Brevet FR2106591A1 — publié le 19720505

La présente invention concerne l'affinage des aciers. Une phase essentielle de l'affinage dans tous les procédés d'élaboration de l'acier (par exemple, convertisseurs, fours Martin-Siemens et fours électriques) consiste à enlever du car-5 bone par oxydation, ainsi que d'autres éléments oxydables, notamment le silicium, le manganèse et le phosphore. L'hydrogène et l'azote sont aussi éliminés par l'action de rinçage du ""bouillonnement de décarburation". La quantité de carbone à enlever et la vitesse de décarburation commandent la vitesse 10 et le processus d*affinage et aussi les teneurs finales d'hydrogène et d'azote. En conséquence, on s'arrange habituellement pour enlever au moins 0,20% de carbone à des nuances ferritiques de l'acier et de 0,1% à 0,25% à des aciers inoxydables austé-nitiques. Ceci nécessite une teneur de carbone convenablement 15 élevée dans le bain, quelle que soit la nature de la charge (riblons d'acier, métal chaud ou fonte brute froide, ou des proportions diverses de l'un ou de l'autre). Si la charge contient 100 % de riblons d'acier, la teneur de carbone élevée nécessaire pour l'affinage exige habituellement l'addition de car-20 bone, par exemple, sous forme d'électrodes broyées, d'anthracite ou de coke. Habituellement, le degré d'affinage est tel qu'il laisse à l'acier la teneur de carbone nécessaire, mais on connaît aussi de^bas où l'on affine une charge ayant initialement une teneur 25 de carbone égale ou inférieure à celle exigée dans l'acier affiné, de sorte qu'après affinage, l'acier a inévitablement une teneur de carbone inférieure à celle demandée. Dans ce cas, il est normal de recarbu»rer l'acier affiné pour lui donner la teneur en carbone nécessaire. 30 La vitesse de décarburation varie suivant la méthode d'oxy dation adoptée. Dans le cas du "bouillonnement par minerai", c'est-à-dire de l'addition manuelle de minerai de fer ou de pailles d'oxyde de fer au bain, la réaction a lieu suivant l'équation suivante : 35 C + PeO > 3?e + Co et de la même manière, avec d'autres oxydes de fer, I^O^, IFe^O^ et avec l'oxydation du silicium et autres éléments précités. Bien que ce procédé évite la pollution de l'atmosphère ambiante, ou tout au moins produise une quantité de "fumée" dont on peut 40 se débarrasser facilement à l'aide d'un dispositif d'épuration 71 34156 2 2106591 approprié, il présente plusieurs inconvénients fondamentaux : (1) la réaction est lente, (2) comme conséquence de (1), l'élimination de l'hydrogène et de l'azote par l'effet de rinçage du ""bouillonnement" n'est 5 pas assurée. En outre, cette technique est généralement inapplicable aux charges d'acier inoxydable. L'insistance apportée par les aciéristes à augmenter sans cesse les vitesses de décarburation a conduit à la mise au point 10 d'un procédé considéré jusqu'ici comme la manière la meilleure d'effectuer un affinage rapide de l'acier, nommément, le procédé de la lance à osygène, c'est-à-dire l'injection d'oxygène gazeux dans le bain de métal en fusion. L'effet de cette injection est le suivant : 15 (1) le bilan thermique global de la réaction est exother mique, (2) la réaction est rapide et (3) comme conséquence de (2), l'élimination de l'hydrogène et de l'azote par l'effet de rinçage du "bouillonnement" est 20 assurée. Cette technique est aussi applicable aux charges d'acier inoxydable. Toutefois, des fumées d'oxyde de fer, denses et brunes, se dégagent au cours de la réaction et il faut installer un dispositif d'épuration complexe et coûteux pour éviter la 25 pollution de l'atmosphère environnate. Le dégagement de fumées brunes d'oxyde peut être réèuit, voire évité, en utilisant un brûleur consommant de l'oxygène et un combustible (mazout ou gaz), mais la vitesse de décarburation est généralement plus lente qu'avec la lance à oxygène et les 30 frais d'exploitation sont plus élevés, particulièrement en raison de la consommation de combustible, de la consommation plus importante d'oxygène et du coût de l'eau de refroidissement qui doit être prévue pour les brûleurs. En outre, cette technique est limitée aux aciers au carbone et faiblement alliés. 35 On a déjà imaginé d'injecter des oxydes métalliques divisés en particules au-dessous de la surface du bain à l'aide d'un gaz véhiculeur fortement oxydant, par exemple, de l'oxygène tel quel ou de l'air fortement enrichi en oxygène, c'est-à-dire contenant au moins 45% d'oxygène en volume (comme dans le brevet US 40 2.502.259). L'effet de cette injection est inévitablement 71 34156 3 2106591 d'augmenter la rapidité de l'opération d'affinage par rapport au procédé traditionnel d'affinage par addition de minerais. L'injection d'oxydes sous forme de particules a jusqu'ici été effectuée principalement dans le "but de réduire la température 5 du bain, aveG pour conséquence une diminution de l'usure des garnissages réfractaires des fours. On a aussi suggéré que la présence d'oxydes finement divisés dans un gaz véhiculeur constitué par de l'oxygène ou de l'air enrichi avec de l'oxygène produit un effet sur les fumées produites pendant l'affinage en 10 vertu de son effet de refroidissement sur le métal fondu.Toutefois, bien que la présence d'un oxyde sous forme de particules dans un gaz véhiculeur fortement oxydant puisse avoir un effet mineur sur la formation de fumées, le fait que l'oxygène est présent, sous forme gazeuse en quantités relativement grandes 15 introduit les mêmes conditions que celles qui prévalent dans le soufflage d'oxygène lui-même, avec pour conséquence le dégagement d'une quantité de fumée brune et dense d'oxyde de fer suffisante pour nécessiter la présence d'un matériel complexe et coûteux d'épuration des fumées. 20 les mêmes conditions s'appliquent au matériel d'injection de poudre du type décrit dans le brevet britannique 970 990. Dans ce brevet, il est fait état de la possibilité de l'injection d'un oxyde pulvérulent (comme un minerai de fer broyé en poudre) éans un gaz véhiculeur constitué par de l'air comprimé. Toutefois 25 ce matériel a été conçu dans le but d'incorporer de l'oxyde de fer en quantité suffisante pour former environ 20% du poids total du bain. Les quantités d'oxyde métallique pulvérulent injectées par ce matériel se comptent donc par tonnes, exigeant des volumes d'air comprimé si importants que la quantité d'oxy-30 gène incorporée au bain sera suffisante pour conduire au même problème que celui inhérent au soufflage d'oxygène par lance, c'est-à-dire la production de fumées brunes denses. Il est fait également mention dans ce brevet britannique d'un gaz inerte comme gaz véhiculeur. Cependant le volume de gaz inerte sera si 35 important qu'il aura un effet de refroidissement indésirable sur le bain au cours de l'affinage. La présente invention a donc pour objet principal d'enlever le carbone et autres éléments oxydables à une vitesse suffisamment élevée pour obténir une économie et un rendement maximum 40 sans le dégagement excessif de fumées denses et brunes d'oxyde 71 34156 4 2106591 de fer associé au procédé de la lance à oxygène et sans refroidissement exagéré du bain ; il a en outre pour objet d'obtenir une diminution de la teneur en hydrogène et en azote. A cet effet, le procédé d'affinage de l'acier selon l'inven-5 tion consiste à injecter dans un métal en fusion un oxyde divisé en particules d'un métal qu'on désiré retrouver dans l'acier fini, de sorte que le carbone est enlevé rapidement du bain par la réaction entre ledit carbone et l'oxyde métallique et l'hydrogène et l'azote sont expulsés hors du bain par 10 l'effet de rinçage, l'oxyde métallique étant injecté à l'aide d'un gaz véhiculeur et la quantité de gaz utilisé étant telle qu'elle ne peut produire un refroidissement excessif du métal en fusion et que la quantité^.'oxygène qu'il contient est insuffisante pour provoquer le dégagement de fumées brunes d'oxyde 15 de fer. On a constaté que lorsque la quantité d'oxygène fournie par le gaz véhiculeur n'est pas supérieure au volume de monoxyde de carbone produit par la réaction entre le carbone et le métal en fusion et, de préférence, inférieure à ce volume, l'affinage de 20 l'acier s'effectue sans dégagement de fumées. De préférence le volume du gaz véhiculeur ne doit pas être supérieur à 187,29 da3 par kg d'oxyde métallique. Lorsque les conditions le permettent, on peut mêâe employer des volumes moins importants, tels que 124,86 dmj/kg, voire 62,43 dm3/kg. 25 L'invention est basée sur la découverte du fait qu'il est possible d'éliminer du carbone et autres éléments oxydables lorsqu'on emploie un oxyde métallique pulvérulent pour l'opération principale de décarburation; En fait, c'est en évitant d'employer le gaz véhiculeur d'une manière et dans une proportion 30 telles qu'il agit lui-même comme un agent oxydant important qu'on évite la création d'une atmosphère oxydante au-dessus du bain de métal en fusion, atmosphère qui est elle-même la cause du dégagement de fumée brune d'oxyde. Il est clair que plus la proportion de l'oxygène contenu dans le gaz véhiculeur est élevée, 35 moins il y a de chances d'éviter le dégagement de fumées pour des quantités données de gaz véhiculeur. Les proportions maximales d'oxygène qui peuvent être employées pour une vitesse d'injection et une quantité injectée données peuvent être déterminées pour n'importe quel four par simple expérimentation. Ainsi, le 40 gaz véhiculeur peut être de l'air, du gaz carbonique ou un gaz 71 34156 5 2106591 dont le potentiel oxydant n'est pas supérieur à celui de l'air enrichi en oxygène et contenant, en volume, de 30% à 35% environ de 02» En limitant le volume de gaz par kg de poudre, lorsque le gaz contient de l'oxygène libre ou en combinaison, ou lorsque 5 le gaz est inerte, il ne se produit pas de refroidissement excessif du métal en fusion, refroidissement susceptible d'amener la solidification du métal, phénomène extrêmement indésirable et qui doit être évité. On comprendra que la description générale ci-dessus et la 10 description détaillée ci-après n'ont qu'une valeur explicative et d'exemplarité et ne limitent en rien la portée de l'invention. C'est ainsi que, dans le cadre de l'invention, on a constaté que lorsque le volume de gaz véhiculeur est maintenu à 15 une valeur proche du minimum nécessaire pour l'injection de l'oxyde métallique, on obtient une décarburation satisfaisante et une élimination suffisante de l'hydrogène et d,e l'azote,avec un dégagement minime ou inexistant de fumées brunes désagréables d'oxyde de fer, même lorsque la teneur du gaz en oxygène libre 20 ou en combinaison correspond à un potentiel oxydant équivalent de celui de l'air enrichi en oxygène et contenant approximativement de 30% à 35% de Og* L'injection de l'oxyde à l'aide d'un gaz véhiculeur selon l'invention, permet d'obtenir une vitesse de décarburation 25 suffisamment élevée pour assurer l'élimination de l'hydrogène et de l'azote du bain pendant la décarburation. En même temps ce procédé de décarbusation présente l'avantage extrêmement important de pouvoir être mis en oeuvre en diminuant fortement, voire en supprimant, le dégagement des 30 fumées brunes d'oxyde de fer. Ainsi, l'invention est la première à découvrir que le volume de monoxyde de carbone résultant de l'oxydation du carbone peut être utilisé pour empêcher, dans des proportions considérables, le dégagement de fumées denses d'oxyde de fer 35 dans un processus d'affinage ayant une vitesse de décarburation comparable à celle des procédés de soufflage d'oxygène par lances. Au cours d'une décarburation rapide du bain, quelle que soit la manière dont elle est obtenue, le bouillonnement amène 40 la surface du bain de métal en fusion à projeter une fine vapeur 71 34156 '6 2106591 un fin brouillard de fer presque pur, et c'est l'oxydation de ce brouillard, de cette vapeur, qui provoque le dégagement de fumées denses d'oxyde de fer. Ce fin brouillard, cette fine vapeur, n'existent qu'immédiatement au-dessus de la surface du 5 bain car, au-delà de cette zone, il se produit une coagulation en grosses particules auxquelles l'oxydation donnerait seulement un revêtement et qui, selon toutes probaMlités, retomberaient dans le laitier. C'est pourquoi lorsque le gaz véhiculeur contient moins de 30% à 35% environ, en volume, d'oxygène et lorsque le 10 volume d'un gaz véhiculeur, tel que l'air n'est ,de préférence, pas notablement supérieur à celui nécessaire pour assurer commodément l'injection de l'oxyde métallique sous forme de particules ,par exemple, lorsqu'il est inférieur à 187,29 dm3 environ par kg d'oxyde, le volume du monoxyde de carbone produit 15 par la réaction est supérieur au volume d'oxygène injecté et il forme au-dessus de la surface du bain une nappe dont la nature non oxydante n'est pas perturbée par le volume relativement réduit d'oxygène gazeux du gaz véhiculeur qui s'échappe aussi du métal en fusion. En conséquence, dans la zone de l'atmosphère du four 20 où se trouve le fin brouillard de fer, il règne des conditions non oxydantes de sorte que la décarburation a lieu avec une absence presque complète de fumées denses et brunes d'oxyde de fer. Le gaz véhiculeur employé dans le procédé selon l'invention 25 eet donc un gaz dont la fonction est essentiellement de véhiculer l'oxyde métallique ajouté, ce dernier étant l'agent principal de la conversion du carbone du bain en monoxyde de carbone. Toutefois, le gaz véhiculeur peut participer dans une faible mesure au processus d'oxydation sans s'écarter du procédé selon 30 l'invention et il peut donc jouer un rôle actif dans les réactions d'oxydation en introduisant de l'oxygène dans le bain de métal en fusion, tant que le potentiel oxydant est maintenu au-dessous des limites spécifiées plus haut et"que le volume de gaz en fonction de la quantité d'oxyde est maintenu dans les limites 35 également indiquées. Des gaz contenant des proportions d'oxygène plus élevées produisent des dégagements de fumées inacceptables, même si le rapport entre le volume de gaz et le poids d'oxyde injecté est maintenu à une valeur minimale. Les autres avantages du procédé selon l'invention, en 40 particulier, lorsqu'on utilise de l'air comme gaz véhiculeur, 71 34156 7 2106591 sont les suivants : (1) le processus de décarburation est relativement peu coûteux ; (2) le "bouillonnement peut être commencé et poursuivi à 5 une température de "bain relativement basse ou il peut être enrichi et poursuivi à n'importe quelle température désirée par l'action continue d'une source de chaleur extérieur sur le four; (3) comme conséquence de (2) des conditions peuvent être crées qui sont extrêmement favorables à l'oxydation et l'élimi- 10 nation d*éléments indésirables ; (4) n'importe quelle vitesse de décarburation peut être reproduite au cours d'opérations successives ; (5) une partie de l'oxyde peut être injectée dans le laitier, au-dessus du bain, pour y former un mélange de fer 15 et de laitier qui, non seulement facilite la décarburation, mais encore augmente le rendement en métal; (6) L'injection ne produit pas une usure grave du revêtement réfractaire du four, comme cela se produit fréquemment avec les lances à oxygène ou les brûleurs à oxygène et combustible, 20 pas plus qu'elle n'entraîne la consommation d'eau nécessitée par le refroidissement des dits brûleurs. Le matériel pour distribuer et injecter l'oxyde est peu coûteux à installer et à faire fonctionner. Ainsi, il peut consister simplement en une trémie dont l'orifice de sortie 25 communique avec la conduite du gaz véhiculeur, avec des moyens dans l'orifice précité pour contrôler l'écoulement de la poudre vers la conduite, laquelle est raccordée à une lance pour injecter la poudre dans le bain. De préférence, l'écoulement de la poudre est commandé par des moyens capables d'envoyer la 30 poudre par impulsions dans la conduite du gaz véhiculeur ; cette alimentation puisée peut être assurée par une vanne en forme de roue à palettes montée dans le fond de la trémie, chaque compartiment défini entre deux palettes de ladite roue assurant un dosage efficace de la quantité de poudre d'oxyde envoyée dans 35 la conduite du gaz véhiculeur. De préférence,il est prévu deux trémies fixées à un pivot central, une des trémies étant raccordées à la conduite du gaz véhiculeur. Lorsque cette trémie est vide, il suffit de la débrancher de la conduite et de faire tourner l'ensemble autour du pivot pour amener l'autre trémie, 40 qui est pleine, à la position où elle peut être raccordée à la 71 34156 8 2106591 conduite du gaz véhiculeur. Pendant qu'une trémie se vide, l'autre se remplit. Ce procédé admet une variation dans la teneur de carbone initiale du bain. Ainsi, si la teneur de carbonejde la charge 5 qui a constitué le bain est supérieure à celle requise pour l'acier affiné, l'injection est poursuivie jusqu'à ce que la décarburation par oxydation laisse une teneur de carbone égale à celle désirée pour l'acier final, auquel moment l'hydrogène et l'azote ont été éliminés et d'autres éléments indésirables, IO tels que le silicium, le manganèse et le phosphore ont tous été oxydés dans les proportions désirées. De même si la charge qui a constitué le bain a une teneur de carbone insuffisante pour que la teneur de carbone finale de l'acier affiné soit celle exigée, l'injection est poursuivie jusqu'à ce que le car-I5 bone ait été éliminé en quantité suffisante pour assurer l'élimination de l'hydrogène et de l'azote et l'oxydation de tous les autres éléments indésirables, puis l'acier affiné est recarburé de manière connue, pour lui donner la teneur de carbone désirée. >0 Cette technique est applicable à toutes les nuances d'acier mentionnées plus haut. Suivant le type d'acier qui doit être élaboré, les oxydes appropriés sont ceux du fer, du nickel, du chrome, du molybdène, du cuivre, du cobalt et du tungstène. Par exemple, pour les aciers au carbone, on utilise des >5 oxydes de fer entre autres, sous forme de battitures de laminage, de minerai de fer et de poussières d'oxyde de fer provenant d'installations de traitement des fumées. Pour l'acier inoxydable, on utilise des oxydes de nickel, de chrome, de molybdène, de cuivre, de cobalt ou de tungstène, ou n'importe >0 quelle combinaison de ces oxydes, éventuellement aussi avec un oxyde de fer, pour favoriser les réactions d'oxydation et, en même temps, fournir une source moins onéreuse, pour une partie au moins des constituants métalliques des aciers. Sous l'appellation de "particule", telle qu'elle est 35 utilisée dans le mémoire descriptif et dans les revendications, on entend toutes les granulométries utilisables, depuis celles relativement grossières (par exemple 5»75 mm) jusqu'aux très fines. Il va de soi que les particules d'oxyde métallique ne peuvent être grossières au point de ne pouvoir être soufflées à 40 travers la lance, pas plus qu'elles ne peuvent être fines au 71 34156 9 2106591 point d'être maintenues en suspension dans le gaz et de n'être injectées que dans l'atmosphère du four. L'éventail des granu-lométries appropriées est le suivant : 100 % des particules ont une dimension inférieure à 6,35 mm; 5 pas plus de 30 % environ des particules ont une dimension inférieure à 0,0104 mm. Pour faciliter et accélérer les réactions entre le laitier et le métal, qui font partie de processus d'affinage, on peut injecter des matières formant du laitier, comme de la chaux 10 pulvérulente ou en roche, ou du spath fluor, en même temps que l'oxyde métallique pulvérulent (ou les oxydes), soit de façon continue, soit pendant une ou plusieurs périodes choisies, au cours de l'affinage. Pour illustrer l'invention de façon plus spécifique, il est 15 fait appel aux exemples ci-après, qui décrivent l'affinage sans fumée de l'acier par le procédé suivant l'invention. Ces exemples n'ont pas d'autre but que celui d'illustrer l'invention et nçâ-oivent pas être considérés comme limitant la portée de l'invention, de quelque façon que ce soit. 2S5 Exemple 1 : acier au carbone On charge des riblons d'acier dans un four électrique de 4 toanes et l'on chauffe à une température de 1550°C, un laitier étant formé de façon connue au-dessus du bain. Le bain est alors prêt à être oxydé et l'on y injecte, pendant deux minutes, 25 à raison de 22,680 kg/minute, au moyen d'une lance immergée dans le bain at en utilisant de l'air comprimé comme gaz véhiculeur, des battitures de laminage ayant la granulométrie suivante : Dimensions des particules % en poids mm 30 3,17 - 2,41 6,1 2,41 - 1,685 13,4 1,685-1,395 3,5 1,395 - 1,193 6,1 1,193 - 0,99 6,1 35 0,99 - 0,863 4,5 0,863 - 0,687 5,1 0,687 - 0,508 11,8 0,508 - 0,356 11,8 moins de 0,356 30,6 40 Le volume total d'air injecté est de 2,832 m3 normaux. 71 34156 10 2106591 Des échantillons du bain sont prélevés immédiatement avant et immédiatement après l'injection d'oxyde et l'analyse donne les résultats suivants : C Mn Si S P Ni Or *2 H2 ppm 1 0,39 0,32 0,02 0,033 0,015 0,15 o v» o KO 0,012 5,3 2 0,24 0,25 0,00 0,32 0,13 0,15 0,09 0,008 2,4 1 : avant injection 2 : après injection. LgAeneur de carbone désirée pour l'acier étant de 0,24 % une récarburation n'est donc pas nécessaire. Le bain est ensuite 15 débarrassé du Mtier, désoxydé, un laitier réducteur est formé de manière connue et, finalement, la coulée est effectuée. La vitesse de décarburation est telle que la teneur d'hydrogène et d'azote est réduite dans des proportions appréciables, ainsi que le montre le tableau ci-dessus et le processus d'oxyda-20 tion a lieu sans que le bain dégage une fumée brune visible. Exemple 2 ; acier au carbone On suit la même procédure que celle exposée à l'exemple 1 et le bain est oxydé, ici aussi, par injection de battitures ds laminage broyées jusqu'à une graniiométrie maximale de 3,353 mm, 25 à l'aide d'air comprimé comme gaz véhiculeur, mais l'injection dure 3 minutes )â, à raison de 45,359 kg/minute. La quantité d'air utilisée, mesurée à la température et à la pression standard, est de 10,619 m3« Le processus d'oxydation ne donne lieu à aucun dégagement visible de fumée brune. 30 L'analyse des échantillons prélevés immédiatement avant et après l'injection montre que le bain contient (% en poids) : C Mn S P If2 H2 ppm 1 0, 40 0,29 0,034 0,004 0,011 3,0 2 0,24 0,23 0,025 0,002 0,010 2,7 1 : avant injection 2 : après injection. 40 Dans ce cssj l'acier affiné doit avoir une teneur finale 71 34156 n 2106591 de carbone de 0,30 % et, en conséquence, l'acier obtenu est re-carburé par addition de 127,005 kg de fonte brute contenant 4 % de C. Exemple 3 ' acier inoxydable austénitique 5 On suit la même procédure que celle exposée à l'exemple 1, pour une cliarge de 508,023 kg dans un four à arc électrique, et ici aussi, on oxyde le bain en injectant des battitures de laminage broyées jusqu'à line granulométrie maximale de 3,353 mm (comme à l'exemple 1), avec de l'air comprimé comme gaz véhiculeur. 10 La poudre est injectée à raison de 9,072 kg/minute pendant 3 minutes et le volume total de l'air utilisé, exprimé en mètres cubes normaux (pm3) c'est à dire dans les conditions "normales" de température et de pression, est égal à 2,973 nm3» L'oxydation ne donne lieu à aucun dégagement visible de fumée brune. 15 L'analyse des échantillons prélevés immédiatement avant et après l'oxydation montre que le bain contient (% en poids) i C Si S P Ni Cr N2 1 1,1 0,52 0,022 0,041 8,66 16,1 0,053 2 0,05 0,42 0,019 0,030 7,48 9,1 0,020 1 : avant injection 25 2 : après injection. Ce tableau montre clairement la réduction par oxydation des éléments oxydables. La teneur de Cr de l'acier a été réduite à un niveau trop bas pour l'analyse finale désirée pour l'acier et, en conséquence, on ajoute au laitier des agents réducteurs, tels 30 que le ferro-silicium, de sorte que le Cr libéré du laitier passe alors dans le bain. Après échantillonnage, on constate que la teneur de Cr a remonté à 14 Le bain est ensuite débarrassé du laitier, on forme un laitier réducteur, puis on effectue la coulée. Si la teneur des 35 autres éléments de l'alliage doit être augmentée, des additions appropriées de ces éléments peuvent être faites après formation du laitier réducteur. Exemple IV : acier inoxydable austénitique On suit la même procédure que celle exposée à l'exemple 1, 40 mais on utilisé dans ce cas de l'oxyde de nickel pulvérulent, 71 34156 12 2106591 ayant une granulométrie similaire à celle des battitures de laminage de l'exemple 1, pour la phase d'oxydation, avec de 1' air comprimé comme gaz véhiculeur, la poudre étant injectée pendant 2 minutes à raison de 4,536 kg/minute et le volume total 5 d'air utilisé étant de 0,849 nm3. Le processus d'oxydation se déroule sans dégagement visible de fumées "brunes. L'analyse des échantillons prélevés immédiatement avant et après 1'oxydation montre que le bain contient : C Si S P Mn Cr Ni Mo 1 0,26 0,28 0,005 0,034 0,76 10,8 5,49 0,73 2 0,20 0,10 Q 001 0,037 0,38 8,16 9,06 0,77 1 : avant injection 2 : après injection. Pendant la phase d'oxydation, l'augmentation de la teneur de nickel montre qu'on récupère 95 % du nickel contenu dans 1' 20 oxyde de nickel. On modifie de la manière décrite à l'exemple 3 la teneur de chrome et d'autres éléments alliés pour obtenir la composition désirée de l'acier final. Exemple 5 ; acier allié à 5 % de chrome On suit la même procédure que celle exposée à l'exemple 1, 25 ea utilisant un mélange de 50 %/sfble de chromite (minerai de chrome broyé) et de 50 % de battitures, de laminage ayant tous deux la même granulométrie que les battitures de l'exemple 1, Le processus d'oxydation se déroule sans dégagement apparent de fumées brunes. 30 Des échantillons sont prélevés immédiatement avant l'oxyda tion et l'on constate que le bain contient 0,75 % de carbone et 6,18 % de chrome. Après oxydation, le bain contient 0,65 % de carbone et 5,80 % de chrome, cette dernière teneur étant parfaitement dans les limites de 5 % à 6 % fixées pour l'acier final. 35 Le sable de chromite a donc constitué une source de chrome peu coûteuse pour le bain et il a efficacement compensé la réduction par oxydation du chrome, rendant ainsi inutile l'addition de chrome coûteux lors de la phase de réduction. Exemple 6 : acier au carbone 40 On place dans un four électrique 38,557 tonnes de riblons 71 34156 13 2106591 et l'on chauffe à une température de 1 500°C, un laitier étant formé de manière connue. Le bain est alors prêt à être oxydé et on y injecte pendant 3 minutes, à raison de 169,009 kg/minute, des fines provenant d'une installation de frittage de minerais 5 de fer, passant par un tamis dont l'ouverture est de 6,35 mm, à l'aide d'une lance immergée dans le bain. On utilise comme gaz véhiculeur de l'air comprimé sous une pression de 3,515 kg/cm2. La quantité totale d'air comprimé utilisée correspond à un volume de 12,74-3 nm3« Le processus d'oxydation se déroule sans dégage-10 ment apparent de fumées brunes. On prélève des échantillons du bain immédiatement avant et immédiatement après l'injection et l'on constate que le bain contient en poids) : 15 0 Ma Si S P Cr *2 0,415 0,33 0,03 0,047 0,021 0,21 0,017 20 0,265 0,20 0,02 0,045 0,015 0,18 0,00 7 Le bain est ensuite débarrassé de son laitier, désoxydé, un laitier réducteur est préparé de façon connue, puis on procède à la coulée. Exemple 7 25 Dans un four Martin-Siemens de 240 tonnes, on place 14-7,32 tonnes d^tiblons et 96,52 tonnes de métal chaud provenant d'un haut-fourneau. Au moment de la fusion, le métal contient 0,70 % de carbone, teneur qui tombe à 0,4-5 % 48 minutes plus tard. A ce moment-là, on injecte 1 420,608 kg d'oxyde de fer pulvérulent 30 avec de l'air comprimé sous une pression de 3>515 kg/cm2 comme gaz véhiculeur, à l'aide d'une lance immergée dans le bain. La quantité totale d'air comprimé utilisée correspond à un volume de 39,643 nm3. L'oxyde de fer Présente la granulométrie suivante : 35 Dimensions des particules (mm) % en poids 3,390 - 1,590 0,7 1,590 - 0,060 15,0 0,060 - 0,025 24,5 0,025 - 0,018 3,8 0,018 - 0,015 11,6 71 34156 14 2106591 0,015 - 0,0105 10,5 0,0105 - 0,0075 24,7 Des échantillons prélevés dans le bain à des moments dif-5 férents pendant la période d'affinage ont été analysés et 1' analyse donne les résultats suivants : Echantillon %C Baisse de %C par heure A la fusion 0,70 ) 0,31 18 minutes après 0,45 ) 10 51 $ minutes après, début de l'injection ) ) 0,60 57 % minutes après, fin de l'injection ) 60 minutes après la fusion 0,25 ) ) 0,17 117 minutes après la fusion 0,08 ) ^ L'acier est coulé en lingots de la manière habituelle. L'oxydation a lieu sans dégagement perceptible de fumées brunes. Exemples 8 et 9 Les exemples 8 et 9 sont effectués pour illustrer la limite 20 imposée à la quantité d'oxygène qui doit se trouver dans le gaz véhiculeur pour empêcher le dégagement de fumées brunes. Dans chaque exemple, on injecte des battitures de laminage broyées en poudre dans un four à résistances de 204,116 kg, en utilisant de l'air comprimé comme gaz véhiculeur. L'air est 25 ensuite enrichi avec de l'oxygène jusqu'au moment où l'on commence à déceler le dégagement de fumées brunes,moment auquel on relève le pourcentage d'oxygène dans le gaz véhiculeur. Les pourcentages relevés sont portés dans le tableau suivant : ^4 a«i Exemple débit des battitures de laminage kg/minute débit de débit de 11 air 11 oxygène m3/minute au début du dégagement des fumées m3/minute débit volume iotal de 11 du gaz oxygène véhicu- dans l1 leur air m3/minu- m3/minu- déga-te te gement des fumées m3/minute volume total de 1' oxygène au début % d'oxygène dans le gaz véhiculeur au début du dégagement des fumées m3 de gaz véhiculeur/ kg de battitures cju J5. en o 8 4,536 0,368 0,057 0,425 0,074 0,130 30,5 0,094 6,804 0,368 0,037 0,405 0,074 0,110 27,7 0,059 9,072 0,368 0,065 0,433 0,074 0,139 31,8 0,048 4,536 0,368 0,042 0,410 0,074 0,116 28,0 0,090 9 6,804 0,300 0,051 0,351 0,059 0,110 31,5 0,051 9,072 0,405 0,085 0,490 0,082 0,167 35,0 0,054 \n KJ) O O Cn -O 71 34156 16 2106591 Il ressort du tableau précédent que, pour des débits de battitures compris entre 4,356 et 9»072 kg/minute et des rapports m3 de gaz/ kg de battitures de l'ordre de 0,624/1, le dégagement de fumée commence lorsque la teneur en oxygène du gaz véhiculeur 5 approche 30 % en volume. Exemple 10 - acier au carbone Dans un four à résistances de 204,114 kg, on place une charge de riblons d'acier et l'on chauffe à une température de 1540°G, un laitier étant formé sur le bain de n'importe quelle 10 manière connue. Le bain est alors prêt à être oxydé, et l'on y injecte à l'aide d'une lance immergée, pendant une minute, des battitures de laminage broyées en poudre dont la distribution granulométrique est analogue à celle des exemples précédents, à raison de 4,536 kg/minute. On utilise le gaz carbonique (COg) 15 comme gaz véhiculeur. Le volume total de gaz carbonique utilisé est de 1,416 n*3. Des échantillons du bain sont prélévés immédiatement avant et immédiatement après l'injection d'oxyde de fer et l'on constate qu'il contient (jfc en poids) 20 " C Mn Si S P 1 1,03 0,65 0,01 0,024 0, 035 2 0,85 0,23 0,01 0,036 0,024 1 : avant injection 2 : après injection. L'acier est amené à sa teneur désirée de carbone par la réac-30 tion et il n'est dxmc pas nécessaire de le recarburer. Le bain est ensuite débarrassé du laitier, désoxydé, puis un laitier réducteur est préparé d'une manière connue et, finalement, on procède à la coulée. La vitesse de décarburation est telle que la teneur en hydro-35 gène et en azote est diminuée de façon appréciable et le processus d'oxydation se déroule sans dégagement apparent de fumée brune. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls exemples qui ont été décrits ci-dessus ; elle embrasse, au contraire toutes les variantes de mise en oeuvre de ce procédé. 71 34156 2106591 REVENDICATIONS 1. - Procédé d'affinage de l'acier consistant à injecter dans un métal en fusion un oxyde d'un métal dont la présence est dé-siréedans l'acier fini, sous forme de particules, de sorte que 5 du carbone est éliminé rapidement du bain par la réaction du carbone avec l'oxyde métallique et que de l'hydrogène et de 1" azote contenus dans le métal en fusion sont éliminés par l'effet de rinçage de la décarburation, l'oxyde métallique étant injecté à l'aide d'un gaz véhiculeur, caractérisé en ce que la quantité 10 de gaz employée est telle que l'oxygène qu'il contient est insuffisant pour provoquer le dégagement de fumées brunes d'oxyde de fer et qu'elle est elle-même insuffisante pour provoquer Tin refroidissement excessif du métal en fusion. 2. - Procédé d'affinage selon la revendication 1, caracté-15 risé en ce que le volume de gaz véhiculeur utilisé est compris entre 62,43 et 187,29 dm3 par kg d'oxyde métallique sous forme de particules. 3. - Procédé d'affinage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le gaz véhiculeur a un 20 potentiel oxydant qui n'est pas supérieur à celui de l'air enrichi à l'oxygène contenant de 30 % à 35 % environ de 0^ en volume. 4. - Procédé d'affinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz véhiculeur est l'air atmosphérique. 5. - Procédé d'affinage selon la revendication 3} carac-25 térisé en ce que le gaz véhiculeur est le gaz carbonique. 6. - Procédé d'affinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz véhiculeur est un gaz inerte. 7. - Acier obtenu par le procédé d'affinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.