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EP0196952B1 - Procédé d'obtention d'un acier calmé à faible teneur en azote - Google Patents

Procédé d'obtention d'un acier calmé à faible teneur en azote Download PDF

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Publication number
EP0196952B1
EP0196952B1 EP86400532A EP86400532A EP0196952B1 EP 0196952 B1 EP0196952 B1 EP 0196952B1 EP 86400532 A EP86400532 A EP 86400532A EP 86400532 A EP86400532 A EP 86400532A EP 0196952 B1 EP0196952 B1 EP 0196952B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
carbon dioxide
ladle
pouring
additives
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP86400532A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0196952A3 (en
EP0196952A2 (fr
Inventor
Jean-Michel Naud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9317817&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0196952(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority to AT86400532T priority Critical patent/ATE56896T1/de
Publication of EP0196952A2 publication Critical patent/EP0196952A2/fr
Publication of EP0196952A3 publication Critical patent/EP0196952A3/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0196952B1 publication Critical patent/EP0196952B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing

Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining a calm steel with low nitrogen content by pouring an effervescent steel from a converter into a ladle, in which molten steel located in the ladle is added during of the casting operation, in particular additives for calming this steel such as aluminum, and / or silicon.
  • Certain metals or alloys of metals can in particular, during their development, see their quantity of nitrogen increase if no special precautions are taken. This is the case, for example, of steel when it is poured from a converter into a pocket or more generally a transmitting container into a receiving container. It has been found that the presence of nitrogen in a steel, in the form of interstitial impurities promotes hardening by aging and reduces its resistance. In particular, it is found that a sheet having a too high nitrogen content is poorly resistant to aging and corrosion after deep drawing.
  • the essential principle of this process consists, before any metal casting, in completely replacing the air in the bag, a non-nitriding gas by injecting this gas into said bag and covering this bag of a cover, the two measures, taken separately, not making it possible to achieve the desired goal, that is to say the reduction in the amount of nitrogen absorbed by the steel during this ladle pouring.
  • carbon dioxide is used in the form of blocks of carbon dioxide ice ("dry ice" according to English terminology) deposited in the bottom of the pocket before closing it by the cover.
  • the method according to the invention makes it possible to use carbon dioxide in the form of carbon dioxide snow to protect the surface of the steel bath so as to obtain both a small amount of dissolved oxygen in the steel, after soaking, as well as a small amount of nitrogen, while avoiding the drawbacks mentioned above.
  • the process for obtaining calmed steel from effervescent steel according to the invention is characterized in that the effervescent steel is poured into the pocket in an amount sufficient to allow the introduction of calming additives and in that that a few moments before the introduction of these calming additives, carbon dioxide is injected in the form of carbon dioxide snow, in the vicinity of the bottom of the pouring jet and on the surface of the steel bath in the ladle, in quantities between 0.2 and 5 kg, once or several times, per tonne of metal poured, to protect the surface of the molten metal from the surrounding air as soon as the soothing additives are introduced into the bag.
  • the density of the carbon dioxide snow used (density of the solid particles of this carbon dioxide snow) must be less than or equal to 1.1 kg / dm 3.
  • the carbon dioxide snow which is suitable for implementing the invention is snow produced by an apparatus known as a cyclone.
  • This snow comes from the sudden expansion of liquid carbon dioxide, generally stored at a temperature of - 20 ° C and a pressure of 20 bars directly in the atmosphere, that is to say at ambient temperature and pressure. the snow thus formed is used as it is, generally without further treatment.
  • this makes it possible to have the carbon dioxide snow generator near the pouring site and to inject this snow into the pocket by a supply pipe connected to the cyclone. Continuous or sequential feeding can thus be easily controlled by the operator who controls the casting of metal.
  • the skilled person generally knows that the pouring of a converter into a pocket has a duration t , which varies depending on the erosion of the converter tap hole.
  • the time necessary for the introduction and dissolution of the calming additives has a fixed value t 2 for a given volume. Under these conditions, the skilled person will introduce the snow at the latest at time t 3 , from the start of the casting, equal to t, -t 2 .
  • this method is preferably applied for the protection of the pouring jet between the converter and the ladle but can also be applied for the casting of a first ladle in a second ladle or in a continuous casting distributor, as well as the distributor in the molds, etc ...
  • the effervescent steel 1 is found in a converter 2 under the orifice 3 from which the bag 4 is brought.
  • a predetermined amount of dry ice 14 is injected into the pocket, as shown in A, before adding the soothing additives such as aluminum or silicon as well as the additives (if necessary) as manganese silico, ferrovanadium, carburetted ferromanganese, ferroneobium, carbon in the form of carburite, etc. well-known additives to give the desired properties and grades to steels.
  • the liquid metal 5 immediately sublimates the carbon dioxide snow 14 present in the area of the jet base 6, and in the area situated above the layer of liquid metal 7, thus creating a layer 8 of carbon dioxide gas, surmounted by a layer 9 of air.
  • the liquid metal assembly 7 layer of carbon dioxide thus form a piston, as the liquid level rises, which expels the air from the pocket, the jet foot being thus constantly protected.
  • Figure 2 shows a variant of Figure 1, in which carbon dioxide snow is injected into the bag just before the addition of the soothing additives (continuously or sequentially), using a supply 10, on the one hand connected to the reservoir 12 of liquid C0 2 and on the other hand connected to the bag 4 by the expansion valve 11. Snow 14 spreads over all of the liquid metal.
  • a symmetrical supply can be provided at several points.
  • Continuous or sequential feeding using the reservoir 12 makes it possible to generate, by expansion of the liquid C0 2 , approximately 40% of solid and 60% of gas.
  • the latter dilutes the atmosphere of the ladle and improves the protection of the pouring jet.
  • this gas heavier than air, heats up in contact with the liquid metal before being entrained towards the surface of said metal, thus avoiding excessive cooling of the metal.
  • FIG. 3 shows a simplified view of implementing the method according to the invention.
  • a receiving pocket 32 is placed under the converter 30 containing the molten steel 31, this pocket being supported by a carriage 33 moving on the rails 34, 35.
  • a reservoir 36 of carbon dioxide liquid 50 At the same level as these is placed a reservoir 36 of carbon dioxide liquid 50. This tank is protected by a firewall. 37.
  • the liquid carbon dioxide is sent (by means not shown in the figures) via the pipe 38 to an apparatus 41 for producing carbon dioxide snow called carbocyclone, such as those sold by the company CARDOX.
  • Line 38 ends with two nozzles shown diagrammatically at 39 oriented 180 ° from one another, playing the role of expansion orifices at ambient temperature and pressure of the carbon dioxide stored at approximately -20 ° C. and 20 bars in the tank 36.
  • This expansion in the downward-facing cone 40 causes the appearance of carbon dioxide snow which is stored in the bucket 42 placed on the scale 43.
  • the injection is stopped and the bucket is moved on the pouring floor 51 located at the level of the converter, above the ladle. Through the opening 52 in the floor 51, the snow from the bucket 42 is poured into the pocket 32, a few moments before the addition of the soothing additives.
  • An effervescent steel comprising 1.5% carbon, 10% chromium, 0.09% silicon, 0.08% manganese, 0.012% sulfur and 0.011% carbon is poured from a converter into a 1 ton bag. phosphorus.
  • a sample of the liquid steel is taken from the converter before casting and from the ladle after casting.
  • the renitriding of the casting according to the invention has decreased by 37%.
  • the initial nitrogen concentration in the bag is not the same in the two cases, since it is impossible to have the same initial nitrogen concentrations for two successive mergers carried out under the same conditions.
  • the Applicant has verified that the reduction in renitriding does not depend on the initial nitrogen concentration.
  • Example 2 The operation is carried out under conditions similar to that of Example 1 but with a bag receiving 6 tonnes of effervescent steel comprising from 0.2 to 0.3% of carbon, from 0.6 to 0.7% of manganese and 0.2 to 0.7% silicon.
  • the steel is poured into the pocket up to about a third of its height.
  • Then injected about 5 kg of dry ice (in one or more times until the end of the casting).
  • the steel calming additives are introduced, in a manner known per se.
  • the renitriding decreased by 40%.
  • This table also shows that we can modulate the quantity of dry ice introduced according to the result that we aim to obtain: we will put more dry ice / per ton if we want to avoid as much as possible the re-nitriding, while avoiding reoxidation, while the addition of a small amount of CO Z / tonne of metal unexpectedly decreases reoxidation, while also reducing renitriding.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé d'obtention d'un acier calmé à faible teneur en azote par coulée d'un acier effervescent d'un convertisseur dans une poche, dans lequel on ajoute à l'acier fondu situé dans la poche, au cours de l'opération de coulée, notamment des additifs de calmage de cet acier tels que l'aluminium, et/ou le silicium.
  • Lors de l'élaboration des métaux, différents constituants du minerai sont éliminés, tandis que de nouveaux corps viennent s'insérer dans le métal en fusion, en particulier au contact de l'air.
  • Certains métaux ou alliages de métaux peuvent en particulier, au cours de leur élaboration, voir leur quantité d'azote augmenter si l'on ne prend pas de précautions particulières. Tel est le cas, par exemple, de l'acier lors de sa coulée d'un convertisseur dans une poche ou plus généralement un récipient émetteur dans un récipient récepteur. On a constaté que la présence de l'azote dans un acier, sous forme d'impuretés interstitielles favorise le durcessement par vieillissement et amoindrit sa résistance. En particulier, on constate qu'une tôle ayant une teneur en azote trop élevée résiste mal au vieillissement et à la corrosion après emboutissage profond.
  • Une première solution à ce problème a été proposée dans la demande de brevet japonais n° 51-77.519 au nom de NIPPON STEEL CORP. Pour diminuer la teneur en azote dans l'acier, il est proposé dans cette demande japonaise de couler l'acier issu d'un convertisseur où il a été affiné, dans une poche de coulée, préalablement remplie par un gaz non nitrurant, ladite poche ayant été obturée au moyen d'un couvercle en matériau consommable.
  • Ainsi que le précise cette demande de brevet, le principe essentiel de ce procédé consiste, avant toute coulée de métal, à substituer complètement à l'air de la poche, un gaz non nitrurant en injectant ce gaz dans ladite poche et en couvrant cette poche d'un couvercle, les deux mesures, prises séparément, ne permettant pas de parvenir au but recherché, c'est-à-dire la diminution de la quantité d'azote absorbé par l'acier au cours de cette coulée en poche. Selon un mode de réalisation, il est fait utilisation d'anhydride carbonique sous forme de blocs de glace d'anhydride carbonique ("dry ice" selon la terminologie anglo- saxonne) déposés dans le fond de la poche avant la fermeture de celle-ci par le couvercle.
  • Plus récemment, les auteurs de cette demande de brevet ont publié un article intitulé: "Conditions de prévention de l'absorption d'azote au cours de l'élaboration de l'acier" - Y. ABE - Y. KATAYAMA - M. NlSHlMURA­ T. TAKAHASHI - NIPPON STEEL CORP. J.S.C. (Science Council of Japan) ­ 21.05. 1981 ­ dans lequel ils précisent l'utilisation de ces blocs de "glace carbonique" ou carboglace et ses limites. Ainsi, il est précisé que les blocs de glace doivent avoir une taille maximale de l'ordre de 600 mm de côté pour éviter les projections de métal fondu. De plus, la taille minimale est de l'ordre de 40 mm, pour éviter une sublimation totale avant coulée, et infiltration d'air dans la poche. En pratique, il est recommandé d'utiliser des blocs de 100 à 200 mm de côté. Par ailleurs, le temps séparant le dépôt des blocs dans le récipient récepteur et la coulée de métal est de l'ordre de une heure.
  • De ces différentes publications, il apparaît ainsi que ce procédé consiste à chasser complètement l'air de la poche, tout en maintenant un couvercle au-dessus de celle-ci. L'utilisation de blocs de glace carbonique laisse supposer que, du fait de la sublimation assez lente de ceux-ci, l'anhydride carbonique gazeux chasse progressivement l'air de la poche (densité du CO2 plus élevée que celle de l'air), ce qui n'aurait vraisemblablement pas été le cas si la sublimation de l'anhydride carbonique avait été rapide, engendrant des courants de gaz dans la poche et maintenant ainsi un mélange d'anhydride carbonique et d'air dans celle-ci.
  • De plus, il est recommandé dans ces différentes publications de maintenir des blocs de glace carbonique à la surface du métal liquide dans la poche, tout au long de la coulée de celui-ci.
  • A la suite de différentes expérimentations, la Demanderesse a constaté que le procédé décrit ci-dessus comportait un certain nombre d'inconvénients.
  • Tout d'abord, la présence nécessaire d'un couvercle consommable, sans lesquels les résultats annoncés ne peuvent être obtenus alourdit les coûts de fabrication (matière et main d'oeuvre supplémentaires). De plus, l'opérateur doit ajuster le jet de métal liquide sur la zone de moindre résistance du couvercle.
  • Par ailleurs, l'utilisation de blocs de glace nécessite de nombreuses manipulations (découpage des blocs, conditionnement, approvisionnement, manutention, etc....) allant à l'encontre d'une simplicité sidérurgique.
  • On a également constaté que la protection du jet de coulée était généralement inefficace du fait de la présence d'un mélange air et d'anhydride carbonique gazeux, phénomène aggravé par les gradients de température dans la poche. Enfin, si l'on suit l'enseignement du brevet, c'est-à-dire le maintien de blocs de glace carbonique à la surface du métal liquide dans la poche, le procédé est particulièrement dangereux. En effet, on constate des explosions dans le métal en fusion, dues à la sublimation de l'anhydride carbonique sous les blocs, formant ainsi des poches de gaz venant éclater à la surface, induisant des projections de métal en fusion. Le couvercle en matériau consommable n'est pas suffisant pour éviter les projections de métal fondu créant de plus des entrées d'air dans la poche, ce qui va à l'encontre du but recherché.
  • Il est également connu du brevet belge 677958 d'ajouter de l'anhydride carbonique C02, en particulier sous forme de neige carbonique dans le fond de la lingotière avant la coulée d'acier effervescent à partir d'une poche dans celle-ci et sur la surface du métal liquide pendant le remplissage de la lingotière. L'acier effervescent, c'est à dire l'acier contenant une grande quantité d'oxygène dissous, a le grand avantage de donner des lingots dont la surface au contact de la lingotière est parfaitement exempte de déchets. Ainsi l'anhydride carbonique, dans les conditions opératoires décrites dans ce brevet se décomposé en oxygène et en monoxyde carbone qui bruie au contact de l'air tandis que l'oxygène permet d'intensifier le phénomène d'effervescence recherché.
  • Contrairement à l'enseignement de ce brevet belge, le procédé selon l'invention permet d'utiliser l'anhydride carbonique sous forme de neige carbonique pour protéger la surface du bain d'acier de manière à obtenir à la fois une faible quantité d'oxygène dissous dans l'acier, après calmage, ainsi qu'une faible quantité d'azote, tout en évitant les inconvénients mentionnés plus haut. Le procédé d'obtention d'acier calmé à partir d'acier effervescent selon l'invention est caractérisé en ce que l'on coule l'acier effervescent dans la poche en quantité suffisante pour permettre l'introduction des additifs de calmage et en ce que quelques instants avant l'introduction de ces additifs de calmage, on injecte de l'anhydride carbonique sous forme de neige carbonique, au voisinage du pied du jet de coulée et à la surface du bain d'acier dans la poche, dans des quantités comprises entre 0,2 à 5 kg, en une seule ou plusieurs fois, par tonne de métal coulé, pour protéger la surface du métal fondu de l'air environnant dès l'introduction des additifs de calmage dans la poche.
  • On a en effet constaté que, si la présence de neige carbonique aux environs du pied du jet de coulée n'avait pas d'incidence sur la reprise d'azote par l'acier effervescent, par contre dès l'introduction des additifs de calmage tels que l'aluminium, le silicium, etc...., la présence d'anhydride carbonique au pied du jet et à la surface du bain d'acier, permettrait d'éviter la rénitruration de l'acier calmé sans qu'il soit nécessaire de procéder comme dans le brevet japonais mentionné ci-dessus, ce qui serait, d'ailleurs, impossible. De plus on constate que le procédé tel qu'exposé ci-dessus permet, de mainière inattendue de diminuer les pertes en aluminium dissous dans l'acier de l'ordre de 25%, ce qui permet d'améliorer la rentabilité du procédé puisque la quantité d'aluminium nécessaire au calmage est ainsi diminuée. De plus, ce procédé est économique par rapport au procédé décrit dans le brevet japonais susmentionné, car l'introduction d'anhydride carbonique est plus tardive, donc moins consommatrice d'anhydride carbonique.
  • En règle générale, on constate que la masse volumique de la neige carbonique utilisée (masse volumique des particules solides de cette neige carbonique) doit être inférieure ou égale à 1,1 kg/dm3.
  • En pratique, la neige carbonique qui convient pour la mise en oeuvre de l'invention est une neige produite par un appareil dénommé cyclone. Cette neige provient de la détente brutale de l'anhydride carbonique liquide, généralement stocké à une température de - 20°C et une pression de 20 bars directement dans l'atmosphère, c'est-à-dire à température et pression ambiantes. la neige ainsi formée est utilisée, telle quelle, généralement sans autre traitement. En pratique, ceci permet d'avoir le générateur de neige carbonique à proximité du lieu de coulée et d'injecter cette neige dans la poche par une conduite d'amenée reliée au cyclone. L'alimentation continue ou séquentielle peut ainsi être aisément commandée par l'opérateur qui contrôle la coulée de métal.
  • Concernant l'introduction de la neige carbonique dans la poche, l'homme de l'art sait, d'une manière générale, qu la coulée d'un convertisseur dans une poche a une durée t,, qui varie en fonction de l'érosion du trou de coulée du convertisseur. Par contre, la durée nécessaire à l'introduction et à la dissolution des additifs de calmage a une valeur fixe t2 pour un volume donné. Dans ces conditions, l'homme de métier introduira la neige au plus tard à l'instant t3, à partir du début de la coulée, égal à t,-t2.
  • Bien entendu, ce procédé s'applique de préférence pour la protection du jet de coulée entre le convertisseur et la poche mais peut également s'appliquer pour la coulée d'une première poche dan une seconde poche ou dans un répartiteur de coulée continue, ainsi que du répartiteur dans les lingotières, etc....
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent:
    • la figure 1, une vue en coupe de la coulée d'acier effervescent d'un convertisseur dans une poche utilisant le procédé selon l'invention;
    • la figure 2, une variante de réalisation du procédé de la figure 1, comportant une alimentation in situ en neige carbonique.
    • la figure 3, une vue schématique d'une installation de coulée utilisant le procédé selon l'invention.
  • Sur la figure 1, l'acier effervescent 1 se trouve dans un convertisseur 2 sous l'orifice 3 duquel est amenée la poche 4.
  • Lorsque la poche est partiellement remplie, on injecte dans la poche, comme figuré en A, une quantité prédéterminée de neige carbonique 14 avant d'ajouter les additifs de calmage tels que l'aluminium ou le silicium ainsi que les additifs (si nécessaires) tels que les silico manganèse, ferrovanadium, ferromanganèse carburé, ferronéobium, carbone sous forme de carburite, etc.... additifs bien connus pour donner les propriétés et les nuances voulues aux aciers. Le métal liquide 5 sublime immédiatement la neige carbonique 14 présente dans la zone du pied de jet 6, et dans la zone située au-dessus de la nappe de métal liquide 7, créant ainsi une nappe 8 de gaz carbonique, surmontée d'une nappe 9 d'air. L'ensemble métal liquide 7 nappe de gaz carbonique (plus lourd que l'air) forment ainsi un piston, au fur et à mesure de la montée du niveau de liquide, qui chasse l'air de la poche, le pied de jet étant ainsi constamment protégé.
  • La figure 2 montre une variante de la figure 1, dans laquelle la neige carbonique est injectée dans la poche juste avant l'addition des additifs de calmage (continuement ou séquentiellement), à l'aide d'une alimentation 10, d'une part reliée au réservoir 12 de C02 liquide et d'autre part raccordée à la poche 4 par la vanne de détente 11. La neige 14 se répand sur l'ensemble du métal liquide. Pour cela, on peut prévoir une alimentation symétrique, en plusieurs points.
  • L'alimentation continue ou séquentielle à l'aide du réservoir 12 permet d'engendrer par détente du C02 liquide, environ 40% de solide et 60% de gaz. Ce dernier permet de diluer l'atmosphère de la poche et améliore la protection du jet de coulée. Par ailleurs, ce gaz, plus lourd que l'air, se réchauffe au contact du métal liquide avant d'être entraîné vers la surface dudit métal, évitant ainsi un refroidissement trop important du métal.
  • La figure 3 rerésente une vue simplifiée de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Une poche réceptrice 32 est placée sous le convertisseur 30 contenant l'acier 31 en fusion, cette poche étant supportée par un chariot 33 se déplaçant sur les rails 34, 35. Au même niveau que ceux-ci est placé un réservoir 36 de gaz carbonique liquide 50. Ce réservoir est protégé par une cloison pare-feu. 37. Le gaz carbonique liquide est envoyé (par des moyens non représentés sur les figures) via la canalisation 38 à un appareil 41 de fabrication de neige carbonique dénommé carbocyclone, tels que ceux vendus par la société CARDOX.
  • La canalisation 38 se termine par deux buses schématisées en 39 orientées à 180° l'une de l'autre, jouant le rôle d'orifices de détente à température et pression ambiante de l'anhydride carbonique stocké à environ -20°C et 20 bars dans le réservoir 36. Cette détente dans le cône 40 orienté vers la bas, provoque l'apparition de neige carbonique qui vient se stocker dans la benne 42 posée sur la balance 43. Lorsque la quantité voulue est stockée dans la benne, l'injection est stoppée et la benne est déplacée sur la plancher de coulée 51 situé au niveau du convertisseur, au-dessus de la poche. Par l'ouverture 52 dans la plancher 51, on verse la neige de la benne 42 dans la poche 32, quelques instants avant l'adjonction des additifs de calmage.
  • A l'aide d'un tel dispositif, connaiss ant la production horaire du carbocyclone, il est aisé de produire la quantité de neige en temps voulu, afin d'être prêt lorsque la quantité d'acier coulé dans la poche est jugée suffisante. En pratique, un carbocyclone à débit instantané de neige de 1200 kg/heure convient parfaitement pour alimenter une aciérie.
    • Exemple 1
  • On coule d'un convertisseur dans une poche de 1 tonne un acier effervescent comportant 1,5% de carbone, 10% de chrome, 0,09% de silicium, 0,08% de manganèse, 0,012% de soufre et 0,011% de phosphore.
  • Lorsque la poche est remplie au tiers de sa hauteur environ avant l'opération de calmage, on injecte de la neige carbonique provenant de la détente brutale à température ambiante d'anhydride carbonique liquide stocké à -20°C et 20 bars. la quantité utilisée était d'environ 1 kg. Quelques secondes après avoir terminé l'injection de neige dans la poche, portée à environ 900°C, on ajoute les additifs notamment de calmage de l'acier et l'on continue la coulée jusqu'au remplissage complet de la poche qui s'effectue en environ 1 minute.
  • On prélève un échantillon de l'acier liquide dans le convertisseur avant coulée et dans la poche après coulée.
  • On effectue la même opération, dans les mêmes conditions sans utilisation de la neige carbonique, que l'on appellera coulée de référence et l'on prélève les échantillons de la même manière.
  • Les résultats obtenus sont les suivants:
    Figure imgb0001
  • Par rapport à la coulée de référence, la renitruration de la coulée selon l'invention a diminué de 37%.
  • Il est à noter que la concentration initiale en azote dans la poche n'est pas la même dans les deux cas, car il est impossible d'avoir les mêmes concentrations initiales en azote pour deux fusions successives réalisées dans les mêmes conditions. Par contre, la Demanderesse a vérifié que la diminution de la renitruration ne dépendait pas de la concentration initiale en azote.
    • Exemple 2
  • On opère dans des conditions semblables à celle de l'exemple 1 mais avec une poche recevant 6 tonnes d'un acier effervescent comportant de 0,2 à 0,3% de carbone, de 0,6 à 0,7% de manganèse et de 0,2 à 0,7% de silicium. On coule l'acier dans la poche jusqu'au tiers environ de sa hauteur. On injecte alors environ 5 kg de neige carbonique (en un ou plusieurs fois jusqu'à la fin de la coulée). Puis on introduit les additifs de calmage de l'acier, de manière connue en soi.
  • Les résultats obtenus sont les suivants:
    Figure imgb0002
  • La renitruration a diminué de 40%.
  • Du tableau ci-dessus, on constate deux effets de la neige carbonique:
    • diminution de l'absorption d'azote pendant la coulée
    • diminution de l'absorption d'azote après la coulée pendant au moins dix minutes.
    Exemple 3
  • Dans les mêmes conditions que dans l'exemple 2, on coule un acier effervescent de composition suivante:
    Figure imgb0003
    Comme précédement, cet acier est calmé à l'aluminium, la neige carbonique ayant été injectée juste avant l'introduction de l'aluminium. Les résultats suivants montrent une amélioration sensible de la renitruration et de la réoxydation (diminution des pertes en aluminium dissous):
    Figure imgb0004
  • Ce tableau montre également que l'on peut moduler la quantité de neige carbonique introduit suivant le résultat que l'on vise à obtenir: on mettra plus de neige carbonique/par tonne si l'on veut éviter le plus possible la renitruration, tout en évitant la réoxydation, tandis que l'adjonction d'une faible quantité de COZ/tonne de métal diminue, de manière inattendue, la réoxydation, tout en diminuant également la renitruration.
  • La protection de la coulée à l'aide de neige carbonique apporte une réduction de la perte en aluminium dissous dans l'acier de 25%. Ceci montre en particulier l'effet d'inertage de l'anhydride carbonique utilisé dans les conditions mentionnées plus haut: si celui-ci était oxydant par rapport à l'air, la perte en aluminium dissous serait très importante et en tout état de cause bien supérieure à celle constatée sans protection CO2.

Claims (6)

1. Procédé d'obtention d'un acier calmé à faible teneur en azote par coulée d'un acier effervescent dans une poche, dans lequel on ajoute à l'acier fondu situé dans la poche, au cours de l'opération de coulée, notamment des additifs de calmage de cet acier tels que l'aluminium, le silicium ... caractérisé en ce que l'on coule l'acier effervescent dans la poche en quantité suffisante pour permettre l'introduction des additifs de calmage et en ce que quelques instants avant l'introduction de ces additifs de calmage, on injecte de l'anhydride carbonique sous forme de neige carbonique au voisinage du pied du jet de coulée et à la surface du bain d'acier dans la poche, dans des quantités comprises entre 0,2 à 5 kg, en une seule ou plusieurs fois, par tonne d'acier coulé, pour protéger la surface du métal fondu de l'air environnant dès l'introduction des additifs de calmage dans la lingotière.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse volumique de la neige carbonique (14) est inférieure ou égale à 1,1 kg/dm3.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'introduction d'anhydride carbonique (8) dans la poche (4) s'effectue sous forme d'injection de neige carbonique obtenue directement par détente brutale à la pression atmosphérique et à température ambiante d'anhydride carbonique liquide stocké dans les conditions habituelles de température et de pression.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on remplit la poche jusqu'au tiers environ de sa hauteur avant d'injecter la neige carbonique.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'injection de neige carbonique (14) se poursuit pendant au moins une partie de la durée de la coulée de l'acier effervescent (1) dans la poche (4).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'injection de neige carbonique (14) se poursuit pendant toute la durée de coulée de l'acier effervescent (1) dans la poche (4).
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