Brevet FR2259912A1 — publié le 19750829

La présente invention concerne l'obtention de basses teneurs en carbone dans les aciers alliés contenant du chrome et plus spécialement les aciers inoxydables0 On sait que la décarburation de bains d'acier contenant du chrome ne peut se faire sans perte notable de chrome dans la scorie que si l'on recourt à l'un ou l'autre des deux moyens suivants: a) Décarburation à température élevée. b) Décarburation sous pression partielle d'ozone de carbone réduite. La température aoit être d1autant plus élevée, ou bien la pression partielle d'oxyde de carbone doit être d'autant plus basse, que la teneur en carbone du bain est plus faible,- et que sa teneur en chrome est plus élevée. Faisant appel au deuxième moyen, c'est-j-dire à une pression partielle d'oxyde de carbone d'autant plus basse que la teneur en carbone du bain est elle-meme plus faible, la demanderesse, dans les brevets~71-1946f, 71-27015, 71-27016, a décrit des modalités nouvelles d'affinage de bains d'acier inoxydable, au moyen de tuyères doubles ou triples, et particulièrement de tuyères triples dans lesquelles - du fuel-oil est injecté dans l'espace annulaire externe, afin de protéger contre l'usure à chaud la tuyère et le fond du conver tisseur. - de l'oxygène, de la vapeur d'eau, des gaz neutres peuvent titre in jectés simultanément ou successivement, à l'état de mélanges ou en fluides séparés En particulier, dans le cadre des trois brevets précités de la demanderesse, la séquence d'affinage d'un bain d'acier inoxydable au moyen de tuyères triples peut avantageusement être la sui vante - affinage à 1, oxygène pur sur les sections centrales des tuyères triples, avec fuel-oil en périphérie, jusqu'à un niveau de carbone supérieur à 0,400 %, - affinage avec vapeur d'eau au centre de la tuyère, avec oxygène dans l'espace annulaire intermédiaire, la protection périphérIque par fuel-oil étant maintenue, jusqu'à un niveau de carbone au moins égal à 0,100 co, La vapeur d'eau présente ici trois avantages a) sa dissociation fournit de l'oxygène, qui permet de poursuivre l'affinage du bain, b) sa dissociation fournit.de l'hydrogène, qui est un agent de dilution de 11 oxyde de carbone et qui, à ce titre, favorise la décarburation par rapport à la scorification du chrome. c) l'effet endothermique de sa dissociation est un moyen d1action sur le bilan thermique de I'opération, mais pour obtenir de l'a cier de très basse teneur en carbone, par exemple inférieur à 0,015 '0, effet de dilution obtenu avec la vapeur d'eau seule peut devenir insuffisant pour éviter une scorification du chrome trop élevée, Le but de la présente invention est d'éviter cette scorification du chrome trop élevée sans faire appel à de hautes températures, tout en obtenant les très basses teneurs en carbone désirées. A cet effet, la présente invention a pour objet un mode de soufflage dans un bain d'acier au chrome au moyen de tuyères soufflant au-dessous du niveau du bain, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone de l'acier et d'éviter une scorification exagérée du chrome, caractérisé en ce qu'on insuffle simultanément au moyen de tuyères de la vapeur d'eau et un gaz neutre, tel que de l'argon ou de l'azote, la proportion de vapeur d'eau et de gaz neutre étant réglée à la fois de façon à limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone désirées, et à maitriser simultanément le réglage de la température du bain. Comme on le comprend l'un des principaux avantages de la présente invention est un effet de superdilution de l'oxyde de carbone grâce au gaz neutre, dont l'effet de dilution s'ajoute à celui de l'hydrogène issu de la dissociation de la vapeur dieau. Un autre avantage de l'invention est que l'on peut faire varier la proportion relative de vapeur d'eau et de gaz neutre de façon à bien maitriser le réglage de la température du bain, puisqu'un gaz neutre est moins refroidissant que le même volume de vapeur d'eau. Ce gaz neutre peut etre de l'argon si l'on veut obtenir de l'acier au chrome avec de basses teneurs en azote. Ce gaz neutre peut etre de l'azote si la spécification de la nuance d'acier à élaborer tolère une certaine renitruration. D'ailleurs, suivant une ca ractéristique particulière de l'invention, le débit de gaz neutre peut être réglé suffsamrnent fort pour permettre l'élaboration d'aciers au chrome à haute teneur en azote0 L'injection d'azote peut ainsi devenir lui avantage pour les nuances très renîtrurées contenant jusqu'à 1 .500 à 2.500 p.p.m. d'azote. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé de soufflage selon l'invention. Dans un convertisseur de 6 tonnes équipé de tuyères triples, le bain est affiné jusqu'à une teneur en carbone de l'ordre de 0,145 %, au moyen d'injection d'oxygène et de valeur d'eau, tandis qu'une injection de fuel-oil protège les tuyères contre l'usure. 1a température du bain est alors de 16900C, la teneur en chrome est de 15,2 % et la teneur en azote est de 720 p.p.m. L'affinage est poursuivi avec l'inJection de vapeur d'eau pendant 5 minute s à raison de 6 kg/min sur la section annulaire intermédiaire et 4 kg/min sur la section centrale, tandis que la section annulaire périphérique, précédemment alimentée en fuel-oil,est maintenant parcourue par de l'air de balayage, A la fin de cette phase, le carbone est de 0,045 ,', la teneur en chrome est de 14,50 %, la température est de 16600C, la teneur en azote est de 290 pOpOmO C'est à ce moment du processus d'affinage que l'on applique le mode de soufflage selon la présente invention : l'affinage est alors poursuivi pendant 8 minutes de la manière suivante - insufflation de vapeur d'eau dans l'espace annulaire Sntermédiai- - re à raison de 5 kg/min. - insufflation d'azote dans le tube central à raison de 3,7 Nm3/mwn, - insufflation d'air ordinaire dans ltespace annulaire périphérique0 A la fin de cette phase, le carbone du bain est descendu à une teneur de 0,009-, le chrome est à 13,5 %, la température est de t6200C, la teneur en azote est de 1090 pOpOm. Toute cette opération d'affinage est suivie- d'une opération de réduction des oxydes de chrome contenus dans la scorie formuée. Après addition dumélange réducteur, constitué par exemple de chaux et de ferro-silicium, le bain et le laitier sont brassés dans le convert-isseur pendant 8 minutes environ par un débit d'azote soufflé de 3,8 im5 ninO L'analyse finale de l'acier est alors de : - carbone = 02015 c - chrome = 17,00 % - azote = 1930 p.p.m. - La température du bain est alors de 1590000 Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détail, de même qu'envisager 11 emploi de moyens équivalents. C'est ainsi que, dans le cas de tuyères triples, la vapeur d'eau peut être insufflée dans le tube central, et le gaz neutre dans-l'espace annulaire intermédiaire, tandis que de l'air ordinaire est admis dans ltespace annulaire périphérique. REVENDICATIONS 1 - Méthode de soufflage d'un bain d'acier au chrome au moyen de tuyères soufflant au-dessous du niveau du bain métallique, en vue d'obtenir de très basses teneurs en carbone de l'acier et d'éviter une scorification exagérée du chrome, caractérisée en ce qu'on insuffle simultanément de la vapeur d'eau et un gaz neutre, la proportion de vapeur d'eau et de gaz neutre étant réglée à la fois de façon à limiter la scorification du chrome tout en obtenant les basses teneurs en carbone désirées dans le-bain, et à maitriser simultanément le réglage de la température du bain. 2 - Méthode de soufflage selon revendication 1, dans laquelle les tuyères de soufflage sont constituées chacune de trois tubes concentriques et caractérisée en ce que le gaz neutre est insufflé dans l'un des deux tubes non extérieurs, la vapeur d'eau dans l'autre tube non extérieur, et le fluide protecteur contre l'usure dans l'espace annulaire périphérique. 70- Méthode de soufflage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le gaz neutre soufflé en même temps que la vapeur d'eau peut être de l'azote ou de l'argon. 40- Méthode de soufflage selon la revendication 3, dans laquelle le gaz neutre soufflé est de l'azote, et caractérisée en ce que le débit d'azote est suffisamment élevé pour permettre l'é- laboration d'aciers au chrome à haute teneur en azote, de l'ordre de 0,100 % à 0,250 %0