Brevet FR2253834A1 — publié le 19750704

L'invention concerne un procédé pour diminuer la proportion de carbone et d'azote contenue dans un alliage ferrochrome. Plus spécialement, elle concerne un procédé dans lequel l'alliage ferrochrome est purifié par un traitement dans un courant d'hydrogène. Comme on le sait, il est possible de diminuer dans une très large mesure la teneur en carbone et en azote de l'acier inoxydable, de façon à améliorer ses propriétés anti corrosives, sa dureté, etc. Il est toutefois difficile diabaisser la teneur en carbone et en azote dans le ferrochrome qui constitue la matière de départ pour lZacier dans une mesure satisfaisante.Par exemple dans un procédé destiné à abaisser la teneur en carbone et en azote dans un alliage de ferrochrome à faible teneur en carbone, en grenaille, il est nécessaire, suivant le brevet japonais No 8352/72, pour purifier le ferro chrome à faible teneur en carbone, de chauffer la matière sous vide ét à une température élevée, de I 300 C ou plus De plus, ce traitement peut durer jusque 30 à 40 heures, si lton veut arriver à ce que les traitements de décarburation et de dénitrification soient efficaces.Cela exige obligatoirement un appareil de grande dimension, et la longue durée du chauffage sous vide à 1300 C ou plus de l alliage à haute teneur en chrome que constitue le ferrochrome à faible teneur en carbone donnera lieu à une diminution par évaporation de la teneur en chrome, ce qui aura pour résultat une diminution du rendement en chrome. Ce procédé soulève aussi un probleme en ce sens que, en dépit de la longueur du traitement qui peut atteindre 40 heures, le taux d'élimination du carbone et de l'azote est faible,'ce qui donne une productivité défavorable. L'invention a en conséquence pour objet de surmonter les inconvénients que l'on rencontre dans la technique antérieure Elle a-aussi pour objet de réaliser un procédé pour diminuer, d'une façon relativement simple et économique, la proportion de carbone et azote dans un alliage ferrochrome pulvérisé, et plus spécialement dans un alliage ferrochrome à faible-teneur en carbone pulvérisé. A cet effet, il a été réalisé un procédé pour diminuer la teneur en carbone et en azote de l'alliage de ferrochrome pulvérisé qui comprend la formation, sur la surface de l'alliage ferrochrome en poudre, d'une pellicule oxyde et ensuite le chauffage de cette poudre dans un courant d'hydrogène, à une température se situant entre 1000 et 13000C, pendant environ trois à vingt heures. Leinvention est décrite dune façon plus détaillée dans ce qui suit. Pour la mise en pratique du procédé de l'inventiong on utilise de préférence un alliage ferrochrome dont la teneur en carbone est de préférence de 0,1 % ou moins. On le pulvérise alors mécaniquement pour obtenir des particules d'une dimension maximum de 2 mm. Les particules résultant de cette pulvérisation sont ensuite traitées en atmosphère oxydante pour créer une pellicule mince d'oxyde, de 1 ou moins sur la surface des particules. En variante: on pulvérise une masse en fusion du ferrochrome à faible teneur en carbone, de 0,1 % ou moins, pour l'amener à une dimension de particules de I à 0,05 mm, par une opération d'atomisage utilisant un jet de gaz inerte tel que l'hélium, l'argon ou autre ou un jet d'eau. Les conditions datomisage sont telles que pour obtenir la pellicule d'oxyde mince de 2 au maximum. de préférence de 1 à 05/u sur la surface des particules du ferrochrome pulvérisé à faible teneur en carbone9 la proportion d'oxygène est maintenue dans l'atmosphère à 5 % ou moins et de préférence 1 % ou moins5 et la proportion d oxygène dissous dans l'eau que l'on doit utiliser pour le refroidissement et l'atomisage est maintenu à 1 à 5 ml ou moins et de préférence 0,3 ml ou moins par litre d'eau à 20 C. Ensuite, on chauffe les particules de ferrochrome à faible teneur en carbone, dont la surface est oxydée, à 1000 à 1300 C sous un courant d'hygrogène passant à raison d'au moins 3 1/minute.La durée convenable pour le traitement à l'intérieur du four doit se situer entre environ 3 et environ 20 heures et de préférence entre 10 et 20 heures. L'hydrogéne utilisé doit etre dune qualité contenant le moins d'azote possible. Il pourra contenir jusqu à 5 % de vapeur d'veau environ et de préférence jusque 1 %, la meilleure proportion étant de plus de 0,1 s de vapeur d:eau. Grâce au traitement décrit ci-dessusy le carbone, contenu dans les particules de ferrochrome à faible teneur en carbone, est amené à réagir avec oxyde qui se trouve sur la surface des particules et est ainsi éliminé, pendant que l'azote et éliminé au moyen du courant d'hydrogène et est ramené à la teneur en azote qui assure l'équilibre avec PN2 de l'athmosphère. il résulte du traitement ci-dessus que l'on peut fabriquer un alliage ferrochrome de pureté extremement élevée, ne contenant pas plus de 0,005 % de carbone, pas plus de 0,01 % d'azote et pas plus de 0,1 % d'oxygène, par un procédé relativement simple et économique. Comme on le voit d'apres ce qui précède, le procédé de l'invention ne demande aucunement qu'il soit fait appel à la technique du vide qui est compliquée des points de vue technique et opérationnel. La mise en pratique de l'opé- ration suivant l'invention est commode et s'effectue sans aucune perte de chrome par évaporation, ce qui fait que l'on peut obtenir un ferrochrome de grande pureté, ne contenant pas plus de 0,005 % de carbone, pas plus de 0,04% d'azote et pas plus de 0,1 % d'oxygène, économiquement et avec une bonne productivité.L'alliage ferrochrome produit suivant l'invention peut être utilisé non seulement pour la fabrication d'alliages d'acier de grande pureté, mais aussi pour la fabrication d'alliages frittés et dans d'autres types de métallurgie des poudres, etc., avec un résultat excellent dans l'industrie concernez On décrit ci-dessous des modes de réali sation recommandés de l'inventon. Exemple 1 On pulvérise mécaniquement, à une dimension particulaire de 2 à I mm un alliage ferrochrome à faible teneur -en carbone (63 % Cr, 34 % Fe) que lion trouve dans le commerce et le chauffe dans un courant mixte d'A-H20 à 10000C pendant 2 heures. On chauffe 500 g du ferrochrome obtenu sur la surface duquel srest formée une pellicule d oxyde, dans un courant d'hydrogène pur ne contenant pas plus de 0,01 % de vapeur de 5 1/min. à 11000C pendant des durées allant jusque 20 heures. Le tableau 1 ciXdessous donne les-résultats des analyses de l'alliage avant, et après le traitement dans le four a' hydrogène. Tableau 1 Début après 5 h - après 10 h après 20 h C% 0,030 0,C05 0,002 0,002 N % 0,047 0,014 0,012 0,012 O % 0,31 0,22 0,093 0,063 Exemple 2 On soumet à des ondes de basse fréquence 25 kg d'un alliage ferrochrome à faible teneur en carbone (63 % Cr, 34 % Fe), que l'on trouve dans le commerce, pour obtenir une masse en fusion. Cette masse est ensuite pulvérisée par un procédé d'atomisage en utilisant un jet de gaz argon dans des conditions telles que la concentration en oxygène de l'atmosphère soit de 1 %, et que la proportion d'oxygène dissous dans l'eau de refroidissement soit de 0,3 ml par litre d'eau à 20 C. On a obtenu ainsi la pulvérisation de 11 alliage ferrochrome.On a ensuite chauffé 1 kg de cet alliage pulvérisé, dont les particules avaient des dimensions de 0,1 à 0,3 mm, dans un courant d'hydrogène de 10 1/min, à 12000C pendant des durées différentes allant jusque 20 heures. Le résultat des analyses de l'alliage avant et après le traitement dans le four à hydrogene est donné dans le tableau 2. Tableau 2 Début après 5 h après 10 h après 20 h C % 0,032 0,003 0,002 0,002 N % 0,072 0,019 0,013 0,0085 O % 0,43 0,31 0,13 O,Q73 Exemple 3 On pulvérise une masse en fusion d'alliage ferrochrome à faible teneur en carbone, que l'on peut trouver dans le commerce, par une opération d'atomisage, en utilisant un jet d'eau dans des conditions telles que la concentration en oxygène de lfatmosphère ambiante soit de 1 à O %, et la teneur en oxygène en solution dans l'eau utilisée pour l'atomisage et le refroidissement soit de 0,3 ml par litre d'eau à 20 C.De l'alliage ferrochrome pulvérisé ainsi obtenu, en particules dont les dimensions étaient de X à 0,05 mm, on a pris 10 kg que l'on a chauffés dans un courant d'hydrogène de 20 I/min à 11000C pendant 10 heures. Le résultat des analyses de l'alliage avant et après le traitement dans le four à hydrogène sont illustrés dans le tableau 3. Tableau 3 Dimension avant après des particules traitement traitement (mm) C % N % 0 S C % N % 0 % @ à0,7 0,037 0,074 0,44 0,002 0,011 0,087 0s7 à 0,3 0,039 0,075 0,44 0,002 0,011 0,083 0,3 à 0t1 0,038 0,074 0,46 0,002 0,011 0,093 0,1 à 0,05 0,037 0,073 0,48 0,002 0,011 0,091 Bienentendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé pour diminuer la teneur en carbone et en azote dans un alliage ferrochrome pulvérisé, caractérisé en ce qu'il comprend la formation, sur la surface de l'alliage ferrochrome en poudre, d'une pellicule d'oxyde et ensuite le chauffage de cette poudre dans un courant d'hydrogène, à une tempèrature se situant entre 1000 et 13000C, pendant environ trois à vingt heures. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilisez comme matière première, un alliage ferrochrose à faible teneur en carbone, - dont la teneur en carbone est de 0,1 % ou moins. 30) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on pulvérise mécaniquement la matière première à une dimension particulaire de 2 mm ou moins. 4 3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on pulvérise, au moyen d'une opération d'atorisage, une masse en fusion de la matière première, en particules dont les dimensions sont de 1 à 0,05 mm. 50) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les particules de ferrochrome pulvérisé sont traitées dans une atmosphère oxydante pour créer une mince pellicule d'oxyde, de iju ou moins sur la surface de ces particules. 60) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la proportion d'oxygène dans l'atmosphère de traitement est maintenue à 5 % ou moins et que la proportion d'oxygène dissous dans l'eau que l'on utilisera pour le refroidissement et l'atomisage est maintenue à 1 à 5 ml ou moins par litre d'eau à 200C, de façon à créer une pellicule d'oxyde mince, de 2,u ou moins, sur la surface des particules. 70) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un courant d'hydrogène d'au moins 3 1/min. 80) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrogène que l'on utilise contient une proportion aussi faible que possible d'azote, et jusqu'à 5 % environ de vapeur dteau. 90) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage ferrochrome fabriqué ne contient pas plus de 0,005 Z de Carbone, pas plus de 0,015 fi d'azote, et pas plus de 0,1 % d'oxygène.