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" PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES DE COULEE DES
LINGOTS D'ACIER "
La présente invention est relative à un procédé de coulée des métaux, et elle est spécialement applicable à la coulée de lingots d'acier.
C'est un fait bien connu que les lois naturelles qui régissent la solidification des métaux liquéfiés tendent à empêcher la formation de lingots parfaits et occasionnent, parmi les défauts les plus communs, des poches de retassure et des soufflures à l'intérieur du lingot. La formation de poches de retassure ou de cavités dans la partie centrale
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supérieure du lingot, cause une perte considérable puisque la partie creuse, dans la pratique, est coupée et mise au rebut avant le laminage, afin d'éviter la production de défauts subséquents dans le métal. Les soufflures peuvent aussi produire des troubles dans le travail ultérieur de l'acier si les surfaces de ces cavités s'oxydent et ne peuvent plus se souder convenablement ensemble.
En même temps, les soufflures ont pour effet de réduire la dimension des po- ches et pour cette raison, leur production est souvent désirée, comme un moyen d'augmenter le rendement en acier utile.
Lorsqu'il est désirable d'obtenir un haut rendement en acier utile, il est par conséquent devenu habituel de produire un acier que l'on nomme à bulles ou effervescent, et que l'on produit en favorisant, de diverses manières, la formation de soufflures, ce qui réduit d'une manière correspondante la formation des poches dans le lingot.
Cependant, on a trouvé qu'il était impraticable de produire des bulles dans un acier à plus de 0,30% de carbone, et les aciers spéciaux ou ceux dans lesquels entrent même de faibles quantités de silicium ne peuvent se prêter à la formation de bulles de la manière usuelle. Si la qualité, de préférence au rendement, est de première importance, il est usuel de faire reposer l'acier avant de le couler. Ce qui consiste à traiter le métal fondu de telle façon qu'il soit à l'état de repos lorsqu'il est prêt à être versé, et qu'il soit sensi - blement débarrassé de tous les gaz qui peuvent être emprison- nés à l'intérieur du lingot, et former des poches de gaz, lorsque le métal se solidifie dans le moule. Dans ce dernier cas, la formation de poches est appréciable, mais la partie du lingot libre de poches contient peu ou pas de soufflures.
L'un des premiers objets de la présente invention
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est de réaliser un procédé de coulée du métal fondu, qui, lorsqu'il est appliqué à la formation de lingots d'acier, soit susceptible de produire un acier qui ait sensiblement les qualités d'un acier reposé, et les avantages de rende- ment de l'acier usuel à bulles ou effervescent.
D'autres objets sont :- Réaliser un moyen simple pour produire des bulles au cours du procédé de coulée de ceux des aciers qui, jusqu'alors, ne pouvaient être traités de cette façon qu'avec une considérable difficulté.- Réaliser un moyen de produire des bulles, lorsque le rendement est de première importance, dans des aciers qui aient seulement été partiellement, ou pas du tout reposés.
Le procédé consiste essentiellement à faire d'abord reposer l'acier, et alors, lorsque le métal est toujours en fusion, à y introduire un gaz non oxydant, lequel puisse se dégager lorsque le métal se refroidit dans le moule et donner l'effet d'une formation de bulles dans le lingot. On peut em- ployer un moule pour lingot d'acier de la forme usuelle, et le repos de l'acier peut être obtenu comme on le désire, par un traitement de l'une des manières bien connues, par exem- ple en ajoutant de petites quantités de silicium. L'envoi des gaz peut s'effectuer lorsque le métal est dans la poche de coulée, prêt. à être versé,ou aussitôt après qu'il a été introduit dans la lingotière et pendant qu'il est encore à l'état liquide.
Dans l'un et l'autre cas, la quantité de gaz ajoutée, la température de l'acier liquide, et la vitesse de refroidissement dans le moule doivent être telles que lorsque le métal se solidifie, une partie du gaz soit libérée et une autre partie emprisonnée dans le lingot, en produisant des soufflures et en compensant, en totalité ou en partie, le re- trait du métal.
Le repos complet de l'acier avant sa coulée est habituellement désirable afin d'empêcher que l'oxygène ou
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tout autre gaz dissous dans le métal puisse corroder les surfaces des soufflures. En chargeant alors le métal avec un gaz, non oxydant dans les conditions de l'opération, et qui ne réagisse pas sur le métal d'une manière nuisible, on peut obtenir l'effet usuel de formation de bulles, maie les soufflures formées ont des surfaces propres, qui peuvent facilement se couder les unes aux autres, pendant le travail ultérieur de l'acier. Pour obtenir ce résultat, le gaz hydrogène est préféré, car il est facilement disponible, et il peut être aisément introduit dans le métal placé dans la poche de coulée ou dans la lingotière, de toute manière appropriée.
On peut également employer d'autres gaz, tels que l'argon, l'hélium, et dans quelques cas l'azote, le gaz ammoniac ou le méthane.
Les lingots obtenus par ce procédé peuvent être forgés et laminés d'une manière usuelle quelconque, pour donner un acier qui peut être favorablement comparé, comme qualité avec l'acier reposé ordinaire. De plus le rendement est sensiblement le même que celui qui est obtenu avec les procédés anciens de formation de bulles. Il est également possible, par ce moyen, de produjre des bulles dans les aciers spéciaux et les autres aciers de composition telle qu'on ne pouvait auparavant y produire de bulles, ou dans lesquels cette production ne pouvait se faire qu'avec une difficulté considérable.
Lorsque la qualité n'est pas aussi importante, mais que l'économie est un facteur essentiel, on peut obte- nir une augmentation du rendement en introduisant le gaz non oxydant dans l'acier, lorsque ce dernier a été seulement partiellement reposé, ou même pas du tout, Cette manière de procéder donne lieu à la formation de soufflures dans le lingot, et quoiqu'elle puisse aider à diminuer la tendance
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à l'oxydation des surfaces des soufflures, elle ne donne pas un acier fini de qualité aussi bonne que celui qui a été tout d'abord complètement reposé.
Un exemple pratique d'application du procédé, objet de l'invention, est le suivant :
Une chauffe d'acier à 0,70% de carbone est faite dans un four électrique. On ajoute dans le four du manganèse et du silicium, de sorte que, en versant une poche d'essai en petits lingots, on obtienne le retrait et la production de poches. Le métal est alors traité dans la poche de coulée avec de l'hydrogène provenant d'une bouteille de gaz compri- mé. Cette opération s'effectue à l'aide d'un long tube en fer, réuni à la bouteille par une liaison flexible. On ouvre le robinet d'hydrogène, on l'allume à l'extrémité du tube, et ce tube est plongé sous la surface du métal contenu dans la poche.
La chaleur du métal fondu faisant lentement fondre l'extrémité du tuyau, il est nécessaire de pousser progres- sivement vers le bas l'extrémité du tuyau plongée dans le métal. De cette manière, un mètre cube et demi de gaz envi- ron passe dans la poche de coulée qui contient environ une tonne de métal. Une lingotière de forme carrée et à fond arrondi, pourvue d'une entrée élargie est préparée pour recevoir le métal, en la chauffant avec un chalumeau à pétro- le , pour imiter la pratique normale. Le métal est versé dans le moule et tout d'abord laissé au repos dans celui-ci.
Au bout de quelques secondes, commence le mouvement du gaz, et une quantité considérable de gaz s'échappe par la partie supérieure. Au même moment, on constate une légère solidifi- cation sur les côtés, et depuis ce moment le niveau de l'acier s'élève dans le moule, de sorte qu'il se trouve être environ quinze centimétrenplus élevé, à la fin de cette partie de la solidification , que lorsque l'acier a été versé. Le gaz continue à s'échapper pendant une courte période en tra- versant une masselotte, formée sur le lingot. Le lingot est
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alors coupé longitudinalement, usiné pour l'examen de sa surface, et l'on observe une série complète de soufflures, dont les surfaces sont parfaitement brillantes et inoxydées.
L'absence de poches est très remarquable.
Bien que l'invention ait été décrite comme s'appli- quant à la fabrication des lingots d'acier, il est évident que le procédé peut aussi bien être employé pour produire d'autres formes de pièces coulées en acier, dans lesquelles la présence de soufflures n'offre pas d'inconvénients et pour lesquelles l'économie est de première importance. Diver- ses modifications dans la nature du gaz qui est envoyé dans
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/de le métal fondu, et dans la façon/l'introduire, peuvent éga- lement être faites sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
Dans certaines conditions, par exemple, il peut être avantageux d'ajouter à l'acier une matière solide, qui réagisse, sans produire d'effet nuisible sur le métal, pour causer le dégagement dans le moule d'une quantité de gaz suffisante pour produire la formation decbulles.