Brevet FR2358464A1 — publié le 19780210

Les coulées d'acier du groupe de qualités comprenant les aciers de grosse production, les aciers fins et les aciers spéciaux présentent chacune, en fonction de l'utilisation envisagée, une composition chimique prédéterminée en impuretés du fer. Les exigences, en particulier en ce qui concerne l'aptitude au façon nage à froid (caractérisée par une teneur en soufre faible et une teneur faible en impuretés sous forme d'oxydes) sont de plus en plus élevées. Les teneurs nécessairement faibles en soufre et le degré de pureté amélioré en oxydes ne peuvent plus être obtenues de façon satisfaisante sur le plan économique et sur le plan technique avec les procédés conventionnels dans un convertisseur, un four tIartin ou un four électrique.Un accroissement supplémentaire de la qualité n'est possible quten utilisant la métallurgie en poches de coulée. La plupart des qualités d'aciers sont désoxydées par de l'aluminium dans le four ou pendant l'écoulement dans la poche de coulée d'acier. Au cours de cette désoxydation par précipitation apparaissent des particules d'alumine qui, du fait de leur conformation, et du fait du point de fusion élevé ne peuvent que difficilement ou pratiquement pas monter dans le laitier de la poche. En utilisant des poches comportant un revêtement de chamotte l'acide silicique du revêtement de la poche est réduit selon les teneurs en aluminium et manganèse métallique et en autres impuretés présentant une affinité avec l'oxygène. Ainsi de l'alumine se forme en continu dans l'acier et le degré de pureté en oxydes est réduit. De plus, lors de la désoxydation par le silicium et le man ganèse, apparaissent dans l'acier liquide de la poche des silicates de manganèse et de fer de différentes compositions. Ces silicates sont partiellement liquides et partiellement solides et ne montent de la même manière que très lentement dans le laitier de la poche. En outre, dans ces coulées, le degré de pureté en oxydes est partiellement insatisfaisant. Outre les impuretés en inclusion d'oxyde et de silicate, entrent également en ligne de compte la répartition et la dimension des inclusions. Pour l'estimation du degré de pureté en oxydes selon la dimension et la quantité, on utilise une norme donnée par l'Association des Sidérurgistes Allemands (VEREINS DEUTSCHER EISENHUETTEN LEUTE) publiee dans "STAHL-EISEN-Pruefblaetter des Vereins Deutscher Eisenhuettenleute" (STAHLEISEN PRUEFBLATT 1570, août 1971). Les oxydes et les silicates, selon IL nature, sont bri- ses lors du laminage à chaud et représentet. dans la plupart des cas un danger du fait de la non-homogénéité de l'acier. En particulier, lors du laminage de tôles minces et lors de l'étirage de fil apparaisseIIt à ces emplacements des sopara:ions dams le métal et donc des ruptures. La teneur en ulfurrr3 influence également la qualité de l'acier, en particulier en ce qui concerne la ténacité. Le soufre se présente normalement sous forme de sulfure de manga- nèse avec des teneurs en fer diverses. Les sulfures sont caracté- risés par le fait qu'à la température de laminage ils se laissent déformer en fils plastiques minces qui, lors des sollicitations à froid en sens longitudinal, en sens transversal et dans le sens de l'épaiseur, provoquent un effet d'entaille et sont responsables d'une résilience faible. On connaît également des agents d'affinage d'acier ss forme de laitiers de recouvrement qui, d'une part, servent à protéger de l'oxydation la surface de la coulée d'acier et, d'autre part, servent à absorber les inclusions non métalliques, en particulier les produits de désoxydation tels que l'oxyde d'aluminium, lorsque les inclusions separées atteignent la surface de la coulée d'acier. De tels laitiers de recouvrement contiennent également des générateurs de carbone en plus du ciment Portland, de la pou- dre de chamotte, de la fluorine et de la soude calcinée. Un tel laitier de recouvrement absorbe les produits de dEso- xydation montant dans le laitier, mais il s'est cependant avéré qu'une partie non négligeable des produits de désoxydation sont également présents dans la coulée d'acier en une répartition si fine que durant les temps de traitement usuels la montée de telles particules n'a pas lieu. La présente invention repose sur la constatation que, pour purifier la coulée d'acier, il est important que ces fines particules en suspension de produits de désoxydation soient séparées du bain. Cela est obtenu selon la présente invention d'une manière particulièrement simple et efficace. L'invention est caractérisée par le fait qu'en vue de coaguler les fines particules en suspension et pour les expulser de la coulée d'acier, on insuffle dans l'acier liquide un mélange minéral à base de CaO, SiO2 et A1203. L'invention réalise de façon surprenante une élimination pratiquement complète des particules en suspension par l'insuf f la- tion d'un mélange minéral qui présente une composition similaire à celle d'un laitier et qui s'est révélée particulièrement efficace sous la forme de laitier de haut-fourneau à mouture fine. Par l'insufflation du mélange minéral, il se produit une fixation ou coagulation des particules en suspension sur les particules plastiques du mélange minéral, ce qui aboutit à une élimination presque complète des particules plastiques et améliore ainsi de façon importante le degré de pureté de l'acier. On doit expressément signaler que l'invention n'a pas pour conséquence une désoxydation ou une désulfuration en tant que telle, mais ne réalise que la séparation des produits de désoxydation et de désulfuration qui, dans la pratique, ne sont pas séparables de la coulée d'acier du fait de leurs dimensions de particules extrêmement petites. Dans une forme particulière de mise en oeuvre de l'invention, on ajoute encore au mélange minéral MgO. Le mélange minéral utilisé fond dans une zone de température de 1300-1400 C et doit en outre être pauvre en fer et en oxydes de manganèse. Ce mélange minéral est fondu et, après solidification, est de préférence moulu jusqu' à une grosseur de grain dans la gamme de 0-0,5 mm. Selon les impuretés sous forme d'oxydes, on insuffle de préférence du mélange minéral en une quantité comprise entre 0,75 et 2,5 kg par tonne d'acier. Ainsi, on utilise 42 % CaO, 35 % SiO2 et 11,5 % Au203, MgO et 3-4 % d'impuretés usuelles, par exemple des alcalis. Le mélange minéral selon l'invention pour purifier l'acier peut également être insufflé en même temps que l'agent de désulfuration de sorte que l'effet de désulfuration et l'effet de purification peuvent avoir lieu simultanément. Pour insuffler le mélange minéral, on utilise avantageusement de l'argon, à raison de 5-20 1 par kg de mélange minéral. On utilise ici comme matériau minéral un laitier métallurgique de composition appropriée. En outre, il s'est avéré de façon surprenante que l'effet de purification de ce mélange sur le degré de pureté en oxydes a lieu également avec des poches munies d'un revêtement de chamotte. De façon encore plus surprenante, il s'est révéléque ce mélange, par addition de carbure de calcium, de CaSi ou de magnésium métallique, assure en même temps un effet de désulfuration qui est d'autant plus grand que l'acier à traiter est plus pauvre en oxygène (pour une poche préparée de façon basique). Naturellement, le degré de désulfuration dépend de la quantité de 11 agent de désulfuration ajoutée. Le mélange minéral selon l'invention, le cas échéant associé à l'agent de désulfuration, améliore le degré de pureté de l'acier en oxydes et en sulfures. L'amélioration a lieu pour des qualités d'acier qui sont principalement désoxydées par le silicium et le manganèse, et pour lesquelles les silicates de fer et de manganèse constituent les impuretés. Le degré de désulfuration dépend pour ces coulées du degré de désoxydation. Pour une coulée incomplètement désoxydée la présence de carbure de calcium, de CaSi et de magnésium peut ne pas réallser dleffet-parti- culier de désulfuration, et l'on doit alors insuffler de plus grandes quantités pendant un temps plus long. Le procédé est très simple et peut être utilisé partout. La perte de température est très faible, la durée de traitement étant avantageusement comprise entre 4 et 12 minutes avec ice procédé il est possible, en une seule opération, dans le cadre de la métallurgie en poches d'éliminer le soufre de l'acier et, en même temps, d'améliorer le degré de pureté en oxydes. REVENDICATIONS I. Procédé pour améliorer le degré de pureté en sulfures et en oxydes de coulées d'acier désoxydées et/ou traitées par un agent de désulfuration, caractérisé par le fait que, dans le but de coaguler les fines particules en suspension et les éliminer de la coulée d'acier, on insuffle dans l'acier liquide un mélange minéral à base de CaO, Silo2 et A1203. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on ajoute également au mélange minéral MgO. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le mélange minéral utilisé fond dans une zone de température de 1300 à 14000C et est en outre pauvre en fer et en oxyde de manganèse. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mélange minéral est fondu puis, après solidification, est moulu de préférence à une grosseur de grain de 0-0,5 mm. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, selon les impuretés en oxydes présentes, on insuffle le mélange minéral en des quantités comprises entre 0,75 et 2,5 kg par tonne d'acier. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise 42 % Calo, 35 % Si02 et 11,5 8 Al203, MgO et 3-4 % d'impuretés usuelles, par exemple des alcalis. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on insuffle en meme temps le mélange minéral et l'agent de désulfuration. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, pour insuffler le mélange mi néral, on utilise de l'argon et ce, à raison de 5-20 1 par kg de mélange minéral. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise comme mélange mi néral un laitier métallurgique de composition appropriée. 10. Mélange minéral pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.