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" PROCEDE POUR AMELIORER LES PROPRIETES DE L'ACIER "
La présente invention a trait à la fabrication de l'acier et concerne, spécialement, le procède à sole ouverte
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(M ou Siemens-eartin) quoiqu'elle soit aussi utilement applicable au procède Bessemer et aux procédés électriques.
Les buts de l'invention sont d'éliminer les impuretés solides et gazeuses, de maintenir le manganèse dans une mesure plus large à l'état dissous, de surmonter la turbulence et toute tendance du métal à. se dilate? ou se contracter dans le lingot, de dimineur l'importance de la retassure et de créer un produit
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meilleur e,t plus homogène<
Une caractéristique portante de l'invention réside en, un procédé simple de traitement, grâce auquel les impuretés solides non métalliques que renferme l'acier sont éliminées d'une
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manière 9$ux parfaite que jusqu'à .oe jour, la dilatation et la
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Q9ntaq1Q du métl,das,
la '1ig9t1èrè.tnt empêchées o
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diminues et le bouillonnement -est arrête sans donner lien à la formation d'impuretés solides non métalliques, supplémentaires, comme il s'en produisait jusqu'à ce jour, dans des conditions analogues Une autre caractéristique importante de l'invention réside dans le fait qu'elle peut être réalisée sur place, sans exiger de modification au traitement précédent de l'acier et en économisant de nombreuses chaudes, d'où il résulte qne augmenta- tion sensible du rendement d'une aciérie.
On soumet l'acier, quelque temps après .l'achèvement des opérations ordinaires réa- lisées dans le four et avant sa solidification finale dans le mou- le ou lingotière, et, par conséquent, à un moment où l'acier peut, en quelque sorte, être considéré comme "fini", à l'action d'une substance non métallique qui réagit sans brutalité sur les im- puretés solides non métalliques,' de façon à les rendre plus aptes à être éliminées et qui, s'il n'existe pas de laitier, ou si la quantité de laitier est faible produit elle-même un laitier qui facilite l'élimination des impuretés solides non métalliques à tra- vers la surface du métal et maintient plus longtemps. cette surface en fusion.
La substance appliquée est composée principalement d'a- lumine, de préférence d'une des sortes qu'on trouve dans la nature et qui contiennent une impureté ou de l'oxyde de fer, comme la bauxite, l'alundum, l'émeri américain ou turc ou un produit composé d'une' ou plusieurs de ces sortes d'alumines naturelles. Le terme de préférenoe" est employé parce que c'est sous cette forme que l'alumine est le moins mher, le plus dense et le plus facilement fusible. L'impureté de fer est même deux fois précieuse à cet égard, d'une part, parce qu'elle rend la substance meilleur marché, et, d'autre part, parce qu'elle la rend plus fusible et plus apte à se combiner aux Impuretés solides non métalliques.
Il est bien entendu que lorsque cette impureté de fer existe, il est nécessaire qu'elle soit :intimement incorporée à l'alumine, de façon à limiter sa tendance à réagir avec le métal fondu, et il ne faudrait pas onon plus que le pourcentage de cette impureté dépasse 20 %. Il est, en outre, bien entendu qu'on entend par
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alumine toute substance alumineuse.appropriée au but visé. A cet égard, il doit être ajouté que, jusqu'ici, on n'a obtenu de bons résultats qu'avec des substances fondues et que, dans ces substances, les impuretés peuvent apparemment être mélangées avec 1*'alumine, soit physiquement, soit chimiquement.
Cette matière est appliquée, soit dans la poche de cou- lée, soit dans la lingotière. Par exemple, on en projette une certaine quantité dans la poche au commencement de la'coulée, par exemple à raison de 450 grammes par tonne de contenance de la poche. L'acier fondu tombant dans la poche, fond la matière et la mélange intimement avec l'acier avant qu'aucune partie du laitier du four ait pu s'échapper par le trou de coulée. Il en résulte qu'il existe une période de quelques minutes pendant laquelle cette matière sert de fondant à l'acier au moment où sa turbulence est maximum et qu'aucun autre fondant n'est présent.
Les produits résultant de la'combinaison avec les impuretés s'accumulent au sommet de la masse fondue sous forme d'un laitier qui s'incorpore à celui du four lorsque ce dernier pénètre dans la poohe; toutefois, même si on ne laisse pas couler de laitier, de four dans la poche, on constate que chaque kilo de matière ainsi employée se combine aveo une quantité suffisante d'impuretés de la masse fondue pour produire environ six kilogs de laitier dont la fraction additive entière restait dans le métal dans les procédas antérieurs.
Les réactions qui ont lieu sont très diverses et complexes. La demanderesse n'affirme pas que la matière ellemême se. comporte à la façon d'un désoxydant ou qu'elle entre directement en réaction chimique d'une manière quelconque avec des impuretés élémentaires. Il semble que son rôle soit principalement de se combiner avec les produits des désoxydants réels et d'éliminer ces produits, soit en les aidant à s'accumuler sous forme ,de masses de volume suffisant pour pouvoir monter à la surface, soit en produisant avec eux une substance d'un point de fusion plus faible, ,soit 'encore en empêchant la./ réduction d'un produit quelconque déjà formé;
on peut au ssi / /lA
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donner, comme explication, que, bien qu'elle n'agisse pas directement comme désoxydant, il se peut qu'elle favorise l'action des désoxydants déjà présents, en éliminant leurs produits résiduels et empêchant ainsi une action de masses d'arrêter la réaction.
On sait aussi que le fait d'appliquer la matière aux instants spécifiés et de l'une des façons décrites diminue les températures de fusion et de combinaison en permettant ainsi, à diverses impuretés solides non métalliques, de s'accumuler pour donner un l'aitier, au lieu de rester à l'état disséminé dans toutes les parties de l'acier sous forme d'inclusions nuisibles.-
On peut aussi; sans s'écarter du cadre de l'invention, introduire cette matière dans la lingotière à tout instant désiré, entre le commencement de la coulée et la solidification finale.
Si le métal a été soumis à ce traitement dans la poche de coulée, on a usuellement peu d'avantage à répéter le traitement dans la lingotière, mais si le métal n'a pas subi ce traitement dans la poche, il est généralement très avantageux de l'effectuer dans la lingotière. Les avantages ainsi réalisés sont les mêmes que ceux obtenus dans la poche de coulée, avec cet avantage supplémentaire que le dessus du lingot est maintenu chaud et que la. solidification est retardée de quelques minutes, de telle sorte qu'on obtient, non seulement plus de temps pour l'élimination, mais qu'on produit aussi'une couche supérieure dans laquelle des impuretés solides non métalliques peuvent passer plus facilement qu'à travers une croûte de métal pur.
En outre, le métal du lingot se solidifie d'une façon plus graduelle et plus progressive en produisant une retassure plus petite et,un meilleur état physique. Ce dernier résultat est vrai aussi bien lorsque le procédé est appliqué dans la poche que dans le lingotière. Même lorsque le traitement est réalisé dans la poche et supprimé dans la lingotière, la diminution du point de fusion provoque l'accumulation au- ...dessus du métal que renferme la lingotière, d'une quantité appréciable de ve e
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fonda. gu+11 est préférable d'enlever à. l'aide d'un bâton,
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juste avant la 'solidification.
Bans le cas de l'application de l'invention à l'intro-
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duopn'de maH.9 alpmineuse dans la lingotiére, 11 est préfé- îRbl% Itintroduotion de la matière en projetant de 1 ,5 4-110,ss environ de cette matière a la partie supérieure de 99,eQe que renferme la lingotiëre aussitôt qu'il vient d'être
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couler Ceci produit une couche de. fondant de 6 à 25 millimètres
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d'ëpaaaet maia on peut jeter la matière dans la lingotière à toit instant au oours de la coulée et il est préférable, dans Certains cas, par exemple lorsque 11-aoer. -bend à se retasser, d'introduire pne partie au moins de cette matière avant que la -oottleQ soit iermj.nee *çj,¯=x4xpgtiµtil,à,e patte addition sont , la fois d'ordre physique et d'ordre q4,,mîque.., 1, Ie sont d'ordre physique en ce -sens que le dea.as, à,u.
lingot est maintenu chaud et-,que la soil dificsatlen est quelques minutes, de sorte qu'on obtiet plus de temps pour l'élimination et que, en outre, une
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couche supérieure est produite dans laquelle les impuretés solides non métalliques peuvent passer plus complètement et plus
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facilement qu'è. travers "''Hne croate de métal pur; ils sont d'orcire allu eq,,Uç en ce sens que la composition du laitier, lors- '
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' qu'on l'élimine finalement, est très différente de sa compo-
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a-l't-lola primitive.
Les tableaux suivants montrent parallèlement .l'analyse de àeuX laitiers retirés de lingots adjacents provenant ç'.C:4 Fye chaude, l'échantillon 6?Q se rapportant à la composition finale du laitier lorsqu'on emploie un fondant suivant
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Echantillon N 6779 Echantillon N 6780 Fer.................. 27,54 Fer ............. 17,45 Phosphore........... 0,026 Phosphore 0,015 Manganèse ........... 45,02 Manganèse 33,84 Silice .............. 2,20 Silice ............... 5,80 Oxyde d'aluminium ... 7,11 Oxyde d'aluminium .... SI, 39 Chaux ............... 0,32 ,Chaux 0,84.
Oxyde de magnésium .. 0,17 Oxyde de magnésium 0,77
Les ingrédients ajoutés au lingot mentionné en dernier lieu sont composés (approximativement) de : - Alumine ........... 80 - Silice 4 -Fe2 o3 .......... 16
Lors de l'essai ayant donné les résultats Indiqués, on a introduit de l'aluminium dans la lingotière, comme on le fait usuellement, ce qui explique la proportion de 7,11 d'oxyde d'aluminium trouvée dans le premier échantillon. Les deux lingots ; de même dimension, ayant été coulés successivement, une cer- taine prpportion de l'aluminium du second échantillon provenait aussi du métal, mais il est impossible de dire qu>elle est cette proportion puisque les quantités totales des laitiers respectifs n'ont pas été enregistrées.
On sait, toutefois, que la quantité totale du second laitier étant un multiple de celle du premier laitier, probablement quatre ou cinq fois cette dernière.
Il est évident qu'une modification chimique a eu lieu. Par exemple, la proportion d'oxyde d'aluminium est tombée de 80 à 31,39, soit de plus de 60 %,-mais ceci ne peut pas être du simplement à une dilution par les impuretés solides non métalliques, bien que ceci serait une preuve de valeur en raison de l'élimination d'une quantité si grande d'impuretés, étant donné que les Ingrédients n'accusent pas une dilution corres- pondante. $Ainsi, la silice, qui est un autre ingrédient
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au laitier, a segmente qU lieu de diminuer, et cet accroissement, '.considéré conjointement avec la quantité plus grande, est la
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.p.veuve, d.!4ke épuration énergique.
La modification né peut pas non plus être attribuée exclusivement à une simple dilution du laitier qui aurait existé, à l'exclusion de l'addition,'pour la même raison. Par exemple la quantité totale de phosphore éliminée par le laitier est presque deux fois plus grande qu'un cas de.non-utilisation de l'addition? De même,'le manganèse, la chaux et la magnésie, éléments dont aucun n'a été ajouté, apparaissent maintenant dans des proportions différentes? En outre,,par l'addition de ladite matière au lingot, la montée ou
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la chute Su métal sont presqu'intantanément arrêtées, sa turbu- lence est supprimée et la formation d'étincelles, le crachement et la combustion sur le dessus sont arrêtés. De plus,
pendant le refroidissement, ,1e métal offre souvent, dans une mesure fai-
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l.e ,uo,qu,etma,rque, ptfie xtiou.lxité, que, lorsque la, partie ;a,u µrio1>e *g métal durait, il se forme une retassure de très n ,,à.Ials dne..s,, 'et. la partie supérieure entière du lingot se *\ c.oÀi$#B%µe,'én,.nf#1Qigpnpk de ltintérieur de la lingotière, alors .. que..;
dans le cas du lingot sans couche superficielle, la partie 6 re= dudit Lingot adhère étroltempnt à la llngotibre et a"lifiwi.Rie ta, cente dne fa,on correspondante en constituant une #Thws4yxo pxo¯flD#ùo, qui ¯se termine à la partie inférieure, dans une zfipù de ségrégation à¯iTvée, Lprsue 1 métal dlux,.li,got de ce genre se refroidit, .1 .;,'ait age3:nt en 31. ,ss parois et du fond vers .I3.tê:ç.eu:¯, 1?is sa# '?1 noyau fonds, dont les dimensions et la:. h#F%9,lln #94$FUçn,%çyµgqµii mpns;
en .''Même têmps;., 1e métal se so,.d, gPgcll,ÇI16Mellt s;..su7faeeü supérieure en allant de l'extérieur vers l'intérieur et cette solidification tend à
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'repousser le laitier graduellement 7ers lyintérieure- Juste ayant que la OQ11cl-IqatiQu se produise, qu rejette ordinairement ce laitier it, dAun , 4ton de bois, et 1 on place ordinairement, sur le Métal fondu, Un couvercle ou plaque
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d'acier, de façon que ce couvercle se soude intimement au métal. C'est de cette manière que les deux échantillons des analyses ci-dessus ont été prélevés.
La composition préférée par la demanderesse est la suivante :
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<tb> Al2O3 <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 98 <SEP> % <SEP> (82) <SEP> (85)
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. Fe2Ó3 l. à. 20 % (13) (1)
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<tb> SiO2 <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> % <SEP> (3,5) <SEP> (10)
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wiô2 0 à z (i,5l (4)
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<tb>
<tb> (100) <SEP> (100)
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Les deux dernières colonnes montrent les composi- tions réelles des deux mélanges qui ont été expliques Avec des résultats très satisfaisants; la troisième colonne indique que le pourcentage des différents ingrédients peut être modifié entre des limites très étendues.
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R B Vè:rEUE-D I a A 1 1 o N S
1.- Procède pour améliorer les propriétés de leader comprenant une opération consistant à mélanger Intimement avec l'acier fondue après que le laitier du four en a été enlevé, une certaine quantité d'une substance comprenant de l'alumine.