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Procédé perfectionné pour produire du fer et de l'acier.
Cette invention est relative à un procédé pour produire du fer et de l'acier en lingots.
On affine généralement la fonte soit par le procédé d'affinage par soufflage (au convertisseur Bessemer ou au conver- tisseur :'Thomas), soit par le procédé d'affin-age au four à sole (four Simemens-Martin). En certains endroits on a introduit le procédé dit "duplex" par quoi il faut entendre le procédé Thomas ou le procédé Bessemer, combinés au procédé Martin basique ou acide, et qui consiste' d'abord à préaffiner la fonte au convertisseur et ensuite, affiner' définitivement au four Martin le métal ainsi préparé.
Ce procédé est avantageux dans tous les cas où:. on désire réaliser la production d'un acier de haute qualité et oÙ! il faut traiter une fonte qui est trop pauvre en phosphore et trop riche en silicium pour se prêter à l'affinage .au convertisseur Thomas, mais contient @
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cependant trop de phosphore pour donner du bon fer en lingots au convertisseur Bessemer. Dans le procédé duplex, le convertisseur comporte par conséquent un garnissage réfractaire en matière acide, de manière que le silicium soit élimine principalement dans le convertisseur, tandis que le four à sole est garni de matière basique.
D'autre part,, le procédé combiné du convertisseur et du four à sole présente le grand inconvénient de conférer au métal, 'préaffiné au convertisseur, une température de fusion plus élevée, en raison de sa plus faible teneur en carbone. Quand on charge ensuite dans le four à sole ce metal préaffiné, la réaction et le bouillonnement ne se produisent que lentement. En raison de cette lenteur de la réaction du bain de fusion, la qualité du fer en lin- gots ainsi produit est souvent mauvaise.
Un autre inconvenient de ce procédé combiné réside en ce que les parois des poches de transport dans lesquelles on transfère le métal fondu du convertisseur au four à sole reçoivent des dépôts de métal solidifié, étant donné que la température de fusion du métal est trop élevée par suite de la faible teneur en carbone du métal. En raison de la présence de ces dépôts et incrustations, le transvasement du métal de la poche dans le four à sole devient difficile, et des dépôts et incrustations analogues se forment aussi dans la goulotte d'alimentation dans laquelle on verse le métal de la poche et d'où il coule dans le four à sole, ce qui entrafne des pertes considérables.
On connaft aussi des variantes ou améliorations du pro- cédé duplex. Un de ces procédés consiste à transporter de la fonte en fusion provenant d'une source appropriée, telle qu'un haut four- neau, dans un four à sole ba.sique, et à ajouter ensuite à cette fonte du métal préaffiné au Bessemer ou autrement, qui a une tempé- rature de préférence supérieure a celle du bain et qui a été chargé d'oxygène, la quantité de métal préaffiné étant de préférence no- tablement supérieure à celle de la fonte en fusion.
Une autre va-
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riante connue du procédé duplex consiste à charger dans un four à sole basique une partie du métal à traiter et une partie de la matière basique, et une fois que cette charge est à l'état fondu ' ou semi-fondu, verser dans le four suffisamment de métal préaffi- né, provenant d'un convertisseur Bessemer, pour compléter la char- ge, le métal préaffiné contenant un excédant de matière basique.
Or on a trouvé que pour produire du fer et de l'acier affinés, plus économiquement et avec moins de difficulté que jus- qu'à présent, il est nécessaire de recarburer le métal préaffiné provenant du convertisseur, avant de le transférer à un autre four, et que ce résultat ne peut être obtenu de manière satisfaisante que si l'on adopte un ordre d'opérations bien défini. La présente in- vention est donc relative à un procédé perfectionné pour produire du fer ou de l'acier purifiés en lingots, qui consisteà verser le métal, préaffiné au convertisseur, dans une noche de transport qui préalablement a été partiellement chargée de fonte, par exem- ple de fonte Bessemer ou Thomas, ou d'une autre fonte convenant à la production de l'acier et dérivée d'une source appropriée tel- le qu'un haut fourneau ou un mélangeur,
la charge entière de mé- tal préaffiné et de fonte étant finalement, après mélange, versée dans un four à sole ou . un four électrique.
La fonte, qui a une teneur élevée en carbone, se mélange ainsi au métal préaffiné à faible teneur en carbone, de sorte que la température de fusion du mélange se trouve notablement abaissée en comparaison de la température de fusion'du métal préaffiné. Il- est certain aussi que le métal dans la poche'ne se solidifiera en a.ucune manière durant le transport, si bien qu'il ne se forme pas de dépôts d'un tel métal solidifié, ni dans la poche, ni dans la goulotte d'alimentation du four à sole. En outre, le mélange mé- tallique qu'on verse dans le four à sole entre rapidement en réac- tion et l'opération d'affinage s'achève rapidement et uniformément.
La proportion de fonte relativement au métal préaffiné à .mélanger dans la poche de transport dépend principalement de la
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qualité du fer ou de l'acier e@ lingots qu'on veut produire, c'est-à-dire de la teneur en carbone voulue. Plus grand est le pourcentage de carbone dans l'acier provenant du four à sole, plus importante devra être la recarburation du métal pr@affiné provenant du convertisseur et plus élevée la proportion de fonte contenue dans le mélange. Toutefois il est essentiel, au noint de vue de l'invention, qu'en, nremier lieu on verse la fonte dans la poche et qu'ensuite on verse le métal préaffiné sur la fonte.
Si l'on suivait l'ordre inverse, c'est-à-dire si l'on versait dans la roche d'abord le métal préaffiné et ensuite la fonte, la fonte ne se mélangerait point au métal préaffiné, mais surnagerait et se refroidirait rapidement.
L'exposé suivant est un exemple d'exécution du nrocédé conforme à l'invention, apoliquéà la. Droduction d'acier doux, mais il n'est point cité dans l'intention de limiter l'invention aux quantités en poids y indiquées, ni à, la composition des mé- taux.
On verse d'abord trois tonnes de fonte brute dans une po- che ayant une capacité de 23 tonnes. La fonte a la composition sui- vante : 3,55% de C; 1,10% de Mn; 1,7% de P; 0,05% de S et 0,30% de
Si, et elle a, en conformité de sa teneur en carbone, une tempéra- ture de fusion d'environ 1140 C. Puis on verse dans cette poche 18 tonnes de métal préaffiné qui a la composition suivante: 0,02% de
C ; 0,20% de Mn; 0,06% de P; 0.03% de S et 0,00% de Si. Ce métal nréaffiné a une température de fusion d'environ 1525 C., en confor- mité de sa teneur en carbone.
Toutefois, en mélangeant le métal préaffiné à. la fonte, on élève-la teneur en carbone du mélange entier à 52% en on abais- se ainsi la température de fusion à environ 1480 C On verse le mélangeainsi préparé, dans un four à. sole et on le transforme en- suite, de la manière connue, en un acier ayant, par exemple, la composition suivante: 0,05% de C; 0,32% de Mn; 0,020% de P et 0,020% de S.
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Selon, un autre exemple, on produit un acier contenant
0,8 à 1,0% de carbone, en ajoutant 10 tonnes de métal préaffiné à 11 tonnes de fonte, de façon que le mélange introduit dans le four à. sole contienne environ 1,7 à 1,8% de carbone.
On entend par les convertisseurs cités dans ce qui pré- cède, ceux comportant des garnissages faits en matière tant acide que basique. En parlant d'un four à sole on entend. par là un four Siemens-Martin ou un four électrique, basique ou acide.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour produire du fer et de l'acier en lingots, dans lequel on préaffine d'abord au convertisseur de la fonte provenant d'une source appropriée telle qu'unhaut fourneau ou un mélangeur et destinée soit au procédé Thomas, soit au procédé
Bessemer, et on l'affine ensuite définitivement dans un four à sole ou un four électrique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on verse le métal préaffiné au convertisseur, dans une poche de transport qui préalablement a été partiellement remplie de fon- te, par exemple de fonte Bessemer ou de fonte Thomas ou d'une au- tre fonte convenant à la production d'acier et provenant d'un haut fourneau ou d'un mélangeur, la charge entière de métal préaf- ' fine et de fonte étant finalement, après mélange, versée dans le four à sole ou le four électrique..
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Advanced process for producing iron and steel.
This invention relates to a process for producing iron and steel ingots.
Cast iron is generally refined either by the refining process by blowing (at the Bessemer converter or at the converter: 'Thomas), or by the process of refining in the hearth furnace (Simemens-Martin furnace). In some places the so-called "duplex" process has been introduced, by which is meant the Thomas process or the Bessemer process, combined with the basic or acid Martin process, and which consists of 'first of all pre-refining the cast iron in the converter and then of refining 'definitely in the Martin oven the metal thus prepared.
This process is advantageous in all cases where :. we want to achieve the production of high quality steel and where! it is necessary to treat a cast iron which is too poor in phosphorus and too rich in silicon to lend itself to refining. to the Thomas converter, but contains @
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however too much phosphorus to give good ingot iron to the Bessemer converter. In the duplex process, the converter therefore has a refractory lining of acidic material, so that silicon is mainly removed in the converter, while the hearth furnace is lined with basic material.
On the other hand, the combined process of the converter and the hearth furnace has the great disadvantage of giving the metal, pre-refined to the converter, a higher melting temperature, due to its lower carbon content. When this pre-refined metal is then loaded into the hearth furnace, the reaction and bubbling occur only slowly. Due to this slow reaction of the molten pool, the quality of the ingot iron thus produced is often poor.
Another drawback of this combined process is that the walls of the transport pockets in which the molten metal is transferred from the converter to the hearth furnace receive deposits of solidified metal, since the melting temperature of the metal is too high by due to the low carbon content of the metal. Due to the presence of these deposits and encrustations, the transfer of the metal from the ladle into the hearth furnace becomes difficult, and similar deposits and encrustation also form in the feed chute into which the metal from the ladle is poured. and from where it flows into the hearth furnace, which causes considerable losses.
Variations or improvements of the duplex process are also known. One of these methods is to transport molten iron from a suitable source, such as a blast furnace, to a basic hearth furnace, and then add to this melt pre-refined Bessemer metal or otherwise, which has a temperature preferably higher than that of the bath and which has been charged with oxygen, the amount of pre-refined metal preferably being significantly greater than that of the molten iron.
Another va-
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The known advantage of the duplex process consists in charging part of the metal to be treated and part of the basic material into a basic hearth furnace, and once this charge is in the molten or semi-molten state, pouring into the furnace enough pre-refined metal, from a Bessemer converter, to complete the charge, the pre-refined metal containing excess basic material.
Now it has been found that in order to produce refined iron and steel more economically and with less difficulty than hitherto, it is necessary to recarburize the pre-refined metal coming from the converter, before transferring it to another. furnace, and that this result can only be obtained satisfactorily if a well-defined order of operations is adopted. The present invention therefore relates to an improved process for producing iron or steel purified in ingots, which consists in pouring the metal, pre-refined in the converter, into a transport box which has previously been partially loaded with cast iron, by Example of Bessemer or Thomas cast iron, or other cast iron suitable for the production of steel and derived from a suitable source such as a blast furnace or mixer,
the entire charge of pre-refined metal and cast iron being finally, after mixing, poured into a hearth furnace or. an electric oven.
The cast iron, which has a high carbon content, thus mixes with the pre-refined low carbon metal, so that the melting temperature of the mixture is significantly lowered compared to the melting temperature of the pre-refined metal. It is also certain that the metal in the pocket will not solidify in any way during transport, so that no deposits of such solidified metal form, either in the pocket or in the container. deck oven feed chute. Further, the metal mixture which is poured into the hearth furnace reacts rapidly and the refining operation is completed quickly and uniformly.
The proportion of cast iron relative to the pre-refined metal to be mixed in the transport bag depends mainly on the
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quality of iron or steel and ingots that we want to produce, that is to say of the desired carbon content. The greater the percentage of carbon in the steel coming from the hearth furnace, the greater the recarburization of the pre-refined metal coming from the converter and the higher the proportion of cast iron contained in the mixture. However, it is essential, in view of the invention, that in nremier place the cast iron is poured into the ladle and that the pre-refined metal is then poured onto the cast iron.
If we followed the reverse order, that is to say if we poured into the rock first the pre-refined metal and then the cast iron, the cast iron would not mix with the pre-refined metal, but would float and settle. would cool down quickly.
The following description is an example of execution of the nrocédé according to the invention, apoliquéà la. A mild steel product, but it is not mentioned with the intention of limiting the invention to the amounts by weight indicated therein, nor to the composition of the metals.
Three tonnes of pig iron are first poured into a bag with a capacity of 23 tonnes. Cast iron has the following composition: 3.55% C; 1.10% Mn; 1.7% P; 0.05% S and 0.30%
If, and it has, in accordance with its carbon content, a melting temperature of about 1140 C. Then, 18 tonnes of pre-refined metal are poured into this ladle which has the following composition: 0.02% of
VS ; 0.20% Mn; 0.06% P; 0.03% S and 0.00% Si. This unrefined metal has a melting point of about 1525 ° C., in accordance with its carbon content.
However, by mixing the pre-refined metal with. After melting, the carbon content of the entire mixture is raised to 52%, thereby lowering the melting temperature to about 1480 ° C. The mixture thus prepared is poured into an oven. sole and is subsequently converted, in the known manner, into a steel having, for example, the following composition: 0.05% C; 0.32% Mn; 0.020% P and 0.020% S.
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According to another example, a steel containing
0.8 to 1.0% carbon, adding 10 tons of pre-refined metal to 11 tons of cast iron, so that the mixture introduced into the furnace. sole contains about 1.7 to 1.8% carbon.
By the converters mentioned in the foregoing, is meant those comprising packings made of both acidic and basic material. Speaking of a deck oven we mean. thereby a Siemens-Martin oven or an electric oven, basic or acid.
CLAIMS.
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1.- A process for producing iron and steel in ingots, in which pig iron is first pre-refined in the converter from a suitable source such as a blast furnace or a mixer and intended for either the Thomas process or to the process
Bessemer, and it is then refined definitively in a hearth furnace or an electric furnace, this process being characterized in that the pre-refined metal is poured into the converter, into a transport bag which has previously been partially filled with cast iron. eg Bessemer or Thomas cast iron or other cast iron suitable for steel production from a blast furnace or mixer, the entire charge of pre-refined metal and cast iron being finally, after mixing, poured into the deck oven or the electric oven.