Procédé pour la fabrication d'alliages de fer et de chrome. La présente invention est relative à la fabrication d'.aillages de fer et de chrome, tels que par exemple le ferrochrome, et le métal du type -connu communément comme fer ou acier internissable.
Il est déjà connu de soumettre du ferro- chrome brut fondu à un soufflage oxydant dans le but d'obtenir un alliage ayant une teneur réduite d'impuretés, telles que le car bone et le silicium, qui sont susceptibles de s'éliminer par oxydation. Dans cette opéra tion, l'oxydation du chrome se produit à un degré plus ou moins fort et la perte du métal qui se fait ainsi peut être considérable.
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'alliages de fer et de chrome, eu soumettant à un soufflage oxy dant un bain brut cle base qui comprend du fer et du chrome et qui contient des impuretés susceptibles d'être éliminées par oxydation, caractérisé en ce que le bain soumis au souf flage contient encore un élément protecteur plus oxydable que le chrome, de façon à évi ter ainsi une perte préjudiciable de chrome par suite de l'oxydation des impuretés.
Par exemple, on peut ajouter du man- ga,nèse au bain brut à souffler et on peut. faire judicieusement cette addition sous la forme de ferro-manganèse ou autre alliage appro prié chargé .de manganèse, en effectuant .cette addition en quantité suffisante pour réduire au minimum possible l'oxydation du chrome pendant l'opération de soufflage à accomplir ensuite.
L'élément qui doit protéger le chrome peut être introduit pendant la formation des élé ments du bain brut de base à souffler, par exemple en réduisant un mélange de composés réductibles de chrome et -de fer, par exemple de la chromite, et de cet élément protecteur ou d'un .autre composé réductible de celui-ci. Par exemple, la réduction peut s'effectuer en présence de ferro-manganèse ou d'un composé de manganèse oxydé qui est réductible, ou d'un alliage approprié ,de manganèse.
Le silicium peut être éliminé plus conve nablement que le carbone par un soufflage oxydant et, comme il existe bien des agents réducteurs à base de silicium, par exemple du ferro-silicium, à faible -teneur en carbone, cette manière d'opérer procure un moyen d'ob tenir économiquement un produit purifié de faible teneur en carbone d'une manière sim ple et directe en pratique.
La réduction avec l'agent réducteur à base de silicium peut être effectuée en présence de l'élément protecteur du chrome, ou bien on peut employer comme agent réducteur, du silico-manganèse; dans ce cas, l'agent réduc teur donne lui-même l'élément protecteur dont on a besoin.
La réduction du composé de :chrome peut s s' effectuer -dans un bain de fer ou d'acier en fusion qui, en principe,
est libre de carbone ou en renferme une teneur telle et est d'une constitution telle qu'on obtient un alliage fi nal de chrome et de fer internissable. On peut aussi soit produire dès le début du ferro- chrome que l'on fait fondre ensuite avec la, quantité appropriée de fer ou d'acier et sou mettre le bain obtenu au soufflage oxydant, soit souffler le ferrochrome fondu seul avant d'y ajouter ,du fer ou de l'acier.
Quelle -que soit la manière .d'opérer, l'élément protecteur peut être introduit à n'importe quelle phase convenable avant le soufflage, par exemple pendant la préparation du bain brut de base de la manière décrite.
La proportion de manganèse comme élé ment protecteur dépend des circonstances dans lesquelles on opère, telles que: composition métallique dit bain brut de base et proportions d'impuretés oxydables qui s'y trouvent. Dans le cas d'un bain brut de base d'une compo sition métallique pour donner comme alliage final et produit purifié, du fer chromé ou de l'acier chromé internissable, c'est-à-dire un métal dont la teneur en chrome est entre 9 et 16 %, on peut.
dire que la proportion mini mum de manganèse pour protéger le chrome est la quantité représentée par les deux tiers environ de la proportion des impuretés qui peuvent s'oxyder en totalité et n'est pas en principe inférieure à 2 1/2 % lorsque ces im puretés sont évaluées à moins de 3'-/2 ô.
Les produits constituant le bain brut de base peuvent être façonnés en forme de bri quettes qui se chauffent alors à la tempéra- Cure nécessaire pour amorcer ou faire partir la réaction. La, chaleur dégagée par l'action cle l'agent réducteur à base de silicium permet que l'opération se déroule avec l'application minimum de chaleur externe. Pour faciliter la réaction, on peut employer des fondants appropriés, tels que chaux et spathfluor. La.
réduction avec du ferro-silicium s'effectue, de préférence, en présen-e d'un réactif, tel que: ,calcaire, castine ou chaux, qui est suceptible de se combiner .avec le silicium oxvdé et (le former avec lui un laitier.
Comme agent réducteur, on préfère du ferro-silicium dont la<B>,</B> teneur en silicium est de 80 à 90 Xo, car il se produit ainsi une réac tion plus énergique et on obtient un produit à teneur plus élevée de métal ou de rnétaux autres que le fer.
Le procédé peut s'opérer dans n'importe quel four approprié dans lequel on peut at teindre la haute température nécessaire, par exemple un four électrique du type ,.Sny- der" ou du type "Heroult". Pour (les charges de faible volume, on peut employer un four à creuset ordinaire. On peut appliquer du chauffage externe afin de. maintenir la, haute température nécessaire d'un bout l'autre de la. réaction.
Des considérations sem blables, en ce qui concerne l'entretien de la haute température requise, s'appliquent à l'o- pération de soufflerie.
L'expérience a démontré qu'un mode qui convient généralement pour réaliser le pro cédé, est de faire fondre l'agent réducteur à base de silicium, par exemple le, ferro-silicium, avec une partie de la charge du réactif qui forme un laitier, tel que pierre à chaux, soit seul, soit en présence d'un bain de fer ou d'acier, et d'ajouter ensuite la, charge réduc tible à la, masse fondue, de préférence en quantités successives, la.
réantion métallurgi- que étant secondée par agitation du bain en brassant -et par l'addition de ce qui reste du réactif formant laitier, suivant les bcaoins.
Lorsque s'est. calmée l'ébullition produile dans le bain par l'action de l'agent réducteur et à condition due l'élément protecteur dit chrome n'ait pas déjà. été introduit pendant la réduction, on ajoute alors cet élément. Par exemple, on peut ajouter du ferro-manganèse au bain et quand toute la. masse a été portée à l'état de fusion, on soumet au jet oxydant l'alliage de fer et de chrome qui contient du silicium et du manganèse.
Un moyen qui convient bien et. qui est économique pour envo,#-er un soufflage oxy dant, par exemple un jet d'air, dans le métal fondu, c'est,de prendre un tuyau en fer forgé qui est recouvert de manchons en argile ré fractaire et qui est joint .avec de l'argile ré fractaire. Ce tuyau peut<I>être</I> amené dans le four pour le mettre directement sur l'ouvrage de celui-ci.
Le soufflage peut. être effectué avec de l'air froid ou de .l'air préalablement -chauffé qui est soumis à l'action d'un tirage forcé ou aspirant. Dans le but -d'abréger la. période de soufflage .ou bien de seconder à n'importe quelle phase convenable du procédé l'oxyda tion des impuretés contenues dans le métal, le soufflage peut être avantageusement établi pour entraîner dans la. masse fondue de la chromite, soit un autre composé oxydé et ré ductible de chrome, soit une base telle que de la, chaux, à l'état finement pulvérisée.
Exemple <I>I:</I> Daim un four électrique du type "Sny- d@er", on fit fondre une charge -clé 24,494 kg de ferro-silicium dosant 83 % de silicium et 0,28 % clé carbone et on y ajouta,, par -charges successives, 1.10,614 kg de .chromite dosant 52,8 % -de sesquioxyde -de :chrome ainsi que 16,329 kg clé chaux et 12,701 kg clé spath- fluor.
L'essai du métal à l'achèvement de la ré duction a donné:
EMI0003.0022
Chrome <SEP> 67,00
<tb> Silicium <SEP> 6,04
<tb> Carbone <SEP> 0,13 <SEP> % A. ce métal initial, on .ajouta 1,587 kg de ferro-manganèse: on introduisit ainsi clans le bain 0,15 % de carbone et 1,9 % de man ganèse.
On fit ensuite passer dans la. masse fondue un ,jet oxydant pendant deux minutes. On obtint ainsi un alliage final contenant:
EMI0003.0027
Chrome <SEP> 68,00
<tb> Silicium <SEP> 1,60
<tb> Carbone <SEP> 0,12
<tb> .Manganèse <SEP> 0,30 Exemple <I>II:</I> A un bain préparé en faisant fondre 203 kg de riblons ou déchets d'acier avec 27,216 kg de chromite, on ajouta 28,576 kg de silico-manganèse contenant 55 % de man ganèse et 25 % de silicium.
On y introduisit par charges successives 90,719 kg de chromite (52,8 % de sesquioxyde de chrome) et 22,680 kg de ferro-silicium (87 % de silicium) en y faisant ensuite l'ad dition d'une nouvelle :charge -clé <B>90,719</B> kg de minerai de fer chromé.
Pour seconder la réaction, on y ajouta de temps à autre, suivant les besoins, une valeur de 18,144 kg de chaux et de 12,701 kg de spathfluor.
Le métal fondu donna à l'analyse:
EMI0003.0041
Chrome <SEP> 12,81
<tb> Silicium <SEP> 8,63
<tb> Carbone <SEP> 0,20
<tb> Manganèse <SEP> 5,83 On soumit ensuite la masse fondue à une soufflerie d'air froid, et, avant de couleur, on ajouta, au métal soufflé 1,814 kg clé ferro- m.a.ng.a.nèse ainsi que 113,36 grammes d'alu minium. On fit déverser et vider le métal dans les moules et on y constata à l'essai:
EMI0003.0044
Chrome <SEP> 13,59
<tb> Silicium <SEP> 0,23
<tb> Carbone <SEP> 0,1.2
<tb> Manganèse <SEP> 0,90 Le rendement de métal internissable .ainsi obtenu fut de 168,675 kg.
L'emploi du manganèse -comme élément protecteur a pour effet de maintenir les con ditions thermiques nécessaires pour oxyder d'une manière satisfaisante les impuretés con tenues dans le bain brut de base e ayant re cours au soufflage et il est de nature à éta blir un laitier fluide aussi bien qu'à empêcher l'oxydation du -chrome.