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Cette invention est relative à un ferroalliage perfectionné et elle concerne plus particulièrement un alliage de ferrochrome et d'alumi- nium qui peut être utilisé comme addition d'alliage pour un mélange de ré- action exothermique.
La pratique courante d'employer des agents d'addition d'alliage dans des mélanges de réaction exothermiques pour produire des alliages fer- reux a créé un besoin de nouvelles additions d'alliages perfectionnées.
Afin de pouvoir être utilisé dans un mélange de réaction exothermique, un alliage doit pouvoir agir comme agent réducteur dans la réaction exothermi- que et comme addition d'alliage dans une fusion ferreuse. Il doit être non réactif aux températures ambiantes avec l'agent oxydant du mélange exother- mique. Il doit être susceptible de réagir exothermiquement lorsqu'on l'a- joute à la fusion pour produire une quantité de chaleur suffisante pour ré- duire substantiellement la chute de température accompagnant normalement cette addition. Il doit non seulement être susceptible d'être utilisé comme agent d'addition dans des fusions exigeant la propagation de la chaleur mais aussi bien comme addition d'alliage effectivement non exothermique.
L'aluminium possède toutes les qualités ci-dessus qui sont dési- rables dans une addition d'alliage devant être ajoutée à une fusion ferreu- se. Spécifiquement, l'aluminium réagit exothermiquement avec certains agents oxydants tels que le nitrate de sodium ou le bichromate de sodium pour pro- duire une très grande quantité de chaleur. Avec l'aide de la chaleur dégagée par la réaction exothermique, il est possible d'ajouter des quantités rela- tivement grandes de matière d'alliage dans un bain d'acier sans produire au- cune chute de température nuisible dans le bain.
Cela étant, un but de la présente invention est de fournir un nouveau ferroalliage perfectionné à base d'aluminium qui convienne comme agent d'addition d'alliage dans une fusion ferreuse.
Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau ferroallia- ge à base d'aluminium qui convienne comme agent réducteur dans un mélange de réaction exothermique.
Encore un autre but de la présente invention est de fournir un alliage ferreux contenant de l'aluminium et du chrome en proportions corré- latives telles que l'alliage convienne à l'usage soit dans des: produits à base d'aluminium soit comme agent réducteur dans un mélange de réaction exothermique.
On atteint les buts de l'invention en formant un ferroalliage à base d'aluminium contenant essentiellement du chrome et du fer pour les al- lier dans un bain ferreux. De préférence, l'alliage de l'invention comporte de l'aluminium, du chrome, du fer et des quantités facultatives de silicium et de carbone et les impuretés habituelles. Dans une forme préférée de l'in- vention, les limites de la composition de l'alliage doivent être les sui- vantes : aluminium 5 à 85% chrome 5 à 70% fer 1,5 à 36% silicium jusqu'à 30% carbone jusqu'à 5%
On peut introduire de petites quantités d'autres éléments qui peuvent aussi se trouver à l'état d'impuretés accidentelles.
Dans les limites ci-dessus, le rapport du chrome au fer doit être compris entre 1,5 pour 1 et 4 pour 1.
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Suivant la présente invention, les alliages de ferrochrome et d' aluminium compris dans les limites de composition ci-dessus sont utiles comme additions d'alliage pour la production d'aciers à teneur en aluminium et de préférence comme agents réducteurs dans des mélanges exothermiques.
Lorsqu'on les utilise comme agent réducteur, la teneur en alumi- nium de l'alliage immédiat est puissamment exothermique en réaction avec ces oxydants utilisés couramment, comme le nitrate de sodium ou le bichroma- te de sodium. Toutefois, il est à remarquer que les alliages dont la com- position est comprise dans les limites spécifiées ci-dessus ne sont pas nécessairement limités à l'oxydation de l'aluminium lorsque d'autres agents réducteurs pôssibles tels que le silicium et le carbone sont aussi pré- sents. Par exemple, dans les mélanges exothermiques employant du nitrate de sodium comme oxydant, le succès de la limitation de l'oxydation de l'alu- minium dépend de la présence d'un minimum d'une quantité stoechiométrique d'aluminium pour réagir avec tout le nitrate de sodium.
Autrement, le ni- trate de sodium réagit de préférence avec l'aluminium, le silicium et le carbone présents dans l'alliage dans l'ordre donné jusqu'à ce que tout le nitrate de sodium soit épuisé. Une telle réaction a beaucoup moins d'effi- cacité parce que les capacités de production de chaleur du silicium et du carbone sont approximativement la moitié et le quart de celle produite par la réaction de l'aluminium avec le nitrate de sodium. Pour cette raison, un excès d'aluminium est habituellement préféré dans les réactions avec le ni- trate de sodium.
L'exemple spécifique suivant illustre le type sélectif de réac- tion exothermique obtenue lorsqu'on emploie un alliage de ferrochrome et d' aluminium suivant la présente invention comme agent réducteur dans un mé- lange de réaction exothermique.
Dans un four à arc d'une tonne, on a ajouté à la fusion d'acier des briquettes composées de 0,54% de carbone, 4,97% d'aluminium, 24,60% de silicium et 8,0% de nitrate de sodium. Avant l'addition des briquettes, la fusion d'acier contenait 0,07% de carbone, 0,04% de silicium, 0,01% d'alu- minium et le restant de fer. Après avoir ajouté les briquettes ci-dessus, la composition de l'acier était de 0,09% de carbone, 1,10% de silicium et 0,02% d'aluminium, indiquant un accroissement de 100% de la teneur en car- bone provenant des briquettes, 83% d'accroissement de silicium et 4% d'a- croissement d'aluminium.
Il est désirable que l'alliage de ferrochrome et d'aluminium sui- vant la présente invention puisse être facilement réduit en poudre pour des raisons métallurgiques évidentes. Bien que la composition de l'alliage im- médiat possède des propriétés pulvérulentes favorables, il est aussi sus- ceptible d'être réduit en fines particules par un procédé nouveau et effi- cace. Ce procédé consiste à allier l'aluminium à un ferrochrome à forte teneur en carboné pour produire un alliage dans lequel la plus grande par- tie du carbone se trouve sous forme de carbure et à laver l'alliage résul- tant à l'eau. Le carbure d'aluminium de l'alliage réagit avec l'eau pour former du gaz hydrocarbonique et de l'hydrate d'aluminium.
Cette réaction a pour résultat de réduire l'alliage en poussière et en même temps dtabais- ser substantiellement la teneur en carbone de l'alliage.
L'efficacité de ce procédé de déoarburation dépend évidemment de la proportion de carbone présent dans l'alliage traité sous forme de carbu- re d'aluminium. Des recherches ont montré qu'à partir d'une teneur en alu- minium d'environ 25% des proportions croissantes de carbone présent dans l' alliage se trouvent sous forme de carbure d'aluminium. A des niveaux d'alu- minium de 50% et plus, pratiquement tout le carbone dans l'alliage est pré- sent sous forme de carbure d'aluminium.
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Cependant, pour réduire l'alliage en une fine poudre satisfaisan- te, l'alliage doit avoir au moins 50% d'aluminium. On obtient les meilleurs résultats lorsque la teneur en aluminium de l'alliage immédiat de ferrochro- me et d'aluminium est comprise entre 50 et 65% en poids.
L'exemple suivant montre l'effet de décarburation de l'eau sur un alliage typique de ferrochrome et d'aluminium basé sur les principes de la présente invention. Avant d'être soumis à l'opération de lavage, l'allia- ge comprenait 29,90% de chrome, 54,79% d'aluminium, 2,20% de carbone, 1,01% de silicium et le restant en substance tout du fer. Après lavage à l'eau, la teneur en carbone n'était plus que 0,06%, indiquant une perte de pour- centage de carbone de 97%.
Il ressort de ce qui précède que la composition de l'alliage de la présente invention peut varier dans des limites très grandes. Toutefois, en général, l'application particulière qui est en vue ou le produit spécifi- que final qu'on désire obtenir détermine la composition de l'alliage. Dans le tableau I ci-dessous, on donne la liste des compositions préférées des alliages de ferrochrome et d'aluminium destinés à l'usage dans des mélanges exothermiques qui comportent des alliages soit à faible teneur en carbone, soit à teneur élevée en carbone, soit à haute teneur en silicium. La compo- sition de ces alliages se trouve dans les larges limites envisagées par cette invention, mais s'applique à une partie limitée de celles-ci.
Tableau I.
EMI3.1
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Alliage <SEP> à <SEP> forte <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> Alliage <SEP> à <SEP> faible <SEP> Alliage <SEP> à <SEP> haute
<tb>
<tb> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> teneur <SEP> en <SEP> silicium
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<tb> Al <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 25% <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 75% <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 25%
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<tb>
<tb> Cr <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 70% <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 40% <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 55%
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<tb> Fe <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 30% <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20% <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 25%
<tb>
<tb>
<tb> Si <SEP> jusqu'à <SEP> 10% <SEP> jusqu'à <SEP> 10 <SEP> % <SEP> jusqu'à <SEP> 30%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 5% <SEP> jusqu'à <SEP> 0,2% <SEP> jusqu'à <SEP> 2%
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Il est à remarquer dans le tableau ci-dessus que dans les allia- ges à faible teneur en carbone,
la teneur en aluminium est supérieure à celle dans les alliages à haute teneur en carbone. Une teneur plus élevée en aluminium est nécessaire pour lui permettre de se combiner avec le car- bone sous forme de carbure d'aluminium et permettre ainsi l'élimination de ce dernier par l'opération décrite ci-dessus de lavage à l'eau.
Il est bien entendu qu'on peut apporter des modifications et des variantes sans se départir des concepts nouveaux de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1.- Alliage de ferrochrome et d'aluminium comprenant 5 à 85% d' aluminium, 5 à 70% de chrome, 0 à 30% de silicium, 0,à 5% de carbone, le restant étant du fer et des impuretés accidentelles et le rapport chrome- fer étant compris entre 1,5 pour 1 et 4 pour 1.