Brevet FR2796398A1 — publié le 20010119

GRENAILLE DE CALCIUM METAL POUR LE TRAITEMENT DE L'ACIER PAR LA TECHNIQUE DU FIL FOURRE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une grenaille de calcium métal typiquement destinée à la fabrication de fil fourré pour traitement de l'acier en fusion. ETAT DE LA TECHNIQUE Le calcium métal est utilisé en sidérurgie sous forme de grenailles conditionnées en fil fourré, pour le traitement inclusionnaire de l'acier en fusion. Ce fil est notamment utilisé pour permettre à l'acier de couler librement en fin d'opération à travers une busette de faible diamètre sans que celle-ci ne soit encrassée, voire bouchée, par le laitier alumineux. La tension de vapeur du calcium à la température de l'acier liquide est d'environ 0,7 MPa et pour éviter une réaction trop violente lorsque le calcium est introduit dans l'acier liquide, on cherche à immerger rapidement ce dernier dans l'acier fondu pour que l'accroissement de la pression métallostatique compense au moins partiellement la montée en pression de la vapeur de calcium due à sa montée en température. Les solutions utilisées dans l'art antérieur consistent à mélanger à la grenaille de calcium un produit inerte qui constitue un ballast thermique. Le plus courant de ces ballasts thermiques est la poudre de fer. Mais il faut une grande quantité de ballast thermique pour que celui-ci soit efficace: en général, on conditionne en fil fourré un mélange de 70% de poudre de fer et de 30% de grenaille de calcium métal. Ces mélanges contiennent une grande proportion de produits inertes. Pour effectuer le traitement inclusionnaire avec une quantité donnée de calcium, il faut donc introduire une quantité de mélange d'autant plus grande que la proportion d'inertes est importante et ceci grève le coût du traitement de l'acier, le conditionnement en fil fourré étant une technique particulièrement coûteuse. PROBLEME POSE L'invention a pour but d'obtenir une grenaille de calcium présentant vis à vis de l'acier liquide une réactivité ralentie sans avoir recours à l'ajout d'inertes en quantités notables. OBJET DE L'INVENTION L'objet de l'invention est un mélange pour garnissage de fil fourré, typiquement destiné au traitement de l'acier en fusion, comprenant de la grenaille de calcium métal et un produit inerte, caractérisé en ce que ledit produit inerte est une poudre minérale constituée de microparticules solides dont la masse totale ne représente que 0 à 5 % de la masse du mélange final. Il s'agit donc d'une grenaille de calcium contenant plus de 95 % de calcium métal et dont la conductibilité thermique à haute température est notablement diminuée par ajout d'une faible quantité de micro particules solides. L'idée de départ de la demanderesse était de fixer à la surface du calcium une couche de produit minéral inerte capable de former à la surface du calcium une barrière thermique capable de ralentir de façon significative la montée en température de la grenaille lorsque, logée en fil fourré, elle était introduite dans l'acier en fusion. L'expérience a montré que cette façon d'opérer était peu performante ; elle implique en effet pour obtenir un résultat significatif, la mise en oeuvre d'une fraction importante de produit minéral inerte, ce qui ne résout pas le problème du coût du traitement de l'acier. De façon inattendue, il a été constaté au contraire - que les résultats étaient bien meilleurs si la poudre minérale était mélangée à la grenaille de calcium sans être fixée à sa surface. - que le talc et la silice, produits non inertes vis à vis du calcium, donnaient de bien meilleurs résultats que les autres produits minéraux. De plus, il a été constaté que ces produits étaient d'autant plus performants qu'ils se présentaient avec une granulométrie fine. Pour le talc, le diamètre médian ne doit pas dépasser 50 pm, et de préférence rester inférieur à 20 pm. Pour la silice, le diamètre médian ne doit pas dépasser 10 pm, et de préférence rester inférieur à 5 pm. EXEMPLES Exemple 1 Un échantillon de 4 g de grenaille de calcium en 01,6 mm est logé dans un tube en quartz (diamètre intérieur 5 mm, épaisseur Imm, longueur 35 cm fermé à l'une de ses extrémités. La hauteur initiale du calcium est de 100 mm. Le tube, présenté en position verticale, est introduit pendant 15 minutes dans un four régulé à 1450'C, sur toute la zone contenant la grenaille de calcium. On constate que le calcium se volatilise et vu se condenser sur la partie froide du tube située au-dessus de la zone chaude du four. Dans la présente opération, le dépôt de calcium sur le tube émergeant du four, se produit sur une longueur de 100 mm. Exemple 2: L'expérience du premier exemple est refaite avec un mélange de 1,2 g de grenaille de calcium et de 2,8 g de poudre de fer en granulométrie 0200 pm. Dans la présente opération, le dépôt de calcium sur le tube émergeant du four, se produit sur une longueur de 90 mm. Exemple 3 - L'expérience du premier exemple est refaite avec un mélange de 4 g de grenaille de calcium et de 0,12 g de poudre d'aluminate de chaux en particules de diamètre médian D5o 20 pm. Dans la présente opération, le dépôt de calcium sur le tube émergeant du four, se produit sur une longueur de 80 mm. Exemple 4: L'expérience du premier exemple est refaite avec un mélange de 4 g de grenaille de calcium et de 0, 1 2 g de talc en granulométrie D5o 20 pm. Dans la présente opération, le dépôt de calcium sur le tube émergeant du four, se produit sur une longueur de 10mm. Exemple 5 : L'expérience du premier exemple est refaite avec un mélange de 4 g de grenaille de calcium et de 0,12 g de silice en particules sphériques de granulométrie D,5o pm. Dans la présente opération, le dépÔt de calcium sur le tube émergeant du four, se produit sur une longueur de 5 mm. Exemple 6: On fabrique un fil fourré de diamètre 16 mm constitué d'une gaine en acier doux d'épaisseur 0,38 mm et rempli d'un mélange 30 % de grenaille de calcium en granulométrie D5o mm et de 70 % de poudre de fer en granulométrie D--o= 200 pm. Ce fil est utilisé pour traiter une poche d'acier, l'objectif est de couler l'acier en fin d'opération à travers une busette de diamètre 0 17 mm ce qui nécessite d'introduire dans l'acier en fusion 140 g de calcium à la tonne. La vitesse d'injection du fil est de 3m/s. En fin d'opération on constate que le rendement calcium obtenu est de 12,5%. Exemple 7 On fabrique un fil fourré de diamètre 9 mm constitué d'une gaine en acier doux d'épaisseur 0,38 mm et rempli d'un mélange constitué de 97 % de grenaille de calcium en granulométrie 01 mm et de 3 % de poudre de silice en particules sphériques diamètre médian D5o pm. Comme dans l'exemple précédent, ce fil est utilisé pour traiter une poche d'acier; la capacité de la poche est identique - à celle de l'exemple précédent ; l'objectif est de couler l'acier en fin d'opération à travers une busette de diamètre 0 17 mm, ce qui nécessite d'introduire dans l'acier en fusion 140 g de calcium à la tonne. La vitesse d'injection du fil est de 3m/s. En fin d'opération on constate que le rendement calcium obtenu est de 17,4 %. AVANTAGES DU PROCEDE SELON L'INVENTION Diminution du coût du traitement inclusionnaire du métal liquide REVENDICATIONS 1) Mélange pour garnissage de fil fourré, typiquement destiné au traitement de l'acier en fusion, comprenant de la grenaille de calcium métal et un produit inerte, caractérisé en ce que ledit produit inerte est une poudre minérale constituée de microparticules solides dont la masse totale ne représente que 0 à 5 % de la masse du mélange final. 2) Mélange selon la revendication 1 où ladite poudre minérale ajoutée à la grenaille de calcium comprend du talc. 3) Mélange selon la revendication 2 où les particules de talc ont un diamètre moyen D50 inférieur à 50 pm. 4) Mélange selon la revendication 1 où ladite poudre minérale ajoutée à la grenaille de calcium comprend de la silice amorphe. 5) Mélange selon la revendication 4 où les particules de silice ont un diamètre moyen D50 inférieur à 10 p m. 6) Fil fourré destiné au traitement de l'acier en fusion, caractérisé en ce qu'il est garni du mélange selon l'une des revendications précédentes.