Procédé pour l'amélioration des aciers. La désoxydation de l'acier est un pro blème fondamental de l'élaboration de l'acier, la qualité de l'acier obtenu ayant un rapport direct avec le plus ou moins grand degré de désoxydation obtenu. On peut dire dans ce sens que le problème général de la fabrication de l'acier se résume, déphosphoration et dé sulfuration mises à, part, par le but suivant à obtenir: éliminer les oxydes dissous en provo quant le minimum d'inclusions non métalli ques oxydées restant en suspension et em prisonnées à la solidification, par exemple inclusions d'alumine, de silicates, de titana tes, etc.
La solution de ce problème implique qu'au moment des additions de Si, de Al, de Ti, le bain contienne déjà très peu de FeO et de MnO dissous, sinon les additions faites rédui sent ces oxydes et provoquent des inclusions. D'où deux grands groupes de procédés d'ob tention de métal sans soufflures: le Procédés où l'on part de matières pre mières pures et où l'on cherche à oxyder le bain su minimum avant les opérations fi nales, à. savoir procédés mettant en oeuvre soit le four Martin acide, soit le four élec trique marchant en simple fusion, .soit le creu set, soit le four à haute fréquence, ces procé dés résolvant le problème par la suppression de la. difficulté.
20 Procédés à oxydation initiale forte de l'acier, à savoir les procédés basés sur l'em ploi du four Thomas, du four Martin basique, du four électrique en affinage, ces procédés faisant appel à des matières premières quel conques, donc bon marché. Dans ce cas, sui vant l'engin employé, on procède à une dés oxydation plus ou moins complète avant l'ad dition des désoxydants normaux; la qualité des produits obtenus est, de ce fait, plus ou moins grande, allant en sens croissant du pro cédé Thomas au procédé électrique. Mais l'obtention de produits de qualité ne peut se faire qu'au prix d'opérations lorL- gues et, par suite, coûteuses.
Dans le cas des aciers durs, la désoxyda tion avant addition est faite, en partie, à l'aide du carbone ajouté, par ébullition du CO et, en partie, par action dissolvante du laitier; dans le cas des aciers doux la désoxy dation a lieu uniquement à. l'aide de laitiers, dont le pouvoir dissolvant agit en éliminant progressivement par diffusion le FeO dissous dans le bain. Le laitier agit sur la surface du métal immédiatement en contact avec lui en se mettant en équilibre avec elle; de l'oxyde de fer diffuse des autres couches vers la sur face et, si l'on a soin de désoxyder continuel lement le laitier, on arrive à soutirer, au prix d'un temps long, continuellement de l'oxyde du bain.
L'exemple extrême de ce pro cédé est la méthode dite en laitier carburant au four électrique.
Dans le cas des aciers carburés, la dés oxydation est faite à. la fois par l'action du carbone et par celle du laitier. La désoxyda tion par le carbone présente d'ailleurs l'incon vénient de donner un rendement irrégulier du carbone ajouté, une partie se dissolvant dans le bain et l'autre se dégageant sous forme de C0, ce qui nécessite des corrections ulté rieures pour arriver à la teneur en carbone visée pour l'acier, et une prolongation des opérations.
Il manquait doie jusqu'ici un moyen sim ple, rapide et économique permettant d'éli miner la plus grande partie du FeO et du MnO dissous dans l'acier et d'obtenir très rapidement, à partir d'un métal oxydé, un métal suffisamment désoxydé pour que des additions finales (Si, Al, Ti, etc.), produi sent un minimum d'inclusion, donc un acier de qualité assimilable, par exemple à l'acier élaboré au four électrique.
La présente invention a pour but de four nir un moyen particulièrement simple et ra pide d'obtenir ce résultat.
Selon l'invention, on brasse énergique ment avec l'acier à désoxyder, en état de<B>fu-</B> sion, un laitier préalablement fondu très fluide et possédant un l@uucuïr @lï < -ul@,,ui élevé à l'égard des oxydes dis.ou. ,lai, ;':, cier, de préférence un laitier acide i-outenaiit une quantité faible de FeO, le bra@..a@. ,." question et la fluidité du laitier assurant un contact très intime entre les différentes par ticules du métal et du laitier, par une véri table pulvérisation du laitier dans la masse du métal.
Aussitôt la désoxydation réalisée, ce qui a lieu dans un temps extraordinairement court, on peut séparer, par exemple par dé cantation, l:aeier désoxydé d'avec le laitier qui s'est chargé en oxydes.
La façon dont le brassage est effectué importe peu, pourvifi que l'on obtiennele contact intime de la masse totale du laitier avec la masse totale du métal. A titre d'exemple non limitatif, ce brassage peut être obtenu en cou lant le métal sur le laitier fondu, dans un four ou dans une poche, ou en coulant simul tanément métal et laitier dans la poche ou le four. La seule durée de la coulée suffit pour que la désoxydation se produise. En versant le métal sur le laitier, on obtient une pulvéri sation du laitier dans le métal, donnant lieu à. une émulsion non stable.
Cette dernière existe pendant un temps relativement court, mais cependant suffisant pour que la réaction entre le laitier et le métal puisse se produire. D'autres moyens peuvent être conçus pour arriver au même résultat.
L'expérience prouve que, dans ces condi tions, le brassage rend très rapide une réac tion qui se ferait lentement entre les deux li quides de densités très différentes s'ils étaient simplement superposés en deux couches. Le brassage du laitier fondu, hors d'équilibre en tous ses points avec le métal, entraîne en effet une désoxydation extrêmement importante et rapide de celui-ci.
Il a été constaté, par exem ple, qu'un brassage énergique avec un laitier fondu répondant aux caractéristiques énon cées ci-dessus, brassage dont la durée a été inférieure à. une minute, a suffi pour qu'un métal extra-doux, suroxydé volontairement, ait pu être calmé avec une addition de 0,06 ô d'Al, généralement nécessaire dans la prati- que courante pour calmer un métal de même composition après une longue désoxydation d'une à deux heures au four électrique basi que et une addition préalable de 0,3,",o' de Si.
On constate naturellement un enrichisse ment parallèle en oxyde de fer du laitier acide fondu.
Ce résultat est évidemment tout à fait sur prenant et remarquable et impossible à. pré voir à priori.
Il en résulte que le présent. procédé ap porte. un moyen entièrement nouveau, extr-- rnement simple et rapide de désoxyder les aciers.
A titre d'exemple non limitatif, il permet. en particulier d'obtenir à partir de métal Thomas doux, en quelques minutes au plus, sans apport de chaleur extérieure, un acier au moins aussi désoxydé, avant toute addi tion, que de l'acier doux désoxydé longuement an four électrique basique et ayant déjà reçu. des additions de Si.
Dans le cas de métal carburé, ce procédé permet d'obtenir le rendement quasi intégral du carbone ajouté, en même temps qu'une bonne désoxydation.
Il a été question jusqu'ici de métal calmé, mais l'on peut aussi désoxyder ainsi du mé tal destiné à être coulé non calmé.
La composition des laitiers mis en oeuvre pour l'application de la présente invention peut varier dans de très larges limites, à- con dition que ces laitiers contiennent très peu d'oyde de fer pour pouvoir ainsi dissoudre le FeO dissous dans l'acier: leur action sera d'autant plus énergique qu'ils seront plus avides de FeO, donc en principe plus acides, sous la réserve qu'ils soient bien fondus afin de pouvoir se mélanger intimement au métal. Des fondants pourront, dans ce but, être ajou tés au laitier.
II y a avantage, au point de vue écono mique, à recharger dans le four à fusion de laitier les laitiers oxydés et à les, y traiter par un réducteur, afin de les réutiliser à, nou veau pour la désoxydation.
Voici, à. titre d'exemple, deux opérations effectuées sans moyens spéciaux propres à augineyzter le brassage et le contact laitier métal et qui montrent suffisamment les .énor mes possibilités apportées par la présente in vention.
Premier exemple: On a coulé dans une po che environ une tonne de laitier liquide de composition
EMI0003.0021
SiO2 <SEP> environ <SEP> 58, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> 57,80
<tb> Al2o@ <SEP> " <SEP> 15,5 <SEP> " <SEP> 15,60%
<tb> Cao <SEP> <B>1</B>2,5 <SEP> 12,50%
<tb> Mn0 <SEP> 4 <SEP> 4,07
<tb> Fe0 <SEP> 2 <SEP> 2,04
<tb> Na2o <SEP> 8 <SEP> 8,00 rendu plus fluide par cette addition de .soude. Sur ce laitier, on a coulé quatorze tonnes de métal ayant à. l'analyse.
C 0,075 Si 0,040 Mn 0,095 obtenu par affinage poussé très loin dans un four électrique basique, métal auquel on avait ajouté préalablement 250 hg d'une fonte syn thétique contenant: C 3,50 Si 6,00 bIn <B>0,73%</B> dans le but d'aboutir à une teneur en carbone de 0,14% environ.
La coulée du métal sur le laitier durant une minute a provoqué un brassage énergique; immédiatement après, on a coulé en lingo- tières.
Les lingots ont retassé sous charbon de bois sans addition supplémentaire; ils avaient <B>,à</B> l'analyse: C 0,145 Si 0,140% Mn 0,100 On a donc réalisé en une minute, à par tir de métal suroxydé, un acier doux, avec pour toute addition calmante,<B>0,110%</B> de Si, résultats qu'il serait extrêmement difficile, sinon impossible, d'obtenir en four électrique, même après une désoxydation de plusieurs heures par les laitiers pratiquée à la. manière ordinaire.
Cet acier étant parfaitement calme, ce qui prouve qu'on était arrivé à un état de désoxy dation très poussée.
Le laitier après brassage a donné une te neur en FeO de 4,6<B>70.</B>
Deuxième <I>exemple:</I> On a coulé dans une poche 1200 kg de laitier liquide de composi tion:
EMI0004.0004
Si02 <SEP> environ <SEP> 68, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> 68,20
<tb> A1203 <SEP> 12 <SEP> <B><I>15</I></B> <SEP> 11,92
<tb> CaO <SEP> 8 <SEP> 8,08
<tb> Mn0 <SEP> 4 <SEP> 4,19/%
<tb> Fe0 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25
<tb> Na2O <SEP> 7 <SEP> <B>7,00%</B> Sur ce laitier, on a coulé quatorze tonnes d'un métal ayant à, l'analyse:
C 10,020%, si 0,010% Mn 0,025 c'est-à-dire équivalent aux fers les plus doux obtenus industriellement, ceci au prix d'un suraffinage qui avait bien entendu suroxydé en même temps le fer.
Après brassage intime<B>dû</B> à la coulée, du rant une minute dix secondes, on a coulé sur lingotières avec additions d'Al croissantes dans les différentes lingotières. Dès l'addition de<B>0,06%</B> d'Al, le métal a retassé profondé ment sous charbon de bois, résultat tout à. fait remarquable indiquant une désoxydation par faite pour une telle qualité d'acier.
Trroisième <I>exemple:</I> On a fabriqué du mé tal extra-doux après décrassage ayant les te neurs suivantes C 0,050% Si 0,010% Mn 0,042 Ce métal a été carburé après addition d'anthracite jusqu'à une teneur de Carbone de 0,475%, ceci sur un bain nu, sans forma tion de laitier, ni action de désoxydant quel conque. Ce métal a été versé dans une poche sur 1200 kg de laitier ayant la composition ci- après Silice 70 Soude 25 Chaux 5 On a immédiatement coulé des lingots avec additions d'aluminium croissantes.
Dès l'addi tion d'une teur en aluminium de<B>0,010%1</B> quantité donc infime, l'acier a retassé parfai tement sous charbon de bois.