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Acier Thomas à augmentation relativement faible de dureté après déformation à froid, et procédé de fabrication de cet acier.
Un défaut de l'acier Thomas consiste en ce que, après une déformation mécanique à froid, il présente une augmentation relativement élevée de dureté, de sorte que, pour une déformation à froid considérable, réalisée en plusieurs étapes, il faut souvent réchauffer cet acier entre les passes de déformation, sans quoi il devient trop cassant ou, lorsqu'il s'agit d'une déformation locale accentuée, il tend à se fendiller. On a déjà proposé d'éviter certaines différences entre les aciers Thomas et Siemens-Martin en amenant sous une forme insoluble dans le fer - par exemple par une ajoute de titane - la teneur plus grande d'azote contenue dans l'acier Thomas.
Ces essais n'ont cependant donné aucun résultat pratique. on estimait bien que la tendance à l'augmentation de la dureté après transformation ou déformation à froid était liée à la teneur même en azote. Cependant, des.recherches plus
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précises ont démontré que, par exemple pour des aciers dont la teneur en N2 était de 0,014 % et 0,024 %, il n'y avait pas de différence aussi importante dans l'augmentation de dureté après déformation à froid. En outre, on n'eût pu faireaucun usage prati- que de cette constatation, car on savait seulement que la teneur en azote d'un acier Thomas oscillait en général entre 0,010 et 0,020 â sans pour cela connaître des moyens de produire avec certitude des aciers à plus faible teneur en azote.
Des recherches de la demanderesse ont montré que les teneurs en azote d'aciers Thomas d'une fabrication ne se répartissent pas- suivant une courbe de fréquence normale de Gauss, mais que plusieurs collec- tifs indépendants les uns des autres interviennent, dont un collectif uniforme est caractérisé en ce que les teneurs en azote oscillent seulement entre 0,007 et 0,012 %. Mais ceci signifie que, dans des conditions déterminées de fabrication, on peut obtenir avec certitude des aciers Thomas à teneur en azote endessous de 0,012 %.
Même de tels aciers ont encore en partie une dureté non désirée après transformation à froid ; mais si on prend soin que, simultanément à une teneur en azote comprise entre les limites 0,007 et 0,012 %, la teneur en phosphore de l'acier fini soit comprise entre 0,04 et 0,05 % et en tout cas en dessous de 0,055 %, l'augmentation de dureté de ces aciers, après déformation à froid, est faible et n'est pas plus grande que pour beaucoup d'aciers S.X Les producteurs spécialisés d'acier Thomas considèrent a.vec raison comme peu désirés des aciers à teneurs de phosphore en dessous de 0,060 %, surtout en dessous de 0,050 %, parce qu'ils sont relativement difficiles à travailler à chaud, et ont tendance à formation de crevasses à chaud, et avant tout, tendance à trop fortes liquations.
Ces défauts sont cependant, suivant les expériences de la demanderesse, dus au fait qu'une faible teneur en phosphore est obtenue normalement par un long sursoufflage.
Ce sursoufflage se produit le plus souvent à hautes températures et détermine en même temps une augmeentation importante de la teneur
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en oxygène qui entraîne les défauts signalés. La teneur en azote augmente simultanément de sorte que des aciers à faible teneur en phosphore ont ainsi des teneurs en azote vraiment élevées.
Conformément à la présente invention, la faible teneur nécessaire en phosphore est bien obtenue par le procédé usuel de la combustion du phosphore par l'oxygène de l'air, mais sous certaines conditions qui empêchent une plus grande absorption d'azote.
Ceci est réalisé en partant d'une fonte physiquement bien chaude et qui se souffle uniformément ; la fonte est soufflée de manière que la température à la coulée soit seulement très peu au-dessus de la température la plus basse permettant encore la coulée. ceci peut être reconnu, dans l'aciérie, quand, après la coulée, il reste dans la poche de coulée un loup d'acier figé. Cette donnée de température donne une meilleure règle de travail que la détermination- de températures en degrés celsius, car elle tient compte en même temps des températures de figement et de coulée, qui varient suivant la qualité de l'acier.
Le refroidissement de la fonte chaude à l'origine est obtenu de manière connue par addition de dragée de refroidissement ou de chaux. Il.faut cependant prendre spécialement soin qu'une plus grande partie de l'agent de refroidissement soit ajoutée d'abord directement avant la fin de la combustion du charbon et avant le commencement de la combustion propre du phosphore. La question de température pendant la combustion du silicium, du manganèse et du carbone n'est pas si importante que celle de température basse pendant la combustion du phosphore.
On peut par exemple, pendant le soufflage, verser au moment voulu, dans le convertisseur, par une rigole située au-dessus du convertisseur, une certaine quantité de dragée de refroidissement pure et en petits grains. si une telle rigole n'existe pas, l'addition de cette dragée peut être opérée en faisant basculer au moment voulu le convertisseur et y introduisant la dragée par l'ouverture du convertisseur.
La quantité exacte de dragée à ajouter est déterminée expérimentalement et varie, de
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fonderie à fonderie, suivant le type de la fonte, la construction du convertisseur et les conditions d'écoulement dans le convertisseul'. pratiquement, pour une charge de 20 tonnes par exemple, et une température de 1250 , on ajoute 65 de dragée, dont 3% avant le commencement du soufflage et le restant immédiatement avant la fin de la combustion du carbone, :si lors de la coulée, il ne se produit alors encore aucune formation de loups, la quantité de dragée doit être augmentée. Il arrive souvent que la fonte est apte à subir un soufflage tranquille et léger.
Des fontes du type prescrit par l'invention ne seront pas fabriquées au début de la période de soufflage, mais on soufflera d'abord quelques fontes normales puis seulement quand on aura vérifié que la fonte se laisse souffler d'une manière spécialement calme, on commencera à fabriquer les fontes suivant l'invention et à produire successivement et directement les quantités voulues.
L'effet du procédé employé doit être vérifié en ce sens qu'avant ou pendant la coulée hors de la poche, un échantillon est prélevé et analysé par voie rapide par rapport au phosphore et à l'azote. Un autre signe que la fonte fut fabriquée convenaelement suivant l'affet désiré est que la teneur en carbone de telles fontes, pour une même durée de soufflage et mêmes type et quantité de désoxydant se trouve en général 1 ou 2 points au-dessus de celle contenue dans les aciers Thomas ordinaires (généralement 0,06 )3).
Si on s'est assuré de cette manière que la température de coulée était correcte (restant d'un loup) et qu'en même temps la teneur en azote de l'acier est inférieure à 0,012% et celle en phosphore en dessous de 0,055 %, il y a certitude que l'acier ne prendra qu'une très faible augmentation de dureté après déformation à froid et sera par conséquent adopté spécialement à la fabrication de pièces qui, ultérieurement, doivent être soumises à une déformation à froid.
Tous ces moyens, tels que par exemple l'emploi d'une fonte chaude, l'emploi de dragée de refroidissement, la coulée.sous for-
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mation de loups dans la poche peuvent avoir été utilisés isolément ici et là dans les aciéries Thomas.. En particulier, il a déjà été proposé, pour éviter une forte teneur en azote, de refroidir par dragée le bain aux périodes de fort dégagement de chaleur. Tous ces moyens n'ont jamais été cependant utilisés en combinaison dans le but de fabriquer avec sûreté un acier à moins de 0,012 % d'azo- te et en même temps moins de 0.055% de phosphore, dans les appli- cations où il y a lieu d'obtenir, après déformation à froid, une augmentation aussi réduite que possible de la dureté.
Ce n'est que par l'application des règles de travail spécifiées ci-dessus que ce but a été atteint avec sûreté et de ce fait améliore notable - ment une propriété nuisible, dans certaines applications, de l'acier Thomas si important pour certains pays. un tel acier
Thomas ainsi composé et fabriqué peut être employé là où jusqu'ici l'acier S.M. était presque exclusivement utilisable.
REVENDICATIONS.
1..Acier Thomas à dureté relativement faible après déforma- tion à froid, caractérisé en ce qu'il renferme moins de 0,012 d'azote et en même temps moins de 0,055 % de phosphore.
2. Procédé de fabrication d'acier Thomas suivant revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'une fonte physiquement chaude, et se laissant souffler calmement et uniformément est soufflée, sous réglage de la température, de telle sorte que la température fi- nale lors de la coulée se trouve aussi près que possible de la température la plus basse permettant encore la coulée.