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Cette invention est relative à des mélanges perfectionnés à réac- tion exothermique et elle concerne plus particulièrement des perfectionne- ments aux agents d'addition de ferro-alliage exothermique.
On sait depuis un certain temps que la chute de température qui accompagne l'addition des éléments d'alliage à une fusion d'acier peut être réduite à un degré appréciable en ajoutant des matières de réaction ayant des propriétés exothermiques. Dans,la production des aciers spéciaux utili- sant ces matières, la pratique courante consiste à ajouter à une fusion d'a- cier ou de fonte un mélange exothermique comprenant les matières d'alliage et de :proportionner les éléments du mélange exothermique de manière que la chaleur produite soit suffisante pour réduire sensiblement le refroidisse- ment qui résulterait autrement de cette addition d'alliage. Le mélange exo- thermique habituel est constitué essentiellement par un agent oxydant, un agent réducteur et un ou plusieurs métaux d'alliage.
Un agent oxydant cou- rant qui est très employé est le nitrate de sodium ; l'agentréducteur est le carbone ou le silicium et la matière d'alliage est sous la forme d'un ferroalliage.
Une des difficultés inhérentes à un mélange de réaction contenant du nitrate de sodium comme agent oxydant et soit du carbone, soit du sili- cium comme agent réducteur, provient de la capacité relativement faible du mélange à developper de la chaleur par unité de poids. Bien que la capacité du silicium lui-même à dégager de la chaleur en combinaison avec'le nitrate de sodium soit appréciable, son effet chauffant exprimé en volumes et en poids des matières rencontrées généralement dans les mélanges exothermiques n'a pas entièrement donné satisfaction à cause des volumes relativement grands de matière exothermique utilisés et la faible proportion de ferro- alliage dans le mélange de réaction.
L'usage du carbone comme agent réducteur offre de plus grandes difficultés encore, le carbone n'étant que la moitié aussi efficace que le silicium pour produire de la chaleur exothermique.
La présente invention vise à fournir des mélanges de réaction pour des fusions d'acier et d'autres usages qui soient plus efficaces et plus économiques que lea mélanges utilisés jusqu'à présent et qui puissent être fabriqués facilement et à relativement bon compte.
Le nitrate de sodium réagit avec l'aluminium pour produire appro- ximativement deux fois plus de chaleur utilisable par unité d'agent oxydant que celle obtenue par la réaction avec le silicium ou quatre fois plus qu'a- vec le carbone. Par conséquent, en utilisant l'aluminium comme agent réduc- teur dans un mélange de réaction, la quantité d'oxydant requise dans le mé- lange pour produire une quantité donnée de chaleur est environ la moitié ou le quart de celle requise habituellement et par conséquent ,la proportion de ferroalliage dans le mélange de réaction est sensiblement accrue.
Cela étant, un but de la présente invention est de fournir un mélan- ge de réaction exothermique de ferroaliage contenant un agent oxydant et de l'aluminium comme agent réducteur de sorte qu'en brûlant le mélange dans l'acier ou la fonte,on obtienne une propagation de la chaleur plus efficace.
Un autre but de la présente invention est de fournir un mélange de réaction exothermique perfectionné de ferroalliage contenant des additions de ferroalliage, un agent oxydant et de l'aluminium comme agent¯réducteur dans lequel la proportion d'additions de ferroalliage soit supérieure à cel- le de tout autre mélange de réaction exothermique de ferroalliage connu jus- qu'à présent.
Un autre but encore de la présente invention est de fournir un mé- lange de réaction exothermique perfectionné de ferroalliage comportant des
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additions de ferroalliage, un agent oxydant, de l'aluminium comme agent réducteur et un accélérateur, dans lequel l'accélérateur est utilisé pour régler la température d'allumage du mélange, la vitesse de propagation de la chaleur résultant de cet allumage et la vitesse de dissolution des addi- tions de ferroalliage lorsqu'on ajoute le mélange à des fusions d'acier ou de fonte.
On atteint les buts précités en formant un mélange de réaction exo- thermique comprenant un ou plusieurs agents d'addition de ferroalliage, un agent oxydant et de l'aluminium comme agent réducteurL'agent d'addition de ferroalliage peut avoir soit une teneur élevée en carbone, soit une fai- ble teneur en carbone et il peut contenir n'importe quels éléments destinés à l'alliage dans le bain de métal, soit des métaux à bas point de fusion, soit des métaux réfractaires, comme par exemple des métaux tels que le chro- me, le nickel, le cobalt, le cuivre, le tungstène, le vanadium, le titane, le molybdène, le manganèse et le columbion.
Dans les mélanges exothermiques conventionnels, les agents oxydants que l'on rencontre habituellement comprennent des composés tels que le nitra- te de sodium, le perchlorate de sodium ou le perchlorate de potassium. Il est parfois avantageux d'incorporer au mélange certain agent oxydant tel que le chromate ou le bichromate de sodium. Le chromate utilisé comme oxy- dant ajoute du chrome à la fusion. Le nitrate de sodium est l'agent oxydant préféré pour la présente invention.
L'aluminium à utiliser dans le mélange de réaction exothermique peut se trouver sous sa forme élémentaire ou comme élément de l'addition de ferroalliage ou comme ferroalliage séparée
La composition du mélange de réaction peut varier entre des limites très étendues sans diminuer ses propriétés exothermiques. Grâce à cela, le mélange est utilisable dans une variété de procédés de fabrication de l'a- cier suivis dans différentes usines sidérurgiques.
Par exemple, un pourcen- tage substantiel des additions de ferroalliages utilisables peut être effi- cacement incorporé dans une fusion d'acier lorsque la composition du mélan- ge exothermique est comprise entre les limites suivantes : nitrate de sodium 5 à 15% aluminium 2 à 8 % ferroalliage (y compris les impuretés) le restant
Les limites ci-dessus de la composition sont basées sur l'usage de proportions stoechiométriques de nitrate de sodium et d'aluminium exprimées par la réaction suivante :
EMI2.1
<' 6 NaNo3 + 10 Al -- 3 Ns'20 + 5 A1203 + 3 N2 + calories
Ainsi, un mélange exothermique dont la composition se trouve entre les limites ci-dessus, lorsqu'on l'ajoute à une fusion d'acier, produit une quantité de chaleur suffisante pour réduire en substance l'effet de refroi- dissement qui résulterait autrement d'une charge froide de ferroalliage non exothermiqueoGrâce au fait que la quantité de nitrate de sodium à utiliser dans le mélange est relativement petite, la quantité de scorie formée est relativement petite et, de même , les fumées résultant de la réaction du mé- lange sont réduites.
Comme autre caractéristique de la présente invention, on utilise un moyen de régler l'exothermicité et par suite de régler la température d'allumage et la vitesse de dissolution des additions d'alliage dans la fu- sion, A cette fin, on incorpore un accélérateur parmi les ingrédients du mé- lange. Cet accélérateur peut comprendre un composé de métal alcalin ou alca- lino-terreux comme par exemple la chaux, la cryolithe, le fluorure de cal-
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cium, le carbonate de sodium, le silicate de sodium ou l'aluminate de cal- cium. En employant un de ces accélérateurs, soit seul soit en combinaison avec chaque autre et en faisant varier le pourcentage de l'accélérateur dans le mélange, la vitesse de propagation de la chaleur est influencée et aussi la vitesse de dissolution des matières d'alliage.
Bien que la quantité d'ac- célérateur dans un mélange à réaction exothermique puisse varier dans de lar- ges limites, on obtient les meilleurs résultats avec une composition compri- se entre les limites suivantes : nitrate de sodium 5 à 15 % aluminium 2 à 8 % accélérateur jusqu'à 10 % ferroalliage (y compris les impuretés) le restant
Il est désirable que la chaleur produite par l'allumage soit déga- gée en un temps suffisamment court pour que l'alliage se dissolve rapidement et ait une plus grande possibilité d'être uniformément réparti dans tout le bain de fusion.
Comme caractéristique nouvelle supplémentaire de la présen- te invention, les exemples suivants donnés ci-après dans le tableau I illus- trent les grandes différences dans la durés de dissolution qu'on peut obte- nir en ajoutant un alliage de ferrochrome à un bain d'acier lorsque des agents accélérateurs en proportions variables sont incorporés dans le mélange d'al- liage.
Les données du tableau sont les résultats d'essais dans lesquels une quantité suffisante d'agent d'addition a été ajoutée à 100 livres (54,5 kg) du bain d'acier fondu pour élever la teneur en chrome dans l'acier de 1 %, le bain étant à une température d'environ 1.600 C. Dans le tableau "H.Co FeCr" signifie un ferrochrome à forte teneur en carbone, "L.C. FeCr" signifie un ferrochrome à faible teneur en carbone et "FeSiCr" se rapporte à un alliage de fer-silicium-chrome.
Tableau 1 Vitesse de dissolution Composition de l'agent additionnel.
EMI3.1
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% <SEP> % <SEP> Temps <SEP> de
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<tb> % <SEP> Ferroalliage <SEP> % <SEP> % <SEP> Accélérateurs <SEP> % <SEP> dissolution
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<tb> (secondes)
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<tb> 89,3 <SEP> H.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> aucun- <SEP> 65-80
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<tb>
<tb> 83,5 <SEP> H.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 18-20
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<tb>
<tb>
<tb> cryolithe <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb> 83,5 <SEP> H.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 20,22
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<tb> CaF2 <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 82,3 <SEP> H.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> CaF2 <SEP> 3,0 <SEP> 16
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<tb> Ciment <SEP> "Lum-
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<tb> nite <SEP> 2,0
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<tb> 84,3 <SEP> H.C.
<SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> CaF2 <SEP> 3,0 <SEP> 24
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<tb> Ciment <SEP> "Lum-
<tb>
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<tb> nite <SEP> 2,0
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<tb> 82,8 <SEP> H.C <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 4,2 <SEP> 8,0 <SEP> CaF2 <SEP> 5,0 <SEP> 16
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<tb>
<tb>
<tb> 82,8 <SEP> H.C <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 4,2 <SEP> 8,0 <SEP> CaF2 <SEP> 3,0 <SEP> 24
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<tb> Ciment <SEP> "Lum-
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<tb> nite <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
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<tb> 82,8 <SEP> FeSiCr <SEP> base <SEP> 4,2 <SEP> 8,0 <SEP> car,, <SEP> 5,0 <SEP> 18
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<tb> 80,7 <SEP> L.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 5,3 <SEP> 10,0 <SEP> caF2 <SEP> 4,0 <SEP> 10
<tb>
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Le ciment "Lumnite" est l'appellation commerciale d'un ciment com- posé essentiellement d'aluminate de calcium.
A part l'influence que l'accélérateur a sur la vitesse de dissolu- tion du. mélange d'alliage, l'accélérateur de la présente invention affecte aussi la température maximum atteinte dans toute composition donnée du mé- lange exothermique.
Comme illustration de ceci, le tableau II ci-après montre les effets des agents accélérateurs sur la température maximum dans des compositions particulières des mélanges exothermiques. On a placé cinq cents grammes d'un mélange exothermique (aluminium plus nitrate de sodium plus ferroalliage plus accélérateurs) dans un creuset d'argile réfractaire, avec un termocou- ple noyé dans le mélange. On a allumé le mélange au moyen d'une amorce de poudre de magnésium et on a enregistré les températures.
Tableau II Composition du mélange de réaction.
EMI4.1
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@
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<tb> Ferroalliage <SEP> A1 <SEP> NaNO3 <SEP> Accélérateurs <SEP> Temp. <SEP> max.
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89,3 <SEP> H.C. <SEP> FeCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> aucun <SEP> - <SEP> 750
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<tb> 83,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1210
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<tb> cryolithe <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
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<tb> 86,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 1015
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<tb> CaF2 <SEP> 2,5
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<tb> 83, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1230
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<tb> CaF2 <SEP> 3,0
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<tb> ciment <SEP> alumi-
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<tb> nate <SEP> de <SEP> cal-
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<tb> cium <SEP> 2,0
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<tb> 83, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1270
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<tb> Caf <SEP> 3,0
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<tb> Na2CO3 <SEP> 2,0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 86,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,
8 <SEP> 1140-1230
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Na2CO3 <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 83, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1030-1280
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<tb>
<tb> ciment <SEP> alumina-
<tb>
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<tb> te <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 5,0
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<tb> 84,8 <SEP> " <SEP> 4,2 <SEP> 8,0 <SEP> Na2CO3 <SEP> 3,0 <SEP> 1360
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<tb> 86,5 <SEP> FeSiCr <SEP> base <SEP> 3,7 <SEP> 7,0 <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1135-1170
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 2,0
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<tb> 85,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> chaux <SEP> 0,8 <SEP> 1205
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<tb>
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 3,0
<tb>
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<tb> 89,3 <SEP> L.C.FeCr <SEP> base <SEP> " <SEP> aucun <SEP> - <SEP> 970-1030
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<tb>
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<tb> 84,
3 <SEP> Il <SEP> " <SEP> " <SEP> CaF2 <SEP> 550 <SEP> 1210-1230
<tb>
L'élévation de la température maximum résultant de l'inclusion d'un accélérateur dans le mélange de l'invention peut être utilisée pour amé- liorer la teneur en alliage utile dans le mélangeo Afin d'augmenter la teneur en alliage utile,on peut ajouter au mélange des quantités supplémentaires de matière d'alliage pour absorber la chaleur libéréeo Dans le présent cas, la teneur en élément d'alliage dans le mélange peut être accrue jusqu'au point où le mélange est encore susceptible après allumage dans le mélange de déga- ger suffisamment de chaleur pour permettre l'addition d'éléments d'alliage sans provoquer une chute de température nuisible dans le bain de fusion.
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Cette proportion élevée d'élément d'alliage utile signifie que le poids to- tal de matière à ajouter au bain de fusion peut être maintenu à un minimum, évitant ainsi la formation d'une scorie volumineuse et réduisant la possibi- lité de formation d'une calotte dans la poche lorsque le mélange est utilisé comme addition dans la poche.
Sur la base de résultats expérimentaux obtenus en utilisant un mé- lange suivant cette invention, on a atteint des élévations de teneur en al- liage supérieures à 90%. Comme exemple de cette excellente amélioration, on peut citer ce qui suit : une addition dans le four d'un mélange a été faite dans un four à arc électrique contenant une tonne d'acier. L'agent d'addition comprenait une base de ferrochrome à forte teneur en carbone contenant 8,0% de nitrate de sodium, 4,3% d'aluminium dans un alliage fer-chrome-aluminium,
0,9% d'oxyde de calcium et 4,0% de fluorure de calcium. Avant l'addition de la matière d'alliage, la composition de la fusion était la suivante
0,12% de chrome, 0,07% de carbone et 0,008% d'aluminium.
Après avoir incor- poré l'addition dans l'acier fondu, la composition était : 1,95% de chrome, 0,19% de carbone et 0,016% d'aluminium, ce qui indique un accroissement de
99% du chrome et de 90% du carbone.
Cet essai démontre qu'en substance toute la réaction exothermique se produit entre l'aluminium et le nitrate de sodium comme le prouvent la teneur élevée en carbone et en chrome et le faible accroissement de la te- neur en aluminium de l'acier.
Même en présence de grands excès et de fortes concentrations en silicium, le nitrate de sodium réagit de préférence avec l'aluminium. Ceci est amplement démontré dans l'essai suivant qui est en substance analogue à l'essai ci-dessus effectué dans un four électrique à arc d'une tonne.
Un agent d'addition comprenant une base de ferro-silicium-chrome contenant 8,0% de nitrate de soude et 5,0% de fluorure de calcium a été in- troduit dans une fusion d'acier. L'analyse de la fusion avant l'addition don- nait : 0,07% de chrome, 0,19% de carbone, 0,24% de silicium et 0,11% d'alumi- nium. Après l'addition, l'analyse d'un échantillon de la fusion a donné 0,98% de chrome, 0,18% de carbone, 0,72% de silicium et 0,09% d'aluminium, indiquant un accroissement de la teneur en chrome de 96% et de 84% de sili- cium.
Il est à remarquer que du point de vue des considérations de sécu- rité, il est nécessaire que la température d'allumage de la réaction soit suffisamment élevée pour que des étincelles ou les températures ambiantes rencontrées dans les halls de coulée de l'acier ne déclenchent pas prématuré- ment la réaction exothermique. D'autre part, une fois que la réaction a dé- marré, elle ne doit pas non plus s'effectuer avec une violence telle qu'elle crée des conditions dangereuses par exemple en projetant du métal en fusion hors de la poche pendant l'opération d'addition. On évite la possibilité d'un allumage prématuré du mélange de réaction en proportionnant judicieusement les ingrédients dans le mélange.
La nature et le pourcentage de l'accéléra- teur employé dans le mélange ont aussi une influence sur la température à laquelle l'allumage se produit.
Comme exemple de l'effet d'un accélérateur sur la température d'al- lumage , un mélange de réaction à base de ferro-chrome à forte teneur en car- bone contenant 3,7% d'aluminium , 7,0% de nitrate de sodium et 0,8% de chaux comme accélérateur a été allumé dans les conditions de l'essai à une tempéra- ture à 850 C. En ajoutant 5,0% de cryolithe avec une réduction correspondante de la quantité d'alliage ferrochrome à haute teneur en carbone dans le mélan- ge de réaction, la température d'allumage a été abaissée à 3000C.
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Les résultats d'essais montrent que la coulée d'acier, lorsqu'on emploie le mélange de réaction exothermique de la présente invention, a une composition en substance uniforme avec seulement de légères différences en- tre la première et la dernière coulées provenant d'une poche de coulée.
Le mélange de réaction peut être¯avantageusement présenté en agglo- mérés appropriés, de préférence en briquettes, pour obtenir une meilleure réaction entre les ingrédients du mélange et pour faciliter leur manipula- tion soit au cours du transport soit pour l'emmagasinage ou pour l'incorpo- rer dans une fusion d'acier. Pour y arriver, on broie d'abord finement l'a- luminium et le ferroalliage et on les mélange avec le nitrate de sodium pul- vérulent jusqu'à ce qu'on obtienne un mélange sec en substance homogène.
Un aggloméré de ce mélange peut alors être lié de plusieurs façons.
Dans un procédé de liage préféré, on ajoute approximativement 4% à 5% d'eau au mélange sec pour dissoudre une partie substantielle du nitra- te de sodium et pour donner un certain degré de plasticité au mélange. On ajoute une quantité appropriée de matière de cimentation pour améliorer le liage. Les ingrédients humides sont alors pressés pour en former des briquet- tes. Les briquettes sont séchées en les chauffant à environ 200 à 25000.Au fur et à mesure de l'évaporation de l'eau de la briquette, le liage se pro- duit par la recristallisation de la partie du nitrate de sodium qui avait été préalablement dissoute dans l'eau ajoutée.
Si on le désire, on peut ajouter une petite quantité (approximati- vement 2%) de silicate de sodium ou d'un liant organique (comme le sucre ou des produits dérivés de la fabrication des céréales) au mélange pour amélio- rer la résistance verte et sèche des briquettes. On peut utiliser un ciment à l'aluminate de calcium ou de l'aluminate de-alcium comme partie de l'ac- célérateur pour augmenter la résistance à sec.
Après formation, les briquet- tes peuvent être séchées à des températures inférieures à la température d' allumage du mélange qui peut être comprise entre environ 300 et 900 C. La résistance à sec des briquettes ainsi produites est suffisante pour éviter toute fragmentation nuisible au cours des manipulations normales pendant le transport et l'emmagasinage avant l'usage dans l'usine sidérurgique.
Comme variante du chauffage de la briquette humide à 200-25000,la briquette peut être séchée à approximativement 300-350 C. Dans cette zone, le nitrate de sodium fond et le liage est obtenu au cours du refroidissement ultérieur de la briquette par la resolidification de nitrate de sodium.
Bien qu'on ait décrit plusieurs techniques de liage, il est bien entendu que le mélange de là présente invention n'est pas limité au mode par- ticulier de liage. Par exemple, le mélange immédiat peut être utilisé sous forme non liée ou sous forme de pain lié par une colophane ou une résine, si on le désire.
Pour mettre en pratique la présente invention dans la production d'aciers tels que l'acier au chrome, on prépare un bain d'acier fondu de la manière habituelle et on l'amène à une température d'environ 1600 C. On ajou- te alors au bain de fusion les quantités appropriées de matières d'alliage, basées sur des calculs antérieurs, sous forme de briquettes. et on les lais- se entrer en solution, par exemple en plaçant les briquettes dans une poche avant la coulée, en suivant la pratique normale pour l'acier. Il résulte du caractère exothermique du mélange de réaction que de la chaleur est produite pour faciliter la dissolution rapide du ferroalliage et pour éviter une chu- te de température nuisible dans l'acier.
Grâce principalement au réglage ap- proprié des accélérateurs, le ferroalliage est dissous pendant la première partie de la coulée et il est uniformément réparti par la turbulence au cours de la fin de la coulée. Lorsque la coulée est terminée, l'acier est versé de la manière conventionnelle.
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Il peut être désirable pour la fabrication d'un acier au chrome d'employer un agent oxydant contenant du chrome au lieu du nitrate de sodium comme partie du mélange exothermique. Le chromate et le bichromate de sodium sont des matières qui conviennent à cette fin, toutes deux étant suscepti- bles de réagir exothermiquement avec l'aluminium pour produire des tempéra- tures de réaction relativement élevées. On utilise de préférence le bichro- mate de sodium en même temps qu'un composant tel que le fluorure de calcium comme accélérateur pour régulariser et ajuster la température d'allumage et la vitesse de dissolution.
On peut préparer des mélanges exothermiques d'aluminium et de bi- chromate de sodium en substance de la même manière que celle décrite ci-des- sus pour les briquettes d'aluminium et de nitrate de sodium. L'aluminium, sous forme d'un alliage de ferrochrome et d'aluminium est pulvérisé jusqu'à passer au tamis de 100 mailles (trous de 0,147 mm). Après cette opération, le bichromate de sodium, broyé jusqu'à passer au tamis de 20 mailles (trous de 0,833 mm) est mélangé à l'alliage d'aluminium pulvérulent en proportions stoechiométriques pour produire la réaction exothermique suivante :
EMI7.1
Le mélange ainsi formé est relevé avec un accélérateur , de préférence du spath fluor, broyé pour passer au tamis de 100 mailles. L'accélérateur cons- titue approximativement 5% du poids du mélange sec.
Un aggloméré de ce mé- lange peut alors être lié suivant un des procédés décrits ci-dessus. Par exemple, on peut ajouter de l'eau en quantité suffisante pour dissoudre le bichromate de sodium. Après cette opération, le mélange plastifié est pressé en briquettes et il est prêt à être séché. Le séchage s'effectue par chauf- fage à environ 200-250 C pendant approximativement deux heures.
Des limites acceptables pour la composition de ces mélanges exothermiques de manière à réaliser une réaction en substance complète entre l'aluminium et le bi- chromate de sodium sont les suivantes
EMI7.2
<tb> Ingrédients <SEP> Limites <SEP> maximum <SEP> Limites <SEP> préférés
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Na2Cr207 <SEP> 5-20 <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 12 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> aluminium <SEP> 2- <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> jusqu'à <SEP> 10 <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 8 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> ferroalliage <SEP> (y <SEP> compris <SEP> les <SEP> le <SEP> restant <SEP> le <SEP> restant
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> impuretés <SEP> habituelles)
<tb>
Les briquettes fabriquées de la manière ci-dessus ont donné des vitesses de dissolution satisfaisantes Comme exemple spécifique,
des bri- quettes ayant une composition de 10% de bichromate de sodium, d'aluminium sous forme d'alliage de ferrochrome et d'aluminium contenant 50% d'aluminium et en quantité théoriquement suffisante pour réagir complétement avec le bi- chromate de sodium et du fluorure de calcium en quantité égale à 5% du poids du mélange sec, ont donné une vitesse de dissolution de 45 secondes pour une addition de 1% de chrome à un bain d'acier à 1600 C.
Les données d'accroissement obtenues comme résultat de l'essai dans lequel on a ajouté des briquettes d'alliage à base de ferrochrome à un bain d'acier pour élever la teneur en chrome du bain de 1%, le bain étant à une température d'environ 1600 C, figurent ci-après dans le tableau III.
Les briquettes avaient été préparées avec des mélanges de réaction ayant la com- position suivante :
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Mélange.
EMI8.1
<tb> ferrochrome <SEP> à <SEP> haute <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> 58,3%
<tb>
<tb>
<tb> alliage <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> et <SEP> d'aluminium <SEP> 23,3
<tb>
<tb>
<tb> bichromate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 11,4
<tb>
<tb>
<tb> accélérateur <SEP> 7,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> total <SEP> 100,0%
<tb>
Excepté le type particulier d'accélérateur employé dans le mélange, les deux mélanges étaient identiques l'un à l'autre à tous points de vue.
En calculant les accroissements, on a indu le chrome et le bichromate de sodium comme partie de l'apport de chrome.
Tableau III
EMI8.2
<tb> Type <SEP> de <SEP> briquettes <SEP> Accélérateur <SEP> Ferroalliage <SEP> de <SEP> base
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> Fluorure <SEP> de <SEP> calcium <SEP> Ferrochrome <SEP> à <SEP> haute <SEP> teneur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> carbone
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> Cryolithe <SEP> Ferrochrome <SEP> à <SEP> haute <SEP> teneur
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> carbone
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Type <SEP> de <SEP> briquettes <SEP> Composition <SEP> de <SEP> la <SEP> % <SEP> d'accroissement <SEP> indiqué
<tb>
EMI8.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ fusion d'acier en % ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI8.4
<tb> Cr <SEP> 0 <SEP> Si <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> C <SEP> Si <SEP> Al
<tb>
<tb> A <SEP> (1)0,12 <SEP> 0,18 <SEP> 0,10 <SEP> 0,04
<tb>
<tb> (2)1,08 <SEP> 0,24 <SEP> 0,07 <SEP> 0,03 <SEP> 96 <SEP> 90 <SEP> - <SEP> aucun
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> (1)0,
07 <SEP> 0,18 <SEP> 0,10 <SEP> 0,02
<tb>
<tb> (2)1,08 <SEP> 0,24 <SEP> 0,07 <SEP> 0,02 <SEP> 96 <SEP> 90- <SEP> aucun
<tb>
(1) avant l'addition des briquettes (2) après l'addition des briquettes
On a obtenu d'excellents résultats semblables avec d'autres ferro- alliages comme élément de base. Les renseignements donnés ci-dessous pour
EMI8.5
un ferro-silicium-chrome (appro1X:imativement 30% Si et 52% Cr) de base du mélange démontrent que la réaction du bichromate sur l'aluminium se produit en présence d'un grand excès de silicium.
Mélange
EMI8.6
<tb> Ferro-silicium-chrome <SEP> 53,6%
<tb>
<tb> Ferro-silicium-chrome-aluminium <SEP> 28,0%
<tb>
<tb> bichromate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 11,4
<tb>
<tb> accélérateur <SEP> (fluorure <SEP> de <SEP> calcium) <SEP> 7,0
<tb>
<tb> Total <SEP> 100,0%
<tb>
Résultats d'essai avec une charge de 100 livres (54,5 kg) d'acier Composition de la fusion d'acier en % % d'accroissement indiqué
EMI8.7
<tb> Cr <SEP> Si <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> C <SEP> Si <SEP> Al
<tb>
<tb> Avant <SEP> addition <SEP> 0,03 <SEP> 0,14 <SEP> 0,04
<tb>
<tb> Après <SEP> addition <SEP> 1,05 <SEP> 0,68 <SEP> 0,
05 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 100 <SEP> 10
<tb>
Les données ci-dessus indiquent un excellent accroissement du chro- me atteignant en moyenne 96% ou plus et elles démontrent que même en présen- ce de concentrations élevées en carbone et en silicium dans les briquettes de mélange, la réaction exothermique se produit entre l'aluminium et le bi- chromate de sodium comme le prouvent les forts accroissements de la teneur
<Desc/Clms Page number 9>
en carbone et en silicium avec un accroissement faible ou nul de la teneur en aluminium. En outre, les briquettes d'aluminium et de bichromate de so- dium à base de ferrosilicium et de chrome s'enflamment au-dessus de 400 C et la réaction exothermique dure environ 25 à 45 secondes pour l'assimila- tion des additions d'alliage dans la fusion d'acier.
Les agglomérés de fer- roohrome de base à teneur élevée en carbone sont stables jusqu'à 600 C.
La présente invention satisfait aux conditions exigeantes des mélan- ges de réaction exothermiques actuels du fait que leur température d'alluma- ge est relativement élevée et qu'ils sont susceptibles de dégager une quan- tité de chaleur suffisante pour éviter une chute de température excessive dans l'acier lorsqu'on le coule dans la poche. En plus des caractéristiques exothermiques de la présente invention, son application procure les avanta- ges suivants :
A) La chaleur produite se propage en un temps suffisamment court allant de 10 à 45 secondes de sorte que le ferroalliage est vite dissous dans la première partie de la coulée et s'y répartit uniformément.
B) La quantité de scorie formée est relativement petite et fluide.
C) La quantité de fumée, s'il y en a, produite par la réaction chi- mique a peu d'importance.
D) Le poids de la matière à ajouter est maintenu au minimum grâce à la proportion élevée d'alliage utile dans le mélange de réaction.
E) L'accroissement de la teneur en alliage est relativement élevé et son assimilation dans la fusion d'acier est uniforme.
Bien entendu, des modifications et des variantes peuvent être appor- tées sans sortir du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS l.- Agent d'addition pour l'incorporation d'un alliage de ferro- chrome dans un bain de fusion ferreux, comprenant en poids 2 à 8% d'alumi- nium comme agent réducteur, 5 à 15% de nitrate de sodium ou 5 à 20% de chro- mate ou de bichromate de sodium comme oxydant, le restant étant un alliage de ferrochrome.