Procédé de désulfuration d'un métal ou alliage L'un des problèmes les plus importants rencontrés dans la fabrication des alliages techniques tels que le ferrochrome réside dans l'obtention d'alliages à teneur en soufre suffisamment basse. Dans l'état pré sent de la technique, on peut produire du ferrochrome à faible teneur en carbone et en soufre en faisant réagir du ferrochrome à forte teneur en carbone avec de la silice.
Tout en assurant pratiquement l'éli mination du soufre, ce procédé conduit à un ferro- chrome à faible teneur en carbone et contenant une forte proportion de silicium. Lorsqu'on décarbure du ferrochrome à forte teneur en carbone au moyen d'oxydes autres que la silice, on ne parvient à éli miner qu'une petite partie du soufre.
La présente invention a pour objet un procédé de désulfuration d'un métal ou alliage par chauffage sous vide. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on incorpore au métal ou à l'alliage de l'étain en quan tité suffisante pour réagir avec le soufre à éliminer, et en ce que l'on chauffe sous vide le mélange à une température inférieure à son point de fusion mais suffisamment haute pour que l'étain et le soufre réa gissent à l'état solide.
Lorsque ledit mélange présente un intervalle de fusion, on entend ici par point de fusion le point de fusion du composant de ce mélange qui fond à la température la plus basse.
L'étain peut être sous forme d'étain métallique, d'alliage d'étain ou de composé d'étain capable de former un sulfure volatil. Par chauffage sous vide, l'étain et le soufre réagissent à l'état solide, à des températures bien inférieures au point de fusion du mélange, en formant un sulfure stanneux volatil et facilement éliminable. L'étain convient particulière ment en raison de son bas point d'ébullition.
En effet, l'étain en excès, non combiné, peut être aisé ment volatilisé à des températures bien inférieures aux températures habituelles du chauffage sous vide.
Le métal ou l'alliage, contenant du soufre, à traiter selon le procédé de l'invention peut avoir une teneur en carbone forte ou faible et peut contenir tout constituant désiré, comme par exemple des métaux tels que le chrome ou le nickel. Pour sim plifier l'exposé, on décrit ci-dessous le procédé selon l'invention exécuté en association avec la décarbura tion de ferrochrome à forte teneur en carbone, avec utilisation d'étain comme agent additionnel.
On peut utiliser l'étain soit sous forme élémen taire, soit comme constituant de l'alliage de chrome, ou encore sous forme d'alliage ou ferroalliage séparé, ou même sous la forme de minerai commun d'étain, la cassitérite, selon les conditions particulières re cherchées. On peut par exemple utiliser un ferroétain en association avec le ferrochrome contenant du soufre et à forte teneur en carbone, pour constituer les sources respectives d'étain et de ferrochrome.
On obtient une élimination améliorée du soufre par chauffage sous vide de ferrochrome contenant du soufre et à forte teneur en carbone, en faisant réagir le soufre et l'étain à l'état solide pour former un sulfure volatil d'étain. A cet effet, on choisit les proportions du ferrochrome à forte teneur en car bone et de l'étain de manière que l'étain réagisse avec pratiquement la totalité du soufre contaminant le ferrochrome.
Pour utiliser avec profit la réactivité de l'étain avec le soufre, il convient que la proportion d'étain présente dans le ferrochrome soit au moins égale à la proportion nécessaire à une réaction complète avec le soufre contenu. Il est préférable d'utiliser un excès d'étain, c'est-à-dire une proportion supérieure à celle requise pour la réaction avec le soufre, l'excès étant facilement volatilisé aux températures de décar- buration.
Il est préférable que le ferrochrome à forte teneur en carbone et l'étain ou un alliage broyable d'étain soient finement pulvérisés jusqu'à une grosseur de grain de 0,044 mm ou inférieure, et mélangés à du minerai de chrome ou à un autre oxyde convenable jusqu'à obtention d'un mélange sec pratiquement homogène. On forme une masse compacte de ce mé lange, en le liant de manière appropriée, par exemple à l'aide d'un liant à base de céréale et d'eau en proportion suffisante pour mouiller et plastifier la masse. On forme de préférence des granules avec les ingrédients humides et on sèche par chauffage doux à une température d'environ 200o C.
Ceci fait, on décarbure le produit granulé par chauffage sous vide sous une pression absolue d'environ 2 mm Hg et à une température suffisante pour qu'il se produise une réaction à l'état solide, de préférence comprise entre<B>1100</B> et 1450 C.
Selon un autre mode d'exécution, on peut allier l'étain à du ferrochrome à forte teneur en carbone, soit par simple addition dans les pots recevant le ferrochrome des fours de fusion, soit par addition au cours de l'opération de fonte de la charge de ferro- chrome à forte teneur en carbone. Dans le cas de l'addition au cours de la fonte, l'étain ajouté peut être sous forme d'étain métallique, de ferroétain, ou de cassitérite.
On donne ci-dessous des exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention combinée à un procédé de décarburation. Les pourcentages sont donnés en poids. <I>Exemple 1</I> On a préparé de manière connue un bain fondu de ferrochrome à forte teneur en carbone. On a ajouté de l'étain sous forme de ferroétain à 70 % d'étain et on l'a mélangé au ferrochrome, tout en coulant l'alliage dans des pots. On a laissé refroidir le ferrochrome résultant et on l'a concassé et broyé jusqu'à une grosseur de grain ne dépassant pas 0,044 mm.
On l'a alors mélangé à du minerai de chrome broyé, fournissant l'oxygène nécessaire à la décarburation, et à un liant à base de céréale dans les proportions suivantes Ferrochrome ....... ... 818 kg Minerai de chrome 318 kg Liant à base de céréale . ..... 18,2 kg L'analyse approximative du minerai de chrome est la suivante Cr.10,1, ....... .
........... .... .. 54% FeO .._..... . ... ........... ....... 14% Al.03 _.......------------ -.................. <B>10%</B> Si02 ......------------ .. ....3 % g<B>16%</B> CaO ....... .... . .<B>--</B> _.- .
....... 1 % On a ajouté une quantité d'eau suffisante pour humecter le mélange et pour faciliter la granulation de ce dernier. On a alors chauffé une charge de 14 900 kg de granules séchés à une température de 1250 C dans un four à vide, sous une pression d'environ 2 mm Hg, pour éliminer simultanément le carbone et le soufre.
On donne dans le tableau 1 la composition du ferrochrome désulfuré et décarburé préparé confor mément au procédé selon l'invention, ainsi que la composition primitive du ferrochrome à forte teneur en carbone.
EMI0002.0055
Tableau <SEP> I
<tb> Ferrochrome <SEP> obtenu
<tb> conformément
<tb> Charge <SEP> initiale <SEP> de <SEP> au <SEP> procédé <SEP> selon
<tb> ferrochrome <SEP> l'invention
<tb> Cr <SEP> .. <SEP> ... <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 65,9 <SEP> % <SEP> 63,79 <SEP> %
<tb> Si <SEP> .. <SEP> ........ <SEP> ... <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,84 <SEP> 0,72
<tb> SiO<U>.</U> <SEP> ...... <SEP> 0,<B>1</B>6 <SEP> 3,35
<tb> C <SEP> <B>.... <SEP> ... <SEP> .. <SEP> .</B> <SEP> 4,87 <SEP> 0,12
<tb> S <SEP> 0,060 <SEP> 0,01
<tb> Sn <SEP> 0,17 <SEP> 0,002
<tb> Fe <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> .
<SEP> complément <SEP> complément <I>Exemple 2</I> Dans une série d'essais semblables à celui de l'exemple 1, on a effectué différentes additions d'étain sous forme de concentré de cassitérite con tenant 71,88 % d'étain. Dans ces essais, la teneur en étain est inférieure à la proportion (0,23 %) re quise pour la réaction avec la totalité du soufre du ferrochrome. Avant le traitement, le ferrochrome riche en carbone contenait 0,064% de soufre. Les analyses des produits obtenus figurent dans le ta bleau II.
EMI0002.0061
Tableau <SEP> Il
<tb> Addition <SEP> d'étain
<tb> % <SEP> rapporté <SEP> au <SEP> <I>Constituants <SEP> du <SEP> produit, <SEP> /o</I>
<tb> ferrochrome
<tb> riche <SEP> en <SEP> carbone <SEP> Au <SEP> sommet <SEP> Au <SEP> fond
<tb> 0,10 <SEP> C <SEP> 0,01 <SEP> 0,01
<tb> S <SEP> 0,027 <SEP> 0,018
<tb> Sn <SEP> 0,001 <SEP> 0,001
<tb> 0,15 <SEP> C <SEP> 0,01 <SEP> 0,01
<tb> S <SEP> 0,018 <SEP> 0,015
<tb> Sn <SEP> 0,001 <SEP> 0,001
<tb> 0,20 <SEP> C <SEP> 0,013 <SEP> 0,013
<tb> S <SEP> 0,011 <SEP> 0,012
<tb> Sn <SEP> 0,001 <SEP> 0,
001 Les résultats de ces essais montrent que la com binaison de l'étain et du ferrochrome à forte teneur en carbone convient admirablement pour réduire substantiellement la teneur en soufre au cours de la décarburation du ferrochrome à forte teneur en car bone, sans entra?nement appréciable de l'étain dans le ferrochrome à basse teneur en carbone résultant.
En raison de la réactivité de l'étain et du soufre à l'état solide dans les conditions du chauffage sous vide, et en raison du bas point d'ébullition de l'étain, on peut réaliser l'élimination du soufre jusqu'à une teneur de 0,01 %, tout en assurant l'élimination pres que complète de l'étain dans le ferrochrome à basse teneur en carbone obtenu. Lorsque la proportion d'étain utilisée est inférieure à la proportion requise pour la réaction avec la totalité du soufre contenu, le degré d'élimination du soufre s'en trouve affecté directement et de manière correspondante.