit être strictement contrôlé parce que le laitier oxydant s'écoulant dans le dit réservoir est réduit en acier liquide, ce par quoi la teneur en oxygène de l'acier liquide s'ac-ÎO croit» De même, l'une des raisons pour ce contrôle est qu'une rephosphoration se produit parce que le dit laitier oxydant contient en général du P2°5* 15x1 cons®quence» on doit utiliser tout procédé de contrôle bien connu dans l'art antérieur. Ainsi l'acier liquide dans le réservoir de réception ne contién-t que peu de lai-15 tier oxydant. Il est en conséquence recommandé d'ajouter une poudre réfractaire non oxydante ou de la balle de céréale au dit acier liquide se trouvant dans le réservoir. La seconde condition nécessaire de la présente invention consiste à choisir l'emplacement des réfractaires poreux à la base 20 du dit réservoir. A savoir, il est nécessaire que l'emplacement soit au moins au delà de la zone délimitée par un angle de 30° par rapport à la ligne passant par le bouchon 2 et le centre de la poche 1 comme représenté dans la figure 2. Si le dit emplacement se trouve à l'intérieur de cette zone de 30°, le bouchon 2 25 est soumis à une errosion intense et il est difficile d'obtenir une agitation uniforme du bain. A la suite de nombreuses expériences, l'emplacement qui convient le mieux pour le dit réfractaire poreux est sur chacune des lignes à 90° par rapport à la dite ligne allant du bouchon au centre de la poche et il s'est avéré que 30 le dit emplacement devait être choisi au voisinage de la périphérie de la base comme représenté dans la figure 3« Le flux de 1* acier liquide est tel que représenté dans la figure 5a et il est satisfaisant. Lorsque le dit emplacement est rapproché du centre, le flux du dit acier liquide se modifie de façon correspondante 35 comme représenté dans les figures 5b et 5c. Dans ces derniers cas, il se produit un espace mort P comme représenté dans les fi--gures 5b et 5c. L'apparition d'un tel espacé mort doit être évitée^ Un mode de réalisation du bouchagé avec des réfractaires poreux est représenté dans la figure 4. Se référant maintenant à 40 la figure 4, le bouchon réfractaire poreux est fixé dans un récep 69 15429 4 2008406 ÎO tacle 7 qui est enfoncé dans le trou du fond de la poche et est maintenu par des éléments supports 6 et 8. Le gaz est alors soufflé par le tube d'alimentation 9, La troisième condition nécessaire de la présente invention réside dans le type du gaz( son volume et sa pression de soufflage. Il est bien connu que l'on utilise en général du gaz argon. Cepen Comme mentionné ci-dessus, le procédé de la présente invention consiste à amener les inclusions oxydées se trouvant dans le 15 dit bain à adhérer avec le laitier visqueux formé le long des parois réfractaires internes du réservoir tandis que, dans l'art antérieur, les dites inclusions sont amenées à adhérer aux bulles engendrées par le soufflage d'un volume de gaz important. En conséquence, même si le volume du gaz de soufflage est faible, celui-20 ci est suffisant. C'est-à-dire qu'il est préférable d'utiliser un q Q volume de 0,01 Nm à 0,5 Nm par tonne, plus spécialement inférieur 3 à 0,2 Nm par tonne. En ce qui concerne la pression de soufflage correspondant au volume ci-dessus, il est suffisant d'utiliser une pression dé-25 terminée par l'équation ci-après ou une pression légèrement supérieure à cette valeur; P = P +P+P+P Fe P G A Dans laquelle: P : est la pression à l'entrée des réfractaires poreux en 30 (kg/cm2) Ppe : est la pression statique de l'acier liquide (kg/cm ) Pp : est la perte de pression dans les réfractaires poreux (kg/cm2) PQ : est une pression fixée en fonction du gaz utilisé 35 (kg/cm2) et PA : est la pression atmosphérique. En fait Ppe est égaleà V1»4 lorsque la profondeur du bain d'acier est de X1 m Pp est déterminée par la perméabilité des réfractaires 69 15429 5 2008406 utilisés, étant donné que la perméabilité èst égale à Q 11 la grandeur de T est égale à cm sec kg*" . Dans laquelle 5 V est le volume gazeux qui passe à travers les réfractaires Q poreux (cm /sec); AP est la différence de pression entre les faces supérieure et inférieure des réfractaires poreux (kg/cm )j S est la surface de soufflage des réfractaires poreux; 10 H est la hauteur des réfractaires poreux; La valeur empirique est: Pp = kT dans laquelle: 2 X k est compris entre 50 et 500 (kg sec" cm"* ) 15 Pç à la valeur suivante: Pour un gaz non absorbé dans l'acier liquide par exemple Ar^ de O à 0,5 kg/cm ; Pour un gaz absorbé dans l*acier liquide par exemple N2 : PQ = dans laquelle: 20 P est le coefficient d'absorption; P pour N2 i 5 à 20 P pour Clg : 1 p pour CC14 et CF4 : 1 à ÎO, Lorsque la pression de soufflage du gaz satisfait à la for-25 mule empirique ci-dessus, on obtient facilement un écoulement lent du bain qui correspond au but de la présente invention, La durée de soufflage qui correspond au volume et à la pression gazeuse ci-dessus, est de 1 à 30 minutes. On décrira ci-après des exemples de mise en oeuvre de la 30 présente invention: EXEMPLE 1 Four : convertisseur LD de ÎOO tonnes Type d'acier : tôle pour la construction navale Composition chimique : 35 C : 0,12 à 0,17 % Mn : 0,5 à 0,7 % Si : 0,15 à 0,30 % Al, Soluble : 0,01 à 0,02 % 69 15429. 6 2008406 Réceptacle de réception : poche ordinaire Bain d'acier : profondeur 3 «êtres, peu de laitier oxydant* Conditions des réfractaires poreux : emplacement environ comme représenté dans la 5 figure 5a; diamètre 210 mm; perméabilité 0,001 cra4/kg/seconde Conditions du soufflage : (I) Gaz s Ar 3 ÎO Volume et durée : environ 2 Nm pendant 5 minutes O Pression : environ 2,5 kg/cm Conditions de soufflage s (II) Gaz : N„ 3 Volume et durée : environ 4 Nm pendant 5 minutes O 15 Pression : 4,3 kg/cm . La variation de la teneur totale en oxygène de l'acier liquide qui a été échantillonné toutes les minutes après le début du soufflage a été celle représentée dans la figure 6. D'après la figure 6, on voit que l'oxygène total s'abaisse à environ moins 20 de 30 après un soufflage pendant 4 minutes. L'oxygène total PP® présente peu de modifications après ce moment. EXEMPLE 2 Four t le même que dans l'exemple 1 Type de l'acier : acier à haute résistance de 50 kg. 25 Composition chimique : C t 0,15 k 0,20 % Mn i 1,1 à 1,5 % Si : 0,35 à 0,50 % Al. soluble : 0,02 à 0,06 % 30 Réceptacle de réception : le même que dans l'exemple 1 Bain d'acier : le même que dans l'exemple 1 Conditions des réfractaires poreux : emplacement et perméabilité î les mêmes que dans l'exemple 1. 35 diamètre : 200 mm Conditions de soufflage I et II les mêmes que dans 1'exemple 1. La variation de la teneur totale en oxygène de l'acier li-que qui a été échantillonne à partir du début du soufflage a été 40 celle représentée dans la figure 7. D'après la figure 7, il est 69 15429 7 2008406 évident que la durée de soufflage qui convient le mieux se trouve comprise entre 5 et 7 minutes. Dans le cas ci-dessus, la durée de soufflage pour laquelle 1*oxygène total devient inférieur à 30 est comprise entre 3 et 9 minutes. La teneur en hydrogène moyenne 5 qui est de 3,5 «1 par ÎOO g d'acier est réduite à 1,8 ml. Le procédé conforme à l'invention présente un effet de déshydrogénation excellent. EXEMPLE 3 La variation de la température en fonction du temps est re-10 présentée dans la figure 8. Cette mesure est effectuée à la fois pour le procédé conforme à 1 *invention (cercles) et pour le procédé usuel (points). Dans ce cas, les aciers étaient du type indiqué dans l*exeaple 2. Conformément à la figure 8, la variation de la température avec le procédé de l'invention était de ± 3°C tan-15 dis qu'avec le procédé usuel celle du stade de coulée suivant N° 2 était supérieure à celle du premier stade de coulée N° 1 d'environ 30#C. Il s'est avéré que le lingot de la première coulée contenait de'nombreuses inclusions non métalliques et que la peau du dit lingot était mauvaise. D'autre part, le procédé de la présente 20 invention rend possible de maintenir la température du bain uniforme pendant sensiblement tout le stade de coulée et en conséquence d'obtenir un bon lingot. De plus, le procédé s,est avéré très efficace pour un pro» cédé de coulée en continu. Dans le procédé de coulée en continu 25 connu, il est nécessaire d'effectuer un contrôle exact de la température du bain. Le procédé de la présente invention rend possible de satisfaire facilement aux conditions ci-dessus. Les modes de réalisation ci-dessus décrits à titre d'exemples sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications 30 sans sortir du cadre de la présente invention. 69 15429 2008406 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de fabrication d'un acier propre caractérisé en ce qu'on dispose un ou plusieurs éléments réfractaires perméa» bles en un point du fond de la poche en dehors d'une zone délimi- 5 tée par un angle de 30° de part et d'autre de la ligne joignant le bouchon au centre de la poche et on souffle dans le bain un gaz n'ayant pas d'action nocive pour les propriétés du matériau à travers les éléments réfractaires ci»dessus de manière que les inclusions non métalliques du bain soient amenées à adhérer au 10 laitier visqueux formé le long de la paroi interne de la poche par suite de la circulation lente du bain engendrée par le soufflage de gaz ci ««dessus. 2.- Un procédé de fabrication d'un acier propre selon la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments réfractaires 15 perméables sont placés sur une ligne perpendiculaire à la ligne joignant le bouchon ou centre de la poche. 3.- Un procédé de fabrication d'un acier propre selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le gaz n'ayant pas d* action nocive pour les propriétés du matériau est choisi parmi 20 Ar2, N2> Cl2, CC14 et CF4« 40- Un procédé de fabrication d'un acier propre selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volume de gaz est compris entre 0,01 Nm^/t et 0,5 Nm^/t, de préférence entre 0,01 Nm^/t et 0,2 Nm3/*» 25 5.« Un procédé de fabrication d'un acier propre selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la pression de soufflage du gaz est égale ou légèrement supérieure à la valeur détermi» née par la formule empirique: P sa P_ + P + P_ + P. Fe p G A 30 dans laquelle : Ppe est la pression statique de l'acier liquide; Pp est la perte de pression des réfractaires poreux; Pç est une pression fonction du gaz utilisé; P^ est la pression atmosphérique. 35 6»-> Un procédé de fabrication d'un acier propre selon la revendication 5 caractérisé en ce que la durée de soufflage du gaz est comprise entre 1 et 30 minutes, de préférence 3 et 9 minutes.