Brevet FR2272186A1 — publié le 19751219

La présente invention est relative à un ferro-alliage d'affinage des métaux à ajouter à des aciers fondus, en particulier à de l'acier calmé.afin dE le désoxyder et d'en ajuster la composition. On a beaucoup utilisé l'aluminium comme agent désoxydant et comme agent de réglage de la dimension des grains dans la fabrication des aciers, en particulier, de l'acier calmé, par le procédé du métal fondu flans le procédé classique, on ajoute de l'aluminiu à l'acier fondu en jetant de petites masses solides d'aluminium dans le bain d'acier fondu. Une telle addition présente cependant, un iR- convénient en raison du fait que la densité de l'aluminium est inférieure à celle de l'acier fondu, et en raisoffdt la réactivité élevée de l'aluminium sur l'acier fordu,/les masses d'aluminium ne peuvent pas pénétrer dans l'acier fondu à une profondeur suffisante et le rendement en aluminium ajouté est non seulement médiocre mais varie beaucoup d'une manière imprévisible. Par l'expression "rendement de l'aluminium ajouté", on entend, dans le présent mémoire, le rapport de la quantité d'aluminium contenue dans un produit à celui ajouté à l'acier fondu On a proposé un procédé pour améliorer et stabiliser ce rendement suivant lequel on ajoute de l'aluminium à de l'acier fondu en tirant de l'aluminium mis sous forme de balle dans le bain à une vitesse élevée. Mais il est difficiie, par ce procédé, d'obtenir une addition rapide d'une grande quantité d'aluminium en raison de la puissance limitée du dispositif de tir L'invention vise un ferro-alliage approprié à l'affinage de l'acier. En utilisant ce ferro-alliage, on peut obtenir un rendement élevé en aluminium ajouté à l'acier fondu. Le ferro-alliage suivant l'invention est semblable au ferro-alliage à base de silicium et de manganese qui est beaucoup utilisé pour l'affinage de l'acier calmé, mais il contient, en outre, de 1 à 10 % d'aluminium et est de préférence utilisé sous la forme de petites masses solides.4uand on ajoute le ferro-aliage suivant l'invention, à de l'acier fondu, en le jetant manuellement ou par tout autre processus, ce ferro-alliage pénètre dans l'acier fondu à une profondeur suffisante et il en résulte un bon rendement d'aluminium ajouté. 'est ainsi, par exemple, que ce rendement peut être supérieur d'environ 30 % à celui obtenu quand on ajoute les petites masses d'aluminium non allié. On peut ajouter le ferro-alliage suivant l'invention, à de l'acier fondu en combinaison avec des balles de grenaille d'aluminium non allié par le procédé classique e tir à grande vitesse de manière à augmenter encore le rendement en aluminium ajouté. Le ferro-alliage suivant l'invention est constitué en poids, de 5 à 40 % de silicium, de 40 à 80 % de manganèse, de 1 à 10 % d'aluminium, le reste étant du fer avec les impuretés inévitables. La composition du ferro-alliage suivant l'invention est déterminée par la composition de l'acier fondu, à la fin du soufflage de l'oxygène dans le convertisseur et par la composition requise pour l'acier produit au vu de la quantitié du ferro-alliage à ajouter à l'acier fondu (qui va en général de 1 à 20 kg environ par tonne d'acier). Ceci peut être compris de manière plus claire par le fait suivant: Quand on ajoute le ferro-aZiage suivant l'invention à de l'acier fondu à raison de 20 kg par tonne d'acier, dans le cas où on ajoute à un acier à haute teneur en molybdène, il s'ensuit que l'on ajoute 2 kg d'aluminium net à une tonne d'acier si le ferroalliage contient 10 % d'aluminium (la limite supérieure suivant l'invention).Comme le rendement d'aluminium ajouté varie de 20 à 50 % environ, suivant la teneur en carbone de l'acier à la fin du soufflage dans le convertisseur, il en résulte que l'acier produit contient de 0,040 à 0,100 % d'aluminium soluble. Si la teneur en aluminium soluble dans l'acier produit dépasse ces valeurs, l'acier produit tend à devenir fragile d'une manière inacceptable. D'autre part, si la teneur en aluminium du ferro-alliage est inférieure à 1,0 %, on ne peut obtenir aucun effet particulier pour le produit final par l'addition de l'aluminium Dans une variante typique de l'invention, on propose un ferro-alliage qui comprend, en poids, de 13 à 16 % de Si, de 55 à 63 % de Mn, de 4 à 6 % de Al, le reste étant du fer et les quantités inévitables impuretés (le ferro-alliage ayant cette composi- tion, est dénommé ci-dessous ferro-alliage A). L'acier utilisé pour constituer des oléoducs pour l'huile ou le gaz, doit avoir une qualité supérieure à X-52 suivant les normes API. Cette abréviation API signifie "American Petroleum Institut, Un tel acier comprend en général, de 0,04 à 0,15 % de carbone, de 0,15 à 0,30 % de silicium, de 1,OD à 1,50 % de manganèse et de 0,010 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer. Une plaque d'acier à tenacité Élevée, de la classe de 50 kg par mm est constituée en général, de 0,12 à 0,20 % de car bone, de 0,20 à 0,50 % de silicium, de 1,20 à 1,60 % de manganèse, de 0,02 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer. Dans un procédé d'affinage ordinaire de ces matières en acier dans un convertisseur LD, on ajuste la composition de l'acier de manière à ce qu'il contienne 0,03 à 0,12 % de carbone, 0,10 à 0,25 - de manganèse, le solde étant du fer à la fin du soufflage de l'oxygène. Par la simple addition du ferro-alliage à l'acier fondu, ayant la composition finale précitée, à raison de 17 à 22 kg par tonne d'acier, il est possible de désoxyder l'acier et concurrem ment, de régleur la composition de cet acier dans la gamme requise pour les produits finaux. Comme autre exemple d'acier auquel le ferro-alliage A peut s'appliquer, on peut mentionner l'acier N-81, P-110 des normes API, qui convient comme matière pour tubage et qui a la composition: de 0,20 à 0,38 % de carbone, 0,20 à 0,35 % de silicium, de 1,20 à 1,80 % de Manganèse, et de 0,010 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer. Lors de l'affinage, de l'acier fondu au point d'extrémité du convertisseur est réglé de manière à contenir de 0,12 à 0,25 % de carbone et de 0,20 à 0,32 % de manganèse. Quand on ajoute le ferro-alliage à cet acier fondu à raison de 17 à 22 kg par tonne d'acier, la teneur en manganèse et en aluminium soluble dans l'acier fondu peut être réglée dans la gamme requise, comme défini par les normes en ajoutant simplement ce ferro-alliage A. Comme autre exemple d'acier auquel on peut appliquer le ferro-alliage A, on peut citer le K-55 des normes API qui convient comme matière de tubage et qui a la composition suivante : de 0,40 à 0,60 % de carbone, de 0,15 à 0,35 % de silicium, de 0,70 à 1,00 % de manganèse et de 0,010 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer. Lors de l'affinage, on règle la composition de l'acier fondu à l'extrémité du convertisseur de manière à ce qu'il contienne de 0,30 à 0,50 % de carbone et de 0,25 à 0,32 % de manganèse. Quand on ajoute le ferro-alliage A à cet acier fondu à raison de 7 à 10 kg par tonne d'acier, les teneurs en manganèse et en aluminium soluble de l'acier fondu peuvent etre réglées dans la gamme requise comme défini par les normes en ajoutant simplement ce ferro-alliage A. Dans un autre mode d'exécution typique de l'invention, on fournit un ferro-alliage constitué, en poids, de 27 à 32 % de silicium, de 48 à 55 % de manganèse, de 8 à 10 % d'aluminium, le reste étant du fer, et les quantités inévitables d'impuretés (ce ferro-alliage est dénommé ci-dessous, ferro-alliage D). Le ferro-alliage B convient pour l'affinage de l'acier 2 pour plaque de la classe de 40 kg par mm , qui est constitué de 0,10 à 0,18 % de carbone, de 0,15 à 0,35 % de silicium, de 0,60 à 1,10 % de manganèse et de 0,010 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer, ainsi que pour les aciers pour tube de la classe 5LA ou 5LB suivant les normes API, constituées de 0,10 à 0,24 % de carbone, de 0,15 à 0,35 % de silicium, de 0,50 à 0,80 % de manganèse et de 0,010 à 0,050 % d'aluminium soluble, le reste étant du fer. Ces aciers contiennent à l'état fondu à la fin du soufflage de l'oxygène dans le convertisseur de 0,07 à 0,27 % de carbone et de 0,12 à 0,22 % de manganèse.En ajoutant un ferroalliage E à l'acier fondu à raison de 7 à 12 kg par tonne d'acier, les teneurs en silicium-manganèse et aluminium soluble, peuvent etre réglées dans les gammes requises selon les normes. On peut ajouter le ferro-alliage suivant l'invention à de l'acier fondu alors qu'il est transféré du convertisseur à la poche, où pendant le dégazage sous vide DH ou pendant le barbotage sous argon. On met de préférence, le ferro-alliage suivant l'invention sous la forme de masses solides ou de particules de 5 à 80mm et mieux de 20 à 80 mm de diamètre et ont'ajoute à l'acier fondu en le faisant tomber d'une trémie. La présente invention est illustrée en référence aux exemples suivants sans aucun caractère limitatif. EXEMPLE 1. A de l'acier calmé fondu à teneur en carbone moyenne transféré d'un convertisseur d'une capacité de 160 tonnes à une poche on ajoute un ferro-alliage suivant l'invention comprenant 15 % de silicium, 62 % de manganèse, 7 % d'aluminium, le reste étant du fer et des impuretés inévitables. On effectue l'addition à raison de ZD kg de ferro-alliage par tonne d'acier (t,4 kg d'aluminium net par tonne d'acier). Il en résulte que le rendement d'aluminium ajouté est de 25 7 et que la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de 0,035 %. De ia même manière, on ajoute des masses en forme de barres d'aluminium non-allié à de l'acier calmé fondu suivant la procédé classique, à raison de 1,6 kg de ces dites masses en forme de barres, par tonne d-'acier, avec le résultat que le rendement en aluminium ajouté est de 17 % et que la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de 0,027 %. EXEMPLE 2. A de l'acier calmé fondu à teneur moyenne en carbone transféré d'un convertisseur de 160 tonnes de capacité à une poche, on ajoute un ferro-alliage suivant l'invention comprenant 26 % de silicium, 50 % demanganèse, 10 % d'aluminium, le reste étant du fer et des quantités inévitables d'impuretés. On effectue l'addi- tion à raison de 13 kg du ferro-aliage par tonne d'acier (1,3 kg d'aluminium net par tonne d'acier). Le rendement en aluminium ajouté de 28 % et la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de 0,036 %. Quand on ajoute des masses en forme de barres en alumi niumnon-allié à de l'acier calmé fondu suivant le procédé classique, à raison de 1,5 ka de ces dites masses en forme de barres par tonne d'acier, il en résulte que le rendement en aluminium ajouté est de 20 ; et que la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de 0,030 %. EXEMPLE 3. A de l'acier calmé fondu à teneur moyenne en carbone, transféré d'un convertisseur, d'une capacité de 160 tonnes à une poche, on ajoute un ferro-alliage suivant l'invention comprenant t5 % de silicium, 70 % de manganèse, 3 % d'aluminium, le reste étant du fer et des quantités inévitables d'impuretés. On effectue l'addition à raison de 21 kg du ferro-alliage par tonne d'acier (0,63kg d'aluminium net par tonne d'acier). Il en résulte que le rendement en aluminium ajouté est de 50 % et que la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de 0,032 %. On ajoute de la même manière, des masses en forme de barres en aluminium non allié à de l'acier fondu calmé suivant le procédé classique à raison de 0,6 kg par tonne d'acier, avec le résultat qu ' rendement en aluminium ajouté est de 29 a/O et que la teneur en aluminium soluble de l'acier produit est de G,018 %. Ces résultats sont résumés dans le tableau joint. Il apparat clairement du tableau que lorsqu'on ajoute de l'aluminium à de l'acier fondu, sous la forme du ferro-alliage suivant l'invention, le rendement en aluminium ajouté est beaucoup amélioré en comparaison de ce que l'on obtient avec le procédé classique consistant à ajouter des masses d'aluminium non-allié. L'exemple 2 montre que, quand le ferro-alliage suivant l'invention (échantillon B) est ajouté à raison de 1,30 kg (sur la base de l'aluminium pur) par tonne d'acier, le rendement obtenu est de 28 % au lieu de 20 % obtenu par le procédé classique (échantillon E), à raison de 1,5 kg par tonne.En outre, l'exemple 3 montre que, en ajoutant le ferroalliage suivant l'invention (échantillon C), à raison de 0,63 kg (exprimé en aluminium) par tonne d'acier, le rendement en aluminium ajouté est de 50 % ce qui est remarquablement plus élevé que les 29 % obtenus par l'addition de masses d'aluminium non-allié (échantillon F), à raison de 0,60 ka par tonne d'acier suivant le procédé classique. Au taux que le rendement en aluminium ajouté est amélioré et stabilisé, l'invention fournit un autre avantage qui est la réduction du nombre de stades nécessaires pour le réglage de la composition d'acier à fabriquer, puisque l'addition simultanée de silicium, de manganèse et d'aluminium peut être obtenue en ajoutant le ferro-alliage suivant l'invention, éliminant ainsi, le besoin de l'addition séparée du ferro-alliage de silicium et de manganèse et d'aluminium comme cela est classiquement pratiqué. Bien que les modes de réalisation décrits ci-dessus le soient principalement pour ce- qui concerne la fabrication de l'acier par un procédé ou convertisseur, le ferro-alliage suivant l'invention peut s'appliquer également à tout autre procédé de fabrication de l'acier, y compris au procédé au four électrique. Composition à l'extré quantité aluminium net Composition (%) rendement en mité du convertisseur ajoutée ajouté C Si Mn Al.Sol. aluminium ajouté C Mn échantillon (Kg/t) (Kg/t) (%) A 20 1,40 0,16 0,40 1,38 0,035 25 0,06 0,14 B 13 1,30 0,17 0,32 0,98 0,036 28 0,07 0,15 C 21 0,63 0,36 0,30 1,75 0,032 50 0,29 0,29 D 1,6 1,60 0,16 0,39 1,36 0,027 17 0,05 0,12 E 1,5 1,50 0,16 0,24 0,95 0,030 20 0,09 0,16 F 0,6 0,60 0,36 0,30 1,73 0,018 29 0,25 0,30 REVENDICATIONS 1. Un ferro-alliage pour l'affinage de l'acier fondu caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, de 5 à C ce silicium, de 40 à 80 de manganèse, de 1 à 10 d'aluminium, la reste étant du fer et des quantités inévitebles d'impuretés. 2. Un ferro-alliage pour l'affinage de l'acier fondu caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, de 1. à 16 @ de sili cium, de 55 à 63 % de manganèse, de 4 à 6 % d'aluminium, le reste étant du fer et des quantités inévitables d'impuretés. 3. Un ferro-alliage pour l'affinage de l'acier fondu, caractérisé en ce qu'il comprend, en poids, de 27 à 32 32 @ de silicium de 48 à 55 de manganèse, de 8 à 10 % d'aluminium, le reste tant du fer et des quantités inévitables d'impuretés.