<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
ptos LA EBODUCTION XRWTI 19 L'ACIER OU DES ALLIAGES DfACIE DE MINERAIS TITANIFERES SN DE SABLES DE FER"
EMI1.2
Cette invention est relative à la production directe de l'acier ou d'alliages d'acier de minerais' titanifères et de sables de fer.
Bien que le titane soit l'un des éléments chimiques les plus largement distribués et se rangeant le neuvième parmi 'les éléments en abondance, l'acier on les alliages d'acier des
EMI1.3
minerais titanifères et des sables de fer, ne sont pas jllsqll1ùi présent, produits sur une échelle Industrielle ou commerciale. l'une desobjections élevées par les fondeurs à la réduction des
EMI1.4
minerais s titanifères et des sables de fer de fac/n à obtenir du
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
fer à affiner, est qn.'ils.dbnnent an laitier pâteux, et que i3!b2L.&. ..a r-.,vo l'agglomération dn ni trlll'rlet du m trooyanllre ,1 H '''''I()I;
, dans le haut* foumeau, rend le travail extrêmement difficile , pen- dant que la consommation de combustible et le prix de la produc-
EMI2.2
tion sont beaucoup plus élevés que dans le cas de minerais ourdi- naires. De plus, en raison de la haute température à laquelle sont rôdait les minerais, et, dans lanças où. il a été proposé d'employer un four électrique pour obtenir les hantes tempéra tares exigées, l'usure et la détérioration des recouvrements du four par l'une quelconque des- méthodes ordinairement adoptées jusqu'ici sont excessives, tandis que la valeur du rendement de métal et hors de toute proportion avec le coût élevé de la
EMI2.3
ttêdauti on.
la présente invention a pour objet la production d'a- oiers de très hauts degrés, de toute teneur quelconque désirée
EMI2.4
en:;aarbane et un alliage d'acier d'tl1ne composition désirée quel conque an moyen de minerais titanifères e11 àe sables de fer à on prix inférieur, ou comparable favorablement, à celui de prof*'
EMI2.5
dnetion de l'acier aa moyen d'autres minerais' à par d'autres procédés.
Suivant la présente invention,le procédé continu de production de leader ou de tout alliage désiré d'acier directe**
EMI2.6
ment des minerais titanîfères et des sables de fer, consiste à soumettre d'abord la matière à un procédé de séparation magnt1M que, à amener le concentré dans un four électrique , ensemble, avec le ou les agents réducteurs appropriés,à contrôler la tenu*
EMI2.7
pérature du bain pendant la jpamdkiaat portion principale de l'opâ- ration de réduction de façon que l'oxyde de titane soit obligé à passer entièrement on principalement dans le laitier, à sépa- rer le laitier.
liquide da métal fonda, à affiner le métal fondu
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
pour produire au fer aveo toute teneur de carbone, et, par l'addition de de oharban, avec on sans an alliage convenable, convertir le fer au acier on en an alliage d'acier de toute spécification oa composition désirée. Bar exemple, dans la proom dl1ot1on dan alliage d*a01 er chroma, 13% de chrome méltalli qae peuvent être ajoutés au métal affiné. Dans le cas d1l1Jalliags deacler aa nickel, 10% d*alliage métallique sont ajoutée et, dans le cas d'en alliage d'aoier d.l, co'balt , 4 de cobalt sont
EMI3.2
ajoutée.
EMI3.3
Généralement parlant, cependant, le procède de fzbtû. tion d'alliages d'acier est le même que celai employé pour la fa.<- brioation d'alliages d'acier obtenue d'antres sOl1roes. l'141é';'; ment d'alliage étant cependant, dans le cas de la présente .in- vention, ajouté an bain fonda de métal obtenu par le procédé ai -dessus de réduction des minerais t1 tamfères et des sables de
EMI3.4
fer.
EMI3.5
311 y a lie a de noter que le procédé de iéluot1on est ôondait de telle manière quet bien que les oxydes de fer soient réduite dans les minorais a 6 dans les sables, W1Qlln essai nest fait pour réduire l'oxpde de titane Bit titane métallique, lequel
EMI3.6
passe entièrement on principalement dans le laitier et, dans
EMI3.7
ce bat, suivant la i wy,é.r .taP3t pratique préférée la température dn bain est maintenue au dessous de celle à laquelle se produit la rédaction de l'oxyde de titane, o$estad1re 1850 à 2000*0,,,
EMI3.8
on, en d'autres termes, la température du bain pendant les phases
EMI3.9
principales de l'opération de réduction na dépasse pas I60p ü appro:x1mat1vement.Aprè-s la fermeture du courent, la rédaction se produit avec une aoe:
é1érati on variable depuis le rouge som bre jnsqu'aa point de fusion dn fer, et il reste aux opérateurs
<Desc/Clms Page number 4>
à veiller qu'aucune température excessive ne soit employée, et que,pendant les phases principales de l'opération de réduction,
EMI4.1
a 4- b a,Ln la températtlr6'(n',e:màde pas approximativement l60OpQ, Ûe bon** trole est effectué en variant le rapport da voltage à l'ampéra- ge suivant la variation de la résistance de la 'charge de mine- rais s 011 de sables de fer, de le manière bien aonutle dans la fa bri cation de 1 ai er.
Bien que 1 x axyde de titane présente dans les minerais StJ sables de fer soit partiellement réduit, dans la région de la partie la plus ah$tid.ld.a l'are électrique, il est immédiatement oxydé à nouveau par l'excès d'oxydes de fer encore non réduit. lorsque le procède de réduction est terminé, le laitier liquide est entraîne en dehors du four électrique
EMI4.2
dans lequel est faite l*.opération de fusion, on. bien le métal est coulé, pendant qu'il est en fusion, dans un four Electrique ad jacent et ensuite, le procédé d'affinage est conduit de manière à produire du fer avec tonte teneur désirée de carbone, et, par l'addition de carbone ou d'alliages de métaux, le métal encore
EMI4.3
liquide est qpnverti en;
acier ou en an alliage d'acier de toute spécification du composition désirée. En conséquence, l'acier ou tout alliage désiré d'acier est directement obtenu des mine- rais titanifères et des sables de fer dans une seule opération de fonte, et la consommation de l'énergie électrique est réduite en raison du fait que le métal, après réduction des minerai s et! des sables de fer ne se solidifie pas mais est maintenu fondu
EMI4.4
jl1sqllà Inachèvement du procédé.
Dans les cas 6. on emploie nn four d'affinage séparé, le laitier sera dabord enlevé, avant que le métal soit coulé dans le four d'f11nage, on bien le laitier sera enlevé du four d'affinage après le métal, et le four rédacteur rechargé de façon que les procédés de réduction et d'affinage soient/ réalistes continuellement .11 doit être not que l'oxyde de titane passe /
<Desc/Clms Page number 5>
complètement on pratiquement complètement dans le laitier pendant l'opération de rédaction et qoe le fer métallique, pendant qu'il est encore fonda, est séparé da laitier avant que le fer soit affiné et converti en acier et que$ par con séquent, comme marche continue du procédé, la masse fondue est convertie en acier ou.
en un alliage'dicter avec tonte teneur on propriété désirée en carbone, Comme l'oxyde de ti tane passe complètement on pratiquement complètement dans
EMI5.1
le laitier, il communique à oell11"'o1 des propretés spéciales, ce laitier après traitement s'il est nécessaire* étant nthlisé Pour* les divers usages auxquels i+ est spécialement destinée S'il est nécessaire, et dans le cas de minerais taxltfères qui t n'existent pas sous la forme grenelai re ils peuvent ttre ,SOIlIa mi s à une opération de broyage et, après que les minerais ou sables de fer ont été concentrés par un procédé de séparatî on
EMI5.2
magnétique,
il a été reoonnll que le produit résultant du prooéfé de séparation contenait pen|a dans Quelques cas$ de soufre da de phosph6re maïs 44 était riche en fer et en titane. les sa blés de fer, après la concentration magnétique, sont s&Stilairos en teneur en fer à une magnétite de bonne qualité; ils oontien'- nent 72 à 75% d'oxyde de fer et abandonnent, après l'opéra
EMI5.3
tion de réduction 50 à 53% de fer métallique, et ils ont , en plus,une teneur de as à 25 d'oxyde de titane correspondant à 1S '-' 15% de titane.
Pendant le procédé ci-dessus, anonin essai nest glenégle- ralement fait pour réduire le titane qui existe comme oxyde dais le minerai,mai simplement d'obtenir du fer métallique et
EMI5.4
subséquemment, après affinage du fer, dobten1r de l'acier ou un alliage d'acier directement des sables de fer. Cependant, si on le désire, les proportions des agents réducteurs emploi
<Desc/Clms Page number 6>
yés peuvent être telles qu'une certaine quantitéde l'oxyde de titane soit aussi réduite et passe comme titane dans le fer..
Normalement cependant, le titane n'est pas réduit, ou. s'il est :réduit, c'est temporairement seulement et il est oxydé à nouveau de sorte qu'il passe dans le laitier. l'opérai on
EMI6.1
d'affinage, qui est effectaée,soit après que la laitier est enlevé du four original dans lequel est conduite l;o ération ELe.tx 1 il oit- de rédaction, soitaprès que le fer u étécoulé dans un four' adjacent, est faite avec les températures usuelles d'affinage de l'acier et principalement aveo destempératures de 1500
EMI6.2
à 1600"o.
Une certaine proportion de laitier peut aussi être enlevée pendant l'opération de rédllotion, spécialement lorsque l'o-pératfo n est conduite dans un unique four électrique, mais dans aucun cas le laitier liquide est complètement enlevé da b.n ïorsqaun four électrique unique est employé avant que xxopérati on d'affinage soit commencée.
Dans le cas de sables de fer, une méthode convenable de mise en pratique de fabrication directe d'acier consiste en premier lieu, à soumettre les sables à la séparation ma'-' gnétique de façon à concentrer les minerais. 1000 parties de sables de fer concentrés peuvent ensuite, être mélangés avec 200 à 330 parties d'anthracite broyée ou pulvérisée et cet état 70 à 75 parties de chaux et 15 à 30 parties de spath fluor peuvent être mélangées avec les minerais concen-
EMI6.3
tràa ou bien la ohaox et le spath, fluor peuvent 3tre ajoutés graduellement, comme et lorsqu'il est exigé pendant l'opéra-
EMI6.4
tion de rédaction, de façon à maintenir le fluidité du lai tier et à faciliter le procédé de rédaction.
Pendant l'opéra-
EMI6.5
tion de réduction, une certaine quantité de carbure, de caloi= est formé par la réaction de la chaux et du coke /et ce carbure
<Desc/Clms Page number 7>
de calcium aide à accélérer l'opération de rédaction et par suite, à économiser davantage la consommation du courant.
EMI7.1
Avant de commencer 17opération de rédaction, il est désirable d'employer an four ohaad, ensuite, les minerais ou les sables de fer mélangés avec du charbon, préférablement sous la forme d'anthracite broyée on. pulvérisée, et avec on sans et
EMI7.2
08eJillX,'{apath'l't:
flllor, sont agonies dans le faar jllsqnfà. ce qae ce dèrnier soit rempli environ aux trois-qtlarte. le foar emp ployé est préférablement da type Sr9aves**2tohe!l avec des électrodes dans le ciel et avec ou sans électrodes de fond le
EMI7.3
courant employé étant pOlyphaSé à. trois on quatre phases. le corps da four peat aftsra3, être* disposé de manière à tourner, à la manière connae# de façon à aider l'opération de réduction et à concentrer le laitier et le métal;
le four petit In1..-mme être fixe et la charge, lorsqu'elle est liquide, peut être adaptée
EMI7.4
pour être tournée tA la manière connue, en établissant an alomp .aotromagnti qae rotatif à. oa vers lui2e des bases da dit fou:c abaissées et .Après que le four a été charge, les électrodes sont/amenées en contact avec la matière qui doit former le bain et le courant
EMI7.5
est ferme.Les ipéleotrodes sont ensuite élevées, doü. résulte la formation d'en on de plusieurs arcs et le commencement de 1*. opération de chauffage. la réduction se produit aux environs
EMI7.6
de 1300' à. x500 ,. et le bain est maintenu à une température suffisante, ntexoêdant pas 1.60 t3.
Da plus, la présence de l'oxyde de titane dans les minerais sert à éliminer oa à éviter 1$1ntrodl1Ot1on de nitrogène ou azote et aussi à aider à la li- bérati on de 1toxygène;le métal final produit est plus dense que le métal obtenu au moyen d'autres minerais,
Dans le cas d'oxyde magnétique de fer la réaction est
<Desc/Clms Page number 8>
la suivants
Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 'Il a été reconnu que l'oxyde de carbone n'est pas con verti en totalité en acide carbonique et que la réaction de** vient plus lente proportionnellement à l'augmentation du pour- centage d'acide carbonique, et que l'opération de réduction s'ar rata presque complètement lorsque le mélange des gaz est compo.
sé ON) substance, de deax équivalents d'oxyde de carbone pour an équivalent d'acide carbonique. Aussitôt que la réduction du bain commence, qe qui est reconnu par l'état.deffervesoenoe du bain, des quantités additionnelles de mineraisconcentrés doivent titre ajoutées pour utiliser complètement la condition rédactrice du bain l'opération de rédaction commence aussi- tôt qu'une température suffisante est atteinte, et le temps sé cessaire pour compléter cette opération de réduction dépend de la grandeur du four employé on de la méthode adoptée pour remuer ou tourner le charge, et de la composition chimique du minerais ou du sable, et,
s'il est désiré, l'ampérage peut être réduit à une valeur appropriée dans l'opération de rédaction pour éviter les pertes de chaleur par radiati on. La condition du laitier liquide peut être oontr8lée de différentes manières et, par exemple, en changeant les températures auxquelles se produit la réaction.-Cela peut être fait en variant l'ampérage ou en variant la quantitéde fondants employée, ou bien en employant les deux méthodes.Une autre méthode consiste à va- rier la longueur du temps pendant laquelle la matière reste dans la zone de réaction avant d'être transformée en laitier.
.En pratique, il a été cependant reconnu désirable, de contrô 1er la fluidité da laitier de telle manière que a rédaction
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
soit aidée et non retardée. Si la fluidité est excessive, le revêtement du four est attaqué, si le laitier est trop p&- taux le mouvement libre nécessaire pour assurer que la matière non
EMI9.2
'PrOLLLC (soit amende dans les zones de réduction, n'est pas obtenu.
XI est entendu, cependant, que les détails du procède peuvent 3tre variés dans des limites qui ap -abattront claire-
EMI9.3
ment aux hommes de l'art spécialement lorsqu'on traite des matières ayant des propriétés différentes. La teneur en carbone
EMI9.4
da métal produit peut être variée, pendant l'opération de rédaction, par ITaddition de fondants et amenée à celle désirée après que le laitier a été enleva, on le métal coule, dans an four oontlga à fabriquer l'acier, on le fer peut d'abord être.
produit par une opération d'affinage qui sait llopération de
EMI9.5
rédaction et, par des additions convenables, on peut obtenir
EMI9.6
d'an tel fer, Itaoier le pins doux asda,T Ilacier le plus dan De pins.il est clair, qu'en faisant des additions convankQles
EMI9.7
au, métal fonda.il est possible dobtenir le plus complexe des
EMI9.8
alliages d 1 aoi or.
Dans an cas typique, eu du sable concentré de Jrouvelle Zélande Ë été employé pour la mi se en pratique du procédé conti- nu ci -dessus, le poids de sable employé et le poids ataxie3? pro"'
EMI9.9
doit avec la consommation totale du courant sont indiqués comme: suit:
EMI9.10
Poids dn sable charge 900 Kas.
.poids de l'acier produit t 408 n ol1roentage de production 45,4
EMI9.11
Consommât tien du 00 I1rant employé pour réduire le sable concentré en métal 1550 unités
EMI9.12
Courant employé pour affiner le métal
EMI9.13
et obtenir de oeln1-01 on aoier.par / ",,,.9p;,,, z Total / 1940 ont té s
<Desc/Clms Page number 10>
Bien que des alliages d'acier puissent être obtenus an. moyen de l'acier produit par le présent procédé, il y a lieu de mentionner les groupes d'alliages connus comme acier s résistant à la corrosion, aciers résistant aax acides et aciers résistant à la chaleur.
Ces aciers ainsi dénommés en raison du fait que le fer et le carbone entrent comme constituants essentiels dans leur composition, résistent à un degré grandement élevé à l'action de l'atmosphère de l'eau de mer. de l'eau douce, des agents chimiques de nombreuses espèces sous la forme liquide ou ga zense ainsi qu'à l'effet de détérioration de la chaleur jusqu'à des températures très élevées.
11 a été recoun qu'une teneur en chromo, d'un pourcent ge convenablement élevé, est nécessaire pour résister à l'au. ti on corrosive de l'atmosphère et aussi aux souillures ou ta- ches provoquées par des liquides diverse tandis qu'an pourcen tage élevé de nickel et de chrome dans des degrés variés est nécessaire pour résister à Inaction de certains acides et d'au*- tres liquides on des gaz chaude présents dans les fours, les moteurs à combustion interne etc *.,.
D'antres éléments tels que le tungstène, le molybdène, le cobalt,le alliai =, le manganèse, etc... sont aussi ajoutée en petites on en grandes quantités pour augmenter ou aider la résistance de l'alliage aux milieux on aux agents suscepti bles de l'attaquer.
l'élément fer est généralement le constituant simple le plus grandement présent dans ces divers alliages et, comme le fer obtenu par les différents procédas bien connus se com porte différemment à la corrosion atmosphérique, et, oom e
<Desc/Clms Page number 11>
il est généralement reconnu que la source et la pureté du fer détermina, dans une grande proportion, sa résistance à la corrosion, le fer, qui peut être obtenu par le présent procédé, améliore le caractère de sesdivers alliages, grâce à sa faible teneur en azote, oxygène et soufre.
Cela. est évident de même que la plus grande résistance est obtenue par l'emploi du fer fabriqué suivant le présent procédé.
EMI11.1
les alliages convenables pour les bats o1i...desslls peu@ vent être faits aa moyen da er obtenu par le procède de l'invention et un on plusieurs des éléments saivantsi
EMI11.2
ta2?boue de 0,05 à ee ChrgMe de 10 à wfo oke. jaeqalà 50% si Il ci m de 0,2 à 5 Manganèse de (:,-, 0,4: à 10%.
Le tungstène, le molybdène, le vanadium, le cobalt, la cuivre, l'aluminium peuvent également être présents en pour*- oentages variant jusqu'à le* le fer produit par le présent procédé constituant le restant.
EMI11.3
jll a été reOOIml1 que le présent procède de fabrication de l'acier on Ù alliages dfao1er directement des minerais c.on"e-11 /:
.r't> t1tanifèresfett des sables de fer comme o1.desslls présente an résultat bénéficiaire indisocltable em ce qui -concerne les propriétés physiques et mécaniques de licier ou des alliages ainsi produits, et les comparaisons et les essais faits entre
EMI11.4
.aoiar produit par diantres méthodes et 1* acier obtenu, par le présent procédé montrent que oe dernier est extrêmement supé rieur à l'acier ordinaire en ce qui concerne la production ,
<Desc/Clms Page number 12>
la force maximum, la ductilité et l'usure.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.