V. Discussions
A. Meilleur rendement à 4min de
brassage
Pour tous les essais effectués à l'usine
confondus, on observe que le rendement maximal a été atteint au
bout de 4 min de brassage après remplissage du four. Au-delà des
4 min de brassage, il apparait que le %Si de la fonte diminue. Cette diminution
s'apparente à une désiliciation de la fonte.
B. Comparaison Four - Poche
Les résultats obtenus montrent que les rendements en Si
sont plus faibles pour les corrections réalisés en poche en
comparaison avec ceux obtenus en four. Cette différence de rendement
peut avoir pour origine la température du bain. Au sein des
mélangeurs, la fonte est maintenue aux alentours de 1380°C.
Après remplissage de la poche, la fonte perd entre 50 et 100°C, en
fonction de la température de la fonte dans le mélangeur, de la
poche et aussi de la vitesse à laquelle la fonte est versée dans
la poche.
1320°C
1230°C
60 w%
71 w%
Figure 22 : Diagramme de phase binaire Fe
Si
Comme on peut le voir ci-dessus, le FeSi (granulométrie
2 a une température de liquidus à ~1320°C. La
température de liquidus du Ferro alliage est donc proche de la
température du bain de fonte liquide. Dans le cas de corrections Si
réalisées en poche, la
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dissolution du FeSi peut être incomplète ce qui
pourrait être les faibles rendements obtenu en comparaison avec ceux
obtenus en four.
Prenons par exemple une correction effectuée, en
début de production, dans une poche pas suffisamment chauffée.
Après remplissage la fonte est à 1300°C. Or comme on le voit
ci-dessus dans le diagramme Fe-Si à 71% Si à 1300°C nous
sommes dans un domaine biphasé liquide + (Si).
-
= 7.93%
La solution solide de Si représente 7.93% de la masse
de FeSi. S'il n'y avait pas de diffusion de Si dans le métal en fusion,
nous aurions près de 8% de perte en Si presque pur.
Grace à la diffusion les pertes sont moindres mais il
arrive que le FeSi reste amalgamé au fond de la poche (cf. Figure 21) et
n'est pas suffisamment dispersé pour permettre une diffusion du silicium
qui permettrait d'amener le ferro-alliage à un taux de Si plus proche de
l'eutectique et de ce fait à une fusion.
Pour une correction en poche optimale, un FeSi 60% serait
sûrement une meilleure option. Avec un point de fusion à
1230°C, la fonte devrait rester à une température plus
élevée que son point de fusion même dans une poche
froide.
En four, une source d'énergie extérieure est
disponible afin de faire fondre le FeSi au cas où la fonte soit
livrée trop froide. De plus l'induction entraîne un brassage
mécanique du bain, ce qui favorise la dissolution du Si.
C. Comparaison FeSi 2 - 10mm et 10 - 80mm
Pour une correction en four, Il est assez flagrant que le FeSi
10 - 80mm a un rendement nettement supérieur au 2 -10mm. Ce se peut
s'expliquer par :
La chimie du produit 10 - 80 mm est exempte de quartz
contrairement au 2 -10mm. Le rendement est donc meilleur pour un taux de
silicium apparent identique. Le 2 -10 mm est constitué de sous-produits
de 10 - 80mm dont les fines qui sont issues du concassage de ce dernier.
De plus les fines dans le 10 - 80 mm (impossibles à
éviter car principalement issues de l'abrasion des granulats suite au
frottement des uns contre les autres lors du transport) qui ont tendance
à bruler avant même d'être en contact avec le bain,
constituent une fraction beaucoup plus faible que pour le 2 - 10 mm.
Pour une correction dans le four, le FeSi 10 - 80mm est alors
préférable. Malgré un prix à l'achat plus
élevé, le rendement étant meilleur, moins de
matière est utilisée et donc les coûts devraient
s'équilibrer et les corrections seront plus précises.
Dans la poche la tendance s'inverse, le FeSi 10-80 à
75% est trop gros pour bien fondre et comme il n'y a pas de source
d'énergie supplémentaire. De par son volume plus
élevé, la poussée d'Archimède qui lui est
imposée est d'autant plus élevée, il remonte en surface
beaucoup plus rapidement que le FeSi 2-10. Il surnage, donc, et se retrouve
emprisonné dans les crasses. Pour une correction en poche, un FeSi 2 -
10mm est requis car la
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surface spécifique est suffisante pour permettre un
échange calorifique suffisamment rapide pour faire fondre la charge de
FeSi avant qu'elle ne remonte en dessus de bain et se retrouve engluée
dans les crasses présentes.
Pour la poche, seul le 2 - 10mm est utilisable. Dans le cas de
la granulométrie 10 - 80mm les grains de FeSi décantent à
la surface du bain et se mélange aux crasses initialement
présentes avant la diffusion du silicium dans le liquide.
D. Influence du niveau de
correction
Le rendement est meilleur pour les corrections à 0.3%
par rapport à celle à 0.15%. Cette amélioration de
rendement peut être supposée liée au fait que la perte de
Si lors d'une correction est identique quelle que soit le taux de
correction.
La perte étant fixe, elle représentera une chute
de rendement d'autant plus élevée que la correction est
faible.
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