Production de ferromolybdène par la méthode du four extérieur-

Pourquoi la méthode du four extérieur- domine la production de ferromolybdène

Le ferromolybdène est un alliage maître utilisé pour introduire du molybdène dans l'acier et la fonte. La méthode du four extérieur-, également décrite comme réduction aluminothermique ou thermite, produit l'alliage sans aucune source d'énergie externe, car la charge elle-même libère suffisamment de chaleur pour faire fondre à la fois le métal et les scories. Le trioxyde de molybdène est réduit par l'aluminium et le fer est mélangé à la charge de sorte que le molybdène réduit soit collecté sous forme d'alliage de fer-molybdène plutôt que sous forme de métal pur. Une fois allumée, la réaction est autonome-, le processus dépend donc d'un récipient de réaction correctement préparé, d'une base de sable propre et d'un mélange de charges étroitement contrôlé plutôt que du carburant.

Le four de fusion constitue donc l’équipement central. Sa géométrie, son revêtement et l'état du nid de sable déterminent la quantité de métal récupéré et la netteté avec laquelle les scories se séparent de l'alliage.

Coque de four et revêtement réfractaire

La coque du four est un simple cylindre circulaire soudé à partir d'une plaque d'acier, généralement d'environ 10 mm d'épaisseur. Il fonctionne comme un conteneur structurel et comme une forme portant le revêtement réfractaire, et non comme une source de chaleur. La face intérieure est revêtue de briques d'argile réfractaire posées sur une épaisseur uniforme, de sorte que la coque soit protégée de l'impulsion thermique courte mais intense de la réaction. Les briques écaillées, fissurées ou détachées permettent aux scories liquides d'atteindre la plaque d'acier et de raccourcir la durée de vie du four.

Coque : cylindre circulaire en acier soudé, plaque d'environ 10 mm.

Revêtement : briques réfractaires en terre cuite, posées de manière étanche et régulière.

Trou de coulée de laitier : débouche à travers la coque à environ 100 mm au-dessus du bord inférieur.

Diamètre d'alésage : environ 120 mm sur une unité de production typique.

Le trou de coulée est délibérément placé bas, afin que la couche de laitier qui flotte au-dessus de l'alliage plus dense puisse être aspirée ou évacuée sans perturber le bain de métal. Un trou trop haut laisse un épais talon de laitier à l’intérieur du four ; un trou trop bas met l’alliage en danger.

Préparation de la base de sable et du nid de sable

Le four préparé est posé sur une base de sable et une dépression hémisphérique, généralement appelée bac à sable ou nid de sable, est formée dans cette base. Le nid est ce qui retient réellement l’alliage fondu au fond du récipient de réaction, donc sa forme et son compactage comptent autant que le revêtement en brique.

Du sable de rivière séché est utilisé. Une fois le fût du four aligné, le nid est fermement tassé, en accordant une attention particulière au joint où le bord inférieur du fût rencontre le sable. Une règle pratique consiste à tasser la face intérieure jusqu'à une hauteur finie de 150 à 200 mm et la face extérieure à plus de 400 mm. Cela donne au sable suffisamment de masse pour résister à la pression de la fonte et empêche les scories de s'écouler à travers le joint pendant la fusion.

Le nid doit sécher naturellement. Un nid de sable humide n'est jamais acceptable : l'humidité emprisonnée dans le sable se transforme en vapeur au contact de la fonte, produisant de violentes éclaboussures qui peuvent blesser l'équipage et perturber la réaction. Le temps consacré au séchage protège à la fois la sécurité et le rendement.

La charge aluminothermique

La charge est composée de trois groupes fonctionnels :

Source de molybdène- trioxyde de molybdène, l'alimentation oxydée qui fournit le molybdène.

Réducteur- aluminium, normalement sous forme de granulés ou de poudre, pesé pour correspondre au bilan d'oxygène de l'alimentation en oxyde.

Support et flux de fer- matériau contenant du fer-plus une petite quantité de flux, qui définit la densité et le comportement de fusion de l'alliage et maintient les scories fluides.

La préparation de la charge est une opération de pesée et de mélange plutôt qu'une opération de fusion. L'aluminium trop grossier réagit lentement et laisse du molybdène dans les scories ; un aluminium trop fin peut provoquer une réaction trop rapide et éjecter des matériaux du récipient. L'humidité présente dans n'importe quel composant se comporte un peu comme un nid de sable humide, de sorte que tous les aliments restent secs et que la charge mélangée est utilisée rapidement.

Réaction, refroidissement et séparation

L'allumage commence à partir d'un seul point et le front de réaction traverse ensuite la charge. L'alliage se forme comme un liquide dense qui coule dans le nid de sable, tandis que les scories riches en alumine-flottent à la surface. Le récipient n'est pas perturbé afin que la gravité effectue la séparation : une période de décantation appropriée vaut plus que n'importe quelle agitation mécanique ultérieure.

Une fois la masse solidifiée, le four est dégagé et le nid de sable est éclaté. Le bouton en alliage est récupéré, nettoyé des scories adhérentes, puis broyé et criblé selon la gamme de tailles commandée par le client. Les scories sont inspectées pour déceler tout métal piégé avant d'être jetées, car le molybdène emprisonné dans les scories constitue une perte directe de rendement.

Composition typique et contrôle qualité

Le tableau ci-dessous répertorie les gammes commerciales représentatives du ferromolybdène. Les limites exactes pour une commande donnée sont fixées par les spécifications du produit en vigueur et par le contrat d'achat.

Élément	Gamme typique	Fonction dans l'alliage
Mo	55.0-75.0 %	Élément d'alliage actif livré à l'acier
Fe	Équilibre	Support qui abaisse la plage de fusion de l'alliage
Si	1,5 % maximum	Résidus de réduction et d'aliments crus
Al	1,0 % maximum	Réducteur résiduel
C	0,10 % maximum	Contrôlé pour les nuances d'acier à faible-carbone
S	0,10 % maximum	Contrôlé pour la propreté
P	0,05 % maximum	Contrôlé pour limiter la fragilisation
Cu	0,50 % maximum	Élément résiduel provenant des matières premières

Les désignations commerciales telles que FeMo60 et FeMo55 indiquent la teneur nominale en molybdène de l'alliage. Le ferromolybdène fourni selon GB/T 3649 ou ASTM A132 est normalement accompagné d'un certificat indiquant les valeurs analysées pour les éléments énumérés ci-dessus, et les acheteurs doivent comparer ce certificat avec les enregistrements de nids de sable, les poids de charge et la fraction granulométrique filtrée, car ensemble, ces trois enregistrements expliquent la plupart des variations de rendement d'une chaleur à l'autre.

Foire aux questions

Q : Quelle est la méthode du four extérieur-pour la production de ferromolybdène ?
Il s'agit d'une voie de réduction aluminothermique dans laquelle le trioxyde de molybdène est réduit par l'aluminium à l'intérieur d'un récipient préparé, avec du fer ajouté de sorte que le produit soit un alliage de ferromolybdène. La réaction fournit sa propre chaleur.

Q : Pourquoi le four est-il recouvert de briques d'argile réfractaire ?
Le revêtement protège la coque en acier de la chaleur intense de la réaction et des scories liquides. Les briques usées ou desserrées laissent les scories atteindre la coque et raccourcissent la durée de vie du four.

Q : Quelle doit être la taille du trou de coulée de laitier ?
Un alésage d'environ 120 mm ouvert à environ 100 mm au-dessus du bord inférieur de la coque est typique pour une unité de production. Cette position maintient le trou à proximité de la couche de laitier sans exposer le bain d'alliage.

Q : Que se passe-t-il si le nid de sable est mouillé ?
L'humidité emprisonnée se transforme en vapeur lorsque la fonte arrive, provoquant de fortes éclaboussures et un risque réel de blessure. Le nid est toujours séché naturellement avant utilisation.

Q : Pourquoi le joint entre le baril et le sable doit-il être tassé avec autant de soin ?
Cette articulation est le point le plus faible du navire. Un bourrage ferme des deux côtés, avec une hauteur intérieure de 150 à 200 mm et une hauteur extérieure supérieure à 400 mm, empêche les fuites de scories pendant la fusion.

Q : Un carburant externe est-il nécessaire pour démarrer la réaction ?
Seule une petite charge d’allumage est requise. Une fois démarrée, la réduction du trioxyde de molybdène par l'aluminium est fortement exothermique et se maintient pendant le reste de la charge.