Brevet FR2160356A1 — publié le 19730629

La présente invention se rapporte à un procédé de traitement de métaux en fus ion, notamment de décarburation des métaux ferreux contenant du chrome, du genre où l'on injecte dans le bain de métal fondu un courant gazeux réactif d'oxygène. La décarburation poussée des alliages contenant du fer et du chrome, par exemple des aciers inoxydables ou du ferrochrome, est difficile à réaliser sans perte importante de chrome ; l'oxygène avec lequel on réalise la décarburation a tendance à se fixer également sur le chrome, formant un oxyde de chrome qui passe dans la scorie et dont le obrome ne peut être récupéré que par des opérations supplémentaires. I1 est oonnu que, plus la température du bain est élevée, plus l'oxygène a tendance à se fixer sur le carbone plutôt que sur le chrome. Mais, une élévation de température du métal au contact du réfractaire accélère la dégradation de eelui-ci ; on évite généralement de dépasser l.800 C. La présente invention met à profit ce déplacement d'équilibre tout on évitant dans une forte mesure les inconvénients des températures élevées.Elle est caractérisée par le fait que l'on interrompt périodiquement l'in- jection d'oxygène et que, pendant ces périodes d'interruption d'injection d'oxygène, on injecte un gaz neutre tel que l'argon. La durée de chaque injection d'oxygène étant brève, l2échauffe- ment reste localisé à la zone immédiatement voisine de la sortie de l'oxygène dans le bain ; la protection de cette zone peut être assurée on refroidissant artificiellement l'organe d'injection. L'inJection de gaz neutre qui suit refroidit l'organe d'injection et mélange le métal fondu surchauffé au reste du bain; elle ramène vers l'organe d'injection du métal qui ne vient pas d'être traité. De préférence, on réduit dans la mesure du possible les délais entre la fin d'une injection et le début de l'injection subséquente. De cette façon, on diminue la durée totale du traitement et l'on éloigne rapidement du réfractaire la masse de métal qui vient entre chauffée. Pour que cette masse soit peu importante et reste localisée substantiellement à l'endroit d'injec- tion, on adopte une fréquence suffisamment élevée pour les cycles successifs, cycles dont chacun comprend une période d'injection d1 oxygène et une période d'injection de gaz neutre ; par exemple, la durée d'un cycle est de l'ordre de 2 secondes. I1 a été trouvé préférable d'injecter des quantités d'oxygène plus fortes et des quantités de gaz neutre plus faibles, au début du traitement que vers la fin. En effet, vers la fin, le bain métallique est très appauvri en carbone et peu en chrome et doit être bien renouvelé dans la masse qui sera soumise à l'oxygène, afin que cette masse contienne le plus de carbone possible. Cette variation peut être réalisée en utilisant l'un ou l'autre des procédés suivants, ou les deux 1. En cours du traitement, la quantité d'oxygène injectée à chaque injection décroît entre le début et la fin du traitement. 2. En cours de traitement, la quantité de gaz neutre injectée à chaque injection augmente entre le début et la fin du traitement. Chacun de oes procédés peut être réalisé en faisant varier la durée de chaque injection, ou le débit de gaz pendant cette injection, ou oes deux paramètres à la fois. le dessin oi-joint montre schématiquement et à titre d'exemple non limitatif, comment varient divers paramètres au cours d'une meme opération de décarburation d' un acier inoxydable ; les durées à partir du début du trai tement sont portées en abscisse à échelle linéaire, la meAme pour toutes les figures. La figure 1 représente la variation des teneurs en chrome et en carbone. La figure 2 représente la variation des durées des injections. La figure 3 représente la variation des débits des gaz injectés. La figure 4 représente la variation de la température moyenne du bain de métal. Sur la figure 1, la courbe 6 représente comment varie la teneur en chrome ; l'ordonnée 8 est graduée en pourcentage de chrome dans l'en- semble du bain. La courbe 10 représente courent varie la teneur en carbone ; l'ordonnée 12 est graduée en pourcentage de carbone dans Il ensemble du bain. Sur la figure 2, la ligne brisée 14 représente comment varie la durée des injections successives d'oxygène ; la ligne brisée 16, en traits interrompus, montre comment varie la durée des injections successives de gaz neutre ; ltordonnée 18 est graduée en secondes. Pour simplifier la mise en oeuvre du procédé, on réalise trois durées pour l'oxygène et deux pour le gaz neutre. Sur la figure 3, la courbe 20 représente con-ent varie le débit d'oxygène, en unité de volume par unité de temps, lors des injections successives d'oxygène ; la courbe 22 montre comment varie le débit de gaz neutre lors des injections successives de gaz neutre. L'ordonnée 24 est graduée linéairement en unités arbitraires de débit, les mêmes pour l'oxygène et pour le gaz neutre. Sur la figure 4, la courbe 26 montre comment varie la tempéra- ture moyenne du bain. les températures atteintes par le métal à une petite distance au-dessus du point d'injection, lorsqu'on injecte de l'oxygène,avant que injection d'argon ne la fasse descendre à la température moyenne du bain, seraient représentées par des points au-dessus de cette courbe, de l'or- dre de 2.000 C. L'ordonnée 28 est graduée en degrés centigrades. On voit que, de 1600e initialement, la température aonte rapidement jusqu'à près de 18000C, puis baisse lentement. Le métal auquel se rapportent ces courbes est un acier inoxydable à 18 de chrome et 10% de niokel. le traitement abaisse la teneur en carbone à 0,025%. Il abaisse aussi la teneur en chrome, à 14,8% ; le chrome oxydé reste dans le laitier, d'où il peut être récupéré, comme connu, par une addition réductrice, de ferro-silicium par exemple. le procédé décrit en se référant aux figures 1 à 4 peut être modifié sans sortir du domaine de l'invention. les durées des injections et les débits peurent entre modifiés ; par exemple, on peut conserver des débits constants et ne varier que les durées des injections. Le procédé de l'invention est utilisable, notamment, pour la décarburation des métaux ferreur contenant du chrome s ferrochromes, aciers inoxydables, par exemple. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de métaux en fusion, notamment de décar buration des métaux ferreux contenant du chrome, du genre où on injecte dans le bain de métal fondu un courant gazeux réactif d'oxygène, caractérisé sn ce que lton interrompt périodiquement l'inJection d'oxygène et en ce que pendant ces périodes d'interruption d'injection d'oxygène on injecte un gaz neutre tel que 2. Procédé de traitement de métaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que i' injection de gaz neutre suit immédiatement une interruption de l'injection d'oxygène. 3. Procédé de traitement des métaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inSection d'oxygène autre que la première suit immédiatement une interruption d'inJection de gaz neutre. 4. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la fréquence d'un cycle comprenant une phase d'injection d'oxygène et une phase subséquente injection argon est suffisamment élevée pour qu'une élévation de température soit localisée substantiellement à l'endroit d'injection dans le métal liquide. 5. Procédé de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée d'un cycle d'injection est de l'ordre de 2 à 4 secondes. 6. Procédé de traitement de métaux selon la revendication 4, ea- ractérisé en ce qu'en cours de traitement la quantité d'oxygène injectée à chaque injection décroît entre le début de traitement et la fin de traitement. 7. Procédé de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quantité de gaz neutre injectée à chaque injection crott entre le début de traitement et la fin de traitement. 8. Procédé de traitement de métaux en tus ion selon la rovendiea tion 6, caractérisé en ce qu'on assure la décroissance de la quantité d' oxygè- ne injectée par une réduction de la durée des phases d'injection d'oxygène. 9. Procédé de traitement de métaux selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on assure la décroissance de la quantité d'oxygène injec- tée par une réduction du débit injecté pendant une phase. 10. Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la croissance de la quantité injectée de gaz neutre est assurée par augmentation de la durée de la phase d'inJection de gaz neutre. 11. Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la croissance de la quantité de gaz neutre injectée pendant une phase est assurée par augmentation du débit injecté pendant la dite phase. 1?. Procédé de traitement selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qutau début du traitement la quantité d'oxygène injectée pendant un cycle est supérieure à la quantité de gaz neutre injectée pendant ce même cycle tandis qutà la fin du traitement la quantité dtoxygène injectée pendant un cycle est inférieure à la quantité de gaz neutre injectée pendant ce cycle. 13. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quton régale les quantités injectées d'oxygène et de gaz neutre de façon à obtenir une montée initiale abrupte de la température moyenne du métal, suivie d'une stabilisation approximative de cette température pendant toute la partie restante du traitement.