CH252170A - Procédé de fabrication d'acier inoxydable. - Google Patents

Description

  Procédé de     fabrication    d'acier     inoxydable.       La     présente    invention se rapporte à un  procédé de fabrication d'acier inoxydable. On  entend en général par aciers inoxydables     desq     alliages de fer à teneur en chrome     variant    de,  10 jusqu'à<B>35%</B> et contenant éventuellement  d'autres éléments comme le silicium, le man  ganèse, le     cuivre,    le     nickel,    le     cobalt,    le mo  lybdène, le     tungstène,    le     titane,    le vanadium,  1e     oolumbium,    le soufre,     .le    phosphore,

   le  tellure,     etc.,    suivant les,     propriétés    particu  lières que doit posséder le produit fini. Leur  teneur en     carbone    est généralement     com-          priseentre    0,03 et 0,20%.  



  Un acier     inoxydable    se     distingue    donc  nettement de l'alliage     ferrochrome,        dans     lequel la teneur en chrome est d'au moins  60% et peut aller jusqu'à 75%, et qui a  perdu la plupart des     caractéristiques    de  l'acier pour prendre celles -du chrome. La  différence ne réside pas seulement dans les  propriétés     physiques    du produit solide, mais       aussi    dans     celles    des produits fondus, par  exemple dans le     point,de    solidification, dans  la fluidité, etc.  



  On     connaît    déjà différents     procédés    per  mettait -de fabriquer de     l'acier    inoxydable à       partir    du minerai     @de    chrome, par exemple  celui décrit au brevet américain N <B>1</B>954 400,  mais le procédé selon la     présente    invention se       distingue    de ces procédés     connus    par le fait  que, dans la fusion initiale, on utilise une  matière carbonée     comme    agent réducteur, la  quelle     est        plus    facilement accessible et    meilleur marché que le     ferrosiiicium,

      par       exemple    un agent réducteur non carboné  n'étant utilisé que subsidiairement     dans    la  phase finale du procédé pour récupérer le  métal se     trouvant    à l'état d'oxyde dans le  laitier. L'emploi d'une     matière    carbonée  comme réducteur, au cours -de la fusion, exige  une     décarburation        subséquente    de l'acier dont  la teneur en carbone est trop élevée.  



  Le procédé selon l'invention     comprend     la     fusion    dans un premier four     d'une    charge  contenant du minerai -de chrome et une ma  tière carbonée - du fer     métallique    ou sous  forme d'oxyde étant également     présent    -,  charge dont les     constituants    sont en des pro  portions telles que l'on     obtienne    un acier au  chrome impur de     teneurs    en chrome -et en  fer     égah3s        approximativement    à celles de  l'acier fini et consécutivement, dans un     se-          rond    foui.

   la     décarburation    de l'acier im  pur par oxydation en présence d'un     laitier     et la récupération     dans    une     phase    finale  d'une partie au moins. du     chrome    se     trouvant     sous forme d'oxyde     dans    ledit laitier, à  l'aide d'un agent réducteur non     carboné.     



  Pour réaliser la présente     invention,    on  peut, par exemple, pratiquer     comme    suit:  Dans     une        première        étape    on fond une  charge contenant un minerai -de faible teneur  en chrome, -du fer, par exemple sous     forme          d'un,    minerai de fer ou de déchets     d'atier    en  petits     morceaux,    et un agent carboné de ré  duction- tel que du coke, dans un four con-           venable    à ferro-alliages.

   On mélange     intime-          ment    les ingrédients dans les proportions vou  lues sur le sol de la fonderie. On charge les       matièresdans    un four triphasé à marche     con-          tinue    pour ferro-alliages, de préférence un  four à revêtement de magnésite. On a trouvé  qu'avec une telle     garniture    l'usure du revête  ment par le métal et les scories est très fai  ble.

   A côté de ces     ingrédients,    on peut ajou  ter à la charge de la chaux pour servir de  fondant et pour faciliter la formation des       scories.    Pour économiser de la     puissance,    on  prend soin que les     ingrédients    chargés soient  autant que possible secs. On utilise donc de       préférence    un minerai à faible teneur de  chrome, au     contraire    4e ce qui se passe dans  la production de     ferro-chro-me    où un mine  rai de haute teneur en     chrome    ,et par     suite,    re  lativement cher est     nécessaire    pour obtenir  un bon résultat.

   Par minerai à faible teneur  en chrome, on entend un minerai dans le  quel le rapport du chrome aux     oxydes        irré-          ductibles,    comme l'alumine et la magnésie,  est     petit.     



  Ce minerai peut contenir de 15 à 45  d'oxyde de chrome     (Cr2O3),    35 % d'oxyde de  fer     (FeO),    3 à 25 %     d'alumine    (A1203) et  6,5 à 35 % de magnésie     (blgO),    de la silice  et de     petites    quantités d'autres substances. Le  présent procédé est     particulièrement        avan-          tageux        dans    les     régions    où     lest    déchets de fer  et d'acier sont     abondants    et où un minerai à  faible teneur en chrome est disponible.

   Ce  procédé trouvera aussi son utilité dans des  régions où le     prix    de la puissance électrique  est extrêmement bas, facilitant ainsi l'utili  sation des minerais pauvres, jusqu'à présent  peu     estimés,        danse    des fours électriques. Là où  le     minerai.    de chrome est riche en chrome, la       quantité    du fer employée est augmentée de  façon correspondante. On choisit les matières  premières de façon que la     quantité    de chrome  de l'ingrédient contenant du chrome et la       quantité    de fer de l'ingrédient qui contient le  fer soient dans le-     rapport    voulu.

   Le main  tien, conformément à l'invention, de la te  neur en chrome du métal dans le four à une       valeur    relativement     petite,    comparée à celle    du chrome     dans    les     ferro-chromes,,    permet la       simplification    des opérations de raffinage et       l'obtention    d'une     teneur    relativement basse en  carbone.

   Une haute teneur en chrome a ten  dance à élever le point de fusion du métal,  tendance que     l'on.        combat,        dans    la     fabrica-          tion    des ferro-alliages, en élevant la teneur  en carbone.  



  Pendant le stade de fusion, la matière  carbonée, sous l'effet de la chaleur de l'arc  électrique, réagit avec les oxydes de chrome  et de fer dans la charge. Cette réaction       s'effectue    dans les régions où le chauffage  est le plus     intense,    c'est-à-dire dans la région  de     l'interface    entre     les    scories ou     laitier    et le  métal en     fusion.    Cette réaction produit des  gaz qui,     en    montant,

   s'infiltrent dans la  charge solide et -forment une couverture de  gaz à haute     température.    Ces .gaz chauds pro  voquent un nettoyage efficace de- la charge en  vaporisant et chassant toute     humidité    et pré  viennent ainsi l'absorption par le métal de  tout hydrogène qui pourrait résulter de la       dissociation    de l'humidité de la charge  initiale. Toute contamination     ultérieure,    du  métal est donc évitée.

   En conséquence,  l'humidité -de la charge     initiale    est éliminée  en grande     partie    avant que la charge ne soit       incorporée    dans le produit-en fusion, de  sorte qu'aucun séchage préliminaire des in  grédients n'est nécessaire.  



  La fusion s'effectue de préférence en con  tinu. On soutire les scories de     temps    en temps  pour éviter que leur     quantité    ne devienne  excessive et pour créer de la place pour une  nouvelle charge. La charge est ajoutée len  tement et d'une manière continue. Le métal  produit, un acier     inoxydable    impur, est main  tenu en fusion dans le four jusqu'à ce qu'il  soit prêt à être     soutiré    au moment où les       fours    de raffinage sont disponibles.  



  L'analyse du métal soutiré à la fin de la  phase de fusion donne     environ    10 à 35  de .chrome, moins de 2 % de carbone, le reste  étant principalement du fer. Les impuretés  consistent en silice,     alumine,    magnésie et     par-          foiss    un peu de chaux. Cet acier inoxydable  impur a approximativement la teneur dési-      rée en chrome de l'acier inoxydable raffiné.  Il ne reste donc dans     l'étape        de;    raffinage  qu'à     éliminer    une quantité relativement       petite    de carbone et d'impuretés.  



  Le degré     jusqu'auquel    l'absorption -de car  bone par l'acier     impur    peut être     évitée    pen  dant la fusion dépend largement du degré       jusqu'auquel    on peut pousser la     récupération     du chrome du minerai. Si l'on effectue le  processus de     fusion        en,    présence d'un excès  appréciable de     matière    de     réduction    carbonée,  on intensifie la récupération .du chrome.

   On  intensifie     cependant    aussi l'absorption du car  bone     dans    le métal et cette absorption     déter-          irüne    une limite au delà de laquelle la     ré-          cupération    du chrome par     fusion    directe ne  peut plus avoir lieu. On a trouvé cependant  que<B>90%</B> du chrome .ou davantage même  peuvent être récupérés du minerai sans aug  menter     l'absorption    du carbone au delà de  11%.

   Malgré cela il est probable qu'une fu  sion ne pourrait pas être exécutée avec succès  avec une teneur en carbone     inférieure    à  0,25%, parce que la récupération de chrome  du minerai .ne serait alors pas suffisamment  élevée eu<I>égard à</I> la quantité diminuée de  matière carbonée employée; la faible teneur  en carbone empêcherait aussi le     bain    de mé  tal d'être assez fluide pour rester encore ma  niable sous les lourdes scories présentes.  



  Bien qu'on préfère,     dans    la plupart des  cas, employer du minerai de fer à côté de  minerai de chrome comme source de tout le  fer nécessaire, on peut aussi procéder autre  ment. Par exemple, là où le minerai -de chrome  ,disponible a une haute teneur en fer en com  paraison de sa teneur en chrome, il peut  n'être pas     nécessaire    d'ajouter à ce     minerai    des  quantités     supplémentaires    de fer. Si cepen  dant une telle     adjonction    doit être faite, .on  peut utiliser pour cela des déchets d'acier. Le  choix entre minerai -de fer et déchets est une  question économique.

   Un     facteur    qui doit  être     pris    en considération     est    que les déchets  d'acier     exigent    une     consommation    de puis  sance moindre et     une    charge réductrice plus  petite que le minerai.

   Là où on emploie des    déchets d'acier, on prend de préférence des  copeaux de     tours,    de     machines    à aléser, à per  cer et à cisailler, en prenant garde que  chaque morceau d'acier soit assez     petit    pour  ne pas faire pont     entre    les électrodes et     occa-          sionner    des     difficultés    opératoires.  



  Après avoir réduit     suffisamment    le mé  tal du minerai, on maintient l'acier inoxy  dable impur qui -en résulte à l'état fluide  dans le four où on le soutire pour le trans  férer dans un four Héroult     triphasé    d'une  capacité de 6 à 20     tonnes        muni    d'un revête  ment de     chromite    allant jusqu'au niveau de la       scorie.       On charge l'acier inoxydable impur     dans     le four de     raffinage    simultanément avec une       quantité        suffisante    d'un agent     oxydant        con-       <RTI  

   ID="0003.0054">   venable,    par exemple de l'hématite     (FeO,),     pour     abaisser    la teneur en carbone à la va  leur désirée de 0,03 à 0,02 %.     Cet    agent -oxy  dant permet de     maintenir    la quantité des  scories à un     minimum    et     d'augmenter    par  là le volume de métal qui peut être traité.  



  Quoiqu'il soit désirable de maintenir le  volume des scories oxydantes à un minimum.  pour les raisons mentionnées ci-dessus, on a  trouvé qu'il est souvent avantageux d'ajou  ter une certaine quantité de chrome pendant       cette    phase du procédé pour     profiter    de la cha  leur disponible du four -et de l'intervalle de  temps     nécessaire    pour éliminer le carbone. La  présence     d'oxyde    de chrome dans les     scories     à ce moment est aussi efficace pour empê  cher la migration du chrome du métal vers  les scories sous la forme d'oxyde de chrome.

         L'utilisation    simultanée de magnétite     comme     agent oxydant permet de régler la     composi-          tion    du bain, de façon que sa teneur     en.    chrome  reste     approximativement    celle que doit avoir  le métal terminé.

      L'oxyde de chrome ajouté pendant le     ra,f-          finage    peut     provenir    des     scories    qui résultent  de la phase -de fusion.     Ceci    est particulière  ment avantageux     dans    le cas où l'on conduit  la fusion de façon à arriver à un produit à  très petite teneur en carbone en sacrifiant un  peu la     récupération    du chrome. On peut uti-           liser    -ces     scories    ou d'autres sources de chrome  additionnel dans cette     phase    d'oxydation.  



  Une réduction notable de     puissance    est  obtenue par le     transfert    de métal fondu, di  rectement -du four de fusion au four de raffi  nage. De préférence, on surchauffe le métal à  une     température    au-dessus de la température  de fusion. L'étape du raffinage peut alors  être rapidement exécutée et avantageusement  avec une petite dépense de     puissance.     



  On a trouvé qu'il est très avantageux :de  sécher préalablement le minerai de fer avant  qu'il soit chargé dans le four. On évite par  là toute contamination du métal par l'hydro  gène.  



  Tandis que la     teneur    en carbone     est    ré  duite à la valeur voulue par oxydation à  l'aide de     l'oxyde    de fer     contenu        dans    les       scories,    une     certaine        quantité    de     chrome    du  métal s'oxyde en même temps et passe     dans        les     scories..

   Il est désirable de récupérer ce chrome  ainsi que     c@1ui        introduit    directement     soies     forme de minerai de chrome ou de     scories    pro  venant de la. fusion. Dans ce but, dans une       troisième        phase    de la     fabrication,    on ajoute un  agent désoxydant au bain, par exemple un       ferro-silicium,    de     préférence    en quantité lé  gèrement en excès (5 à 20%) de celle exigée  théoriquement.

   En même temps que ce     ferro-          silicium,    .on ajoute une quantité de chaux suf  fisante pour se combiner avec     l'excès    de sili  cium et former un     silicate    de calcium. Il  peut se former un silicate de calcium et d'alu  minium, l'alumine venant du minerai de  chrome ajouté pendant la seconde phase ou  phase d'élimination du carbone.  



  Le silicium ajouté réduit d'abord les       oxydes    de chrome et de fer dans les     scories.,     de sorte que le chrome et le fer libérés re  tournent     dans    le métal. On a trouvé que du       ferro-silicium    à faible     teneur,    par exemple à  40 % ou moins de silicium, est     utilisé    avec  avantage en le chargeant dans le four à l'état  fondu.

   On peut aussi charger le     ferro-silicium     à l'état pulvérisé -ou granulé, directement dans  les scories et hors de contact avec la couche  inférieure de la fournée de métal, afin de         provoquer    la réaction réductrice     surtout    sur  la couche de     scories:    plutôt que sur l'interface  entre scories et métal.  



  On a trouvé possible de     substituer    le       ferrochromo-silicium    au ferro-silicium comme  agent de réduction. Cependant,     vu    qu'il est  difficile d'employer le     ferrochromo-silicium     comme agent de réduction sans utiliser en  même temps une certaine quantité de ferro  silicium ordinaire, le     ferrochromo-silicium    ne  peut pas     remplacer    complètement     le        ferro-          silicium.     



       Cette        phase,    de réduction :est terminée  quand le métal des     scories    est récupéré.  L'alliage est alors terminé et on peut le sou  tirer. Le métal fini est versé dans des     lingo-          tières    pour s'y solidifier et se refroidir.  L'analyse montrera qu'il a une teneur en  chrome de 10 à 35 % comme la charge initiale  d'acier inoxydable impur. La teneur en car  bone sera de<B>0,03</B> à 0,20%. Si l'on désire  effectuer des     adjonctions,    d'autres. éléments,  on ajoute avantageusement     ceux-ci    au métal  pendant la phase de     finissage.  

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé pour fabriquer de l'acier inoxy dable directement à partir de minerai de chrome, comportant la fusion dans un pre mier four d'une charge, contenant du minerai de chrome et une matière carbonée - du fer métallique ou sous forme d'oxyde étant égale ment présent -, charge dont les constituants sont en des proportions telles que l'on obtienne un acier au chrome impur de te neurs en chrome et en fer égales approxi mativement à celles de l'acier fini et consé cutivement, dans un second four,

   la décarbu- ration de l'acier impur par oxydation en pré sence d'un laitier et la récupération dans une phase finale d'une partie au moins du chrome se trouvant sous forme d'oxyde dans ledit lai tier, à l'aide d'un agent réducteur non car boné. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le" premier four est revêtu de magnésite. 2. Procédé selon la revendication, carac- térisé en ce que le second four est revêtu de chromite. 3.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'agent réducteur non car boné est .du ferro-silicium. 4. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le minerai chargé dans le premier four est un minerai à faible teneur en chrome, l'acier inoxydable impur ayant une teneur en chrome d'environ 10 à 35 % et une teneur en .carbone d'au plus 2 %. 5. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le métal fondu est retiré du premier four d'une manière intermittente, tout en retenant une partie de ce métal pour assu rer de bonnes conditions de marche du four. 6.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on ajoute à la charge du se cond four des scories contenant de l'oxyde de chrome et qui proviennent de la fusion. 7. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que les proportions des ingré dients chargés dans le premier four sont telles qu'elles donnent une masse fondue d'une te- heur de 10 à 35 % de chrome et qu'on charge du minerai de fer dans le second four pour former une scorie et servir à décarburer le métal. 8.

   Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que le ferro@silicium a une teneur en silicium de 40 % au maximum. 9. Procédé selon la revendication, carac térisé .en ce qu'on charge du minerai de chrome dans le second four pour empêcher le passage de chrome du métal dans les Gco- ries, des mesures étant prises pour que la teneur en chrome du bain reste approximati vement celle que doit avoir le métal terminé. 10.

   Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on ajoute de la chaux dans le second four pour empêcher une souil lure du métal par le silicium. REVENDICATION H: Acier inoxydable .obtenu par le procédé selon la revendication I.