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PROCEDE DE FABRICATION D'ACIERS AU CHROME.
La présente invention concerne la fabrication des aciers au chro me contenant de faibles teneurs en carbone, et plus particulièrement, des aciers contenant plus de 12 % de chrome.
Pour fabriquer des aciers contenant plus de 12 % de chrome, on fait ordinairement usage d'un four à arc libre. On place dans ce four une charge composée de riblons au chrome, de riblons d'acier ordinaire et, si l'acier doit contenir du nickel, d'une matière contenant du nickel. On fond la charge pour former un bain liquide auquel on ajoute de l'oxygène, soit sous forme d'un oxydant solide tel que l'oxyde de fer ou l'oxyde de nickel, soit sous forme d'oxygène gazeux ou d'air, dans le but de diminuer la teneur en carbone de la charge.
Conjointement avec le carbone, une forte proportion du chrome et une certaine portion du fer initialement introduits sont aussi oxy- dés et, à la fin de la période d'oxydation, les cardes de chrome et de fer ainsi engendrés sont présents dans un laitier qui surnage le bain de métal liquide. Pour récupérer le chrome de ce laitier, il est nécessaire d'ajouter à celui-ci des agents réducteurs et l'on utilise ordinairement à cet effet des alliages au silicium ou à l'aluminium. Ces agents réduisent à l'état de métal la majeure partie des oxydes de chrome et de fer, et leur permettent de se dissoudre à nouveau dans le bain métallique.
A l'achèvement de la ré- duction, on décante lellaitier du bain de métal et l'on forme sur le bain un second laitier, ayant un caractère réducteur ou neutre, pour protéger le bain contre une nouvelle oxydation, ordinairement par l'addition de matières tel- les que la chaux et le sable. Après la formation de ce second laitier, on ajoute au bain une quantité supplémentaire de ohrome, sous forme d'un ferro- chrome pauvre en carbone., jusqu'à ce que l'acier fondu contienne la propor- tion désirée de chrome. On effectue des additions mineures d'éléments d'al- liage, désoxyde finalement le bain et effectue la coulée de l'acier.
Les opérations comprenant la réduction de l'oxyde de chrome du premier laitier oxydant,, l'-élimination de ce laitier et la formation du second laitier réducteur ou neutre représentant une- forte proportion du temps qu'exi-
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ge la "chaude" de l'acier et sont par conséquent coûteuses. Les matières né- cessaires pour la réduction sont relativement onéreuses, de l'énergie motri- ce doit être fournie au four pendant toute la durée de la période et un temps considérable est nécessaire pour réaliser la série d'opérations. De plus, une fois le bain désoxydé sous le laitier réducteur ou neutre, le métal fondu mar- que unetendance particulière à recueillir le carbone des électrodes du four et des matières qui sont introduites dans le stade de finissage de la chaude.
Cette tendance à absorber le carbone rend difficile la fabrication des aciers très pauvres en carbone, par exemple des aciers contenant au maximum 0,04 % de carbone..
Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication d'un acier au chrome pauvre en carbone, du genre dans lequel on prépare un bain d'acier fondu contenant du chrome, oxyde ce bain pour enéliminer le carbone et constituer un laitier superficiel contenant des oxydes de chrome et de fer et ajoute un agent réducteur p our récupérer les métaux chrome et fer à partir dudit laitier, est caractérisé par le fait que l'agent réducteur en question comprend un,ferrochrome contenant 50 % à 70 % de chrome et 5 % à
15 % de silicium. La teneur en silicium de ce ferrochrome agit de manière à réduire les oxydes de chrome et de fer du laitier, en même temps que le chrome de l' alliage est assimilé par le bain d'acier fondu.
En abrégeant la période totale nécessaire pour fabriquer une unité de poids d'acier, on peut accroi- tre la production journalière et diminuer le prix de revient de l'unité de poids de l'acier au chrome. De plus, le présent procédé diminue la difficulté qu'on éprouve à fabriquer des aciers à très faible teneur en 'carbone dans le four électrique en raison du fait que le temps pendant lequel le bain d'acier fondu séjourne dans le four est diminué.
Dans la mise en pratique de l'invention, on charge un four et fond cette charge de la manière habituelle. On oxyde le bain fondu ainsi obtenu pour réduire sa teneur en carbone à la valeur désirée. A la fin de la période d'oxydation, le four contient un bain fondu d'acier contenant du chrome et de faible teneur en carbone,recouvert d'un laitier contenant des quantités relativement grandes d'oxydes de chrome et de fer.
Au lieu de réduire le chrome et le fer oxydés que contient le laitier recouvrant le bain d'acier fondu en y ajoutant des agents réducteurs et de rejeter alors le laitier de la manière habituelle, on ajoute au bain, à l'intérieur du four, un ferrochrome spécial pauvre en carbone, qui contient environ 0,01 % à 0,15 % de carbone, 50 % à 70 % de chrome et 5 % à 15 % de silicium. Cette matière possède un point de fusion plus faible que le ferro- chrome pauvre en carbone ordinaire du commerce, qui contient généralement . moins de 1 % de silicium, et elle se dissout dans l'acier fondu plus:rapide- ment que ce ferrochrome du commerce.
En même temps que la teneur en chrome du bain est augmentée par la dissolution, dans ce bain, du chrome du ferro- chrome spécial, le silicium introduit avec celui-ci réagit avec les oxydes du laitier, qu'il réduit à l'état de métal en leur permettant de se dissou- dre dans le bain. Ce réglage de la teneur en chrome de l'acier fondu et la réduction du laitier s'effectuent concurremment dans le présent procédé.
La quantité de ferrochrome spécial ajoutée au bain d'acier fondu conformément au présent procédé est déterminée à la fois par la proportion de chrome désirée pour l'acier à fabriquer et par la quantité d'oxyde du lai- tier à réduire. En générale il est bon d'ajouter sous la forme du ferrochrome spécial une quantité de silicium inférieure à celle théoriquement nécessaire pour réduire tout l'oxyde du laitier, toute insuffisance en silicium étant compensée par l'addition d'alliages contenant du silicium à titre d'agents réducteurs. Il est habituellement très indiqué de n'ajouter que 75 % à 95 % de la quantité théoriquement nécessaire de silicium parvoie du ferrochrome spécial.
Par un choix convenable de la teneur en silicium du ferrochrome spécial, on n'introduit pas plus que la quantité de silicium nécessaire pour réduire l'oxyde du laitier et la teneur en silicium du métal fondu ne subit pas une augmentation excessive, même s'il est nécessaire d'utiliser de grandes quantités du ferrochrome spécial pour incorporer la quantité désirée de chrome à l'acier fondu.
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Pour donner au présent procédé son maximum d'efficacité possible, il est bon que le laitier contenant des oxydes soit partiellement réduit et rendu plus fluide en lui ajoutant des alliages ordinaires au silicium et de la chaux, avant l'addition du ferrochrome spécial.
Dans tous les cas, une fois terminée l'addition de chrome par voie du ferrochrome spécial, on peut ajouter de petites quantités d'éléments d'alliage, désoxyder la bain et couler l'acier. Il n'est pas nécessaire d'éliminer le laitier réduit et de le remplacer par un second laitier, comme dans la pratique habituelle.
Le présent procédé permet de réaliser une économie de temps im portante dans la fabrication des aciers au chrome. De plus, il réduit au mi- nimum la quantité de carbone absorbée par l'acier fondu au cours des derniers stades de la chaude, l'un et l'autre de ces, deux perfectionnements étant d'ailleurs réalisés tout en réduisant la quantité d'agents réducteurs dont il est ordinairement fait usage pour récupérer le chrome' du laitier oxydant dans le procédé classique aux deux laitiers.
Les avantages de ce présent procédé sont mis en évidence par la comparaison de la fabrication de l'acier par les méthodes classiques avec celle du présent procédé. Le tableau suivant donne les résultats obtenus dans la fabrication de deux chaudes de 907 kg chacune, la "chaude I" ayant été réa- lisée de la manière classique et la "chaude II" conformément à l'invention.
TABLEAU
EMI3.1
<tb> Chaude <SEP> I <SEP> Chaude <SEP> II
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> de <SEP> chrome <SEP> de <SEP> la <SEP> charge, <SEP> kg <SEP> 108 <SEP> 105
<tb>
<tb> Composition <SEP> du <SEP> bain <SEP> à <SEP> la <SEP> fin <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> période <SEP> d'oxydation.
<tb>
<tb>
<tb>
% <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb>
<tb> % <SEP> de <SEP> chrome <SEP> 8,1 <SEP> 7,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> de <SEP> chrome <SEP> non <SEP> oxydé, <SEP> kg <SEP> 70,4 <SEP> 68
<tb>
<tb>
<tb> Pourcentage <SEP> du <SEP> chrome <SEP> introduit <SEP> oxydé <SEP> 32 <SEP> 32,2
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> spécial <SEP> ajoutée, <SEP> (1)
<tb>
<tb> kg <SEP> (1) <SEP> 0 <SEP> 174
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> normal <SEP> ajouté, <SEP> kg <SEP> (2) <SEP> 147
<tb>
<tb>
<tb> kg <SEP> 147
<tb>
EMI3.2
Poids de ferroEi1icium â 75 % de Si
EMI3.3
<tb> nécessaire <SEP> pour <SEP> réduire <SEP> le <SEP> laitier, <SEP> kg <SEP> 27,2 <SEP> 9,
07
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> total <SEP> des <SEP> matières <SEP> entrant <SEP> dans <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> formation <SEP> du¯ <SEP> second <SEP> laitier, <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ferrosilicium <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> de <SEP> Si <SEP> 2,26 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> sable <SEP> 13, <SEP> 6 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> chaux <SEP> 38,6 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temps <SEP> en <SEP> minutes <SEP> depuis <SEP> la <SEP> fin <SEP> de <SEP> la <SEP> période
<tb>
<tb>
<tb> d'oxydation <SEP> jusqu'à <SEP> la <SEP> coulée <SEP> 132 <SEP> 72
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Analyse <SEP> de <SEP> l'acier <SEP> fini
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0,06 <SEP> 0,04
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> de <SEP> chrome <SEP> 18,3 <SEP> 18,1
<tb>
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(1) Composition approximative du ferrochrome spéciale
Cr,
60 %; Si, 8 %; C, 0,02 %; Fe le reste (2) Composition approximative du ferrochrome normal Cr, 70,5 %; Si, 1 %; C, 0,05 %; Fe le reste.
Il ressort de la comparaison ci-dessus que le présent procédé a réalisé une économie de temps de 60 minutes, une économie en ferrosili- cium de 20,4 kg, une économie de sable de 13,6 kg et une économie de chaux de 38,6 kg. De plus, l'acier obtenu conformément à l'invention n'avait en- traîné aucune quantité supplémentaire de carbone, alors que l'acier fabri- qué par le procédé classique avait absorbé 0,01 % de carbone entre la fin de la période d'oxydation et la coulée.