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CORPS D'APPOINT POUR BAINS METALLIQUES ET PROCRDE POUR L'OBTENTION DE TELS
CORPS.

Un bain de fer ou d'acier doit souvent tre soumis à des traitements d'alliage ou d'affinage supplémentaires dans le four de fusion et même après passage dans ce dernier, avant que le bain puisse être coulé en lingots dans des moules. Comme exemples de tels traitements subséquents du bain, on peut citer les traitements de désoxydation, désulfuration, dénitrogénation, déphosphoration, déscorification, dégazage et alliage, mais d'autres traitements peuvent également avoir lieu, grâce auxquels la teneur en certaines substances indésirables dans le bain est annihilée ou réduite dans la mesure voulue.

Maints traitements de ce genre sont connus depuis aussi longtemps que le procédé de production d'acier ou de ferro-alliages. D'autres traitements du genre précisé ci-dessus ont été inventés plus tard, lorsque l'utilisation de matières premières impures a donné lieu a l'introduction dans les bains d'impuretés indé- sirableso La technique moderne demande des aciers de plus en plus fortement alliés et ces aciers sont souvent très difficiles à travailler aussi bien à chaud qu'a froid. Ainsi, on constate souvent que la malléabilité du métal est influencée de manière préjudiciable par des teneurs mêmes très faibles en impuretés, qui n'ont aucune influence sur le traitement d'aciers plus simples.

Afin de réduire ou d'annihiler ces teneurs en impuretés, de nouvelles méthodes d'affinage ont été inventées pour l'acier fondu et aussi les produits ajoutés au bain d'acier, par exemple des ferro-alliages, doivent, pour la même raison, être affinées à l'aide de procédés de désoxydation, désulfuration, déphosphoration, dénitrogénation, etc..., la teneur en oxygène, soufre, phosphore, azote, etc...., du bain doit être réduite et ceci se fait à l'aide de substances possédant une plus grande affinité pour l'oxygène, le soufre, le phosphore, l'azote, etc.., que les éléments entrant dans la composition de l'acier ou de l'alliage respectivement.

Les composés d'oxygène, de soufre, de phosphore et d'azote, formés au départ de ces produits ajoutés, doivent, de préférence,ne pas être solubles dans le bain et doivent posséder un point de fusion, un poids spécifique, une viscosité, etc,,,., tels qu'ils puissent aisément et aussi complètement que possible être séparés du bain métallique

et recueillis dans la scorie.,
Lorsqu'on dégaze un bain, celui-ci doit être amené, intimement et dans toutes ses parties, en contact avec 1-'agent de dégazage.

Cet agent de dégazage consiste généralement en un gaz et une condition nécessaire à un bon dégazage est que la pression partielle du constituant gazeux à éliminer soit faible dans le gaz de purification et que ce dernier soit fourni et réparti de façon à venir aussi intimement que possible en contact avec toutes les parties du bain. Comme agents de dégazage, on peut emplôyer des gaz, qui ne réagissent pas du tout ou ne réagissent que très¯ lentement avec les constituants principaux du bain. Parmi ces gaz, on peut citer, par exemple, l'hélium, l'argon, l'azote, etc... On peut aussi ajouter au bain une substance, de préférence un métal ou un alliage à point d'ébullition inférieur au point de solidification du bain, ce métal ou cet alliage étant gazéfié, lorsqu'on le met en contact avec le bain.

Ces métaux ou alliages sont, par exemple, le calcium, les alliages silicium-calcium, le magnésium, les alliages nickel-ma- gnésiun, et d'autres métaux et alliages. Dans la plupart des cas, les produits d'addition ont, dans les exemple s mentionnés en dernier lieu, une très forte influence désoxydante et il est même possible que l'influence du métal gazeux formé au contact du bain, comme "agent de lavage", ait été négligée.

Comme les produits d'addition mentionnés en dernier lieu ont un poids spécifique très faible, le contact avec le bain sera certainement très médiocre et l'influence dégazéifiante incomplète et insignifiante. Le soufflage de gaz dans le bain, selon l'alternative mentionnée en premier lieu, est difficile à exécuter de façon que le gaz soit bien réparti et que toutes les parties du bain soient traitées.

La présente invention est relative à des corps d'appoint pour bains métalliques, qui rendent possible et efficace un lavage du bain avec un gaz et/ou ont simultanément une forte action désoxydante, désulfurante, déphosphorante, dénitrogénante et agissent d'une autre manière, comme agent d'affinage et éventuellement aussi d'alliage pour le bain.

Les corps d'appoint suivant l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils consistent en une ossature ou corps poreux produit à partir d'au moins un des éléments du bain et dont les pores sont partiellement ou complètement remplis d'un agent d'affinage et/ou d'alliage. Plus particuli è- rement, le corps d'appoint peut consister en une ossature ou un corps solide poreux en fer, acier ou ses alliages ou en métaux d'alliage destinés aux alliages de fer et d'acier, dont les pores sont partiellement ou complètement remplis d'une substance d'affinage, qui, à la température du bain, fond et, dans certains cas, est gazéifiée, en sorte qu'elle est progressivement dégagée dans le bain.

L'ossature peut consister en un métal en poudre transformé en briquettes ou en autres corps façonnés à l'aide d'agents liants ou par agglomération, ces corps ayant des dimensions telles qu'ils puissent être aisément et efficacement ajoutés au bain.

L'agent d'affinage peut consister en un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, du magnésium, du zinc ou du plomb, en un alliage de ces métaux, en un autre élément chimique ou en un composé à faible point de fusion, par rapport à la température de solidification du bain, et ne présentant aucune affinité ou ne présentant qu'une affinité insignifiante vis-à-vis des constituants principaux du bain.

Etant donné que la matière de l'ossature consiste en un ou plusieurs métaux, un ou plusieurs alliages métalliques, des composés intermétalliques, des composés d'une nature comprise entre celle des métaux et des métal- loides, tels que carbures, siliciures, etc..., ou des mélanges de ces diverses substances$ cette ossature , mise en contact avec le bain se dissolvera ou se désintégrera, sans empoisonner le bain, tandis qu'elle ne réagira pas avec 1?agent d'affinage ou de dégazage ou ne réagira avec celui-ci que dans une mesure insignifiante pour que l'action de purification de cet agent soit perdue.

Comme on l'a déjà signalé, la matière de l'ossature peut être amenée à une forme poreuse appropriée, en transformant en briquettes evou en agglomérant une matière qui a été broyée à une finesse de grains appropriée ou qui

a été medan@quement ou autrement transformée en copeaux ou particules, avec ou sans addition d'agents liants, de même qu'en atomisant ou en granulant une matière, tout en l'agglomérant d'une manière connue en soi.

Pour le traitement de bains d'acier conviennent spécialement des corps façonnés obtenus à partir de fer en poudre et/ou de ferroalliages réduits, de manière appropriée, en petites particules ou encore à partir de mé- langes de ces substances, ces corps étant produits avec ou sans addition d'agents liants et étant agglomérés par chauffage à une température appropriée dans une atmosphère d'un gaz protecteur. Ce traitement d'agglomération est avantageux, car le corps moulé ou façonné acquiert ainsi une résistance méca- nique suffisante pour résister aux pressionsinternes souvent relativement ' élevées, qui se manifestent, lorsque l'agent d'affinage se trouvant dans les pores du corps moulé est gazéifié.

Les dimensions des grains de la matière, dort sont constitués les corps moulés ou façonnés, présentent une certaine importance. Si on emploie une matière finement granulée, les pores sont tel- lement petits que l'imprégnation prend beaucoup de temps.De plus, leslcorps phauf- fés alors inutilement coûteux.

Par contre, si l'on fait usage d'une matière plus grossière, les pores sont plus grands, ce qui peut aussi âtre désavantageux, car l'agent d'affinage ou de dégazage peut, dans ce cas, se dégager trop rapidement, après introduction du corps moulé dans le bain, Des dimensions appropriées de grains pour la plupart des usages sont celles allant de deyiennent à 0,05 mais on peut évidemment aussi employer des grains plus gros ou plus finse La porosité, exprimée en limm, par rapport au vo- lune total, ne doit pas ê'tre trop élevée, car si elle l'est, le poids spécifi- que des corps imprégnés devient inutilement faible.

Si, d'en autre pourcents une porosité plus important est requise, pour rendre l'imprégnation possible ou pour la faciliter , l'agent d'affinage peut être allié à une substance plus lourde, afin d'éviter que le corps façonné ou moulé ait un poids spécifique trop côté, peut 'varier entre 5 et 70 %, mais doit avantageusement faible. La porosité comprise entre 15 et 50 %. A titre d'exemple, on peut, par exemple, uti- être, des briquettes en silicium-fer d'une porosité de 30 liser Si une telle briquette est imprégnée avec du magnésium, le poids spécifique atteint environ %. 5,0. Par contre, si la même briquette est imprégnée à l'aide d'un alliage magnésium-zinc, le poids spécifique atteint 5,5 environ. Le magnésium fond à 650 C et est alors peu fluide.

Dans cet exemple, l'alliage magnésium-zinc fond à 341 C et est alors plus fluide. En conséquence, l'imprégnation est plus simple à réaliser dans le dernier cas.

L'agent d'affinage est introduit dans l'ossature par imprégnation sous forme gazeuse ou liquide. Dans le dernier cas, des morceaux ou fragments de la matière'formant ossature sont introduits dans un bain, consistant en ou contenant l'agent d'affinage ou dans une solution de cet agent à une température appropriée. La solution ou le bain peut aussi être chassé, sous une pression appropriée, à travers des moyens de guidage convenables, contre une ou plusieurs surfaces du corps poreux, qui'doit alors présenter une forme régulière appropriée.

Afin de faciliter la pénétration dans les pores de l'ossature ou corps poreux, dans le cas où l'imprégnation se fait par trempage, les pores peuvent âtre mis sous vide avant la mise en contact avec l'agent d'affinage. Ou bien les pores peuvent encore âtre remplis d'un gaz qui réagit avec l'agent d'affinage ou est consommé par celui-ci, pendant sa pénétration dans les pores.

Si l'agent d'affinage est d'un type tel qu'il est fixé ou altéré par les constituants de l'air, les traitements spécifiés ci-dessus doivent âtre exécutés dans une atmosphère d'un gaz approprié de protection et les morceaux ou fragments imprégnés doivent âtre traités de façon à être à' l'abri de l'influence de l'air, par exemple en les revêtant d'une couche protectrice d'une manière filmogène, telle que la paraffine ou une matière analogue.

On donnera ci-après quelques exemples de corps d'appoint suivant l'invention ;
1. - Briquette de fer spongieux aggloméré d'une porosité de 30 %, remplie de sodium métallique jusqu'à un poids spécifique net d'environ 5,7. Teneur en sodium de cette briquette environ 5 %. 1 kg. de cette briquette imprégnée de sodium fournit environ 325 litres de sodium gazeux sous

une pression de 760 mm et à une température de 1600P C.

2. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porisité de 40%, remplie de sodium. Teneur en silicium environ 22 %; teneur en sodium environ 10 %; poids spécifique environ 4,3.1 kg. de cette briquette saturée de sodium fournit environ 750 litres de sodium gazeux sous une pression de 760 mm et à température de 1600 C.

3. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 40 %, remplie de magnésium. Teneur en silicium environ 20 %; teneur en magnésium s environ 15 %; poids spécifique : 4,6. 1 kg. de cette briquette imprégnée de magnésium fournit environ 1000 1. de magnésium gazeux sous une pression de 760 mm et à une température de 1600 C.

4. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 20 %, remplie de calcium et de magnésium., Teneur en silicium ; environ 24 %; teneur en magnésium :environ 5 %; teneur en calcium : environ 1 %; poids spécifique environ 5,5.

5. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 30%, remplie de calcium et de zinc. Teneur en silicium; environ 20 %; teneur en calcium environ 7,5 %; teneur en zinc environ 6 %; poids spécifique ; environ 5,2.

6. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porisité de 30 %, remplie de magnésium et de zinc. Teneur en silicium : environ 20 %; teneur en magnésium :7,5 %; teneur en zinc environ 9 %; poids spécifique ; 5,5.

7. - Briquette en manganèse-silicium aggloméré, d'une porosité de 30 %, remplie de sodium. Teneur en silicium : environ 18,5 %; teneur en manganèse - environ 65 %;teneur en sodium :environ 6,5 %; poids spécifique :environ 4,65.

8. - Briquette en nickel aggloméré, d'une porosité de 30 %, remplie de sodium. Teneur en nickel :95 %; teneur en sodium ; environ 5 %; poids spécifique environ 6,45.

Les corps d'appoint, faisant l'objet des exemples 1 à 3, donnés ci-dessus, conviennent pour déscorifier et dégager de l'acier, celui de 1-'exemple'4 pour la production de fonte nodulaire, ceux des exemples 4 à 6 pour désulfurer et déphosphorer la fonte, celui de l'exemple 7 pour déscorifier les aciers pour paliers à rouleaux et enfin celui de l'exemple 8 pour déscorifier et purifier le nickel, les aciers à forte teneur en nickel, les aciers résistant à la corrosion, etc...

L'invention englobe également un procédé pour la production des corps moulés ou façonnés décrits ci-dessus, ce procédé étant caractérisé essentiellement en ce qu'on produit d'abord un corps façonné poreux et résistant, sous forme d'une ossature, après quoi on remplit partiellement ou complètement les pores de ce corps à l'aide de l'agent d'affinage.

REVENDICATIONS.

1. - Corps d'appoint pour le traitement de bains métalliques, -constitué d'une ossature ou d'un corps poreux formé d'au moins un des métaux du bain, les pores de cette ossature poreuse étant au moins partiellement remplis à l'aide d'un agent d'affinage.

Claims

2. - Corps d'appoint suivant la revendication 1, dans lequel l'agent d'affinage est en même temps un agent d'alliage.

3. - Corps d'appoint suivant'la revendication 1, dans lequel l'ossature poreuse est constituée par un corps aggloméré à partir d'un métal en poudre et dans lequel l'agent d'affinage est un métal choisi dans le groupe des métaux comprenant les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, le magnésium, le zinc, le plomb et leurs alliages. <Desc/Clms Page number 5>

4.- Corps d'appoint pour le traitenent de bains métalliques de fer, d'acier ou de ferroalliages, ce corps d'appoint étant constitué par une ossature consistant en un corps poreux d'un métal choisi dans le groupe comprenant le fer, l'acier et leurs alliages, ainsi que les métaux d'alliage destinés à la production d'alliages de fer et d'acier, les pores du corps en question étant au moins-partiellement remplis à l'aide d'un agent d'affinage et éventuellement d'alliage, qui, à la température du bain métallique à traiter, est progressivement libéré dans le bain.

5.- Corps d'appoint suivant la revendication 4, dans lequel 1'agent d'affinage a un point d'ébullition tellement faible qu'il est au moins partiellement gazéifié à la température du bain à traiter.

60 - Corps d'appoint suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'agent d'affinage a une forte affinité pour au moins un des éléments suivants oxygène, soufre, phosphore, azote et autres métalloïdes contenus, comme impuretés, dans le bain métallique.

7.- Corps d'appoint suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'agent d'affinage consiste en au moins un des métaux suivants-g métaux alcalins, métaux alcalino-terreux, magnésium, zinc et plomb.

80 - Corps d'appoint suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel l'ossature consiste en un corps aggloméré, telle qu'une briquette de particules métalliques finement divisées, avec une porosité comprise entre 5 et 70 % et de préférence entre 15 et 50 %.

9. - Procédé d'obtention d'un corps d'appoint suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel on produit un corps façonné poreux et solide au départ d'un métal choisi parmi le fer, l'acier, leurs alliages et les éléments d'alliage destinés aux alliages de fer et d'acier, après quoi les pores de ce corps sont remplis au moins partiellement à l'aide d'un agent d'affinage ou d'alliage.

10. - Procédé suivant la revendication 9, dans lequel le corps poreux est produit à partir d'une matière finement divisée, dont les particules sont liées entre elles par agglomération et/ou à 1'aide d'un agent liant.

11.- Procédé suivant les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les pores sont remplis à l'aide d'un agent d'affinage, sous forme gazeuse ou liquide.