Brevet FR2026928A1 — publié le 19700925

La présente invention est relative à la fusion des alliages nickel-chrome-fer et spécialement des aciers nickel-chrome. On peut élaborer des alliages à bas carbone en faisant fondre des matériaux pura mais, dans l'élaboration industrielle d'aciers alliés, il est généralement nécessaire d'utiliser des riblons et des matériaux bruts moins purs qui peuvent introduire des quantités excessives de carbone et d'autres impuretés dans le bain. Une pratique courante consiste donc à affiner l'alliage par un procédé de soufflage d'oxygène à la lance, dans lequel un courant d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène est insufflé dans ou sur la charge liquide pour oxyder les impuretés et réduire la teneur en carbone jusqu'sou niveau désiré. Quand le bain contient du chrome, celui-ci tend également à s'oxyder pendant le soufflage de 11 oxygène, de sorte que des quantités notables de chrome passent dans le laitier.En ajoutant au laitier des composés réducteurs tels que des ferro-alliages contenant du silicium, une partie de ce chrome peut titre réduite et revenir dans le bain, mais il est encore nécessaire d'ajuster la composition du bain en ajoutant des alliages ferro-chrome à bas carbone. Malgré ces inconvénients, le soufflage d'oxygène à la lance est couramment mis en oeuvre dans la fusion d'aciers nickel-chrome et d'autres alliages nickel-chrome-fer. I1 a été proposé de réduire la perte en chrome en utilisant un mélange d'argon et d'oxygène comme gaz d'affinage, mais il est mentionné qutune quantité de chrome atteignant 8% est encore oxyiiée pendant le soufflage à la lance0 Selon la présente invention, on a conçu un procédé de production d'aciers nickel-chrome ou d'autres alliages nickel chrome-fer à bas carbone qui comprend un affinage par soufflage d'oxygène à la lance, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on réduit ou qu1on élimine sensiblement la perte de chrome due à une oxydation en introduisant une partie ou la totalité du nickel sous forme finement -divisée dans la lance à oxygène. L'introduction de nickel de cette manière conduit à la formation, dans le bain, d'une zone localisée dans laquelle la teneur en nickel est notablement supérieure à celle qu'on obtiendrait s'il était uniformément distribué dans le bain, c'est-à-dire sensiblement supérieure à la teneur finale désirée en nickel dans l'al- liage en cours de production.Dans cette zone à concentration élevée en nickel, par suite de la présence d'une quantité plus grande de nickel, les coefficients d'activité du carbone et de L'oxygène sont augmentés, de sorte que le carbone est éliminé à une cadence beaucoup plus grande par rapport à la vitesse d'oxy -dation du chrome0 De façon très avantageuse, le nickel est introduit sous forme dtun oxyde finement divisé, par exemple sous forme dtun matériaù CG.DnU dans l'industrie sous le nom de fritté d'oxyde de nickel dont la granulométrie est généralement comprise entre 0,2 et 0,4 mm et qui peut contenir jusqu' 25% d'oxygène, le complément étant essentiellement en totalité du nickel.Une qualité de fritté d'oxyde de nickel contient 5 à 8% d'oxygène et une autre qualité contient 20 à 25 d'oxygène et on peut utiliser l'un ou llautre de ces frittés D'autres formes doxyde de nickel ou de nickel métallique finement divisé, comme la poudre de nickel carbonyle, peuvent être utilisées si on le désire. Avantageusement, le véhicule gazeux contenant de l'oxygène estde l'oxygène pur de qualité industrielle, de l'air enrichi en oxygène ou un mélange d'oxygène et d'un gaz inerte, par exemple d'argon. Toutefois, si le nickel est sous la forme d'oxyde de nickel, une partie de l'oxygène requis pour l'affinage du bain peut Qtre fournie par cet oxyde, une partie ou la totalité du traitement peut Qtre exécutée simplement en utilisant un courant d'air ou bien une partie du traitement peut titre exécutée en utilisant un véhicule gazeux inerte0 I1 peut titre avantageux d'introduire une partie de ltoxyde de nickel dans un courant d'oxyde gène et d'utiliser un véhicule gazeux moins riche en oxygène ou inerte vers la fin du traitement.Cette pratique est due au fait que, pendant l'injection de l'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, la plus grande partie de la perte en chrome se produit à la fin du traitement, après que la teneur en carbone a été réduite au-dessous dtune valeur minimale critique qui est fonction de plusieurs facteurs comprenant la température et la composition du bain. I1 est donc également avantageux d'introduire la totalité du nickel pendant cette dernière partie du traitement en vue de réduire au minimum ltoxydation du chrome et, dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, on ne commence à introduire la matière finement divisée contenant du nickel qu'auprès que le soufflage d'oxygène B la lance a été effectué pendant un certain moment. Le matériau contenant du nickel doit titre sous une forme assez finement divisée pour pouvoir Qtre transporté facilement par le courant de véhicule gazeux et, lors de la mise en oeuvre de l'invention, on peut faire appel à l'un quelconque des procédé classiques d'entratnement de de matières solides dans un courant gazeux en vue de leur injection dans un liquide ou de leur projection sur un liquide. Si on le désire, on peut également utiliser la lance pour introduire dans le bain lesmatériaux finement divisés formant le laitier. Quand le soufflage d'oxygène et l'addition de nickel sont terminés, on peut traiter le bain et le laitier de la manière habituelle, par exemple en ajoutant un ferro-alliage contenant du silicium au laitier pour réduire le chrome qui peut avoir été oxydé, après quoi on écume le laitier et on le remplace par une scorie réductrice en vue de la désulfuration finale et de l'affi nage du bain; finalement, on ajoute des agents désoxydants. Le procédé de la présente invention est particu lièrement avantageux dans la fabrication d'aciers nickel-chrome inoxydables ou résistant à la chaleur, comme les aciers 18% Cr 8% Ni et 25% Cr - 20% Ni, mais il peut également titre mis en oeuvre avec des aciers nickel-chrome contenant d'autres éléments d'alliages qui peuvent titre habituellement présents dans de tels aciers. De tels éléments comprennent le molybdène, le cuivre, le nobium, le tungstène, le titane, 11 aluminium, le manganèse, le silicium, le bore, le soufre et le sélénium. Dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut utiliser un four classique d'élaboration de l'acier, avec une installation normale de lance de soufflage d'oxygène, en utilisant les débits habituels d'oxygène. Toutefois, dans le soufflage à la lance classique d'oxygène, la nécessité d'utiliser de grandes quantités d'oxygène pour effectuer une décarburation efficace est due en partie à la perte considérable d'oxygène lors de l'oxydatien du chrome. De ce fait, gracie à la présente invention, la réduction de ltoxydation du chrome peut permettre de diminuer la consommation d'oxygène REVENDICATIONS lo Procédé de production d'aciers nickel-chrome à bas carbone et d'autres alliages nickel-chrome-fer comprenant une opération de soufflage d'oxygène à l'aide d'une lance, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on introduit une partie ou la totalité du nickel sous une forme finement divisée au sein d'un véhicule gazeux contenant de oxygène. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nickel est introduit sous la forme d'un oxyde de nickel finement divisés 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'oxyde de nickel est sous la forme d'un fritté dioxyde de nickel contenant jusqu'à 25% d'oxygène et dont les particules ont une granulométrie comprise en majeure partie entre 0,2 et 0,4 mm. 4o Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le véhicule gazeux est 1'oxygène de l'air enrichi en oxygène ou un mélange d'oxygène et d'un gaz inerte0 5. Procédé selon 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'introduction du nickel finement divisé débute seulement après que l'injection d'oxygène a été effectuée pendant un certain moments 6o Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'acier qu'on doit obtenir est une nuant ce d'acier à 18% Cr - 8% Ni ou à 25% Cr - 20% Ni. 70 Acier nickel-chrome à bas carbone ou autres alliages nickel-chrome-fer, obtenus par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes0