Procédé de fabrication d'acier inoxydable. Cette invention se rapporte à un procédé pour la fabrication d'acier inoxydable à fai ble teneur en soufre.
Dans de nombreux procédés de fabrica tion de l'acier inoxydable, on incorpore du chrome ou dés alliages de fer et de chrome à un bain d'acier à faible teneur en carbone. Ce type de procédé présente du point de vue économique un désavantage du fait que le chrome et ses alliages sont coûteux.
Il est donc ;souvent utile de pouvoir uti liser des déchets de fonderie tels que la mi traille d'acier inoxydable disponible en grande .quantité dans l'industrie métallurgi que. Malheureusement, la. plupart du temps, ces déchets comportent une trop forte teneur (n soufre eu égard à la qualité d'aei-er qu'on se propose de fabriquer. Ainsi, la mitraille d'acier à coupe rapide a une! teneur particu lièrement haute en soufre. Le problème qui se pose consiste donc à obtenir, à partir d'un bain à teneur en soufre élevée, un acier à faible pourcentage de soufre.
Conséquemment, l'objet de l'invention est un procédé de fabrication d'acier inoxydable à basse teneur en soufre comprenant la pré paration d'un bain d'acier à faible teneur en carbone, contenant 10 à 35 % de, chrome et une quantité relativement élevée de soufre, caractérisé en ce que l'on forme sur ledit bain un laitier composé de chaux calcinée et d'un fondant; ce dernier ayant pour fonc tion de rendre le laitier suffisamment fluide pour qu'il réagisse facilement avec le soufre contenu dans le bain.
L'acier inoxydable qu'on se propose de fabriquer est un acier à basse teneur en car bone contenant 10 à 35 % de chrome, et éven tuellement du nickel, manganèse, silicium, cobalt, cuivre, molybdène, tungstène, vana dium, coilumbium, titane et autres suivant les buts particuliers auxquels il est destiné, tout le reste étant principalement du fer.
Quoique le soufre rende de bons services dans certaines qualités d'acier inoxydable, comme dans les aciers. à coupe rapide pour outils, un excès de cet élément doit être évité dans de nombreuses qualités d'acier inoxy dable. L'acier inoxydable à haute teneur en soufre est caractérisé, par exemple, par sa résistance insuffisante à chaud; cet acier ris que de se casser pendant l'usinage. Le soufre favorise une structure fibreuse qui provoque des fentes et cassures pendant le travail à chaud et le moulage à froid, comme cela arrive, par exemple, quand on façonne les têtes de rivets. De plus, l'excès de soufre ré duit la ductilité de l'acier inoxydable ainsi que sa résistance à la corrosion dans certains milieux.
D'autre part, le procédé au laitier car buré employé pour enlever le soufre de l'acier au carbone fondu ne peut pas être appliqué avec. succès à l'acier inoxydable à faible te neur en carbone. Le chrome possède une grande affinité pour le carbone et le carbone disponible dans le laitier carburé passerait en solution avec le chrome de l'acier inoxy dable.
Le procédé selon l'invention évite l'intro duction dans<B>l</B>e métal de matières -contami- nantes, telles que le carbone et, -selon les expériences faites, élimine le soufre de façon très satisfaisante tout en produisant un mé tal exempt d'oxydes métalliques indésirables.
Ce procédé peut être exécuté comme suit: On se sert de préférence d'un four électrique du type bien connu de Héroult doublé de briques de chromite jusqu'à une teneur un peu supérieure au niveau du laitier. On peut employer des électrodes de carbone ou de graphite, le voltage utilisé étant de préfé rence applicable en plusieurs échelons dans les limites de<B>100</B> à<B>275</B> volts. En préparant le four pour recevoir une charge, on applique une garniture protectrice de chaux calcinée sur la garniture -en brique. La proportion de chaux employée est environ 4,5 kg par tonne d'acier que le four doit produire et sert à réduire l'érosion du revêtement du four par le métal en fusion.
Pour produire une fournée d'acier inoxy dable, on introduit dans le four du minerai de chrome, par exemple un minerai à teneur élevée en soufre, du ferrochrome à forte te neur en carbone et de la mitraille d'acier inoxydable. Cette dernière peut comporter des lingots défectueux, des fragments de lin got, des bouts bruts de barres de fer, de l'écaille de laminoirs, des déchets des poches et des fosses de coulée, du poussier des appa reils @de meulage et elle peut contenir, en autre, des quantités importantes d'acier inoxy dable à teneur en soufre élevée et d'acier inoxydable pour outils à coupe rapide.
On ajoute à la charge de l'oxyde de fer qui régu larise la teneur en carbone du bain, ainsi que de la mitraille de fer ordinaire.
On utilise du courant alternatif et la charge commence à fondre. Il se forme un bain de métal ferreux qui contient. du chrome. Il se forme également un laitier recouvrant ce bain, laitier qui a une forte tendance oxy- dante due aux grandes quantités d'oxyde de fer et d'oxyde de chrome qu'il contient.
La couche de scorie oxydante .oxyde le car bone introduit avec la charge. L'oxydation du carbone est accélérée en menant l'opération de la fonte à haute température. Aucun procédé digne de confiance n'est connu pour déter miner exactement la température du bain au- dessous de la couche de laitier, mais on peut estimer que cette température doit être pro che de<B>1700</B> à l780 C, ce qui est de 40 à 1.20 plus élevé que la température employée généralement dans les procédés de ce genre.
Cette haute température rend le laitier à l'oxyde de fer plus actif pour éliminer le carbone de la fonte. Après la fusion, on peut ajouter encore davantage d'écaille de lami noir au laitier selon les circonstances,. On prend des échantillons du métal et quand la teneur en carbone est suffisamment basse (ordinairement 1 % ou moins), la période d'oxydation est terminée.
La phase d'oxydation -est suivie d'une phase de réduction, réalisée en ajoutant au bain un agent réducteur non carboné, tel que du ferro-silicium broyé, un alliage d'alumi nium, silicium et fer ou du ferrochrome ou silicium broyé, en excès par rapport aux oxy des de fer et de chrome présents dans le lai tier. Ces oxydes seront réduits par l'agent non carboné. On évite la combinaison de la fonte avec le silicium, durant cette phase, par addition de chaux calcinée en quantité triple ou quintuple de celle de silicim dans l'agent réducteur non carboné.
On mélange convenablement la chaux calcinée et l'agent réducteur dans des proportions convenables sur le plancher du hangar de la fonderie et on les ajoute au laitier. La phase de réduc tion est terminée quand le laitier perd sa couleur noire et devient légèrement grisâtre. La coloration des échantillons de laitier mon tre que les teneurs en oxyde de fer et de chrome ont baissé à une valeur relativement petite.
Après la phase de réduction, on retire le laitier qui recouvre le bain métallique. On prélève des échantillons du métal et on dose le oufre. Ordinairement, ces essais montrent une teneur en soufre de 0,03 à 0,10%, tan dis que les spécifications exigent une teneur au-dessous de<B>0,03%</B> et ordinairement au- dessous de 0,015, ô.
Ensuite, on forme le laitier qui réagit avec le soufre. On ajoute à ce laitier un fon dant qui peut comporter du spath, de l'ilmé- nite, du rutile, de la t.itanite. Ce fondant rend le laitier plus liquide et crémeux. On utilise environ 25 à 35 kg de chaux calcinée par tonne de métal et de préférence environ 211 kg par tonne. Il est avantageux de former le laitier par étapes, en ajoutant au métal à peu près la moitié de la chaux et. du fon dant immédiatement après le dosage du sou fre. Quand les ingrédients introduits les pre miers sont devenus liquides, le reste de la chaux et du fondant sont ajoutés.
Une fois que la couche de laitier recouvre le métal, ce qui prend ordinairement environ une demi-heure, cette couche est maintenue environ trois quarts d'heure. Pendant cette période, on brasse de temps en temps le mé tal et le laitier, par exemple, à des inter valles de cinq minutes. Ce brassage maintient le laitier à l'état liquide et en contact plus intime avec le métal fondu.
Le .soufre contenu dans le métal réagit avec la chaux présente dans le laitier. On suppose qu'il y a formation de sulfure de calcium. Des épreuves de contrôle sont faites pendant toute la période de finissage.
Si l'analyse du métal est satisfaisante, on ouvre le four et on verse son contenu dans une poche de coulée, d'où elle est introduite dans les moules ou lingotières où le métal est solidifié et se refroidit. Après. refroidisse ment, les lingots sont sortis des moules et ;sont prêts à être emmagasinés. On peut, durant la. période de finissage, faire des additions supplémentaires de chrome, nickel, cuivre, tungstène>, vanadium, aluminium, titane, zir conium ou métaux analogues soit dans le four. soit dans la poche -de coudée. Ces addi tions sont faites sous forme de ferro-alliage ou de métaux électrolytiques.
La phase de désulfuration qui caractérise cette invention est simple à exécuter et sa réalisation n'exige que des matières d'un ap provisionnement facile et bon marché. De l'acier qui, après avoir passé par un traite ment d'oxydation et de réduction, contient 0.025 à<B>0,030%</B> de soufre est raffiné à une teneur 0,002 à 0,010 % au bout d'une heure et quart.
Le laitier de désulfuration agit aussi comme couche protectrice du métal en fusion. Le brassage et le fondant assurent le main tien d'un laitier liquide pendant toute la pé riode du traitement du métal. Le bain métal lique n'est par conséquent pas exposé de fa çon appréciable à l'atmosphère et les consti tuants facilement oxydables de l'alliage, tels que le chrome, sont peu affectés.