Brevet FR2030295A1 — publié le 19701113

i 2030295 La fabrication de fer pur est actuellement désirable pour de nombreux usages différents. Pour obtenir du fer pur, il est essentiel de faire en sorte que la teneur totale en impuretés, spécialement en carbone, soit aussi faible que possible. Avec 5 le genre d*acier qu'on utilise dans l'emboutissage et le laminage à froid, où le rapport titane : carbone doit être supérieur à 20, il est désirable que la teneur en carbone soit inférieure à 0,01%. On économise ainsi le titane qui est très eoûteuxo Toutefois, on considère comme difficile de dégazer l'a-*10 cier fondu par des techniques usuelles de façon que la teneur en carbone de l'acier atteigne constamment des valeurs inférieures à 0,01%. La relation entre carbone et oxygène que l'on obtient dans un four usuel de fabrication d'acier, par exemple dans un convertisseur à soufflage au-dessus du bain, est indiquée par le 15 graphique annexé. Dans ce cas, il est relativement facile de ramener la teneur en carbone de l'acier au point final à une valeur d'au moins 0,01% mais il est presque impossible d'obtenir une valeur inférieure à 0,01%. Il existe un procédé connu permettant d'obtenir du fer pur contenant moins de 0,015% de carbone. 20 Dans ce procédé, on soumet au dégazage par le vide un acier fondu que l'on a préalablement affiné dans un four de fabrication d'acier jusqu'à ce que la teneur en carbone soit de 0,03-0,07% et la teneur en oxygène de 0,03-0,1%. Pour obtenir de l'acier fondu préalablement affiné jusqu'à une teneur en carbone infé-25 rieure à 0,03%, il faut allonger notablement le temps nécessaire à la fabrication de l'acier. Les inclusions de l'acier sont plus importantes étant donné la grande quantité d'oxygène contenue dans l'acier après le dégazage par le video Finalement, selon ce procédé, un acier fondu contenant 0,03-0,07% ce carbone nécessite 30 un .temps extrêmement long pour le dégazage et donc une température beaucoup plus élevée à la sortie du four, si l'on veut dé-carboner l'acier jusqu'à ce que la proportion de carbone devienne inférieure à 0,01%, spécialement inférieure à 0,005%o D'autre part, des expériences utilisant .un équipement de 35 dégazage par le vide DH ont montré que plus la teneur en carbone est faible avant le dégazage, plus la teneur en carbone est faible après le dégazage. On a trouvé nécessaire de faire en sorte 70 03887 2 2030295 que la proportion de carbone dans l'acier fondu au point final du four soit inférieure à 0,03% pour obtenir dans l'acier fondu, après dégazage, une proportion de carbone toujours inférieure à 0,01%, spécialement inférieure à 0,005%o 5 L'invention concerne un procédé de fabrication d'acier très pauvre en carbone de bonne qualité contenant moins de 0,01% de carbone» Le procédé consiste à préaffiner d'abord l'acier fondu dans un four de fabrication d'acier, spécialement dans un convertisseur à oxygène à soufflage au-dessus du bain, jusqu'à 10 ce que la proportion de carbone contenue dans l'acier préaffiné soit inférieure à 0,03%, puis à ajouter à grande vitesse du fil d'aluminium ou d'alliage d'aluminium de 3 mm de diamètre à l'acier préaffiné introduit dans une poche, de manière à ramener la proportion d'oxygène, en parties par million, dans une gamme 15 comprise entre (4-00 + point final en °G x 10^ x 4/3) et (point final en °0 x 1Q21" x 4/3 - 133)» et finalement, à effectuer un dégazage par le vide de l'acier fondu décarboné et désoxydé. On comprendra mieux l'invention grâce à la description suivante qui porte sur un mode d'exécution de l'invention et se 20 réfère au dessin annexé qui montre la relation entre les teneurs en carbone et en oxygène d'un acier. L'acier fondu contenant moins de 0,03% de carbone est obtenu par affinage dans un four de fabrication d'acier, de préférence un convertisseur à oxygène à soufflage au-dessus du 25 bain0 Dans ce cas, la quantité d'oxygène présente dans l'acier fondu est supérieure à 1000 parties par million étant donné les caractéristiques d'un convertisseur à soufflage au-dessus du bain© Si l'on exécute l'opération de dégazage par le vide dans ces conditions, la réaction C + 0 -^CQ peut seulement dimi- 30 nuer la quantité d'oxygène à raison de 4/3 de la diminution de la quantité de carbone, de sorte qu'il reste beaucoup d'oxygène dans l'acier fondu dégazé jusqu'à une proportion de carbone inférieure à 0,01%o Donc, on préaffine l'acier Tondu jusqu'au point A du graphique, c'est-à-dire 0 = 0,026% et 0 = 1200 par-35 ties par million, puis on ajoute à grande vitesse du fil d'aluminium de manière à assurer une désoxydation par l'aluminium jusqu'à ce que la proportion d'oxygène, en parties par million, 70 03887 3 2030295 soit ramenée dans une gamme comprise entre (4-00 + point final en °C x 10^" x 4/3) et (point final en °0 x 10^* x 4/3 - 133)» Cette gamme de valeurs est indiquée approximativement par le parallélogramme abcd sur le graphique et la limite supérieure de la 5 quantité d'oxygène est indiquée par la quantité résiduelle d'oxygène dans le cas supposé où la totalité du carbone de l'acier fondu est éliminéee On a trouvé qu'une proportion de 400 parties par million d'oxygène résiduel peut aboutir à l'obtention de fer calmé par 11 aluminium pur, si l'on ajoute de 1* aluminium à 10 l'acier fondu dans un bain sous vide et si l'on opère une absorption et une évacuation répétées de manière à faire flotter et à séparer les inclusions d'Âlgû^ dans 1'acierc Sans ce cas, le fer calmé par l'aluminium pur est par définition le fer dans lequel la proportion résiduelle totale d'oxygène est inférieure à 0901%. 15 La limite inférieure de la quantité d'osygène peut être définie comme la quantité minimale d'oxygène nécessaire pour diminuer la quantité résiduelle de carbone après dégazage sous vide jusqu'à une valeur inférieure à 0,01%, dans la réaction G + 0 ^C0o Pour obtenir un acier à très faible teneur en carbone, 20 contenant moins de 0,01% de carbone, il faut que le rapport oxygène : carbone obtenu avant dégazage de l'acier fondu soit le suivant : % 0 / % C = 4/3o Cela est rendu évident par le fait que la réaction de dégazage est C + 0 $»COo Quand la proportion de carbone au point final est inférieure à 0,05%, le rapport 25 % 0 / % C ^ 4/3 est toujours maintenu, compte tenu de la relation entre C et 0 au point final dans un convertisseur ordinaire» D'après la vitesse de décarburation dans la formule (a p] / dt) ^ K £CJ , on peut facilement présumer que la proportion de carbone au point final est inférieure à 0,03% au lieu 30 d'être comprise entre 0,03 et 0,05%o En tout cas, on ne peut pas affiner l'acier fondu jusqu'à ce que la proportion de carbone qu'il contient soit inférieure à 0,01% parce que la vitesse de décarburation est très faible au voisinage de C * 0,01%,, En outre, la diminution de la quantité d'oxygène à partir du point 35 A, c' est-à-dire dans la gamme comprise entre C et le point B, par la méthode usuelle consistant à introduire de l'aluminium par exemple sous forme de tiges, ne peut pas être pratiquée 70 03887 4 2030295 avec un rendement économique d'aluminium et un réglage précis de la quantité d'oxygène,, Toutefois, l'addition de fil d1aluminium et d'alliage d1 aluminium, à grande vitesse permet de régler exactement là quantité voulue» On peut la mesurer avant l'addition 5 des fils, par analyse rapide ou par la méthode à "batterie solide» L'invention est illustrée par l'exemple suivant sous forme de tableau» L'acier fondu est fabriqué dans un convertisseur de 50 tonnes à soufflage au-dessus du bain» Les lingots d'acier sont de 6-15 t et on utilise le dégazage par le vide DU. 10 Fusion I ! 1 ; 1 2 ! ! 3 ! 4 1 t • « 1 5 1 Constituants au point final du convertisseur 0% "0ç028 i s !0,025 i 10,024 !0,023 ! ! *0S018 ■i C% 10,124 !0,13Ô ! 0,12910,135 !0;144 Quantité de fils d'aluminium ajoutés kg/t f0,53 j !0,71 ! *0,79 "0,76 ! ! "0,85 I Avant dégazage C% 10,028 10,024 !0,025 î0,023 10J018 0% ï J0,071 î t0,055 ! ! j0,034 ,0,043 ! i03051 • Après dégazages G% 10,004 !0,008 !0,008 !Q,Q06 ! 0,005 0% 10,039 » !0,035 • !0,020 "0,026 f 1 "0,035 t Matières ajoutées dans le bain sous vide kg/t !A10,36!A10,35!A10,401110,45IA10,45 j | j ,Tilo5 jTil.8 Quantité d'oxygène dans le lingot d'acier ppm ï ! 98 î ! 78 , 83 , 85 « m ! ! 82 Gomme on le verra par la description ci-dessus, le procédé 30 de l'invention permet d'obtenir du fer pur qui contient moins de 0,01% de carbone après dégazage. Lorsqu'on fabrique de l'acier stabilisé au titane dans lequel le rapport titane s carbone est supérieur à 20, on peut diminuer considérablement la quantité nécessaire de titane très coûteux;. 70 03887 5 2030295 REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'acier très pauvre en carbone caractérisé par le fait que l'on préaffine l'acier fondu dans tm four de fabrication d'acier jusqu'à ce que la proportion de 5 carbone soit inférieure à 0,03% «n poids, que l'on désoxyde 1* a-cier préaffiné à l'aide de fil d'aluminium ou d'alliage d'aluminium en faisant arriver le fil dans l'aier à grande vitesse de manière à ramener la proportion d'oxygène, en parties par million, entre (400 + point final en °C x 10^* x 4/3) et (point final 10 en °C x 4/3 - 133)» et que l'on soumet l'acier fondu décarburé et désoxydé au dégazage par le vide» 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le four de fabrication d'acier est un convertisseur à oxygène à soufflage au-dessus du bain» 15 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté risé par le fait que l'on amène dans l'acier le fil d'aluminium ou d'alliage d'aluminium à une vitesse supérieure à 2,5 m/s« 4) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fil a un diamètre supérieur à 20 3 mm» 5) Acier très pauvre en carirone, obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes..