BE419112A - - Google Patents

Description

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 procédé de fabrication   d'un   alliage fer-silicium anti-acide. 



   La présente invention concerne la fabrication d'un alliage ferro-silicium,   contenant   un pourcentage relativement élevé de silicium (15 à 16% Si), réalisant de remarquables améliorat ions dans ses qualités mécaniques et montrant une résistance maximum à l'action corrosive des réactifs   chimiques.   



   Les alliages siliceux comprenant un haut pourcentage de silicium peuvent être utilisés dans d'importantes applications relatives à l'industrie chimique et, en particulier, lorsqu'il est nécessaire que le matière résiste parfaitement à Inaction de solutions salines et saides, indépendamment des hautes tempé- ratures et du degré de concentration de ces solutions. 

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   jusqu'à   -ce jour, un nombre considérable d'alliages ferro- siliceux ont déjà été proposés, lesquels ont des   ca re atéristi-   ques bien déterminées, mais peu appropriées pour résister à la corrosion.

   cependant, si quelques uns de ses alliages montrent une bonne résistance aux réactifs chimiques, ils donnent lieu à de sérieuses   détestions   quant aux propriétés mécaniques des produits de soûlée,   occasionnant;,   de la sorte, des difficultés de soulage tout en augmentant la fragilité et la dureté de la fonte brute. 



   De récentes considérations sur ce sujet admettent que la combinaison Fe3Si2 et probablement aussi FeSi sont évidemment désavantageuses pour la formation d'alliages siliceux; tout au      contraire, le Fe3Si parait communiquer de remarquables proprié- tés à aes alliages, notamment une résistance considérable à la corrosion et de meilleures qualités mécaniques. 



   La présente invention a pour objet la production d'un al- liage de fer siliceux homogène, ayant une composition atomi- que Fe3Si. 



   Le procédé conforme à l'invention comprend les phases sui- vantes: 
La première opération consiste à   déphosphorer   la fonte bru -te en présence de la chaux. Le phosphore se trouve générale- ment dans la fonte à l'état de phosphure Fe3P. De plus, la fonte   contient   de petites quantités d'oxyde de fer FeO, de telle sorte que la réaction réponde à l'équation suivante : 
2 Fe3 P + 8 Fe 0 = P2 O5 (Fe O)3 + 11 Fe . 



   Les trois atomes de fer restant fixés au pentoxyde de phos -phore (P2 O5) représentent une perte de fer, et pour les récu- pérer et rendre la déphosphoration efficace, on fait intervenir l'oxyde de potassium (chaux vive) d'après l'équation : 
P2 O5 (Fe O)3 + 3 Ca O =P2 O5 (Ca O)3+3 Fe O. 

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   Les trois molécules de Fe 0 rentrent dans le bain liquide tandis que l'oxygène sera enlevé durant une opération suivante. 



   La deuxième opération du procédé consiste dans la désul- furation et la désoxydation, ces opérations commencent par l'introduction, dans le bain liquide débarrassé du premier lai- tier   déphosphorisant,   de petites quantités de ferro-manganèse contenant préférablement de 93 à 97 % de manganèse, mais seu- lement 0,02 à 0,04   %   de soufre et 0,04 à   0,08 %   de phosphore. 



   Le rôle du manganèse est double; il se combine aussi bien avec le soufre qu'avec l'oxygène. 



   Le soufre du bain liquide étant à l'état   (Fe.Mn)s,   la réaction sur le bain liquide est produite au moyen du laitier comprenant du poussier de coke de pétrole, d'oxyde de calcium et d'oxyde de baryum. 



   La désulfuration s'effectue suivant   l'équation :   2 (Fe.Mn)S + 2 (CaO.Ba O) = (Fe.Mn)2 + 2(Ca Ba)S + 2 0. 



   L'oxygène à l'état naissant se combine avec le carbone de laitier et forme le CO qui brûle. L'épaisseur du laitier   déphosphorisant   et désulfurant est réglée à l'aide de fluorure de calcium et de fluorure de sodium. Le   m'orne   laitier servira à la désoxydation. ces phases de déphosphoration, de désoxydation et de désulfuration préalables de la fonte ordinaire sont ef- fectuées en vue d'obtenir une teneur approximative de 0,02 % en phosphore, et 0,05 % en   souf re.   



   Ces opérations ont donc pour but de réduire au minimum le pourcentage de ces substances, lesquelles sont nuisibles à l'alliage quand il est en contact avec les acides forts et cer- taines solutions de sel. Le soufre est, en outre, nuisible aux qualités mécaniques de l'alliage, car le   sulfure   de fer est mal réparti dans la masse métallique. 



     Un point   caractéristique est le mélange de ohaux vive aus- si pauvre que possible en silice et en magnésie, avec l'oxyde 

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 / de baryum. ce mélange, en présence de carbone. enlève plus facilement le soufre que ne le ferait la   ohaux   vive seule. 



   L'opération suivant consiste dans la carburation du fer. 



   Après avoir déterminé la teneur en carbone totale,   celui-ci   doit !être porté à   3%.   On se sert, à cet effet, du ferro-cyanure de potassium, seul composé capable de produire, par sa décomposition, un carbure de fer du genre Fe C2 par- ticulièrement bien soluble dans la fonte liquide, et, ensuite, du cyanure de potassium, réducteur qui est particulièrement utile dans la dernière phase avant la coulée. 



   La réaction répond à l'équation suivante : 
Fe(Cn)6 K4 = 4 K C N + Fe   Ou +   N2 . 



   La température du four est portée alors à 1400 C et la mas- se de fer-carbone est totalement liquide et dépourvue de cris- taux. 



   Cet état. est le plus favorable pour la formation d'alliages siliceux par l'action du   ferro-siliaium   sur la fonte liquide. 



   Une teneur en carbone moindre ne présente pas un système   mét&llo-graphique   dépourvé de cristaux, et une teneur supérieure en carbone total tend à donner lieu à la formation, au sein de la masse liquide, de cristaux de cémentite primaire, nuisible dans la fabrication, car cette cémentite favorise la formation dans l'alliage de l'euteatia Fe3Si graphite, lequel, quand finement dispersé dans la masse, donne prise à l'action des acides. une phase suivante consiste dans l'élimination des gaz occlus et particulièrement de   l'azote.  cet effet, on fait usa- ge de ferro-titanium inaluant 20 à 40   %   de titane. Quelques instants après l'action du ferro-titanium, une cartouche de magnésium en grenailles, contenant,à côté du magnésium des morceaux de castine, est additionnée au bain liquide.

   Ces mor- 3eaux de castine donnent du poids et empêchent le magnésium de flotter à la surface du bain. 

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   Cette opération est   particulièrement   importante avant la aoulée, étant donné que la présencedes gaz occlus dans la masse des alliages ferro-silicium rend l'opération de -coule- ge très difficile. 



     .Apres   cela, le ferro-silicium est   incorporé   par addition au bain liquide d'une quantité déterminé pour favoriser le pro- duit final d'un pourcentage correspondant à 15% Si. Le ferro- silicium contenant environ 94.80% de si sera préféré, Avant son introduction au bain liquide, le ferro-silicium sera mélan- gé avec du coke de pétrole, de telle sorte que la matière carbo- nacée recouvre cimplètement la surface du bain. 



   Après que le   ferro-silicium   est combiné avec le bain de fonte, le cyanure de potassium est ajouté, puis on ajoute encore un léger excès de coke de pétrole, mais aucun laitier n'est produit. 



   ,Avant l'opération de coulée, on procède à une dernière éli- mination de l'azote à l'aide d'une cartouche contenant du magné- sium et du métal calcium. Ensuite on peut commencer la coulée. 



  En raison de ses proportions réduites, le cyanure de potassium a sur l'alliage ai-dessus un effet de purification. La surface du bain apparaît immédiatement brillante sous l'action de ce composé   chimique,   mais ne détermine aucune réaction chimique. par la réaction d'une quantité déterminée de ferro-silicium ayant un haut pourcentage de silice - 94,80 % Si, 0,02   %   de soufre, 0,01 % de phosphore et exempt de carbone - sur la fonte brute de coulée contenant elle-même en excès 3 %de carbone total et étant déphosphoré, désulfuré et libre de gaz occlus ou combinés, et particulièrement de l'azote, l'alliage contien- dra théoriquement: fer...............85.714   silice ............ 14.286.    



   Tous les essais ont montré que si on observe rigoureuse- ment ces données théoriqu es, on ne parvient pas  s à   obtenir un 

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 produit final   correspondant   uniquement à Fe3Si, car il n'y a pas seulement du fer dans la fonte, mais aussi le carbone   combi-   né. 



   Le résultat de ces essais était un alliage laissant appa- raïtre à l'examen métallographique une grande quantité de graphite libre qui diminuerait considérablement la résista n   -ce   aux acides et à la plupart des agents chimiques. 



   En variant le pourcentage de silicium et en le portant à 15%, on obtient des cris-eaux bien formés qui, selon le dis- gramme des alliages, correspondent à un produit ayant une   composition   atomique Fe3Si. En plus, la présence d'une fai- ble quantité de   FeaSi   augmente un peu la dureté de l'alliage, mais est plus favorable à la résistance chimique du dit allia- ge. 



   Quand, pour des das exceptionnels, nette légère augmenta- tion de la dureté offre un inconvénient, on peut incorporer à l'alliage en fusion de petites quantités de ferro-bore à en- viron 20 % de Bo, Ce dernier produit adoucit l'alliage et per- met un usinage plus facile sans toutefois réduire la   résistan-   ae à la corrosion. 



   Si l'opération concernant l'élimination du gaz azote a été bien conduite et effectuée avec les produits susmentionnés, il n'a jamais été aonstaté la formation d'autres siliqures, telles que   Fesi.   



   La composition de l'alliage conforme à l'invention est donc la suivante: Fe3Si avec une faible quantité de   Fe2Si,   des traces de l'eu- testic   pe3Si   graphite'et, parfois, des   traces   de graphite libre. 



  L'élément principal de l'alliage est bien la composition atomi -que Fe3Si. 



   Après avoir ajouté le ferro-silicium   nécessaire   pour la formation d'un alliage siliceux de 15 à 16%, et, finalement, 

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 après avoir obtenu un a lliage de composition atomique Fe3Si , on substitue,à une partie de l'alliage de carbone, du bore pour maintenir les qualités mécaniques de la coulée. 



   A l'effet d'obtenir du laitier sur la masse de métal en fusion, celui-ci est recouvert avec des raclures d'électrodes ou autre   aarbone   très pur, avec addition d'environ 0,1% de cyanure de potassium. 



    Revendications.   



   1.-procédé pour la fabrication d'alliage ferro-siliceux, contenant de 15 à 16 % de si lise et résistant à l'action   -.or-   rosive des   acides   et solutions salines , caractérisé par le fait qu'il consiste à déphosphorer, désulfurer et désoxyder de la fonte liquide et pure, dans de telles conditions qu'el- le est libre d'oxyde et qu'elle contient du phosphore et du sulfure en quantité n'excédant pas respectivement 0,2 % et 0,05 %, la teneur en carbone étant portée à 3 % par l'addition de ferro-cyanure de potassium, l'addition de ferro-silicium produisent le composé atomique de Fe3Si, et l'addition en excès de matière carbone et de   csyanure   de potassium étant faite pour garder l'homogénéité de la messe,   à   l'effet de favoriser la coulée.

Claims (1)

1. 2.- procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la désulfuration est complétée par l'addition au fer en fusion d'une faible quantité de ferro-manganèse et en réagissant sur le bain liquide au moyen de laitier contenant du poussier de coke de pétrole, de l'oxyde de calcium, et de baryum, substantiellement tel que décrit.

   3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'après l'addition du ferro-silicium, on ajoute du bore dans la proportion de 0,1 à 0,2 'la- 4.- .Alliage siliceux, contenant 15 à 16 % de silice et réalisé et obtenu suivant le procédé décrit et revendiqué pre- cédemment.

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