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Publication number: BE436849A
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Description


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  "DECARBURATION DES   METAUX   ET ALLIAGES FONDUS" 
La présente invention est relative à la fabrication de métaux et alliages ne contenant que de faibles quantités de carbone. On la décrira ci-après en se référant particulièrement à la fabrication d'unferrochrome pauvre en carbone, mais il est évident qu'elle est applicable à la fabrication de métaux et alliages contenant du chrome, du   zirdonium,   du vanadium, du colombium, du tantale, du molybdène, du tungstène ou du manganèse et des mélanges de deux ou plus de deux de ces métaux, avec ou sans autres métaux tels que le fer. 



   Dans le commerce, on classe le ferrochrome conformément à sa teneur en carbone. C'est ainsi que le ferrochrome 

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 est habituellement dit "riche en carbone" ou "pauvre en carbone" selon que sa teneur en carbone est supérieure à 4% ou inférieure à 2%, respectivement, Le ferrochrome riche en carbone est de fabrication relativement facile et peu coûteuse, maisla fabrication du ferrochrome pauvre en carbone de rapport élevé entre le chrome et le carbone par les pro- cédés directs est oeaucoup plus difficile et coûteuse. Or l'industrie demande des quantités de plus en plus grandes de ces ferrochromes pauvres en carbone, ce qui rend désirable le développement d'un procédé simple et économique pour sa fabrication. Un procédé qui a été proposé consiste à décarburer un ferrochrome riche en carbone. 



   De nombreux efforts ont déjà été tentés en vue d'effectuer économiquement la décarburation du ferrochrome riche en carbone, et l'on a proposé, entre autres moyens, la fusion de cette matière avec un minerai de chrome, le traitement d'un bain fondu de ferrochrome par un courant d'air, le cas échéant enrichi par de l'oxygène, ou par un courant d'oxygène pur ou d'autres gaz. On a aussi déjà proposé d'utiliser l'hydrogène et la vapeur d'eau d'une manière analogue et, dans la fabridation du fer inoxydable, on a proposé de traiter l'alliage fondu par un courant d'hydrogène. Un inconvénient commun à tous les procédés proposés jusqu'à ce jour est que, ou bien ils entraînent une perte élevée en chrome, habituellement par oxydation, ou bien la teneur en carbone n'est pas réduite dans une mesure importante. 



   Il est important que le rapport du chrome au carbone soit élevé parce que le ferrochrome pauvre en carbone 

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 est principalement utilisé pour fabriquer des aciers au chrome pauvres en carbone. C'est ainsi que, dans la décarburation du ferrochrome, il est essentiel que la réduction de la teneur eh carbone soit beaucoup plus rapide que celle de la teneur en chrome. 



   L'invention a pour objet : un procédé perfectionné de fabrication de métaux ne contenant qu'une proportion relativement faible de carbone; un procédé permettant d'élever à 100 :1 ou davantage le rapport du chrome au carbone dans un alliage de ferrochrome ; et un procédé permettant de décarburer un ferrochrome riche en carbone tout en évitant les inconvénients des procédés proposés antérieurement. 



   Conformément à la présente invention, on peut aisément décarburer par l'hydrogène des métaux fondus si l'on préchauffe l'hydrogène à une température très élevée. L'invention consiste par conséquent à traiter un bain fondu de métal, de préférence en présence de magnésie, par de l'hydrogène porté à une température sensiblement supérieure au point de fusion dudit métal. On peut projeter un courant d'hydrogène sur la surface du bain ou insuffler l'hydrogène dans le bain de la manière dont on procède dans les convertisseurs servant à la fabrication de l'acier, la surface du bain étant de préférence exempte de quantités sensibles de laitier.

   Si du laitier est présent en faibles quantités, par exemple telles que celles susceptibles d'être engendrées par le garnissage du four, ce laitier sera de préférence d'un type tel qu'il puisse se disperser ou se volatiliser facilement sous l'action d'un arc électrique comme c'est le cas, par exemple, des laitiers riches en magnésie. Les résultats 

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 avantageux sont encore meilleurs si le métal fondu est surchauffé de plusieurs centaines de degrés. 



   Il est essentiel que l'hydrogène utilisé soit porté à une température sensiblement supérieure au point de fusion du métal en cours de traitement avant son introduction dans le bain. Si la température de   l'hydrogène   est inférieure, un effet de refroidissement localisé sera exercé sur le bain, et la décarburation sera exagérément retardée. Un tel effet de refroidissement localisé est considérable en raison de la chaleur spécifique élevée de l'hydrogène. Une façon préférée de chauffer l'hydrogène à la température désirée consiste à le soumettre à l'influence d'un arc électrique, par exemple, en le faisant passer à travers l'arc ou autour de l'arc. L'arc peut être maintenu entre des électrodes en graphite ou entre de telles électrodes et le bain de métal fondu.

   Si on le désire, l'arc utilisé pour chauffer l'hydrogène peut aussi être utilisé pour chauffer le métal ou/ et pour le maintenir à l'état fondu. 



   Le présent procédé permet de réduire rapidement la teneur en carbone du ferrochrome à une valeur très faible sans effectuer une oxydation importante du chrome. Par exemple, dans un essai réalisé conformément à l'invention, la teneur en carbone d'un ferrochrome a été réduite de   1,8%   environ à   0,064%,   la teneur en chrome n'ayant été réduite que de   72,14%   à   71,43%.   Il s'ensuit que le rapport du chrome au carbone a été élevé de   40,7   à 111,4.

   Dans un autre essai, la teneur en carbone d'un ferrochrome a été réduite en   40   minutes de   1,65%   à   0,57%,   alors que la teneur en chrome a été réduite de 71,4% à   69,8%.   Le rapport du chrome au carbone a ainsi été élevé de 43,3 à 122,5. 

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   On peut réaliser la décarburation en deux stades, dont le premier peut être un traitement d'oxydation et le second un traitement par de l'hydrogène chauffé. Comme exemple d'une décarburation en deux stades du ferrochrome, on abaisse la teneur en carbone du ferrochrome, dans le stade de décarburation initial, de plus de   4%   à une valeur comprise entre 0k15% et 2%, de préférence en soumettant le bain fondu de ferrochrome à l'action d'un courant d'air enrichi en oxygène, et on effectue alors un second stade de décarburation consistant à traiter le bain par de l'hydrogène chauffé jusqu'à ce que la teneur en carbone du bain ait été réduite à moins de 0,1%
On a décrit certains exemples particuliers de l'invention en se référant à la fabrication d'un ferrochrome pauvre en carbone,

   mais l'invention peut être appliquée à la décarburation de nombreux métaux et alliages, comme expliqué précédemment. Par exemple, elle se prête avantageusement à la décarburation des alliages de fer et de chrome contenant 10 à 20% de chrome et à la décarburation du ferromanganèse. L'invention n'est limitée à aucun procédé particulier de chauffage de l'hydrogène utilisé, et on peut réaliser la décarburation soit en projetant uniquement un jet d'hydrogène fortement chauffé sur le bain fondu, soit en appliquant un procédé à deux stades dont le premier est tout procédé de décarburation connu et le second le traitement par del'hydrogène chaud.

Claims

RESUME 1. Procédé de décarburation de métaux et alliages <Desc/Clms Page number 6> fondus contenant au moins un constituant métallique précieux qui s'oxyde facilement à l'état fondu, ce procédé étant caractérisé par les points suivants, ensemole ou séparément : a) Il consiste à traiter un bain fondu de métal par de l'hydrogène porté à une température supérieure au point de fusion du métal.

b) On fait passer de l'hydrogène à travers un arc électrique et, de là, promptement au contact d'un bain de métal fondu contenant du carbone et un constituant facilement oxydable de point de fusion élevé, on amène en même temps au contact de ce bain un oxyde réfractaire réductible par du carbone d'un métal qui est volatil à la température du bain et on continue le procédé jusqu'à ce que la majeure partie dudit carbone ait été éliminée sans occasionner une grande perte dudit constituant facilement oxydable. c) Ce procédé peut être appliqué à un alliage de chrome fondu ou à du ferromanganèse fondu.

d) On soumet le bain fondu à l'action d'un arc électrique pendant que le bain est en contact avec un oxyde alcalino-terreux, on maintient une surface métallique sensiblement propre sur le bain et on fait passer un courant d'hydrogène à travers ledit arc et au contact de ladite surface propre du bain. e) On traite le métal fondu par de l'hydrogène jusqu'à ce que le rapport du chrome au carbone soit au moins de 100:

1. f) On préchauffe l'hydrogène dans un arc électrique et on traite du ferrochrome fondu contenant initialement plus de 4% de carbone par l'hydrogène ainsi chauffé, jusqu'à ce que la teneur en carbone du ferrochrome ait été réduite à moins de 2%. <Desc/Clms Page number 7> g) L'hydrogène chauffé est projeté directement sur la surface du ferrochrome fondu. h) On soumet un bain fondu de métal à des condi- tions qui réduisent sa teneur en carbone à une valeur encore supérieure à la teneur désirée et on traite alors le bain fondu par de l'hydrogène préchauffé jusqu'à ce que la teneur du métal en carbone ait été réduite à la faible valeur désirée.

i) Dans l'application de ce procédé au ferrochrome, on soumet d'abord cet alliage à un traitement d'oxydation jusqu'à ce que sa teneur en carbone ait été réduite à une valeur comprise entre 0,15% et 2% et on le traite alors par de l'hydrogène préchauffé jusqu'à ce que sa teneur en carbone ait été réduite à moins de 0,1% j) Un gaz oxydant, par exemple l'oxygène, est utilisé dans le traitement.

2. A titre de produits industriels nouveaux, les métaux et/ou alliages décarburés obtenus par la mise en pratique de ce procédé.