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La présente invention a pour objet un procédé de production de ferroohrome à teneur faible en carbone à partir de ferrochrome à teneur éle- vée en carbone dans un four à vide, procédé au cours duquel le carbone du ferrochrome à teneur élevée en carbone se trouve oxydé, sensiblement sans fusion, au moyen d'un agent oxydant solide contenant un oxyde de fer.
La présente invention a pour objet - un procédé tel que spécifié ci-dessus qui consiste à traiter spé- cialement l'oxyde de fer que l'on utilise pour oxyder le carbone du ferro- chrome à teneur élevée en carbone, ce procédé étant hautement efficace en ce qui concerne le résultat recherché; - la production, conformément au procédé précité, à partir d'un fer- rochrome donné à teneur élevée en carbone, d'un ferrochrome à teneur faible en carbone ayant un rapport chrome-fer aussi élevé que possible; - un procédé perfectionné du genre précité, dans lequel la réaction d'oxydation du carbone se produit à vitesse élevée jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement achevée.
La présente invention concerne un procédé pour abaisser la teneur en carbone d'un alliage ferreux contenant des quantités substantielles de carbone, procédé qui consiste: à griller de la battiture de laminage dans des conditions oxydantes, à une température et pendant un temps qui suffi- sent à faire disparaître par combustion les produits huileux et autres pro- duits similairement combustibles qui y sont'contenus, ainsi qu'à oxyder la battiture; à mélanger intimement la battiture grillée sous forme finement divisée avec un alliage ferreux contenant des quantités notables de carbone;
à chauffer le mélange sous une pression faible, inférieure à celle de l'at- mosphère, pendant un temps et à une température qui suffisent à donner lieu à la réaction entre le carbone de l'alliage à teneur élevée en carbone et la battiture grillée, pour donner naissance à de l'oxyde de carbone et à du fer métallique; enfin, à éliminer en continu l'oxyde de carbone du voi- sinage des réactifs, l'opération de chauffage étant exécutée à une tempéra- ture inférieure à celle à laquelle se produit une fusion substantielle quel- conque.
On peut réaliser les caractéristiques et les avantages précités de l'invention, comme il apparaîtra plus clairement ci-après, en utilisant un procédé d'obtention de ferrochrome à faible teneur en carbone à partir d'un ferrochrome à teneur élevée en carbone et de battiture de laminage, procédé qui consiste à griller la battiture dans des conditions oxydantes à une tem- pérature comprise entre 750 C et 1500 C, pendant un temps suffisant pour faire disparaître par combustion toutes les matières huileuses et similaire- ment combustibles contenues dans la battiture et à oxyder celle-ci; à mélan- ger intimement la battiture grillée à l'état finement divisé avec du ferro- chrome à teneur élevée en carbone ;
àchauffer le mélange sous une pression faible, inférieure à la pression atmosphérique, pendant un temps et à une température suffisants pour assurer la réaction entre le carbone du ferro- ohrome à teneur élevée en carbone et la battiture grillée, avec production d'oxyde de carbone et de fer métallique ; enfin,à retirer en continu l'oxyde de carbone du voisinage des réactifs, la phase de chauffage précitée étant exécutée à une température inférieure à celle à laquelle il se produit une fu- sion substantielle quelconque.
Les oxydes communs de fer sont FeO, Fe3O4 et Fe2O3, dans lesquels le rapport de l'oxygène au fer est respectivement de 1 :1, de 1 1/3:1 et de 1 1/2tl. La battiture de laminage présente approximativement la composi-
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tion indiquée par la formule Fe3O4 et on lui attribue habituellement cette formule. La battiture de laminage est la battiture qui se détache sous forme d'écailles des billettes d'acier passant dans un laminoir. De gran- des quantités de ce produit sont disponibles à un prix très raisonnable.
Telle qu'on l'obtient, la battiture de laminoir est souillée habituellement par de l'huile, de la graisse et des matières analogues, ainsi que par des particules ou des fragments d'acier métallique. Elle contient également du carbone provenant de l'acier.
Le grillage de la battiture de laminoir dans une atmosphère oxy- dante fait disparaître par combustion l'huile et la graisse ainsi que les substances similairement combustibles qui souillent la battiture telle qu'on la reçoit. L'opération de grillage provoque également l'oxydation d'une partie du carbone de la battiture provenant des billettes d'acier. L'huile, les matières similaires et le carbone donnent naissance à des produits ga- zeux de combustion qui se dégagent avec les gaz de combustion provenant du four de grillage. Etant donné que ces produits présentent un caractère ré- ducteur, le degré jusqu'auquel on réussit à les éliminer de la battiture de laminoir augmente aussi le pouvoir oxydant de celle-ci.
Accessoirement, l'opération de grillage provoque l'oxydation d'une certaine quantité, ou d'une partie substantielle, du FeO et du Fe3O4, ce qui augmente encore le pouvoir oxydant de la battiture de laminoir grillée.
De plus, le pouvoir oxydant de la battiture est encore augmenté au cours de l'opération de grillage par l'oxydation partielle ou complète des particules de métal ferreux qui sont contenues dans la battiture telle qu'on la reçoit.
Si on le désire, on peut débarrasser la battiture de laminoir, telle qu'on la reçoit du laminoir, des particules métalliques, avant le grillage, en séparant le métal de l'oxyde au moyen d'un procédé utilisant la gravité ou la concentration par flottation. On préfère cependant rédui- re en menus fragments la battiture, par exemple, en utilisant un broyeur à boulets, un broyeur à cylindres, ou à marteau, et tamiser ensuite le pro- duit réduit en fragments. L'opération de réduction en fragments forme des petites plaquettes de particules métalliques et réduit l'oxyde contenu dans la battiture à un état plus fin que les plaquettes de métal. Un tamisage à travers un tamis ayant des mailles de dimension appropriée sépare les pla- quettes métalliques plus grandes des particules plus petites d'oxyde de fer.
On estime cependant qu'il est désirable de griller tout d'abord la battiture de laminoir telle qu'on la reçoit et de séparer ensuite la fraction métallique restante de la fraction constituée par l'oxyde de fer.
L'opération de grillage, telle que mentionnée ci-dessus, oxyde au moins par- tiellement les particules métalliques de la battiture, ce qui augmente le pouvoir oxydant du produit grillé. En outre, le grillage rend le produit plus appropré à la réduction en petits fragments, ce qui facilite le broya- ge et le tamisage ou tout autre procédé de séparation du métal d'avec l'o- xyde.
Que la fraction métallique de la battiture de laminoir soit sépa- rée avant ou après le grillage oxydant, la fraction oxyde résultante est améliorée en tant qu'agent oxydant dans le procédé conforme à l'invention, en raison de l'enlèvement hors de celle-ci des particules de métal ferreux qui sont inertes en tant qu'oxydant et qui, si elles étaient présentes, di- lueraient le ferrochrome résultant à faible teneur en carbone,
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On procède au grillage de la battiture de laminoir utilisée au cours du procédé conforme à l'invention, dans un four rotatif, un four de grillage Eerreshoff, ou dans un autre appareil habituel de grillage.
Une température appropriée de grillage se situe à 1050 C, On peut utiliser des températures plus élevées allant jusqu'à 1500 C si un frittage et une fusion du produit du four ne sont pas nuisibles.
La gamme préférée des températures est comprise entre 900 C et
1050 C, une formation de nodules ou un frittage ne se produisant pas à ces températures. On peut cependant utiliser les températures aussi fai- bles que 750 C ou encore plus basses pour effectuer avantageusement le grillage de la battiture de laminoir.
La battiture de laminoir, grillée conformément à l'invention ou bien exempte de particules constituées par du fer métallique, ou bien con- tenant encore de ces particules, constitue un agent oxydant efficace du ,carbone contenu dans le ferrochrome à teneur élevée en carbone, à l'état solide, traité par le procédé au four à vide pour obtenir du ferrochrome à teneur faible en carbone.
Le ferrochrome à teneur élevée en carbone est un alliage ferreux contenant habituellement de 50% à 80% de chrome, de 4% à 10% de carbone, le complément étant constitué sensiblement par du fer, sauf pour ce qui est des impuretés occasionnelles constituées par 2%à 5% de silicium et par des pourcentages minimes d'aluminium, de magnésium, de calcium et de métaux analogues. Le carbone est principalement présent sous la forme de carbures de chrome et de fer, mais une certaine quantité du carbone peut être présente à l'état de solution dans le ferrochrome à teneur élevée en carbone.
Le ferrochrome à basse teneur en carbone peut contenir jusqu'à 1 à 20 % de carbone, bien que les qualités les plus désirables contiennent moins de 0,1 % de carbone et puissent même contenir une quantité aussi faible que 0,01% de carbone ou encore moins ; pour le reste, la composition du ferrochrome à teneur faible en carbone est similaire à celle du ferro- chrome à teneur élevée en carbone.
Pour mettre en oeuvre le procédé exécuté dans un four à vide ayant pour but la production de ferrochrome à faible teneur en carbone à partir d'un ferrochrome à teneur élevée en carbone,on mélange ensemble intimement du ferrochrome à teneur élevée en carbone finement divisé et un agent oxy- dant solide finement divisé et on transforme, habituellement, ce mélange en briquettes.
On fait réagir ces briquettes à l'état solide, c'est-à-dire sans fusion, dans un four à vide sous une pression inférieure à celle de l'atmosphère, pouvant s'abaisser à un niveau aussi bas que 100 microns ou même moins, à des températures comprises entre 1000 C et 1350 C, en procé- dant continuellement à l'évacuation de l'atmosphère du four, L'agent oxy- dant solide - par exemple l'oxyde de fer-réagit avec le carbone du ferro- ohrome pour donner un oxyde de carbone, principalement du CO et du fer mé- tallique, dans le sens des équations suivantes :
EMI3.1
(1) (pear)eo + FeO #### (peor)opo + CO (2) 4(FeCr)o 40 + Fe304 > 4(FeCr)-3Fe + 4CO 3 ( Fe Cx ) 30 + Fe Z03 ,-3 ( Fe Cr ) 2Fe + 3 CO
Pour la production du ferrochrome à faible teneur en carbone, la quantité de battiture de laminoir grillée que l'on doit utiliser pour une quantité déterminée de ferrochrome à teneur élevée en carbone dépend
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en grande mesure de la teneur en carbone de ce dernier.
Cependant, étant donné que d'autres produits tels que le silicium et l'aluminium et des pro- duits analogues sont présents dans le ferrochrome à teneur élevée en car- bone, produits qui sont oxydés avant ou en même temps que le carbone par la battiture grillée, on considère qu'il est intéressant de déterminer ex- périmentalement sur une petite échelle le rapport entre le ferrochrome à teneur élevée en carbone et la battiture nécessaire pour une matière pre- mière donnée, Quand on désire que le produit du procédé contienne une très faible quantité de carbone, il est recommandé d'utiliser un léger excès de battiture grillée dépassant la quantité théoriquement nécessaire pour oxy- der la totalité du carbone et les composants du ferrochrome riche en carbo- ne, oxydés simultanément.
Il est évident que le procédé conforme à l'invention peut égale- ment s'appliquer pour réduire simplement la teneur,à l'analyse, en carbone du ferrochrome, On peut, par exemple, abaisser à 3% la teneur en carbone d'un ferrochrome à teneur élevée en carbone à 7,5% de carbone, afin d'ob- tenir un ferrochrome à teneur moyenne en carbone, en utilisant une quantité équivalente de battiture de laminoir grillée. On peut aussi convertir un ferrochrome moyen contenant 3,0% de carbone en un ferrochrome à faible te- neur en carbone ne contenant que 0,01% de carbone.
L'économie générale de la présente invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple non limitatif ci-après; EXEMPLE,
On grille la battiture de laminoir en l'état dans lequel on la reçoit, dans un four rotatif dont la zone chauffée se trouve à une température de 1100 C. On maintient l'atmosphère de ce four dans des conditions oxydantes en soufflant dans le four, autour du brûleur et à proximité de l'extrémité de décharge du four, de grands volumes d'air. Le temps de séjour de la bat- titure dans le four est d'environ trois heures.
On fait refroidir la battiture grillée et on la broie pendant une heure dans un broyeur à boulets. On procède à la classification par l'air de la battiture broyée et grillée, afin d'obtenir un produit final dont 85% correspondent au tamis de-200 mailles (comportant des ouvertures de 0,074 mm). Ces indications signifient que 85% du produit traversent un ta- mis de 200 mailles.
La battiture grillée, broyée et classifiée par l'air correspond à l'analyse au tamis ci-après : +80 - 2 % (2% de refus sur un tamis de 80 mailles) +200 - 13% (13% de refus sur un tamis de 200 mailles) -200 - 85% (85% traversent un tamis de 200 mailles) 100,0 % ; ce produit contient à l'analyse 69,7% de Fe.
Le ferrochrome à teneur élevée en carbone utilisé donne l'analyse au tamis ci-après +80 - 1% (1% de refus sur un tamis de 80 mailles) +200 - 9% (9% de refus sur un tamis de 200 mailles) -200 - 90% (90% traversent un tamis de 200 mailles)
100,0%
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ainsi que l'analyse chimique suivante
Cr 63 %
Si 3,5%
C 7,5%
Fe 22,3%
L'indication "tamis de 80 mailles" signifie que la dimension de chaque ouverture du tamis est de 0,177 mm. L'indication "tamis de 200 mailles" signifie que la dimension de chaque ouverture du tamis est de 0,074 mm.
On transforme en briquettes un mélange des ingrédients précités avec les autres ingrédients, pris dans les quantités indiquées immédiate- ment ci-après dans une presse de Komarek-Greaves, afin de former des bri- quettes fraîches de la dimension d'un doigt: Battiture grillée 1700 kg Ferrochrome à teneur élevée en carbone 3541 kg Liant (dextrine) 125 kg Eau 34 kg
5400 kg
On sèche les briquettes fraîches à l'air à la température ambiante pendant 24 heures, puis on les chauffe ensuite dans un courant d'air à une température de 500 C pendant 12 heures pour chasser l'humidité résiduelle, pour volatiliser facilement les composants du liant et pour faire durcir les briquettes.
On introduit les briquettes durcies qui pèsent approximativement 5400 kg dans un four à vide, dans lequel on les soumet à un chauffage et à un traitement sous vide conformément au plan de chauffe ci-après
EMI5.1
<tb> Temps <SEP> (en <SEP> heures) <SEP> Température <SEP> Pression
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 16 <SEP> 200 ¯ <SEP> 1220 C <SEP> Atm.
<SEP> - <SEP> 50 <SEP> mm <SEP>
<tb>
<tb> 17 <SEP> - <SEP> 24 <SEP> 1220 C <SEP> + <SEP> 10 C <SEP> 50 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 10 <SEP> mm
<tb>
<tb> 25 <SEP> - <SEP> 48 <SEP> 1220 C <SEP> ¯ <SEP> 10 C <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 4 <SEP> mm
<tb>
<tb> 49 <SEP> - <SEP> 72 <SEP> 1220 C <SEP> ¯ <SEP> 10 C <SEP> 4 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP>
<tb>
EMI5.2
73 - 94 1220 C 10 C 0,5mm - 0,1 mm
EMI5.3
<tb> 95 <SEP> - <SEP> 191 <SEP> 1220 C¯ <SEP> 500 C <SEP> Le <SEP> four <SEP> est <SEP> obturé <SEP> et
<tb> maintenu <SEP> sous <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> de
<tb>
<tb> pression.
<tb>
Après l'achèvement du traitement par la chaleur sous vide, le résidu provenant du four pèse 4500 kg. Les briquettes sortant du four sont de la même forme que les briquettes durcies chargées dans le four, bien que leur dimension soit légèrement réduite. Le ferrochrome à faible teneur en carbone ainsi obtenu correspond à l'analyse chimique partielle ci-après :
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Cr 49,5 %
Fe 45,0 %
C 0,05 %
La présente invention est également applicable à la réduction de la teneur en carbone d'autres alliages ferreux tels que le ferromanganèse, le ferrovanadium, le ferromolybdène, le ferrotungstène et des alliages ana- logues, opération dans laquelle on utilise la battiture de laminoir grillée comme oxydant dans un four à vide au cours d'un procédé de traitement des produits à l'état solide.
En outre, on peut traiter conformément à la pré- sente invention des alliages ferreux ternaires ou composés d'un plus grand nombre de métaux encore.
REVENDICATIONS.
1. Procédé perfectionné pour réduire la teneur en carbone d'un ferro- alliage contenant des quantités appréciables de carbone, caractéri- sé en ce qu'on grille de la battiture de laminage dans des conditions oxy- dantes à une température et pendant un temps suffisants pour faire dispa- raître par combustion les matières huileuses et similairement combustibles contenues dans le produit et pour oxyder cette battiture ; mélange inti- mement la battiture grillée, à l'état finement divisé, avec un ferro-allia- ge contenant des quantités importantes de carbone;
on chauffe ce mélange sous une faible pression, inférieure à celle de l'atmosphère, pendant un temps et à une température suffisants pour provoquer la réaction entre le carbone du ferro-alliage à teneur élevée en carbone et la battiture grillée, ce traitement donnant naissance à un oxyde de carbone et à du fer métalli- que ; on élimine en continu l'oxyde de carbone du voisinage des réactifs, cette phase de chauffage étant exécutée à une température inférieure à cel- le où il se produit une fusion sensible.