La présente invention concerne le traitement des aciers ou autres métaux ou alliages par des mélanges aluminothermiques liquides accompagnés de leurs laitiers.
Jusqu'à maintenant, lorsqu'on désirait introduire dans un acier un ferro-alliage liquide obtenu par aluminothermie, on était obli- gé de séparer le laitier afin d'éviter que l'acier ainsi produit ne soit chargé d'inclusions d'alumine et d'oxydes divers. Pour ce faire, on a préconisé de préparer le mélange aluminothermique dans un cubilot spé- cial dans le fond duquel est ménagé un orifice. Lorsque le ferro-alliage résultant de la réaction s'était séparé du laitier de fabrication, on débouchait l'orifice inférieur laissant s'écouler le métal liquide dans une poche de mélange.
Ainsi on réalisait l'addition, aux fontes ou aciers, de ferro-alliages à haute température, séparés au préalable de leur lai- tier de fabrication lequel était considéré comme un élément nuisible, en raison soit de son abondance, soit de son point de solidification trop élevé.
La présente invention a pour but de simplifier l'addition liquide des alliages nobles, ou ferro-alliages, dans les fontes et les aciers.
Un autre but de la présente invention est d'obtenir très sim- plement un ferro-alliage ou un métal pur, dépourvu de carbone, d'éléments nuisibles, de gaz, et un laitier actif et fluide à la température du bain métallique.
Un troisième but de l'invention est d'obtenir à volonté un ferro-alliage ou un métal pur accompagné d'un laitier neutre ou actif.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement des aciers ou autres métaux ou alliages, à la température de la coulée, par des métaux ou alliages nobles et leurs laitiers modifiés, obtenus par réaction aluminothermique.
Il doit être entendu que le terme "aluminothermique" est utilisé ici dans un sens générique et n'implique pas nécessairement l'emploi d'aluminium, comme réducteur ; tout autre corps peut être utilisé s'il se comporte dans des conditions analogues et notamment s'il donne lieu à une réaction fortement exothermique par combinaison avec un autre corps tel que l'oxygène.
Ce procédé consiste essentiellement à incorporer au moment de la coulé, dans les fontes ou aciers, en même temps que l'addition liquide du métal ou alliage noble désiré, le laitier résultant de la fabrication aluminothermique dudit métal ou alliage noble, la composition dudit laitier étant modifiée par des ajoutes introduitesau moment de la préparation de la charge aluminothermique génératrice d'une quantité exacte du métal ou alliage noble à ajouter aux métaux à traiter.
Une des caractéristiques de l'invention consiste à préparer séparément les charges aluminothermiques, générâtrices d'une quantité bien définie de métal pur, par exemple 1, 5 ou 10 kg. Les oxydes ou les minerais nécessaires à ces charges sont choisis aussi purs que possible, dans l'oxyde le plus riche en oxygène, dans le but de se rapprocher le plus possible des conditions théoriques de l'équation thermochimique définissant la réaction que l'on prépare.
Par exemple, si l'on désire constituer un mélange générateur de molybdène, on utilisera la réaction :
Mo03 + 2 Al = A1203 + Mo + 217.600 Calories.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à compléter la préparation des charges, par l'introduction de quantités d'ajoutes cal- culées de manière que leur fusion absorbe les calories excédentaires de la réaction aluminothermique, tout en réalisant une opération dont le pro-
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duit sera à une température très voisine de 2000 C. Les ajoutes peuvent être, par exemple, constituées par de l'oxyde de calcium (CaO), du carbonate- de baryum (BaC02) ou tout autre matériau que l'on désirerait faire intervenir dans le produit de la réaction, notamment aux fins d'améliorer la fusibilité du laitier et de lui conférer une action dé- phosphorante et désulfurante.
Les charges obtenues conformément à l'invention sont géné- ratrices d'une quantité parfaitement connue de métal pur, par exemple de Mo, et d'un laitier défini, par exemple A1203 + Ca0, ou plus complexe et de nature à ne pas être nuisible à l'acier o à la fonte auxquels il sera incorporé.
Toutefois, il est des cas où les oxydes des métaux, que l'on désire obtenir à l'état pur, ne se prêtent pas aussi facilement à la préparation des charges. Certains présentent des réactions nettement insuf- fisantes, le bilan thermique peut être trop faiblement positif et même négatif. Dans ce cas, il est nécessaire, dans la mesure du possible, d'avoir recours à des mélanges d'oxydes. Le mélange devra être établi de telle façon que l'on puisse disposer d'un excédent de calories permettant, dans de bonnes conditions, de constituer un ensemble métal et laitier harmonieux. Ainsi, par exemple, pour l'oxyde de titane on travaillera suivant l'équation suivante : 3 Ti02 + 3 V205 + 14 Al = 7 A1203 + 3 Ti + 6 V + 752.000 Calories.
Dans la mesure où le mélange aluminothermique liquide résul- tant de cette réaction sera à la température exigée pour l'additon aux fontes ou aux aciers, on disposera d'un certain nombre de calories pour fondre des ajoutes, telles que, par exemple Ca0 et BaCO , ou tout autre constituant de laitier dont l'action sera souhaitable pour permettre d'ob- tenir, avec le Ti et le V, un laitier fluide à la température de l'acier ou de la fonte qui recevront l'addition. A volonté, ce laitier sera neutre ou actif.
On donne ci-après, à titre d'exemples, la composition de char- ges conformes à l'invention susceptibles d'engendrer des quantités données de ferro-alliages présentant un laitier modifié.
Mo03 + 2 A1 + Ca0 + Fe
Mo03 + 2 Al + Fe + C03Ba + CaO Mo03 + Fe203 + 4 Al + Ca0 + Ba0
Pour une charge génératrice de ferro-vanadium selon l'équation : 3 V20 + 10 Al = 5 A1203 + 6 v + 622.000 Calories, on aura, en fonction des calories disponibles et en tenant compte de la température recherchée pour l'addition à l'acier ou à la fonte.
3 V205 + 10 Al + x CaO
3 V205 + 10 Al + x C03Ba
3 V205 + 10 Al + x Ca0 + y Ba0
La mise en oeuvre des charges selon le procédé conforme à l'in- vention se fait de façon très simple. On opère de la façon suivante, au voisinage des fours, cubilots ou convertisseurs.
Dans une poche à réaction convenablement garnie de réfractaire, on opère la réaction aluminothermique quelques instants avant la coulée du métal qui recevra l'addition. Lorsque la réaction aluminothermique est ter- minée et que le produit de la réaction est entièrement liquide dans lapo- che, on procède à la coulée, dans la poche de l'aciérie ou de la fonderie, du métal à traiter. Dès qu'un fond de poche est constitué pendant la coulée
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du métal, on verse le contenu de la poche à réaction, de telle façon que les deux liquides entrent en contact aussi intimement que possible.
Grâce à la haute température de l'addition, au mode opératoire et au brassage thermique, le métal à traiter et les additions réagissent parfaitement.
On observe habituellement dans le cas d'une addition d'apport, des rendements de plus de,95 % en V, Mo, Cr, et autres. Lorsqu'il s'agit d'additions purement désqxydantes ou dégazéifiantes, l'action combinée du
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titane, par exemple parfaitement o:omplété.p9J:' l'action affinant du 'laitier de la réaction, permet de constater des résultats remarquables de l'action désoxydante, dénitrurante, désulfurante et déphosphorante de l'ensemble de l'addition.
REVENDICATIONS. l.- Procédé de traitement des aciers ou autres métaux ou al- liages, à la température de la coulée, par des métaux ou alliages nobles et leurs laitiers modifiés , obtenus par aluminothermie, caractérisé par le fait que l'on incorpore au moment de la coulée, dans lesdits aciers, mé- taux ou autres alliages, en même temps que l'addition liquide du métal ou alliage noble, désiré, le laitier résultant de la fabrication alumino- thermique dudit métal ou alliage noble, la composition dudit acier étant modifiée par des ajoutes introduites au moment de la préparation de la charge aluminothermique génératrice d'une quantité exacte du métal ou al- liage noble à ajouter aux métaux à traiter.
2. - Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on prépare séparément des charges aluminothermiques, génératrices d'une quantité bien définie -de métal pur et d'un excédent calorifique.
3. - Procédé suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on choisit des oxydes ou des minerais, nécessaires à la prépa- ration des charges, aussi purs que possible, dans l'oxyde le plus riche en oxygène .
4. - Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on complète la préparation des charges par l'introduction de quan- tités d'ajoutes calculées de manière que leur fusion absorbe les calories excédentaires de la réaction aluminothermique, tout en réalisant une opé- ration dont le produit sera à une température très voisine de 2000 C.
5.- Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que les ajoutes sont constituées par de l'oxyde de calcium (CaO), du carbonate de baryum (BaC03) ou par tout autre matériau que l'on désirerait faire intervenir dans le produit de la réaction.
6. - Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications pré- cédentes caractérisé en ce que l'on prépare les charges avec des mélanges d'oxydes assurant un excédent calorifique.
7. - Procédé suivant l'une ou plusieursdes revendication 1 à 6 caractérisé en ce que l'on opère le traitement au voisinage des fours, cubilots ou convertisseurs en effectuant, quelques instants avant la cou- lée du métal qui recevra l'addition, la réaction aluminothermique de la charge dans une poche à réaction, puis en mélangeant intensément le li- quide ainsi obtenu avec le métal à traiter dans la poche de coulée de l'aciérie ou de la fonderie.
8. - Charges aluminothermiques modifiées conformément au pro- cédé des revendications 1 à 7 ci-dessus.
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RESUME.
L'invention a pour objet :
1 ) Un procédé de traitement des aciers ou autres métaux ou alliages, à la température de la coulée, par des métaux ou alliages nobles et leurs laitiers modifiés, obtenus par aluminothermie, caractérisé par le fait que l'on incorpore au moment de la coulée dans les dits aciers, métaux ou autres alliages, en même temps que l'addition liquide du métal ou alliage noble, désiré, le laitier résultant de la fabrication aluminothermique dudit métal ou alliage noble, la composition dudit acier étant modifiée par des ajoutes introduites au moment de la préparation de la charge aluminothermique génératrice d'une quantité exacte du métal ou alliage noble à ajouter aux métaux à traiter.
2 ) Les charges aluminothermiques modifiés conformément au procédé ci-dessus.