Brevet FR2086471A1 — publié le 19711231

La présente invention se rapporte à un procédé de production d'alliages et concerne plus particulièrement un procédé direct et continu de production d'alliages, particulièrement d'alliages à base de fer, en forme de lingots ou de barres. Plusieurs procédés de production d'alliages sont connus. Les alliages sont normalement produits par des procédés de réduction selon des méthodes classiques en utilisant des creusets ou des fours électriques. Cependant ces procédés sont limités dans leur application et présentent en plus plusieurs désavantages. Bu à la durée de vie relativement courte des revêtements réfractaires oxides ordinairement utilisés, la production est souvent interrompue et dès lors la capacité de production est amoindrie. En plus, avec l'utilisation de matériaux réfractaires on provoque la contamination des alliages. Des températures relativement élevées sont requises pour la mise en oeuvre de ces procédés, et ces températures mènent à des évaporations et pertes et augmentent la vitesse de réaction du métal avec les matériaux réfractaires. En plus, le chemin à parcourir jusqutà l'obtention d'alliages en forme de lingots ou de barres est relativement long. La coulée des alliages liquides dans des lingotières dans le but d'obtenir des lingots ayant une bonne structure et pour lesquels les rebuts sont réduits à un minimum lors de l'élaboration subséquente, présente des difficultés relativement importantes. Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé de production d'alliages qui ne présente pas les désavantages mentionnés plus haut et pour lequel la production est directe et continue. La présente invention prévoit également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. En général, le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que les matières de base, en forme préréduite, de l'alliage à produire sont introduites dans une chambre, de préférence circulaire, revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire, et fondues dans un bain de laitier électroconducteur chauffé par résistance au moyen de trois électrodes nonconsommables, ou un multiple de trois, disposées symétriquement, dont les embouts pénètrent dans le laitier, en ce que le métal liquide est continuellement retiré du bain et est introduit dans une lingotière refroidie de préférence à eau dans laquelle se trouve un laitier électroconducteur liquide dans lequel pénètre au moins une électrode consommable constituée des matières de base de l'alliage à produire et/ou des éléments d'alliages, et en ce que l'alliage est produit par le métal provenant de la chambre et de l'électrode consommable. Les électrodes non-consommables sont constituées de préférence de deux tubes concentriques en cuivre, refroidis de préférence à eau, avec un embout de préférence en graphite ou en diborure de titane. Le courant utilisé est un courant alternatif. La ou les matières de base de l'alliage à produire sont introduites préférablement dans la chambre, verticalement entre les électrodes, au moyen d'un dispositif approprié. Un mode de réalisation de la présente invention consiste à ce que le ou les matières de base de l'alliage à former sont introduites dans la eka- et dans le laitier électroconducteur au moyen d'un dispositif approprie entre les trois électrodes non-consommables disposées en forme triangulaire, que métal liquide est retiré continuellement de la chambre par la paroi latérale au moyen d'un siphon et versé dans une lingotière refroidie à eau dans laquelle se trouve un laitier électroconducteur liquide dans lequel pénètre au moins une électrode consommable comprenant la ou les matières de @@@@ de l'allier former et/ou les éléments d'alliage que l'alliage liquide formé du métal pro-venant de la chambre et de l'électrode consommable est solidifié dans la lingotière et oontinueilement retiré par le fond de cette lingotière en forme de barre et que ces barres sont coupées en longueurs désirées. I1 est à remarquer qu'afin d'obtenir la composition désirée de l'a'- liage à produire, le retrait du métal liquide de la chambre et la vitesse fusion de l'électrode consommable doivent être ajustés. Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à solidifier liage liquide dans une lingotière refroidie à eau reposant sur une plaque F préférence refroidie à eau, au lieu de retirer continuellement l'alliage sol difié de la lingotière. Pour ce mode de réalisation on utilise de préférence des lingotières dont la section intérieure est réduite dans le dernier quart en haut de la lingotière. A cause de la restriction la hauteur au bain de laitier est automatiquement rendue plus grande, fournissant ainsi un "hot topping". Le "hot topping" connu du procédé de fusion respectivement refu~~sn sous laitier électroconducteur est essentiellement utilisé pour la produit de lingots sans retassures.Par l'utilisation des lingotières décrites on --w:e également les angles aigus à la tête des lingots. Ainsi il est fourni de lingots à tête de lingot convexe et sans retassures pouvant être forgés quemment avec un minimum de chutage. Afin d'obtenir un meilleur procédé de fusion du point de vue calc-- fique, le bain de laitier électroconducteur peut être recouvert d'un laitt-- non-conducteur, ou essentiellement moins bon conducteur que le laitier élotro- conducteur, ce laitier devant avoir un poids spécifique inférieur à celui laitier électroconducteur et ne devant pas être mis cible au laitier sélect conducteur. Par cette couche de laitier on réduit essentiellement la perte de chaleur par radiation, et la chaleur engendrée peut être utilisée pratiq-ee- en totalité pour la fusion et pour maintenir liquide le bain métallique. On peut également faire une addition de gaz réactif ou non-réacti dans la lingotière produisant ainsi dans le cas de gaz réactif des alliage à dispersion par réaction en phase liquide. De préférence le gaz peut être introduit dans la lingotière au moyen d'une ou plusieurs conduites fixées au porte-électrodes et descendant le long des électrodes. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention est représenté sur le dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente une coupe horizontale d'un dispositif, la figure 2 représente une coupe verticale d'un autre dispositif, et la figure 3 représente une coupe verticale partielle du dispositif de la figure 1. En général, le dispositif comprend une chambre 1, de préférence circulaire, une lingotière refroidie à eau 2 et un moyen 3, de préférence un siphon pour soutirer le métal liquide 4 de la chambre 1 et pour le transférer dans la lingotière 2. Trois électrodes non-consommables 6, disposées symétriquement, pénètrent dans le laitier électroconducteur 5 se trouvant dans la chambre 1. (Afin de ne pas surcharger la figure 2, la troisième électrode n'est pas représentée). I1 est à noter qu'a cause des variations dans la hauteur du bain et afin de maintenir une puissance constante, les électrodes peuvent être déplacées verticalement. En plus, afin de pouvoir apporter plus de chaleur aux régions moins chaudes et d'assurer ainsi une distribution calorifique uniforme, les électrodes peuvent également être déplacées horizontalement. Les matières de base de l'alliage à former sont introduites dans la chambre 1 au moyen d'un dispositif approprié 7, de préférence verticalement entre les électrodes 6. Afin de réduire les pertes de chaleur, le laitier électroconducteur 5 peut être recouvert d'une couche de laitier non-conducteur 8 ou essentiellement moins bon conducteur que le laitier électroconducteur. Le métal liquide 4 est soutiré de la chambre 1 au moyen d'un siphon 3 et transféré dans la lingotière2 refroidie à eau dans laquelle se trouve un bain de laitier électroconducteur 9 dans lequel pénètre une électrode consommable 10 comprenant les matières de base de l'alliage à former et/ou les éléments d'alliage. L'alliage liquide 11 formé dans la lingotière est solidifié dans cette lingotière et comme representé sur la figure 2, retire continuellement en forme de barre par le fond de la lingotière. L'alliage liquide 11 peut également être solidifié dans une lingotière 2 refroidie à eau qui repose sur une plaque 13 de préférence refroidie à eau. En utilisant les lingotières décrites plus haut on peut obtenir des lingots qui s'apprêtent fort bien au forgeage, ayant une tête de lingot convexe et une structure sans retassures. I1 est encore à remarquer que la chambre 1 possède un revêtement réfractaire 14 intérieur. On peut également prévoir des moyens pour soutirer de la chambre 1 le laitier en excès ou le laitier utilisé. Le procédé selon la présente invention ainsi que le dispositif s ap- prêtent fort bien pour la production directe et continue d'alliages à base de fer. Comme matières de base on utilise des pellets de fer, de l'éponge de fer, avec ou sans addition de ferraille, et comme électrode consommable on utilise de préférence des ferroalliages. I1 est encore à noter qu'on peut produire des lingots de n'importe quelle section en utilisant une lingotière appropriée. En faisant une addition de gaz dans la lingotière on peut prévoir un couvercle sur la lingotière pour mieux pouvoir régler la consommation et la pression. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de production directe et continue d'alliages, particulièrement d'alliages à base de fer, caractérisé en ce que la ou les matières de base, en forme préréduite, de l'alliage à former sont introduites dans une chambre, de préférence circulaire, revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire, et fondues dans un bain de laitier électroconducteur chauffé par résistance par au moins trois électrodes non-consommables disposées symétriquement, dont les embouts pénètrent dans le laitier, en ce que le métal liquide est continuellement retiré du bain et est introduit dans une lingotière refroidie de préférence à eau dans laquelle se trouve un laitier électroconducteur liquide dans lequel pénètre au moins une électrode consommable comprenant les éléments d'alliage, en ce que l'alliage est produit par le métal provenant de la chambre et de l'électrode consommable et en ce que l'alliage est solidifié dans la lingotière. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes non-consommables sont alimentées par un courant alternatif et que les embouts sont en graphite ou en diborure de titane. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières de base sont introduites verticalement entre les électrodes. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage solidifié est retiré continuellement par le fond de la lingotière. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une addition de gaz, réactif ou non-réactif est faite dans la lingotière. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'addition du métal liquide de la chambre dans la lingotière et la vitesse de fusion de l'électrode consommable sont ajustées de façon à obtenir la composition désirée de l'alliage. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme matières de base, des pellets de fer, de l'éponge de fer avec ou sans addition de ferraille, et comme électrode consommable un ferroalliage. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le laitier électroconducteur est recouvert par une couche de laitier d'un poids spécifique inférieur, non miscible au laitier électroconducteur et ayant une conductivité électrique essentiellement inférieure à celle du laitier électroconducteur. 9. Dispositif pour la production directe et continue d'alliages, particulièrement d'alliages à base de fer, caractérisé par une chambre, de préférence circulaire revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire, par au moins trois électrodes non-consommables disposées symétriquement, par un dispositif de chargement aménagé entre les électrodes, par une lingotière refroidie à eau se trouvant à l'extérieur de la chambre, et par un dispositif pour soutirer le métal liquide de la chambre. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par une lingotière en cuivre. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par une lingotière reposant sur une plaque refroidie à eau. 12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la lingotière présente en haut dans le dernier quart une restriction de la section intérieure. 13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par un dispositif d'addition de gaz dans la lingotière. 14. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre comprend un dispositif pour soutirer le laitier en excès et utilisé.