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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA FABRICATION DU FER SOUDE"
La présente invention est relative à la fabrication du fer soudé et a, d'une manière générale, pour objet la fabrication du fer soudé par un procédé permettant de ré- duire sensiblement le coût du produit final en comparaison avec le ooût du produit obtenu au moyen de procédés connus à ce jour ou le plus répandus.
L'invention a plus spécialement pour but d'établir un procédé nouveau et efficace permettant d'obtenir un produit affiné possédant, dans une grande mesure, les qualités pro- pres qui caractérisent le fer soudé et qui le rendent ap-
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plicable à de nombreux usages industriels spéciaux.
En ce qui concerne les autres objets de l'invention, certains d'entre eux apparaîtront d'eux-mêmes, tandis que d'autres seront exposés ci-après.
L'invention concerne donc les diverses opérations du dit procédé, ainsi que leurs rapports mutuels et l'ordre dans lequel elles doivent être exécutées. Ces opérations se- ront citées, à titre d'exemple, dans la description qui suit, du procédé suivant l'invention dont la portée sera indiquée dans les revendications.
Dans le procédé de puddlage actuellement en usage, la perte de chaleur, même dans les meilleurs conditions, est proportionnellement supérieure à celle constatée dans la plupart des autres procédés métallurgiques. Le procédé sui- vant la présente invention a pour effet de réduire cette perte de chaleur et, par conséquent, le coût de fabrication, ce qui permet d'utiliser le fer soudé dans plusieurs cas auxquels il se prête particulièrement mais dans lesquels il n'a été employé jusqu'à présent que dans une mesure restreinte. En outre, le procédé suivant l'invention permet d'améliorer notablement le produit final.
En résumé, l'invention réside dans le fait de limiter pratiquement l'usage du four de puddlage à cette partie du procédé qui consiste essentiellement à imprimer au fer soudé ses caractéristiques particulières, et d'exécuter, d'une manière plus économique, les opérations du procédé qui n'ont aucun rapport direct avec les dites caractéristiques.
En procédant de cette manière, on met à profit le fait constaté par l'inventeur, à savoir, que parmi les différentes phases successives faisant partie des procédés de fabrica- tion les plus répandus, la plus caractéristique est celle que l'on pourrait nonmer "de granulation" du fer dans un
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bain de scorie et son retrait du four, dans un état agglo- méré, sous forme de "balles" ou "loupes" propres au cinglage et au laminage.
Dans les procédés les plus répandus, le "bouillonne ment'rapide" qui accompagne l'élimination complète ou appro- ximative du carbone et qui aboutit à la "granulation" est précédé, dans le four à puddler, par le phénomène dit "bouillonnement lent", lequel accompagne l'élimination complète ou la réduction de la quantité de manganèse, de silicium,de phosphore et de soufre, contenue dans le fer.
Le "bouillonnement lent" est une réaction endothermique impliquant l'arrivée continue d'une grande quantité de cha- leur d'une source extérieure, tandis que le "bouillonnement rapide" est une réaction exothermique ou pratiquement telle.
Bien que le temps qui, même dans la plupart des procédés actuellement en usage, s'écoule entre le début du "bouil- lonnement rapide" et le moment où la "granulation" du fer, la formation et le retrait de la loupe ont été accomplis, ne dépasse pas un quart d'heure, la période qui s'écoule depuis l'introduction de la charge dans le four jusqu'au retrait de la loupe est de l'ordre de quarante minutes dans le cas du puddlage en partant de la fonte en gueuses préa- lablement fondue, et représente une heure ou plus, dans le cas du puddlage en partant de la fonte froide, ou analogue.
Suivant le procédé perfectionné selon l'invention, la charge introduite dans le four à puddler est, grâce au traitement préalable de la matière brute, d'une nature telle que les réactions ayant lieu dans ce four se trouvent limi- tées pratiquement à la "granulation", au "bouillonnement rapide" et au réchauffage de la loupe, c'est-à-dire à la partie du procédé pendant laquelle la quantité de chaleur
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devant être fournie au four est minima. On conçoit donc que, suivant la présente invention, le four à puddler n'est utili- se que pour exécuter les réactions indispensables en vue d'obtenir un produit présentant les propriétés particulier res du fer soudé, les autres opérations pouvant être exécu- tées dans des conditions plus économiques que celles qui caractérisent la marche d'un four à puddler.
Ci-après, et à titre d'exemple, un mode de réalisation préféré de l'objet de l'invention :
La matière première consiste en de la mitraille d'acier, de la mitraille de fer ou, de préférence, un mélange des deux, l'analyse moyenne par lot devant être approximativement comme suit :
EMI4.1
<tb> Carbone <SEP> environ <SEP> 2,50 <SEP> %
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> en-dessous <SEP> de <SEP> 0,90 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> " <SEP> " <SEP> 1.00%
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> .................... <SEP> " <SEP> " <SEP> 1,00%
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> ...................... <SEP> " <SEP> il <SEP> 0$06 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> diverses <SEP> le <SEP> restant.
<tb>
Par exemple, on peut employer un mélange contenant environ 60% de mitraille d'acier et environ 40% de mitraille de fonte, dont les analyses respectives se présentant appro- ximativement comme suit :
EMI4.2
11:ora111e a"acier.- m11:oral1l6 ae uuu:;
EMI4.3
<tb> carbone <SEP> (maximum) <SEP> .50% <SEP> (maximum) <SEP> 4,00% <SEP> 00%
<tb>
<tb> manganèse <SEP> " <SEP> .60% <SEP> " <SEP> 1.00%
<tb>
<tb>
<tb> silicium <SEP> " <SEP> .20% <SEP> " <SEP> 2,
00%
<tb>
<tb>
<tb> phosphore <SEP> " <SEP> .05% <SEP> " <SEP> .80%
<tb>
<tb>
<tb> soufre <SEP> " <SEP> .05% <SEP> " <SEP> 07%
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> diverses <SEP> le <SEP> restant <SEP> le <SEP> restant
<tb>
La matière brute est ensuite fondue au cubilot marchant de la manière normale et l'analyse du métal reçu de celui-ci donne les chiffres approximatifs suivants :
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EMI5.1
<tb> carbone <SEP> ............. <SEP> (maximum) <SEP> ....... <SEP> 3,50%
<tb>
<tb> manganèse <SEP> ........... <SEP> " <SEP> ........35%
<tb>
<tb> silicium............ <SEP> " <SEP> ........40%
<tb>
<tb> phosphore <SEP> ........... <SEP> " <SEP> ....... <SEP> se. <SEP>
<tb> soufre <SEP> ............. <SEP> " <SEP> ........10%
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> diverses <SEP> .............. <SEP> le <SEP> restant
<tb>
Il y a lieu de remarquer que la charge absorbe dans le cubilot une grande quantité de carbone et de soufre, mais y perd une quantité considérable de manganèse, de silicium et de phosphore, chose dont il convient de tenir compte lors du choix des matières.
Après qu'une quantité suffisante de matière brute a été fondue au cubilot, on reçoit une charge de métal en fusion, soit directement dans le four à puddler, soit dans une poche dans laquelle le métal est ensuite transporté vers le dit four. Dans le cas de plusieurs fours à puddler desservis par un seul cubilot, on peut recevoir, dans une poche de coulée, une quantité de métal suffisant à alimenter les divers fours à puddler et distribuer entre ces derniers le métal contenu dans la dite poche.
Il a été constaté, à propos de la présente invention, que si le four à puddler est chauffé à la température appropriée et contient une quantité suffisante d'écaille de laminage ou d'un autre oxydant approprié et si la charge présente la com- position indiquée approximativement par l'analyse ci-dessus, la réaction entre l'écaille de laminage et la faible quantité de manganèse et de silicium contenue dans la charge, réaction qui comporte habituellement le "bouillonnement rapide", dure ordinairement moins d'une minute, après quoi commence la "gnanulation" et l'agglomération.
Ensuite, on chauffe la mas se de métal et l'on retire les "loupes" pour les cingler et
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laminer en barres de fer ébauché.,
Ci-après, la description d'un exemple d'exécution spé- cifique du procédé selon l'invention :
On a fondu dans un cubilot un mélange dans lequel la mitraille d'acier et la mitraille de fonte entrent dans les proportions respectives de 60% et 40% et dont l'analyse se présente comme celle indiquée plus haut. Le chargement du cubilot se faisait aussi souvent que cela était nécessaire pour alimenter deux fours à puddler mécaniques rotatifs, du type décrit dans le brevet américain ? 1.495.635, au nom de Ely.
L'analyse moyenne du mélange préparé comme indiqué ci- dessus et avant son introduction dans le cubilot, a donné les chiffres suivants :
EMI6.1
<tb> carbone <SEP> ........................ <SEP> 1,90%
<tb>
<tb> manganèse <SEP> .......................75%
<tb>
<tb> silicium <SEP> ................ <SEP> .90%
<tb>
<tb> phosphore <SEP> .......................60%
<tb> soufre <SEP> ...............06%
<tb>
fer et impuretés diverses le restant
Après le traitement de ce mélange dans le cubilot, l'analyse du métal fondu reçu de celui-ci a donné les chif fres suivants :
EMI6.2
<tb> carbone <SEP> ....................... <SEP> 3,50%
<tb>
<tb> manganèse <SEP> ..................35%
<tb>
<tb> silicium <SEP> .......................40% <SEP>
<tb>
<tb> phosphore........................50%
<tb> soufre <SEP> ............... <SEP> .10%
<tb>
fer et impuretés diverses ...... le restant
Le four à puddler était construit en coquilles de fonte, pareilles à celles représentées et décrites dans le brevet américain 1.284.880, au nom de Ely, et garni uniquement de scories. On a reçu du cubilot, dans une poche de coulée, 800 livres environ de métal fondu, qu'on a ensuite chargé
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dans le four à puddler, préalablement amené à la température appropriée, et dans lequel on a chargé environ 200 livres d'écaille de laminage.
Une minute environ après le chargement du métal dans le four à puddler, le contenu de ce dernier a commencé à grossir et à se gonfler, ce qui prouvait que la réaction du carbone ou "bouillonnement rapide", était en mar- che. La "granulation" du fer a commencé peu de temps après que le"bouillonnement rapide" ne s'est fait remarquer, et s'est terminée 3 minutes plus tard. A la "granulation" du fer a succédé l'agglomération et, après que la masse de métal a été chauffée pendant huit autres minutes environ, elle a été retirée, cinglée et laminée en barres de fer ébauché, de la manière habituelle.
Les propriétés du fer soudé fabriqué suivant le susdit procédé se répartissent, avec une uniformité extraordinaire sur toute la masse du métal et peuvent être vérifiées dans des limites très étroites, conformément à ce qui a été dit plus haut, il a été constaté qu'une tige de fer soudé, d'un pouce de diamètre (fer de premier affinage) laminée du fer ébauché obtenu par le procédé suivant l'invention, présen- tait approximativement les caractéristiques suivantes : Résistance à la traction - 48. 920 livres par pouce carré.
Allongement - 30% pour 8 pouces.
Rétrécissement ou striction - 50,2% Pliage à froid - se replie sur lui-même, dans les deux sens.
Pliage à chaud - se replie sur lui-même dans les deux sens.
Pliage sur a montré des nerfs d'une éprouvette entaillée ) longueur remarquable.
L'analyse chimique du fer de la barre d'essai donne les chiffres approximatifs suivants :
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EMI8.1
<tb> carbone <SEP> ..........................021%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> manganèse <SEP> .......................028%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> silicium <SEP> .........................098%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> phosphore <SEP> .......................060%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> soufre <SEP> ..........................057% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> diverses <SEP> ....... <SEP> le <SEP> restant
<tb>
La scorie entre dans la constitution de cette barre pour approximativement 2 1/2 % du poids total de celle-ci.
Un examen microscopique a démontré que la scorie était répartie dans le métal d'une manière beaucoup plus uniforme que dans le cas du fer soudé produit par des procédés actuellement le plus en vogue. En outre, la barre obtenue par le procédé suivant l'invention est d'une pureté remarquable et possède d'excellentes caractéristiques de soudage.
Certaines modifications pouvant être apportées à l'exé- cution du procédé suivant l'invention, sans se départir de l'esprit de celle-ci, il est bien entendu que la matière de la présente description présente un caractère exemplatif et non pas limitatif.
REVENDICATIONS.
1 - Le procédé de fabrication de fer soudé, consistant à fondre, dans un cubilot, de la mitraille contenant, en moyenne, (du carbone jusque 2.5%) du manganèse jusque .90% et du silicium jusque 1.00%, à introduire une quantité de métal fondu, reçue du cubilot, dans un four à puddler rotatif, préalablement réchauffé et contenant un oxydant susceptible d'oxyder le silicium, le manganèse et le carbone, à puddler la charge, et à retirer, cingler et laminer la masse de grains de fer agglomérés, obtenue par l'opération de puddlage.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.