Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le ferrosilicium est un composé métallurgique formé principalement de fer et de silicium. Il est utilisé comme additif pour la préparation des aciers et des fontes. Ajouté à la toute fin, il libère une grande quantité d'énergie au bain et joue le rôle de désoxydant tout en incorporant le silicium nécessaire.

Malgré les difficultés reliées à la production des ferroalliages, ce projet a pour but de comprendre et classifier les phénomènes de perte de métaux réactifs lors de l'élaboration de ferroalliage. Afin d'identifier tous les paramètres importants, la séquence d'opérations proposée est établie comme étant : la coulée de ferrosilicium, l'ajout des additifs à la station d'affinage, l'immersion des métaux réactifs, les opérations après immersion, la coulée en couche mince et finalement, le concassage. Cette séquence d'opérations doit évidemment respecter la santé-sécurité et le matériel mécanique.

Avec l'aide de la littérature et lors des nombreuses analyses, la chimie du ferrosilicium, les paramètres et les réactions tels que la quantité et la chimie de la scorie, la méthode d'immersion, les réactions d'oxydation lors de la coulée en couche mince et le concassage ont été identifiés comme paramètres prédominants pouvant influencer la déperdition en éléments réactifs. Suite à ces identifications, certains essais ont permis de confirmer et parfois d'améliorer le processus d'élaboration des ferroalliages.

Selon un ordre décroissant d'impact sur le recouvrement du magnésium, les paramètres prédominants sont la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la chimie du ferrosilicium et le concassage. En ce qui attrait au strontium, il s'agit plutôt de la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la flottaison des rondelles, la chimie du ferrosilicium puis le concassage. Selon cette étude, la scorie riche en oxyde influence le recouvrement des métaux réactifs. Ces derniers ont une forte tendance à désoxyder les oxydes moins stables pour se retrouver sous forme d'oxyde de magnésium ou d'oxyde de strontium. Le magnésium et le strontium s'oxyde également lorsqu'en long contact avec l'air lors de la coulée en couche mince. La chimie du ferrosilicium avant l'immersion des métaux réactifs joue également un rôle important. Selon sa composition, il sera plus ou moins facile de stabiliser les métaux réactifs en formant des phases permanentes. Contrairement aux croyances, le concassage affecte le teneur en oxyde métallique et non la teneur en métal actif ce qui, en quelque sorte, améliore l'efficacité du procédé.

Dans le cas particulier du strontium, l'analyse des immersions a démontré que l'utilisation de rondelle non retenues est néfaste pour le recouvrement. Une simple plaque d'acier empêchant ces rondelles de flotter a permis d'obtenir un recouvrement équivalent.