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Il Perfectionnements aux procé@és pour la production de
Pièces coulées en acier et produits obtenus Il.
L'une des difficultés auxquelles un se heurte dans la coulée d'acier non austénitique est l'obtention de pièces coulées exemptes de porosité et ayant une bonne ductilité, avec un grain rin. La faible ductilité est associée à la présence de sulfures intergranulaires répartis en quelque sorte en chaînes, et on obtient une bonne ductilité quand les sulfures sont globulaires et aispersés au hasard. Le type d'inclusion de sulfures est normalement en relation avec la teneur en oxygène ou en oxyde de fer de l'acier, les sulfures intergranulaires étant obtenus avec les faibles teneurs en oxygène et en oxyde de fer et les sulfures distri- bués au hasard êtant caractéristiques des teneurs élevées en oxygène et en oxyde de fer.
Une relation caractéristique et stable existe entre la faible ductilité et les sulfures
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inGtfrr8.J.1uJ.è1.Lres...I.4lêtli inGe.rranuLrird (1f:$S su-u-'ores peut se proauira avec un procédé as iusion qua1Co11cJ"uç, y compris ses Procédés élactriqua acide, égecoriquw é sique et an four iviarrin basique . Une teneur r<:!.I.a1jiVE.Hilli élevée en oxygène ou en oxyde esz nécdssaire pour l'obt"Hlt1.üÚ a'une bonne muiaixé et d'unei bonne uuetiJ-i'cé, lli1s 6.L.L6 aunne .Lieu ma.heureùsemenli souveút a une porosité excessive dans .Les pieces couléas. La porosité peut otre -m conséquGncd d'une déso(1ation insuÍfisanli8 avant la couLée.
Lu aib,e dueGi.îcê pêne résulter de la iornaiion de sulrures on chaîne provoquée par U,le quantité insuÙ .Î.S/:1nte (iloxygèatt dans la masse en fusion ou soudée!, Ld désir Cl UlaGWiTi10Y1 d'un métal sain, qualité primordiale a'Uil bon iùézai, a oemouit à l'emploi ae désoxydants ror'cs tels que .L 1 alu..'1liniùm..t:$ien que .L' aJ..umi.lium. soit un agent; G czêsoxyo.an iort az qu'il donna un meta.1 sain, -Les pièces eou-t-ées obtenues a paruir de masses en rusivn ainsi cramëss tendent souvent à avoir
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une faible ductilité.
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On obtient les réSU.Llia1iS désirés, COl1J:urmérat:::lnt à 18. présente invention, en traitant .La coulés par de 0,01 à 0,6 %, au total, as sélénium ou de tl.J..ure ou bien ae ces deux corps. et par un métal aicalino- usrruux , au moins, e'n qUb.IJ.1iité totale allant jusqu'à 0,6 Ia.
On avait cru jusqu'ici que Itt séléniutfi il; le t%.Llure
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exerçaient une action défavorable sur la ductilité, leur effet s'ajoutant à celui au soufre, mais on a constaté maintenant ce fait surprenant que, lorsqu'on les ajoute à .La cou-
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-Léo en petites quantités bien aéfinios, ils peuvent annuler l'erïet nuisible du soufre, ou des sulfures, apparemment en produisant la réunion, ou "coa.Lescetl!.Jell, aes sulfures,
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en particulier dans un acier à basse teneur en oxygène ou en
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oxyde , pour donner, d.ans t acier coulé final, \le sulfures
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globulaires dispersés au hasaro.
et une ductilité élevée,
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au lieu des sulfures intergranulaires en chaînes et de la faible ductilité que l'on obtient normalement dans les aciers à basse teneur en oxygène ou complètement désoxydés.
Le sélénium et le tellure on% deux autres propriétés utiles et inattendues, à savoir qu'ils sont des désoxydants doux et qu'ils raffinent la grosseur ae grain normalisé et de Mc Quaid-Ehn de -L'acier. La grosseur moyenne McQuaid-Ehn de grain de l'acier traité par le sélénium ou le tellure va des Nos. 6 à 7 environ, bien que l'on aitobservé occasionnellement quelques grains du No. 4 et du No. 5. Habituel- lement, il reste dans le produit final plus de 50 % du sélénium uu du tellure, toutefois, la quantité résiduelle peut descendre jusqu'à 10 % ou bien, dans aes conditions favorables, être de beaucoup supérieure à 50 %.
L'erfet du sélénium ou du tellure est exalté par le traitement de la coulée par le métal alcalino-terreux.
Bien que la quantité totale de métal a.Le a.Lina- terreux ajoutée puisse atteindre 0,6 %, une quantité plus petite, c'est-a-dire de 0,05 à 0,15 % est habituellement efficace.
Il doit cire entendu, cela va de s oi, que pour obtenir de bons résultats avec aes quantités très petites de sélénium ou de tellure, il faut utiliser aes plus grandes quantités de calcium ou autre métal alcaline-terreux .
D'excellents résultats ont été cotenus en traitant la coulée par 0,03 % de sélénium et 0,05 % de calcium. Le calcium est très efficace et Peu coûteux, mais on peut utiliser aussi le baryum et le strontium.
En général, lorsque la teneur en soufre croît au-dessus des valeurs normales, c'est-à-dire au-aessus de 0,05 % la quantité minimum de sélénium ou de tellure nécessaire pour l'obtention d'un effet avantageux doit être augmentée aussi de manière correspondante et, de préférence, la. teneur en manganèse doit être augmentée également, un pourcentage frac-
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elonnaire égal de sélénium semble 3tre légèrement plus
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efficace que le tellure.
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Los aciers coulés contiennent normalement ae U,,,)2z) à 0,0& ae sourre, mais des aciers coibonunt 0,09 1(, lie soufre ont été traités aussi avec succès et; ulàlgle ues aciers contenant aes quantités atteignant U, a o 0.0 soui re Peuvent ôte améliores utilement* Des aciers coulés a partir ne charges traitées comormement a -La présence invention/peuvent tolérer ne plus éranaus quuatiùés ae sourre que -Les aciers traités par le silicium et. Le manganèse .
On a constaté que aes aciers au nickel. contenant environ l, '10 de manganse eq 0,09 yo de sourre lee quieest le double ou le urigaie ae la teneur normale en sourre) avaient une ductilité acceptable apres aa.a.i1iion ae U,0b yo de calcium !;:j1i ae u,0a %a de sëlinium . n général, lorsque la teneur en souj-re croît au-dessus ae u,Ù6 , environ, il est prérérable n'augmenter
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la teneur en manganèse au-aessus aes valeurs normales,par
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exemple au-aessus ae U,6 in environ.
Des quunoités plus grandes de sélénium, ae isllure ou ae calcium n Zenaexat aussi à compenser 1 .ugmentation des: teneurs en souire Si la teneur en souire dépassait la limite supérieure acs valeurs que l'on rencontre normalement aans l'acier, l2.uGre.:nent dit si elle était supérieure a u,00 ,w environ, il r8udralt sajouter une quantité plus granae ae sélénium ou ae ie1LuiUe,où ae uiétai aiciiinu-ucrreux, ou encore des deux. 1),as coulées conGenant moins de uno d soufre, que -L'on ne peu), pruauire que liii'' J.C1a1Uen-; e;
avec ues frais élevés, na oonianùon en apparence pas assez ac soufre pour que! la ducf'nit'e soi aC±cciéo ae manière notable et ase zogs c.Grs peuvent, utre traites avec succès Par les procëuès cunnus,p""r exemple par aêsoxyaatioù Par l'aluminium, mais la présence bnvçn. mun peut ibr U1jiLisQ aussi pour la traitement ae tels aciers a basse teneur en soufre ne contenant que U9Ua.5 (le sou±re.
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Les aciers traités conformément à la présente invention peuvent contenir au carbone en quantité allant de 0,05 % à 1,7 %, bien que ici teneur en carbone ne dépasse pas habituellement 0,75 %. Les aciers peuven, contenir aussi des quantités variables d'éléments d'alliage tels
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que .Le nicn.ai, le chrome, .Le wanuonèse, -Le silicium., -Le iwlyb- dène , le vanadium, .Le cuivre et d'autres éléments de ren-
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forcement, à raison de 0,Ui a à 9 y'o et davantage.
Les aciers contiennent habituellement les éléments accessoires et les impure-ces présents communément, comme le phosphore, le manganèse et le silicium .La teneur en fer
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dépasse normalement 90 %...La présente invention est apple - ble à une grande variété d'aciers au carbone coulés ordinai- res et d'aciers spéciaux non austénitiques coulés contenant
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les éléments'accessoires habituels, des éléments dêsoxydalts et des impuretés* On a observé, toutefois, que le titane et le ziroonium peuvent avoir un effet nuisible et il est
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préférable de les éviter ou de ne les employer que trè.s modé- rément .
L'invention vise les aciers coules aux-mêmes qui, cela va de soi, contiennent au sélénium ou du tellure rési-
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duels. En général, la teneur résiàueiie totale en sélénium ou en tellure est comprise entre 0,02 et 0,5 %. De plus ,
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il est désirable de laisser de fez,001 à 0,16 %, et de prôfe- rence ae 0,003 à 0,005 ae calcium dans l'acier eG,dans ce
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cris, la teneur résiduelle en sélénium ou en z83.lureeut descendre jusqu'à 0,004 % et est ae préférence comprise entre 0,01 et 0,05
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La determinatiun ae quantités de calcium de l'ordre de celles visées ici est extrômeiiono âüiicila à i'aire, L'analyse par voie humide donne lieu à une manipulation longue,
nécessite de multiples opérations et peut conduire à des résultats qui ne correspondent pas fidèlement aux
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teneurs réelles en calcium. Las Valeurs indiquées ici , pour la calcium ont été vérifiées et peuvent êore reproauioel
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par le procédé chimique Par Voie humide employé pour Les
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dê1iernlinaii ions..
A titre a.'illustration 0.0 i'aoeéiiucaviun de lu uuctilité que procure l'invention, un a traité diILéreniies porr,lons d'une cOu1ée d'acier connenanb ,5 % ae nigKoi, î,3 p a< mganèse , 0,35 (ire su-icium, 0,5 % àu cdrbone et 0,055 % de soufre, par, respecuivemens : tt 0,OS' /e d'aluminium, b) Q,03 p de calcium dii U,03 de sélénium, après, dans chaque cas, aésoxyaaiiion prëttiabie Par le silicium et le manganèse .
Les limites élastiques et les charges de rupture (en Kg par millimètre carré>, ainsi que les allongements pour cent en les strictions ob#nues ont è1Je :
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Traileiaeno .Limier ùharàv de Allongement rriCioz1 ¯¯¯¯¯¯¯ mastique ru2Ture ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ â) ALuauinium 48, iù 67,La ZO, 4 51, o bl lcium et 4b,83 6J.,16 9,b 6u,9
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<tb> sélénium
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ij'améllorattion ase ia aucRiii5è est parileuliereinant murquéc Lorsque 'tmier est couié en secsiias r.aziveraen iurues par exemple de ib mulimetres sur l;,5 gliilaeurics bG sur 137, & millimètres environ.
Dans La pratiqua actuelle de lu producmon dl uelar couiné, ont oons'(;tl"é souvrsnr, qua des aciers possédant da bonnes propriécés iorsqa i.ls sont coulés en petites sections cessent ae lUanil.ester ues butines propriétés lorsqu'on .LeS coule en sections plus 10rtl::Ss et. on croiu que cela est aià à une mauvaise distributlon 0.03 sulfuras . Avec le procéaé objet aa .La préganie invention, ii y a, une nette amélioration ae -La (luctilité aes ivrsws secziolls.
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La sélénium ou le tellure peuvent être ajoutés sous
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lorme alélémeazs ou bien en r,J....LJ.ge, par exemple sous l'orme ase lerro-sélêni-dm ou ae nickel-sélénium à bu 1". o c.aicia:a est ajouté, ae prérérence, sous forme ae siliciupe'ae cal- 1
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cium, c'est-à-dire sous la forme des alliages calcium-silioium ordinaires contenant de 25 à 35 % de calcium. un peut traiter de petites coulées en enfonçant de force du siliciune de calcium sous la surface en fusion pour obtenir un bon effet, par exemple en immergeant un récipient contenant le siliciure de calcium dans la masse de métal en fusion.
Lorsqu'on travaille sur de grandes coulées, on peut jeter des sacs contenant le siliciure de calcium dans le jet coulant dans une poche de manière telle que les sacs se prouvent entraînés sous la surface . Si l'on se sert de silicium pur ou élémentaire, il faut le pousser dans le métal en fusion parce qutil se volatilise rapidement. Le ferro- sêlênium est, de beaucoup , la.meilleure forme pour l'addition directe parce qu'il se dissout rapidement lors qu'il est en contact avec la masse en fusion et, apparem- ment, avec des pertes moindres que lorsqu' il est ajoute sous frme d'élément.
Bien que le sélénium, le tellure et le calcium puissent être ajoutés de la manière que l'on vient de décrire, il est préférable de les ajouter sous la forme de mélange (ou de composition) en poudre compact, mélange qui peut contenir avantageusement aussi de la poudre de èr ou de nickel , ou les deux, et un agent fondant qui est de préférence un fluorure pulvérisé . -L'utilisation d'un tel mélange remédie aux difficultés auxquelles on se heurteaveo d'autres procédés, difficultés telles que la tendance du calcium à s'oxyder sur la surface du mdtal en rusion ou la tendance du sélénium à se volatiliser, ce qui rena variable, inefficace et impossible à prévoir la quantité restant dans la coulée .
De plus, l'addition des matières @@ us forme de pouare détermine un accroissement de la vitesse de réaction, ce qui est hautement désirable . Les agents fondants accélèrent particulièrement la réaction; ils doivent être
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stables et actifs aux températures atteintes Par l'acier en
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1 usio.n et avoir une iaible viscosité à ces températures* Des agents ionctants appropriés sont La cryolithe , le fluorure ae calcium, .Le fluorure uc sodium, la iluorure ne potassium, etc , Lo ier ou Le nierel en poudre accélèrent aussi la réac- tion et ils semblent coopérer avec l'agent londant à ce Poins de vue .
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Le 1U.éLang !Dl ou composition an poudre peut contenir : ae a à a0 fi, de préférence a.e ::> à 60 %, au moins d' un agent fondant pulvérisé; de 10 à 50 , et de préférence de lu à 40 % au total de poudre de fer ou de nickel , ou des dwux, et au moins 10 %, de prérérence de 40 à 70 %, d'une poudre conte- nant du calcium et du tellure ou du sélénium, ou les deux, par exemple dans le rapport de bparties de calcium pour 3 parties de sélénium du ae tellure, ou aes deux* Si on le araire) , on peut combiner au préalable -Le sélénium ou le tei-
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luire avec le nickel ou le fer, par exemple sous Lorme de séiêniune ou de tellurure de nickel ou ua Car .
ÇS poudres doi- vent être d'une finesse correspondant au tamis de 100 mailles,
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ou PLUS ' 1nes, et être mélangées intimement. re préférence, on les humecte légèrement avec de l'eau ou un autre liquida, on les comprime à la forme convenable et on les sèche à une température comprise entra 100 environ eG 120 environ si l'on a utilisé l'eau pour humecter la poudre 'un a reconnu qu'il y avait avantage à incorporer au mélange une petite
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quantité, par exemple de 1 zo environ à /4 environ, d'un corps tel que la dextrine , le silicate de sodium, une laqua cellulosique, la gomme-laque , la liquide à Dronzer, etc.. pour servir de liant de La masse renoue compacte .
Rien entendu, d'autres matières, y compris les matières inertes et les constituants de minime importance, peuvent être présentes sans nuire ae maniere appréciable aux avantages ae la composition d'addition.
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On a observé que le mélange en poudre tait particulière- ment avantageux si l'on utilisait aes particules de siliciure de calcium vieilli .Le siliciure de calcium fraîchement broyé semble être plus réactif et il s'ensuit que son utilisa- %ion dans la composition d'addition peut nécessiter une réduc- tion de .La quantité d'agent fondant pour éviter des vitesses de réaction trop grandes.Si l'on se sert d'a@@@ages de fer (ou de nicKel) et de sélénium (ou de tellure) à la place du sélénium ou du tellure élémentaires, il faut considérer les teneurs en fer ou en nickel de l'alliage en déterminant la quantité de poudre de fer ou ae nickel à incorporer dans la composition d'adaition.
A titre d'illustration par un exemple, on indiquera que la composition d'addition peut comprendre 10 % de poudre de nicKel, @@ % de spath-fluor (fluorure de calcium) , 11 % de sélénium, 57,5 % de siliciure de calcium (la siliciure de calcium contenant environ 32 % de calcium) et 1,5 % de dex- trine .
Si aes vitesses élevées de réaction ne sont pas essentiel- les , on peut utiliser a'autres poudres métalliques, ae cuivre par exemple, ou supprimer les pouares métalliques.