Brevet FR2445384A1 — publié le 19800725

L'invention concerne un procédé de fabrication de métal granulé à partir de ferronickel fondu, particulièrement un procédé de fabrication de métal granulé convenant à la fabrication d'acier allié. Pour fabriquer du métal granulé à partir de métal fondu, on a proposé ou mis en pratique antérieurement divers procédés, par exemple un procédé dans lequel on projette de l'eau à haute pression contre un courant de métal fondu pour briser celui-ci (brevet japonais nO 8675/1978), un procédé dans lequel on laisse tomber un courant de métal fondu dans une réserve d'eau tout an soufflant des jets d'air contre le courant de métal fondu immédiatement en dessous de la surface de liteau pour obtenir une grenaille (demande de brevet japonais publiée nO 66468/1978), et un procédé dans lequel on effectue la granulation en engendrant des courants d'eau horizontaux dans différentes directions au sein d'une réserve d'eau et en versant du métal fondu dans la réserve d'eau (brevet japonais n0 34309/ 1973). Dans la fabrication de métal granulé à partir de ferronickel fondu par l'un des procédés de granulation à liteau bien connus et mentionnés ci-dessus, il est possible d'obtenir des granules utilisables pratiquement en choisissant convenablement les moyens de granulation à 1' eau dans le cas de ferronickel fondu à faible teneur en carbone.Toutefois, dans le cas où la teneur en carbone du ferronickel fondu dépasse un certain niveau, on ne peut plus obtenir de métal granulaire mais il en résulte des formes indéfinies, par exemple des formes plates minces trtement ridées, exactement comme celles que l'on obtient en froissant du-papier en boule puis en le desserrant légèrement, ou comme celle du champignon Âuricularia auricula-judae, ou des formes présentant de nombreuses saillies, quels que soient les moyens de granulation à l'eau. Ces formes, comme celle de la figure 3 par exemple, ont naturellement une faible densité apparente et s'enchevêtrent facilement de sorte qu'il est difficile de les décharger d'une trémie en quantités définies, de les transporter au moyen de transporteurs, de les sécher après granulation à l'eau, etc.. En outre, lorsqu'on utilise ce métal, par exemple comme matériau froid dans la fabrication d'acier inoxydable, auquel cas on le jette dans un bain fondu d'acier inoxydable brut, si le bain contient des scories, ce métal flotte sur les scories à cause de sa faible densité de sorte quson ne peut pas espérer une fusion rapide. Une tendance récente dans la fabrication de l'acier inoxydable est de remplacer le procédé classique au four à arc électrique par un procédé AOD (décarburation à l'argon et à l'oxygène), c'est-à-dire un procédé d'injection de gaz par le bas, conformément au progrès de la technique du four électrique et des techniques périphériques. Le procédé AOD peut surmonter les défauts inhérents au procédé au four électrique à arc, par exemple le long traitement de décarburation à haute température (environ 1800 C), la conversion concomitante du chrome en scorie, la nécessité d'une étape de réduction pour éviter la perte de chrome et le fait qu'en outre il existe des limitations quant à la matière (impossibilité de traiter des matières à haute teneur en carbone) parce que le procédé AOD permet de maintenir une basse pression de CO dans le four, de traiter même des matières à haute teneur en carbone, de diminuer pratiquement de moitié le temps nécessaire à la fabrication de l'acier et de diminuer la perte de chrome. Toutefois, un inconvénient du procédé AOD est que la température du four s'élève (à 18000C ou au-dessus) lors du traitement de décarburation de sorte qu'il risque de se produire une corrosion du garnissage par fusion par suite de cette haute température. Il est donc nécessaire d'ajouter une matière froide appropriée lors de la décarburation. Comme matière froide, il est possible d'utiliser un ferronickel et un ferrochrome granulaires pauvres en carbone et des morceaux de fer qui servent d'agent d'ajustement de matière ou de composition dans le procédé antérieur au four électrique, mais ils sont coûteux. On pourrait penser à des déchets d'acier inoxydable comme moyen de remplacement, mais ils sont volumineux et nécessitent donc un certain traitement. On a donc grand besoin d'un ferronickel riche en carbone qui puisse jouer à la fois le rôle de matière froide et d'agent d'ajustement de composition tout en étant peu coûteux, à petits grains et commode à manipuler, donc, d'une grenaille solide ayant une aptitude suffisante à l'écoulement. L'invention a pour but de fournir un procédé qui permette une fabrication efficace de granules de ferronickel riche en carbone pouvant répondre au besoin ci-dessus. Pour atteindre ce but, la demanderesse a fait diverses recherches concernant le procédé de granulation à l'eau d'un ferronickel riche en carbone mais n'a pas obtenu un métal granulaire satisfaisant. Après des-expériences étendues que l'on a conduites ensuite en faisant varier la teneur en carbone du ferronickel, on a trouvé qu'on ne peut pas obtenir un métal granulaire mais que l'on obtient le métal informe et mince mentionné plus haut si la teneur en carbone du ferronickel dépasse 0,1% en poids. La raisonn'en est pas claire mais on présume que le métal fondu contenu dans le four ou la poche contient toujours de l'oxygène dissous introduit par suite de son contact avec des laitiers ou matières similaires. Quand on refroidit soudainement le bain lors de la granulation à l'eau, il semble que l'oxygène qu'il contient et qui dépasse la limite de solubilité réagisse violemment avec le carbone dans le bain, selon l'équation formant ainsi une grande quantité de CO gazeux à haute température qui tend à s'échapper à l'extérieur du bain de sorte qu'il peut amener la matière fondue enveloppant le gaz à se dilater exactement comme un ballon et, par suite, à crever. Dans le cas où la teneur en carbone est excessivement faible, c'est-à-dire de 0,00E à 0,02% en poids, bien qu'il y -ait de l'oxygène pouvant réagir avec le carbone lors de la granulation par 11 eau, il ne se forme pas autant de gaz que dans le cas d'une teneur plus élevée en carbone de sorte que la granulation à l'eau ne pose aucun problème. Sur la base de l'hypothèse ci-dessus, on a pensé que le phénomène ci-dessus pourrait être empêché dans un ferronickel riche en carbone si l'on éliminait l'oxygène formé en excès de la limite de solubilité dans le bain au cours des étapes préparatoires à la granulation à l'eau. On a trouvé, en fait, qu'on obtient un effet dépassant toute attente en désoxydant le bain au moyen d'un agent désoxydant approprié avant de le granuler à l'eau. Son l'invention, on a trouvé que l'on peut obtenir des grenailles de grande densité apparente ayant un petit angle de talus en désoxydant un ferronickel fondu à l'intérieur du four ou après transfert dans la poche et contenant au moins 0,1 et, de préférence, 0,2 à 3,0% en poids de carbone, en ájou- tant directement un agent désoxydant tel que l'aluminium, le ferrosilicium, le ferromanganèse,-etc., puis en granulant à liteau le ferronickel fondu par un procédé connu et en séchant ensuite le produit. Des exemples appropriés d'agents désoxydants sont l'aluminium, le ferrosilicium et le ferromanganès-e, particulièrement l'aluminium. Toutefois, cela n'est aucunement limitatif et il est possible d'utiliser tout autre agent ayant un effet désoxydant approprié et ne posant aucun problème quant à la composition chimique du ferronickel granulaire. La quantité d'agent désoxydant est habituellement d'environ 1/1000 du poids du ferronickel fondu mais on peut la modifier convenablement selon les propriétés du métal fondu dont il s'agit. Lorsqu'on effectue la désoxydation en utilisant un agent désoxydant, l'effet est favorisé si l'on injecte dans le bain un gaz inerte tel que l'argon et/ou si l'on utilise, en combinaison, un appareil de dégazage sous vide. La figure 1 est une vue en plan d'un exemple d'appareil de granulation à l'eau d'ne masse fondue pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe du granulateur à eau de la figure 1. La figure 3 est une photographie d'un métal granulaire obtenu par le procédé antérieur. La figure 4 est une photographie d'un métal granulaire obtenu par le procédé selon l'invention. La granulation. à l'eau de ferronickel fondu après désoxydation peut s'effectuer avec tout appareil approprié bien connu et on décrira maintenant un exemple d'appareil à propos des figures 1 et 2. Une réserve d'eau 1 destinée à la granulation présente intérieurement ou sur sa paroi plusieurs buses à eau 2a, 2b et 2c ayant des directions de jet différentes et situées à des niveaux différents. Une poche 3 est prévue au-dessus de la réserve d'eau 1 et le bain est amené de la poche 3 à la réserve d'eau 1 en passant par une rigole 4. Au fond de la réserve d'eau 1 se trouve un récipient 5 servant à recueillir du métal granulé ou un transporteur d'acier (non représenté) incliné de 10 à 450 de manière à transférer en continu le métal granulé à l'extérieur (voir brevet Japonais n0 34309/1973). En projetant de l'eau par plusieurs buses 2a, 2b et 2c, on forme au seine la réserve d'eau 1 des courants d'eau dans des directions différentes et à un niveau différent. Pendant ce temps, on désoxyde pendant quelques minutes un bain coulé dans la poche 3 en y ajoutant une quantité appropriée d'un agent désoxydant puis en inclinant la poche 3, on fait arriver le bain, par la rigole 4, àla réserve d'eau 1. Au sein de la réserve d'eau 1, le bain se granule et est recueilli dans le récipient 5 ou, dans le cas du transfert par un transporteur, dans un récipient extérieur (non représenté).Dans le cas présent, en réglant convenablement le débit d'amenée du bain et la vitesse d'amenée d'eau, il est possible de granuler en continu une grande quantité de matière fondue en un temps court avec une réserve d'eau peu profonde et des moyens périphériques simples et d'obtenir une grenaille de grosseur appropriée, c'està-dire ne comprenant pas de grains fins. On transfère le métal granulé ainsi obtenu dans un dispositif de séchage approprié ou, dans le cas où on le transfère au moyen d'un transporteur, on le sèche par chauffage ou soufflage d'air pendant son transfert. Comme décrit plus haut, il est possible selon l'invention de produire efficacement du métal granulé ayant une grande densité apparente, un petit angle de talus et une distribution granulométrique restreinte et pouvant résoudre tous les problèmes posés par le métal granulé obtenu par les procédés antérieurs (c'est-à-dire les problèmes de transfert, dè stockage et de déversement hors de la trémie en quantités prédéterminées). Il est indésirable de granuler un ferronickel dont la teneur en carbone sort de la gamme selon l'invention, c' est-à-dire est inférieure à o,i% en poids, parce que le produit, tout en étant granulaire, comporte aussi des granules contenant de liteau intérieurement. La grenaille obtenue selon l'invention, telle que la représente typiquement la figure 4, est formée en majorité de billes rondes légèrement aplaties dont on peut dire qu'elles sont optimales comme matière froide pour le procédé AOD susdit. On donne maintenant des exemples selon l'invention, en comparaison avec un exemple de la technique antérieure-. EXEMPLE 1 Après avoir transféré dans la poche 15 t de ferronickel fondu (à environ 14500C) ayant la composition indiquée par le Tableau 1, on le désoxyde en ajoutant 15 kg de masses d'aluminium et en laissant reposer le mélange pendant quelques minutes, puis on granule pendant environ 15 minutes avec I'apr pareil de granulation à l'eau représenté sur les figures 1 et 2. On règle la profondeur de la réserve d'eau à 2,5 m et on amène de l'eau à raison de 2,5 m3/min. Puis on soumet à la granulation pendant 15 minutes du ferronickel (à environ 14500C) dont la composition est substantiellement celle qui est indiquée par le Tableau 1, avec le même appareil de granulation à l'eau, sans effectuer aucun traitement de désoxydation. Dans chaque cai on retire du récipient la grenaille obtenue et après séchage, on examine ses caractéristiques. lies résultats sont indiqués par le Tableau 2. lie Tableau 3 montre la distribution granulométrique du-produit selon l'invention. TABLEAU 1 Ni C Si Technique antérieure (%0 en poids) 23,0 2,15 2,25 Invention (% en poids) 22,5 2,20 2,50 TABLEAU 2 Densité Angle de Température Forme apparente talus de coulée Technique Feuille mince 0,70 420 1350 à 14000C antérieure informe Bille ou Invention 4,0 27 1400 à 1450 C bille aplatio TABLEAU 3 +20 mm 10 à 20 mm 5 à 10 mm -5 mm 20,0% en poids 62,0% en poids 16,02 en poids 2,0% en poids Comme le montrent les Tableaux 2 et -3, lorsqu'on effectue le traitement de désoxydation selon l'invention, on peut obtenir des granules ayant une forme satisfaisante et une distribution granulométrique restreinte. EXEMPTE 2 On désoxyde 15 t de ferronickel fondu (à 14800C, transféré dans la poche et ayant la composition indiquée dans le Tableau 4) en ajoutant 20 à 30 kg de ferromanganèse en morceaux (contenant 75% en poids de Mn) et en laissant reposer le mélange quelques minutes. Puis on fabrique du ferronickel granulaire de la façon décrite à l'exemple 1 et on détermine le caractère et la composition des grenailles obtenues dans chaque essai. lies résultats sont indiques au Tableau 4. TABLEAU 4 Agent Composition, % en poids Grenaille dant Essai Fe-Mn Ni Co Si C O2 Forme Densité Angle n apparente de talus 1 20 kg avant 25,11 0,59 2,00 1,46 0,0017 désoxyda tion " après " " " " 0,0013 désoxyda tion " grensille 25,11 0,59 2,00 1,46 - billes ou 3,8 29 billes aplaties 2 25 kg avant 23,64 0,55 2,50 1,24 0,0024 désoxyda tion " après " " " " 0,0022 désoxyda tion " grenaille 23,64 0,55 2,50 1,24 - billes ou 1,4 26 billes aplaties REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de ferronickel granulaire à partir de ferronickel fondu contenant au moins 01fiv en poids de carbone, caractérisé en ce qu'on désoxyde ce dernier en ajou- tant un agent désoxydant et, ensuite, on granule à liteau le mélange obtenu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ferronickel fondu contient 0,2 à 3,0% en poids de carbone. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent désoxydant est formé d'aluminium de férrosilicium ou de ferromanganèse. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte un gaz inerte dans la masse fondue au moment de l'addition de l'agent désoxydant. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un appareil de dégazage sous vide lors de l'addition de l'agent désoxydant. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise un appareil de dégazage sous vide en combinaison lors de l'addition de l9agent désoxydant. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz inerte est l'argon. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agent désoxydant est d'environ 1/1000 du poids de ferronickel fondu.