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-Procédé de fabrication de fer et d'acier résistant au vieillissement.
Il est connu de produire du fer ou de l'acier résistant au. vieillissement, c'est-à-dire du fer ou de l'acier qui ne devient pas notablement plus cassant en vieillissant. La fabrication du fer et de l'acier de ce genre a été rendue possible jusqu'à présent par diffé- rentsmoyens.
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La résistance au vieillissement est obtenue par exemple de la façon suivante: au cours de la. fusion, et en observant certaines conditions, on traite le fer ou l'acier par des agents de désoxydation d'une façon plus poussée qu'il n'est d'usage pour la fusion des qualités ordinaires de fer ou d'acier. Un autre moyen pour obtenir la résistance au vieillissement consiste en un traitement thermique améliorant (trempe et recuit) ainsi qu'en une conformation à chaud à des températures voisines du point supérieur de transformation. Enfin, la résistance au vieillissement peut aussi être obtenue en ajoutant cer- tains élémentsd'alliage métalliques, par exemple du chrome, du nickel, du cuivre, etc...
Tous ces procédés entraînent une certaine aug- mentation de prix des objets qui doivent être fabriqués ou en fer/en acier résistant au vieillissement, car ils exigent tous des opérations supplémentaires de fabrica- tion qui viennent s'ajouter à la marche normale de la production, ce qui a naturellement pour effet d'augmenter le prix du produit final. Ceci est particulièrement le cas lorsque la résistance au vieillissement est obtenue par addition d'éléments d'alliage, par traitement ther- mique spécial et par conformation en se maintenant dans certaines limites de température.
A cela vient s'ajouter que, lorsqu'il est fait usage de désoxydants connus, comme par exemple l'alumi- nium, il peut se former facilements des occlusions, dans le présent cas des occlusions d'alumine, qui, du fait quelles demeurent dans le fer ou dans l'acier, sont de nature à provoquer, à l'endroit des surfaces de rupture, des parties incomplètes qui sont de nature à compromettre la possibilité d'utiliser la pièce. L'addition des agents
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désoxy dants agissent conformément au procédé de fabrication d'aciers résistant au vieillissement, par une désoxy.. dation poussée, se fait en général dans le four un peu ou avant la coulée/dans la poche -..après la coulée.
Dans ces conditions, il ne reste souvent que très peu de temps pour l'opération de désoxydation et il arrive alors fa.cilement que l'on n'atteint pas le but proposé qui est de donner au produit fendu, une résistance au vieillissement, ce qui équivaut à donner des coulées défectueuses, inutilisables.
Un autre inconvénient, qui se révèle dans la fabrication de certaines catégories de fers et d'aciers résistant au vieillissement aussi bien que dans la fabrication de catégories de fer et d'acier pour lesquelles la résistance au vieillissement n'est pas exigée, consiste en ce que la scorie du bain fondu absorbe, d'une manière d'ailleurs voulue, des constituants indésirables du bain auxquels appartiennent en première ligie le soufre et le phosphore, alors que des constituants que l'on désire voir rester dans le fer ou l'acier à fabriquer passent dans la scorie.
Dans le procédé de fusion usuel on ajoute, en général, pour absorber le soufre et le phosphore du bain, une quantité abondante de chaux, après la fusion de la charge, ce qui a pour effet de former une scorie basique possédant le pouvoir désiré d'absorption du soufre et du phosphore.
Parmi les constituants qui passent d'une façon indésirable dans cette scorie basique, il convient de citer entre autres le manganèse de la charge. C'est pourquoi il est d'usage, dans la conduite du procédé de fusion que l'on adopte le plus fréquemment, d'amener vers @
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la fin de la fusion, du manganèse neuf par addition de ferro-manganèse, à la place du Manganèse passant dans la scorie et perdu pour le bain, dans le but d'obtenir le produit final désiré.
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Lors de l'addition de ferro-manganëse vers la fin de l'opération de fusion, il se révèle toutefois, tout comme dans l'addition sus-mentionnee d'agents de désoxydation comme par exemple 1''aluminium, des défautssous forme d'occlusions qui,
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lorsqu'il s'agit d'addition de !'Erro-cn,:nE>aiW .se, peuvent rester à l'état de sulfures et Je' 3i11 r.ilt:. de 1.:.,.#ganése, d,.als le fer ou l'acier n cours de refrQidisse!:1('nt: et nuire a Si' f; cul.té d'utilisation. L'addition de ferro-manganèse vers la fin de la fusion,, telle qu'on la pratique en général dans le
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procède de fusion connu aujourd'hui oour le tr'dteruent au four Siemens-ivia.rt;rA, entraîne encore', en plus des inconvénients sus-mentionnés, une augmentation considérable du prix du pro- duit .
On a donc ess:';Tl pour récupérer le 1:'3ngr;.nèse de la. soo rie, d'ajouter ;'J. 1,. charge liquéfiée de la scorie de rêché111f- fage ou du iuinerai de fer ct, ç1<:ns de nombreux cas aussi, l'un seulement de ces agents.
L'addition de minerai de fer est depuis longtemps con-
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nue et a été effectuée précederxrnent, sans que l'on scnge à ré- cupérer le manganèse contenu dans la scorie,dans le but de di- minuer la teneur en carbone do la fonte.L'acide sjlicoue di) in-1- nerai influe sur la composition de la scorie et ce fait est uti- lisé comme moyen de récupérer le manganèse,
la teneur en acide
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silicique du miner ci et de la scori co de réchauiiage étant mesurée dans un certain rapport avec la quantité de chaux ajoutée après 1' addition du minerai de fer pour obtenir une scorie de basicité plus faibleavec un rapport de concentration qui a pour conséquence @
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un abaissement de la quantité de manganèse absorbée par la scorie. Le mouvement du manganèse au cours de l'opé- ration est à peu près le suivant :
Au moment de la charge du minerai de fer ou de la scorue de réchauffage, le manganèse du bain est en grande partie scorifié.
Il se produit donc une diminution de la teneur en manganèse du bain, en même temps qu'une augmentation de la quantité de manganèse contenue dans la scorie, après quoi il 'se produit de nouveau, inversement, en se rapprochant du point de concentration le plus fa- vorable de la soorie, une diminution de la teneur en man- ganèse de la scorie et une augmentation de la teneur en manganèse du bain. Ce procédé connu de fabrication de l'acier, tel qu' il vient d'être mentionné, avec récupé- ration du manganèse contenu dans la scorie, produit déjà un avantage économique comparativement aux procédés sans aucune récupération du manganèse contenu dans la scorie et qui sont encore employés la plupart du temps.
Ceci présente toutefois encore des inconvénients* Du fait de l'addition de minerai de fer ou de scorie de réchauffage, on amène au bain un supplément d'oxygène dont l'élimination est, comme on le sait, nécessaire et désirée. De plus, en raison de l'addition de chaux après le minerai, à un moment où la température du bain est en- core très élevée, il n'est pas certain que le rôle attri- bué à la chaux et qui est d'absorber le soufre et le phos- phore contenu dansle bain, puisse être rempli d'une fa- çon suffisante.
Dans tous ces procédés, on obtient en général une scorie épaisse ou visqueuse qui exerce une influence défavorable sur la rapidité de l'opération qui doit s'ef- fectuer entre la scorie et le bain. Dans ces conditions il
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estftécessai re, dansde nombreux cas, d'ajouter du spath fluor à cette scorie épaisse pour la rendre fluide et ob- tenir ainsi la vitesse de réaction désirée.
Les difficultés inhérentes au procédé décrit ci-dessus se trouvent supprimées par le procédé selon l'invention et les avantages recherchés par les procédés sus-mentionnés, comme la diminution de frais par la ré- duotion de l'addition de ferre-manganèse et l'obtention du fer ou de l'acier résistant au vieillissement, sans emploi excessif de désoxydants aboutissant à des occlu- sions, sont assurés d'une manière qui est facilement réa- lisable dans l'exploitation pratique.
Avec le nouveau procédé, on opère au début de la manière usuelle connue jusqu'à présent d'une façon très générale. La charge est préparée, comme il est d'usage dans le procède de traitoment dos riblons de fonte ou du minerai de fer brut, en tenant compte des proportions finales désirées, en ce qui concerne le manganèse, le car- bone, etc.. et on y ajoute immédiatement la quantité de chaux nécessaire pour toute la durée de l'opération. Le tout peut alors être fondu de la manière usuelle dans n'importe quel four Siemens-Martin normal, dans lequel il se forme, par suite de l'addition abondante de chaux, une scorie Martin basique.
L'addition abondante de chaux introduite avec la charge peut exercer une action favora- bleparticulièrement aux basses températures qui règnent pendant la première partiede l'opération de fusion, par ce fait qu'on obtient ainsi une épuration du soufre et du. phosphore plus complète qu'avec la charge de chaux pen- dant la continuation de l'opération.
Si la fusion est suffisamment avancée pour que la chaux, introduite la plupart du temps sous forme de morceaux, monte à la surface, on envoie dans le bain de
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l'acide silicique sou; former de sa1,lC') de mat'rLmx ré- fractaires, de verre, etc.., en plus grandes quantités qu'il n'était d'usage ae le faire jusqu'à présent, à sa- voir en quantité telle que la scorie primitivement basique
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soit rendue ici<1= et. '.u'1.1. so forrm imc scorie dont le rapport de concentration de l'acide silicique8 la chaux convient le mieux pour em. êcher un @ dans la scorie
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du manganèse contenu a--ni3 1 p b"in et \:our réduire la quan- t::.t.,'.
(te ',.;,.l1gé,nè::ce déjà ,LSS8 de la scorie, sans permettre toutefois un retour important du soufre et du phosphore de le scorie dans le bain. 11 a été trouvé que le rapport le plus favorable de l'acide silicique à la chaux est de 1 = 1,5à 1 = 2. Le nouveau procédé évite donc une addition
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ultérieure de ferro-lIléiJ;t.iY,"l1è se et 1"addition de minerai qui .':01'oj(; ut. relent, nce,:.siro "vec :30n apport d'oxygène au bain, qui es toujours inn/."'; 1';...\J1('.
Un autre effet de l'acidification de la scorie primitivement basique, par addition abondante de sable ou de son équivalente réside dans la destruction, dans la scorie, des composes oxygénés du fer, qui permet d'obte- nir une diminution de la quantité de fer contenue dans la scorie, ce qui équivaut à un rendement accru de l'acier d'après ce procédé par rapport au rendenent des procédés connus jusqu'à présent pour la fabrication de l'acier au four Siemens-Martin normal.
Comme, pendant toutes les opérations selon le nouveau procédé, on évite la scorification du manganèse, le nouveau procédé exclut également le risque des occlu- sions dans l'acier terminé, sous forme de sulfures ou de silicates de manganèse, ainsi que le danger de formation d'occlusions d'alumine puisque l'addition d'aluminium est également supprimée. L'influence nuisible des occlusions de cette nature sur les propriétés physiques de l'acier est suffisamment connue et souligne les avantages qu'offre
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le nouveau procédé.
Un autre avantage du nouveau procédé consiste en ce que la scorie rendue fluide par l'addition de grandes quantités de sable ou autres matières analogues permet à toutes les réactions entre le bain et la scorie de s' opérer avec la rapidité désirée, en sorte qu'une addition augmentantle prix du traitement, de spath fluor ou autres matières analogues, est superflue.
On trouvera ci-après un exemple du procédé se- lon l'invention (A) et un exemple d'un procédé usuel (B).
Dans les deux cas il s'agit de fabriquer des tôles à par- tir des charges.
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LMU PT, E 1. -
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<tb> CHARGE <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> Fonte <SEP> pour <SEP> acier <SEP> 22.00U <SEP> kg.
<tb>
<tb>
Déchets <SEP> de <SEP> tuyaux <SEP> 16.900
<tb>
<tb> Têtes <SEP> de <SEP> lingots <SEP> 12.500 <SEP> "
<tb>
<tb> Chutes <SEP> de <SEP> feuillard <SEP> 3.500
<tb>
<tb> Copeaux <SEP> 7.000 <SEP> "
<tb>
<tb> Déchets <SEP> de <SEP> fonte <SEP> 5. <SEP> 000 <SEP> "
<tb>
<tb> Minerais <SEP> lavés <SEP> Poti <SEP> 500
<tb>
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9erro-siliaium à 76 '10 300
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<tb> Charge <SEP> totale <SEP> 67. <SEP> 700 <SEP> "
<tb>
<tb> Rendement <SEP> 64.360 <SEP> "
<tb>
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Analyse: .221; C, z72 % lh, o,<21 %1 Si, 0,031 % 3.', 0,031 % S.
La durée de fusion a été de 9 heures. Avec la
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charge on a fondu olmul tend mon 3.C)OO lcg. (la chaux. La fusion était achevée au bout de7 heures 25 minutes. La réduction du manganèse a nécessité 900 kg. de sable. Le produit fondu était bon, mais il n'y a pas été ajouté de
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minerais d'où. la durée un peu plus grande de la fusion.
Il n'a été fait usage d'aucun agent de désoxy- dation.
EXEMPLE B.-
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<tb> CHARGE <SEP> :
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<tb>
<tb>
<tb> Fonte <SEP> pour <SEP> acier <SEP> 15.000 <SEP> kg.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Mitraille <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> 16.900 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Déchets <SEP> de <SEP> feuillards <SEP> 6.900 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chutes <SEP> de <SEP> tôle <SEP> 23.100 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Déchets <SEP> de <SEP> tuyaux <SEP> 5.000 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Charge <SEP> totale <SEP> 66.900 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> à <SEP> 80 <SEP> % <SEP> 800 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-silicium-aluminium <SEP> 260 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rendement <SEP> 64. <SEP> 860 <SEP> "
<tb>
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Analyse: 0,19 o C, 053 0 1V(n, 0,14 Si, o,ois µÉ 9 ,
0,037 % S.
La durée de la fusion a été de 7 heures 35 mi- nutes. Avec la charge on a fondu 3.000 kg. de chaux et on a ajouté ensuite environ 1000 kg. de chaux et 500 kg. de spath fluor. Le produit fondu a été désoxydé à l'aide
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de ferro-man gansée et de ferro-silicium..aluminium.
Les exemples précités se passent de commen- taires.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.