FR2570391A1 - Procede de preparation de ferro-alliages a base de silicium - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE DE PREPARATION D'ALLIAGES FERREUX COMPLEXES A BASE DE SILICIUM. LE PROCEDE SE CARACTERISE EN CE QUE L'ON ASSEMBLE UNE CHARGE QUI CONTIENT UNE QUANTITE TOTALE DE CARBONE REPRESENTANT 0,82 A 0,99FOIS LA QUANTITE REQUISE POUR LA REDUCTION DE TOUS LES OXYDES DE LA CHARGE EN ELEMENTS ET QUE L'ON AJUSTE CETTE TENEUR EN CARBONE EN PREPARANT DES BOULETTES QUI, EN PLUS DU MATERIAU LIANT, CONTIENNENT: A)DES OXYDES DES SEULS ELEMENTS FORMANT UNE BASE, OU DES SEULS ELEMENTS ATMOSPHERES, OU DES SEULS ELEMENTS FORMANT ACIDE; B)UN AGENT REDUCTEUR.

Description

La présente invention est relative à la préparation

d'alliages ferreux complexes à base de silicium.

Les alliages ferreux complexes à base de silicium sont utilisés dans la métallurgie du fer pour la construction d'alliage, la modification,la désulfuration et la désoxyda- tion à la fois de la fonte affinée et de l'acier coulé, ainsi que pour la stabilisation du carbone. Cependant, les alliages

ferreux complexes à base de silicium ne conviennent pour ré-

soudre ces taches, que dans le cas o les éléments convena-

bles pour ces buts, s'y trouvent en plus du fer et du silicium

servant de composant de base. Ces éléments, ayant pour princi-

pal rôle de réaliser les objets mentionnés ci-dessus, seront

dénommés principaux composants par la suite et mis entre pa-

renthèses afin de les distinguer (du fer et du silicium cons-

tituant les composants fondamentaux toujours présents dans

les alliages et du carbone, du phosphore et du soufre consti-

tuant des contaminants qui sont présents en faibles quantités

et ne sont donc pas désignés).

Les types suivants sont distingués, en fonction du nombre des principaux composants présents dans un alliage donné: - Alliages ferreux complexes à base de silicium à un seul composant, comme par exemple:FeSi(Ti), FeSi(Zr) ,FeSi (), FeSi(Al), FeSi(Cr),FeSi(B), FeSi(Mn), FeSi(Mg)

FesI(Ca), FeSi(Ba), FeSi(Ce),etc...

- Alliages ferreux complexes binaires à base de silicium comme par exemple: FeSi(Ti, Zr), FeSi(Zr, Cr), FeSi(Al, Cr), FeSi(Al, Ca), FeSi(Al, Ba), FeSi(Al, Ce),

FeSi(Al, Mn), FeSi(Ti, Mn), etc...

- Alliages ferreux complexes ternaires à base de silicium comme par exemple: FeSi(Ti, Zr, Cr), FeSi(Al, Cr, Ca),

FeSi(Al, Ca, Ba), FeSi(A1,Ca, Ce), etc...

- Alliages ferreux complexes quaternaires à base de sili-

cium, comme par exemple: FeSi(Zi, Zr, Cr, A1),

FeSi(A1, Cr, Ca, Ba), FeSi(Al, Zr, Ca, Ce), etc...

r0591

Les méthodes connues de préparation d'alliages fer-

reux complexes à base de silicium, sont les suivants:

- Dans un procédé carbothermique à une étape, le sili-

cium et les principaux composants sont réduits à par-

tir de leurs oxydes, par un agent réducteur contenant

du carbone.

- Dans un procédé carbothermique et carburothermique à plusieurs étapes, une partie du silicium et/ou les principaux composants, sont réduits à partir de leurs oxydes, avec un agent réducteur contenant du carbone

et du carbone de silicium et/ou avec un produit con-

tenant les carbures de l'autre partie des principaux composants. - Dans un procédé silicothermique à deux étapes, le principal composant est formé par réduction de son oxyde avec du silicium préparé dans le fourneau Dans le procédé silico-aluminothermique à trois étapes,

le principal composant est formé à partir de ses oxy-

des par réduction avec du FeSi préparé dans le fourneau

et avec de l'aluminium préparé séparément par électro-

lyse. - Dans le procédé par fusion en plusieurs étapes, du

FeSi est fondé avec les principaux composants prépa-

rés dans des étapes séparées.

Parmi les procédés énumérés ci-dessus, la première méthode dite carbothermique, s'est révélée généralement la plus économique. Cependant, au cours de la fabrication d'un

certain nombre d'alliages ferreux complexes à base de sili-

cium, il se forme uneimportante quantité de scories, qui non seulementdiminue l'efficacité économique du procédé, mais qui ne peut pas s'écouler hors du fourneau dans le cas o

les scories présentent un point de fusion élevé et renfer-

ment des carbures et la production ne peut pas alors être poursuivie; on doit, soit changer la charge, soit arrêter le fourneau et le refaire démarrer. Les difficultés sont

257O391

particulièrement élevées lorsqu'on cherche à utiliser des

charbons à forte teneur en cendres et faible valeur calorifi-

que, des scories et des cendres volantes de centrales électri-

ques. Cela revêt une importance particulièrement grande, puisque de cette façon, l'économie de la production pourrait

reposer sur une grande quantité de matières brutes extraor-

dinairement bon marché.

Conformément au procédé décrit dans le Brevet sovié-

tique N 675 085, on peut préparer un alliage ferreux com-

plexe binaire FeSi(Al, Ca) à base de silicium, en utilisant une charge contenant 29 à 42 % de laitier de haut fourneau, à 59 % d'anthracite à forte teneur en cendres et une matière avec 8 à 12 % de fer. En mettant en oeuvre ce procédé cependant, on n'obtient, à la place de la valeur théorique de 1,61 kg, que 1 kg d'un alliage contenant 40 à 45 % de silicium, 10 à 15 % d'aluminium, 8 à 15 % de calcium, et 25 à 35 % de fer à partir de 1,5 kg de laitier de haut fourneai, 3,2 kg d'anthracite et 0, 3 kg de copeaux de fer. Le rendement du métal est de 62 % seulement, c'est-à-dire que 38 % de la teneur en métal vont dans les cendres, ce qui est un fait qui indique qu'une grande quantité de scories est fabriquée

dans ce procédé.

Conformément au Brevet US N 3 393 068, on peut fabriquer de préférence un alliage ferreux complexe à base de silicium, en préparant une briquette ou une boulette d'un

premier type (dénommé par la suite boulette pour plus de sim-

plicité) à partir d'au moins la plus grande partie du dioxyde de silicium à réduire en silicium et d'un charbon ayant un pouvoir cokéfiant moyen et pris en une quantité suffisante 3Q pour réduire ce dioxyde de silicium, ensuite une boulette d'un second type est préparée à partir d'au moins une partie majeure du minerai à réduire et d'un charbon ayant un pouvoir cokéfiant moyen et pris en une quantité suffisante pour réduire le minerai. Ensuite, ces deux types de boulettes sont traités

à chaud de telle sorte que le charbon soit au moins partielle-

ment cockêfié et ainsi transformé en une matière de base, co-

kéfiée et cellulaire. Les boulettes du premier type et du second type sont fondues ensemble dans un fourneau pour donner l'alliage ferreux contenant du silicium. Ainsi, au cours de ce procédé, on fait fondre une charge consistant en une sorte,

mais en deux types de-boulettes, par une méthode carbothermi-

que à une étape.

Ce procédé a un inconvénient en ce que, en raison de la cokéfaction du charbon, la conductivité électrique des boulettes est élevée et, ainsi que cela est mentionnée

dans le Brevet également, la fusion ne réussit pas à se dé-

rouler sans que des scories n'apparaissent.

Conformément au Brevet soviétique N 676 634, on peut préparer un alliage ferreux complexe à base de silicium au cours d'un procédé carbothermique à une étape, sans qu'il y ait de formation de scories, en préparant une briquette qui

comprend l'agent de réduction carbone en totalité et les mi-

nerais contenant les oxydes des principaux composants, la bri-

quette contenant du carbone en une quantité 2,5 à 13 fois supérieure à celle qui est requise pour former les principaux composants par réduction, mais 1,03 à 1,25 fois inférieure à celle qui est requise pour réduire tous les composants de la charge. En conséquence, le silicium est également formé par réduction avec l'agent réducteur carboné, contenu dans la briquette. Ainsi, selon ce procédé, on fait fondre une charge consistant en une seule sorte et un seul type de boulettes

et de la quartzite.

Les inconvénients de ce procédé sont les suivants: a) On peut principalement préparer des alliages à un composant à l'aide de ce procédé, cependant, il y a quelques alliages de ce type, par exemple FeSi(B), qui ne peuvent pas être produits conformément à cette méthode sans qu'il y ait formation de scories car le trioxyde de bore fond dans la briquette en raison de son bas point de fusion (7231C) avant d'être réduit en bore. Le trioxyde de bore s'écoulant hors de la briquette avec le quartzite fournit des scories à bas

point de fusion. La formation de scories est ainsi inévita-

ble et le procédé n'est pas exempt de scories,malgré les assertions de la spécification. De plus, il y a des alliages à composant unique, par exemple FeSi(Cr), ou FeSi(Mn)

contenant une forte quantité de chrome ou de manganèse respec-

tivement et peu de silicium, qui ne peuvent pas être produit grâce à ce procédé, parce que, conformément à ce procédé, la briquette doit contenir au moins 2,5 fois plus de carbone

qu'il n'est requis pour obtenir le principal composant par ré-

duction et du silicium est formé par réduction avec cette forte quantité de carbone. Cette grande quantité de silicium sera toujours présente dans l'alliage, ainsi, on ne peut pas préparer d'alliage qui renferme du silicium en une quantité

inférieure à celle de l'alliage ayant cette teneur en sili-

cium prédéterminée.

b) De plus, la préparation des alliages binaires présente un inconvénient en ce que, dans le cas o la briquette contient à la fois l'oxyde d'éléments formant un acide ou d'éléments

amphotères et d'éléments formant une base (par exemple, l'oxy-

de d'aluminium et l'oxyde de calcium) ces oxydes réagiront les uns avec les autres avant d'être réduits en aluminium et en calcium en tant que principaux composants, pour donner un composé stable à bas point de fusion (selon l'exemple 12CaO,7A1203, point de fusion 1455 C) qui s'écoule hors de la briquette et forme avec la quartzite une scorie à point de fusion encore plus bas (1200 C), en provoquant une forte augmentation de la formation de scories. Lorsque le nombre des principaux composants est accrn, les oxydes présents dans la briquette ainsi qu'également les problèmes, sont multipliés et ceux-ci ne peuvent être résolus, même par addition de l'excès de carbone de 13 fois qui est suggérée. Ce fait est prouvé par le Brevet soviétique N 648 635 selon lequel meme du FeSi ne peut pas être produit sans être accompagné de

formation de scories à partir d'un coke à forte teneur en cen-

cres; la fabrication d'un alliage ferreux complexe à base de silicium est pratiquement impossible de cette façon. La formation de scories est initiée par la teneur en cendres du coke, bien que cette teneur en cendres soit notablement inférieure à la teneur en oxydes mélangés de la briquette; elle est initiée évidemment par la teneur relativement élevée en oxydes mélangés dans la briquette. Ainsi, ce procédé ne convient pas pour préparer des alliages ferreux complexes à

base de silicium à plusieurs composants, contenant des élé-

ments amphotères et formant un acide avec des éléments for-

mant une base.

c) Dans ce procédé, la quantité de carbone dans la bri-

quette est notablement supérieure à celle qui est requise pour réduire les oxydes. Ainsi, la résistance de la briquette

ne sera pas élevée, même lorsque l'oxyde est fortement résis-

tant, puisque l'excès de carbone reste sous forme de coke et diminue la résistance de la briquette et donc celle de la

charge également. Dans une charge à faible résistance, l'im-

mersion des électrodes n'est pas profonde, ainsi, dans la

colonne de charge, les zones séparées (dégazéification, coke-

faction et formation de carbures, réduction) sont limitées

et le temps disponible n'est pas suffisant, soit pour éli-

miner les composants volatiles, soit pour former du coke

et du carbure, soit pour la réduction. Ces facteurs condui-

sent à la formation de scories.

d) Des déchets contenant des carbures ne peuvent pas être traités selon ce procédé, bien qu'ainsi une importante

réduction des coûts serait possible et que le procédé pour-

rait être intéressant du point de vue économique.

La présente invention a pour objet de fournir un procédé de préparation d'alliages ferreux complexes à base de silicium à partir d'une charge, par réduction dans un four électrique à arc qui élimine les inconvénients des procédés de l'Art antérieur et permet: l'utilisation de

charbons à forte teneur en cendres, de scories et de pous-

sières volatiles des centrales électriques et des déchets contenant des carbures en tant que matières premières bon

marché; la réduction des ooûts; l'amélioration de la qua-

lité et l'élargissement de l'assortiment des alliages; ainsi qu'une augmentation de la résistance électrique de la charge. Un grand nombre de recherches a été réalisé pour atteindre ces buts. On a constaté que la boulette même en soi ne doit pas contenir un oxyde susceptible de fondre avant d'être réduit en son élément ou de former un carbure,

puisque celui-ci s'écoulerait hors de la boulette et produi-

rait avec la quartzite un eutectique ayant un point de fusion encore inférieur, rendant ainsi impossible la formation du principal composant et du silicium par réduction conduisant à une formation inévitable de scories. Il a été démontré par

ces expériences que, parmi les principaux composants impor-

tants, un seul présente un oxyde doté de ces propriétés:

il s'agit du trioxyde de bore (B203) fondant à 723 C.

On a constaté de plus, que la boulette ne peut pas contenir (en conséquence, pas même sous une forme en morceaux dans la charge) deux oxydes qui ont un point de fusion élevé, mais sont capables de former un ou plusieurs composés et/ou eutectiques à bas point de fusion, l'un avec l'autre. Ces derniers sont formés avant la réduction des oxydes et les éléments ne peuvent pas être obtenus par réduction à partir de la masse fondue. Le point de fusion de l'oxyde de calcium est de 2570 C et celui de l'oxyde d'aluminium est de 2050 C, c'est-à-dire qu'il sont tous deux élevés. Cependant, il

résulte de ces deux substances, le composé 12CaO,7A1203 fon-

dant à 1455 C et deux eutectiques fondant à 1395 C et 1400 C

respectivement. Ainsi, une boulette unique ne peut pas con-

tenir ces deux substances ensemble. L'oxyde de calcium et l'oxyde d'aluminium doivent être présents dans des boulettes séparées, même lorsque celles-ci contiennent plus de carbone qu'il n'est requis pour réduire les oxydes présents dans

celles-ci. Cette assertion concerne également les autres oxy-

des. Ainsi, de quelconques oxydes donnés doivent être conte-

nus dans des types de boulettes judicieusement assemblés.

La Demanderesse a prouvé par ses expériences que les oxydes des éléments formant une base ou les oxydes des éléments amphotères ou les oxydes des éléments formant un acide, ne réagissent pas les uns avec les autres lorsque leur point de fusion est élevé et qu'ils ne forment que rarement des eutectiques ayant aussi des points de fusion élevés, si bien que des carbures sont formés à partir de ceux-ci avant leur fusion, lorsqu'ils sont contenus dans une boulette comprenant un peu plus de carbone que cela n'est nécessaire pour transformer les oxydes en carbures. Les points de fusion

des carbures sont également élevés et les carbures ne réagis-

sent pas les uns avec les autres; ainsi, on forme un alliage

contenant l'élément de l'oxyde et celui du carbure, en décom-

posant ces carbures par des oxydes. En plus du dioxyde de si-

licium, les oxydes des principaux composants peuvent aussi être utilisés pour décomposer le carbure; de plus, lorsque l'oxyde du principal composant est plus facile à réduire que le dioxyde de silicium et qu'à la fois, le silicium et les autres composants sont solubles facilement dans le principal composant ou que même le principal composant forme un composé métallique ou un eutectique à bas point de fusion avec le silicium et les autres composants, on préfère alors nettement l'échange de fonction entre le dioxyde de silicium et l'oxyde du principal composant. On doit apprécier que la préparation des alliages à faible teneur en silicium ne devient possible

que de cette façon.

En étudiant la proportion d'oxyde à carbure présente

dans la charge à l'état de morceaux, on a trouvé que la bou-

lette peut contenir à la fois les carbures et les oxydes des éléments formant un acide, amphotères ou formant une base, si la quantité du carbone dans la boulette est suffisante ou un peu supérieure à celle qui est requise pour transformer t570391 les oxydes de la boulette en carbures. Ainsi, une boulette peut obtenir du carbure de silicium (SiC), du carbure de bose (B4C), du carbure de calcium (CaC2) avec du dioxyde de

titane (TiO2) avec de l'oxyde d'aluminium (A1203) ou de l'o-

xyde de baryum (BaO), puisqu'il se forme des carbures (TiC ou A14C3 ou BaC2) à partir des oxydes dans la zone formant les carbures au cours de la fonte, lorsque la quantité de

carbone disponible dans la boulette est satisfaisante. Pen-

dant la fusion, la décomposition des carbures par des oxydes se produisant dans la boulette, fournit un alliage contenant l'élément métallique de l'oxyde et celui du carbure, dans

la zone de réduction par fusion.

En étudiant l'agent réducteur carboné de la boulette, on a trouvé qu'on peut obtenir les meilleurs résultats avec des boulettes contenant du carbone en excès, cette quantité de carbone étant 1,05 à 1,5 fois, convenablement 1,05 à 1,15 fois supérieure à celle qui est nécessaire pour transformer les oxydes de la boulette en carbures. Lorsque la boulette contient une quantité supérieure d'agent réducteur carboné, ce dernier est alors cokéfié et la boulette ayant un excès de carbone, se comporte d'une façon analogue à celle du coke: sa résistance électrique et ainsi également la résistance de la charge, ne seront pas élevées. En conséquence, l'immersion

des électrodes dans la charge est réduite et les zones indi-

viduelles (dégazéification, cokéfaction, formation de car-

bures et réduction) sont limitées, si bien qu"'on ne disposera pas d'assez de temps pour éliminer les volatiles, pour former le coke et les carbures et pour la réduction. Ces facteurs conduisent à la formation de scories et à la détermination du coefficient d'utilisation thermique du fourneau; à savoir les gaz provenant de l'oxydation quittent le fourneau à une haute température sans libérer leur teneur en chaleur. Ainsi, l'excès de carbone nécessaire ne doit pas être ajouté à la boulette, mais à la charge, sous la forme de coke de pétrole en morceaux, charbon, lignite anhydre, tourbe ou copeaux de bois, ayant une résistance électrique élevée et une faible teneur en cendres. Ceci est la seule façon de préparer une

charge à résistance élevée.

Enfin, l'étude de la quartzite en tant que composant de la charge, a montré qu'elle ne convenait pas dans tous les cas. A savoir, il se forme dans certains cas, des siliciures ayant un point de fusion extrêmement élevé, qui ne peuvent pas être éliminés du fourneau par décharge et ainsi, aucun fonctionnement continu ne peut être assuré. Des siliciures de ces types sont par exemple: Zr2Si (point de fusion: 2210 C), Zr5Si3 (point de fusion 2210 C), Zr4Si3 (point de fusion 2220 C), Ti5Si3 (point de fusion 2120 C), V3Si (point de fusion 2050 C), V5Si3 (point de fusion 2150 C) et NbSi2

(point de fusion 1930 C). Ainsi, lorsq'on obtient les élé-

ments des siliciures ci-dessus par réduction, la charge doit contenir, pour inhiber leur formation, à la place de la quartzite, l'oxyde d'un principal composant dissolvant à la fois le silicium et l'élément métallique du siliciure et/ou fournissant un alliage à bas point de fusion facile à décharger par formation d'un eutectique, ou bien on doit utiliser un fer d'addition. Ce procédé présente un autre avantage en ce qu'au lieu d'augmenter la température de la

fusion, limitée par le point de fusion du matériau de revête-

ment du fourneau, on a une moindre perte en silicium et en

métal due à l'évaporation, en particulier dans le cas du ma-

gnésium, du calcium, du baryum, du manganèse et du chrome, qui ont chacun un bas point d'ébullition. Lorsque l'oxyde utilisé à la place de la quartzite est en morceaux, il peut constituer un composant de la charge (de même que la quartzite) cependant, même s'il est comme de la poussière, il doit être mis en boulettes: on doit préparer des boulettes dites à déficit en carbone, c'est-à-dire que la quantité de carbone doit être de 0,66 à 0,02 fois la quantité nécessaire à la

réduction des oxydes de la boulette en éléments.

Ainsi, une boulette doit d'abord être préparée pour le procédé conforme à la présente invention. Ainsi qu'il est

indiqué plus haut, la boulette peut contenir un excès de car-

bone. Lorsque ce type de boulette contient des oxydes et/ou des carbures d'éléments formant une base, elle est alors basique, lorsqu'elle renferme des oxydes et/ou des carbures d'éléments amphotères, elle est alors neutre; et lorsqu'elle contient des oxydes et/ou des carbures d'éléments formant un

acide, elle est alors acide. Une boulette du type mixte (ba-

sique et neutre et acide) ne peut pas être préparée à partir d'oxydes, mais elle peut être obtenue à l'aide des carbures des éléments formant une base et/ou amphotères et/ou formant un acide, ou des oxydes d'éléments amphotères ou formant un acide. Ainsi qu'il est indiqué plus haut, la boulette peut avoir un déficit en carbone et cette dernière peut être aussi

basique, neutre ou acide.

Ainsi, la constatation la plus importante de la présente invention réside en ce que la formation de scories ne peut être évitée que par la préparation de davantage de

sortes et même davantage de types dans une sorte de boulette.

Ainsi, une seule boulette en soi ne doit pas contenir les

oxydes de tous les principaux composants.

A partir de ce qui précède, la présente invention

fournit un procédé de préparation en continu d'alliages fer-

reux complexes à base de silicium, à partir de minerais bouletés, charbons riches en cendres, scories de centrales électriques, déchets contenant du carbone et des carbures et/ou minerais

en morceaux, carbures ainsi que supports de carbone à résistan-

ce électrique élevée, selon lequel on prépare une charge ayant 3Q une résistance électrique élevée et réduit celle-ci dans un

fourneau électrique. Le procédé conforme à la présente inven-

tion comprend l'assemblage d'une charge qui contient la quan-

tité totale de carbone, à raison de 0,82 à 0,99 fois celle qui est nécessaire pour réduire tous les oxydes de la charge en éléments et l'ajustement de cette teneur en carbone par la préparation de boulettes, qui en plus du liant, comprennent: a) en tant qu'oxyde à réduire en une quantité d'au moins 50 % en poids, des oxydes des seuls -éléments formant

une base (boulette de caractère basique) ou des seuls élé-

ments amphotères (boulettes de caractère neutre), ou des seuls éléments formant un acide (boulette de caractère acide)

qui forment entre eux d'autres composés ou eutectiques fon-

dant au delà de 1600 C, et b) un agent réducteur carboné et/ou des carbures en une quantité telle que la quantité de carbone est soit de 1,05

à 1,35 fois supérieure à celle qui est nécessaire pour trans-

former les oxydes de la- boulette en carbures (boulettes con-

tenant un excès de carbone), soit de 0,66 à 0,02 fois la quantité requise pour réduire les oxydes de la boulette en

éléments métalliques, et l'assemblage de la charge.

a) à partir de boulettes contenant un excès de carbone (de caractère basique et/ou neutre et/ou acide) et/ou de carbures en morceaux et e) à partir de boulettes ayant un déficit en carbone (de caractère basique ou neutre ou acide), ou d'un oxyde

en morceaux d'un élément formant une base ou amphotère for-

mant un acide et y) à partir de supports de carbone en gros morceaux et éventuellement 6) à partir d'un fer d'addition,

à la condition qu'aucune boulette ne puisse contenir de tri-

oxyde de bore et que le trioxyde de bore ne puisse pas être

présent, même en tant-que composant de la charge.

Les principaux avantages du procédé sont les suivants:

a) l'utilisation de matières premières bon marché (ma-

tériaux à forte teneur en cendres, scories et poussières vo-

lantes de centrales, scories et déchets contenant des carbu-

res) pour préparer des alliages ferreux complexes à base

de silicium, devient possible.

b) En utilisant des matières premieres bon marche, il devient possible de réduire les coûts sans détérioriser la qualité de l'alliage, rendant ainsi la production intéressante

du point de vue économique.

c) L'élargissement de l'assortiment d'alliages et la préparation de nouveaux alliages qui ne peuvent pas être

produits par des procédures connues, deviennent possibles.

d) L'assemblage de charges hautement résistantes de-

vient possible, ce qui se traduit par l'immersion plus pro-

o10 fonde des électrodes dans la charge, si bien que cela augmente l'épaisseur des zones séparées (préchauffage, dégazéification,

formation de carbures etc...)-, améliore le coefficient d'uti-

lisation de la chaleur du fourneau et enfin réduit l'énergie

électrique requise pour préparer une unité pondérale d'al-

liage.

e) Un fonctionnement plus stable et continu du fourneau

devient possible, si bien qu'on peut éliminer un brutal ar-

rêt de la marche du fourneau.

Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de

la description qui va suivre.

L'invention sera mieux comprise à l'aide du complé-

ment de description qui va suivre, qui se réfère à des exem-

ples de mise en oeuvre du procédé objet de la présente inven-

tion.

Il doit être bien entendu, toutefois, que ces exem-

ples de mise en oeuvre, sont donnés uniquement à titre d'il-

lustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent

en aucune manière une limitation.

EXEMPLE 1

On prépare un alliage de FeSi(Ca) contenant 28 à 32 % de calcium, 60 à 65 % de silicium et 3 à 7 % de fer à l'aide de la charge suivante: Une boulette contenant un excès de carbone

(basique, contenant 56 kg de chaux calci-

née, 52 kg de coke et 4 kg de liant) 112 Kg Quartzite, en morceaux 135 kg Charbon, en morceaux 36 à 40 kg Dans cette charge, le carbone constitue 61,6 kg

au lieu de 66,1 kg (valeur théorique) c'est-à-dire qu'il re-

présente 0,93 fois la quantité requise pour réduire tous les

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 2

On prépare un alliage de FeSi(Cr) contenant 75 à % de chrome, 8 à 10 % de silicium et 12 à 14 % de fer à partir de la charge suivante: Boulette ayant un excès de carbone (acide, contenant 172 kg de sable quartzeux, 134 kg de coke et 12 kg de liant) 316 kg Boulette ayant un déficit en carbone (neutre, contenant 1190 kg d'un concentré de Cr203 et 90 kg d'un liant) 1280 kg Coke de pétrole, en morceaux 253 kg Fer d'addition 120 kg Dans cette charge, le carbone représente 309 kg, au lieu de la valeur théorique de 349 kg, c'est-à-dire 0,88 fois la quantité qui est nécessaire pour réduire tous les

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 3

On prépare un alliage de FeSi(Al, Ca) contenant 50 à 55 % de silicium, 24 à 27 % de calcium, 14 à 17 % d'alu-

minium et 5 à 7 % de fer, à partir de la charge suivante: Boulette ayant un excès de carbone (neutre, contenant 36 kg de bauxite, 18 kg de coke et 3 kg d'un liant) 57 kg Boulette ayant un excès de carbone

(basique, contenant 42 kg de chaux cal-

cinée, 40 kg de coke et 3 kg de liant) 88 kg

Z570391

Quartzite, en morceaux 110 kg Copeaux de bois 45 à 55 kg Dans cette charge, le carbone représente 62,1 kg à la place de la valeur théorique de 69,4 kg, c'est-à-dire 1,12 fois la quantité nécessaire à la réduction de tous les

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 4

On prépare un alliage de FeSi(Ti, Zr, Al, Ca) contenant 47 à 52 % de silicium, 4 à 6 % de titane, 8 à

12 % de zirconium, 14 à 16 % d'aluminium, 11 à 14 % de cal-

cium et 3 à 7 % de fer, à partir de la charge suivante: Boulette ayant un excès de carbone (acide, contenant 8,5 kg de rutile, 4,5 kg de coke et 0, 5 kg d'un liant) 13,5 kg Boulette ayant un excès de carbone (neutre, contenant 29 kg de bauxite, 26 kg d'un charbon à forte teneur en cendres et faible 'valeur calorifique et 3 kg d'un liant) 58 kg Boulette ayant un excès de carbone

(basique, contenant 22 kg de chaux cal-

cinée, 20 kg de coke et 4 kg d'un liant) 46 kg Boulette ayant un déficit en carbone

(acide, contenant 20 kg de sable de zir-

conium et 1 kg d'un liant) 21 kg Quartzite, en morceaux 106 kg Lignite 40 à 45 kg Dans cette charge, le carbone représente 55,4 kg à la place de la quantité théorique de 65,83 kg, c'est-à-dire 0,84 fois la quantité nécessaire à la réduction de tous les

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 5

On prépare un alliage de FeSi(Ti, Ai, B, Ca) con-

tenant 46 à 50 % de silicium, 10 à 12 % de titane, 7 à 8 % d'aluminium, 11 à 14 % de calcium, 10 à 12 % de bore et 10 à 14 % de fer, à partir de la charge suivante Boulette ayant un excès de carbone (acide, contenant 17 kg de rutile, 9 kg de coke et 1 kg de liant) 27 kg Boulette ayant un excès de carbone (neutre, contenant 18 kg de bauxite, 9 kg de coke et 1,5 kg d'un liant) 29 kg Boulette ayant un excès de carbone

(basique, contenant 22 kg de chaux cal-

cinée, 20 kg de coke, 14 kg de déchets de B4C et 5 kg d'un liant) 59kg Quartzite, en morceaux 103 kg Charbon 20 à 26 kg Déchets de fer 6 à 8 kg Dans cette charge, le carbone représente 51,4 kgà la place de la valeur théorique de 57,3 kg, c'est-à-dire 0,897 fois la quantité requise pour la réduction de tous les

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 6

On prépare un alliage contenant 24 à 26 % de zir-

* conium, 14 à 16 % de silicium, 38 à 42 % demanganèse, 8 à 12 % de calcium et 8 à 12 % de fer, à partir de la charge suivante: Boulette ayant un excès de carbone (acide, contenant 70 kg de sable de zirconium, 29 kg de coke et 9 kg d'un liant) 108 kg Boulette ayant un déficit en carbone

(basique, contenant 71 kg d'un mine-

rai de manganèse et 6 kg d'un liant) 77 kg Carbure de calcium, en morceaux 25 kg Lignite 2 à 6 kg Dans cette charge, le carbone représente 31,2 kg à la place de la valeur théorique de 34,2 kg, c'est-à-dire 0,91 fois la quantité nécessaire à la réduction de tous les

70391

oxydes de la charge en éléments.

EXEMPLE 7

On prépare un alliage contenant 12 à 16 % de cal-

cium, 15 à 20 % d'aluminium, 4 à 6 % de bore, 50 à 55 % de silicium et 5 à 10 % de fer à partir de la charge suivante Boulette ayant un excès de carbone

(neutre, contenant 62 kg d'un char-

bon à forte teneur en cendres, 10 kg de bauxite, 6,4 kg de B4C et 8 kg d'un liant) 86 kg Boulette ayant un excès de carbone (basique, contenant 28 kg de scories d'une centrale, 16 kg de coke et kg d'un liant) 49 kg Quartzite 107 kg Lignite 6 à 10 kg Dans cette charge, le carbone représente 73,2 kg à la place de la valeur théorique de 78,6 kg, c'est-àdire 0,93 fois la quantité nécessaire à la réduction de tous les

oxydes de la charge en éléments.

Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven-

tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre de réalisation et d'application qui viennent d'être

décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au con-

traire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de

la portée, de la présente invention.

2S70391

Claims (1)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de préparation en continu d'alliages ferreux complexes à base de silicium à partir de minerais

ballés, charbons à forte teneur en cendres, scories de cen-

traies, déchets contenant du carbone ou des carbures et/ou des minerais en gros morceaux, carbures ainsi que des supports de carbone à haute résistance électrique, par préparation d'une charge à haute résistance électrique et réduction de celle-ci dans un four électrique à arc, caractérisé en ce

que l'on assemble une charge qui contient une quantité to-

tale de carbone représentant 0,82 à 0,99 fois la quantité requise pour la réduction de tous les oxydes de la charge en éléments et que l'on ajuste cette teneur en carbone en

préparant des boulettes qui, en plus du matériau liant, con-

tiennent: a) en tant qu'oxyde à réduire en une quantité d'au moins % en poids, des oxydes des seuls éléments formant une base (boulette de caractère basique), ou des seuls éléments

amphotères (boulette de caractère neutre) ou des seuls élé-

ments formant un acide (boulette de caractère acide), qui forment entre eux d'autres composés ou eutectiques fondant au delà de 1600 C, et b) un agent réducteur carboné et/ou des carbures en une quantité telle que la quantité de carbone est soit de 1,05

à 1,35 fois supérieure à celle qui est requise pour transfor-

mer les oxydes de la boulette en carbures (boulette contenant un excès de carbone), soit de 0,66 à 0,02 fois la quantité requise pour réduire les oxydes de la boulette en éléments métalliques et en assemblant la charge, a) à partir de boulettes contenant un excès de carbone de caractère basique et/ou neutre et/ou acide et/ou à partir de carbures en gros morceaux, et à) à partir de boulettes ayant un déficit en carbone, de caractère basique ou neutre ou acide, ou à partir d'oxyde en morceaux d'un élément formant une base ou amphotère ou formant un acide, et y) à partir de supports de carbone en gros morceaux et éventuellement, d) à partir d'un fer d'addition, à la condition qu'aucune boulette ne puisse contenir de trioxyde de bore et que du trioxyde de bore ne puisse pas

être présent, même en tant que composant de la charge.