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" Perfectionnements aux produits en fer forgé et à leur fabrication ".
La présente invention est relative aux produits en fer forgé laminé et à leur fabrication . Elle a en particulier pour objet un produit en fer forgé de qualité supérieure et un nouveau procédé de laminage à l'aide du- quel on obtient le produit en question.
Au cours de l'histoire de la fabrication du fer forgé, dans la pratique du laminage à chaud du fer for- gé, on laminait celui-ci lorsque la température était su- périeure à celle à laquelle les inclusions de scories dans le fer forgé sont à l'état plastique, cette tempéra- ture se trouvant aux environs de 1037 7C. On a considéré cette pratique comme étant nécessaire pour la production Cessai d'un fer forgé de haute qualité,étant donné qu'il a été né-/
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re d'allonger et d'effiler les inclusions de scories avec le métal qui les entourait pour donner au produit la texture désirée .
La limite de température qui a été jusqu'ici imposée dans le laminage à chaud du fer forgé a eu pour effet de fournir des limites à la longueur des produits laminés que l'on pouvait laminer sans réchauffage . De plus, quand on a laminé, à la manière habituelle, dans un seul sens, le fer forgé, ses propriétés dans le sens transversal diminuent considérablement , de telle sorte qu'une nouvelle limite se trouve ainsi imposée.
On a obtenu des feuilles et des plaques de fer forgé par laminage transversal, c'est-à-dire en laminant la feuille ou la plaque transversalement au sens de laminage de la barre destinée à donner naissance à la feuille ou du lopin destiné à fournir la plaque, et cela., en vue d'égaliser les propriétés (résistance à la traction et ductilité). Cependant, la longueur de la feuille ou de la plaque que l'on peut produire par un tel procédé de lami- nage transversal est également grandement réduite, car on obtient des propriétés sensiblement égales dans la feuil- le ou dans la plaque lorsque l'on réduit l'épaisseur de la barre ou du lopin au voisinage de 1/12 de sa valeur ini- tiale. Si l'on poursuit le laminage transversal, les pro- priétés deviennent à nouveau inégales.
La demanderesse a découvert comment laminer dans un seul sens du fer forgé présentant toute longueur désirée et une ductilité transversale supérieure à celle du fer forgé classique laminé dans un seul sens et une ductilité longi- tudinale comparable à celle du fer forgé classique laminé dans un seul sens. Elle a -.découvert que l'on obtenait des résultats surprenants et inattendus lorsqu'on lamine le fer forgé à des températures inférieures à celle à
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laquelle les inclusions de scories sont plastiques. Lors- qu'on lamine le fer forgé à des températures aussi basses, les fibres des scories se brisent et le fer de la matrice du fer forgé remplit les interstices compris entre les particules de scories qui ont été rompues, grâce à quoi on augmente considérablement la résistance et la ductilité transversales du fer forgé.
Ceci est contraire à toutes les conceptions antérieures.
La demanderesse peut préparer du fer forgé de qualité supérieure en le laminant dans un seul sens, au-dessous de la température à laquelle les inclusions de scories sont plastiques- Elle chauffe de préférence une billette ou une barre de fer forgé à la température habituelle pour le lami- nage à chaud, c'est-à-dire à 1315-1371 C, puis elle la lamine dans un seul sens et elle continue le laminage après que la température du fer forgé est tombée au-dessous de la tempé- rature à laquelle les inclusions de scories sont plasti- ques .
Comme on l'a dit plus haut, les inclusions de scories perdent leur plasciticé quand la température du fer forgé . descend au-dessous d'environ 1037 7C; à des températures plus basses, les scories se solidifient et, lors du lami- nage ultérieur, le métal qui les entoure est encore relati- vement plastique et les fibres de scories se faacturent ou se réduisent en petits fragments ; fer se fraie un chemin entre les masses de scories et il constitue une structure présentant des ponts transversaux ; qui augmente considérablement les propriétés transversales du fer forgé.
On a constaté que l'étendue des brisures des fibres de scories est fonction du degré de laminage au-dessous de 1037 7, et on a, en outre, observé que les fibres de scories se brisent dans une certaine mesure lorsque l'épaisseur du fer forgé, à la fin du-laminage, n'est pas égale à plus de
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la moitié environ de son épaisseur au début du laminage au-dessous de 1037 7.
Les masses de scories relativement petites ainsi obtenues présentent des propriétés de résis- tance efficace à la corrosion au moins aussi grandes que les fibres de scories qui existent dans le fer forgé obtenu par les procédés classiques- En même temps, les masses de scories relativement petites réduisent moins les propriétés physiques transversales du fer laminé que ne le font les fi- bres de scories relativement longues et filamenteuses qui sont caractéristiques du fer forgé laminé habituel.
La demanderesse peut produire de la manière ci-dessus décrite un produit en fer forgé constitué par du fer enrobé dans des masses de scories en alignement, masses qui présen- tent, dans le sens de l'alignement, une dimension égale à une faible fraction de la longueur des* fibres de scories relativement longues et filamenteuses, caractéristiques du fer forgé laminé classique ; les masses de scories consti- tuent des fragments de fibres de scories, à l'origine longues et filamenteuses ; masses de scories sont ali- gnées parallèlement au sens du laminage, mais la où il exis- tait une fibre longue et filamenteuse avant qu'elles ne se rompent, se trouve présent un nombre appréciable de masses relativement courtes de scories.
La demanderesse a découvert que, lorsque l'on recuit, par le nouveau procédé ci-dessus décrit, du fer laminé, le recuit étant conduit à une température qui n'est pas infé- rieure à la température à laquelle les masses de scories qui se trouvent dans le fer forgé deviennent plastiques,ces masses de scories fusionnent entre elles et prennent des formes plus ou moins sphériques ou globulaires- Cette coa- lescence des masses de scories augmente encore les propriétés du fer forgé, dans la mesure où elles sont encore plus effi- caces du point de vue résistance à la corrosion, tandis que
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l'on diminue leur effet pernicieux sur les propriétés du produit.
La laminage du fer forgé auxbasses températures préci- tées le durcit dans une certaine mesure et ce fer ainsi la- miné peut être recuit pour compenser cette dureté. Le recuit à des températures inférieures à 1037 7 adoucit d'une ma- nière avantageuse le fer considéré indépendamment des inclu- sions de scories et, dans certains cas, de telles basses tem- pératures de recuit, par exemple à au moins 593 C, suffisent.
Cependant, lorsqu'on exécute le recuit à 1037 7 ou un peu au- dessus, on n'obtient pas seulement l'adoucissement désiré du fer, mais on provoque également la coalescence des masses de scories enrobées dans le fer, ainsi qu'on l'a expliqué, avec les avantages précités.
On a représenté sur le dessin annexé des photomicro- graphies de fer forgé habituel et de fer forgé réalisé conformément au procédé perfectionné ci-dessus décrit- Sur le dessin annexé :
La fig. 1 est une photomicrographie d'une coupe de fer laminé à la manière habituelle , avec un grossissement de cent, la coupe étant prise parallèlement au sens du laminage.
La figure 2 est une photomicrographie, de grossissement cent, d'une coupe d'un fer laminé par le procédé classique, la coupe étant faite perpendiculairement au sens du laminage.
La figure 3 est une photomicrographie, de grossissement cent, d'une coupe de fer forgé réalisé conformément au procé- dé perfectionné ci-dessus décrit, cette coupe étant prise parallèlement au sens du laminage ; La figure 4 est une photomicrographie, de grossissement cent, d'une coupe de fer forgé réalisé selon le procédé ci- dessus décrit, cette coupe étant prise perpendiculairement au sens du laminage.
Sur la figure 1, on a représenté en 2 les fibres de sco-
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ries relativement longues et filamenteuses qui constituent la caractéristique du fer forgé laminé par le procédé classique. Ces fibres réduisent considérablement la résis- tance à la traction et la ductilité transversales du fer forgé. Sur la fig. 3, les fibres de scories relative- ment longues et filamenteuses, telles qu'on les voit sur la photomicrographie, ont été brisées ou: fracturées en série, dans le sens longitudinal des masses de scories
3 alignées, chacune de ces masses présentant, dans le sens de l'alignement, une dimension égale à une faible fraction de la longueur des fibres 2.
On voit également que les masses de scories 3 ont subi une réduction ou une coales- cence qui les a amenées à prendre des formes globulaires ou sphériques dans leur ensemble, grâce à quoi, comme on l'a expliqué plus haut, on a amélioré les qualités physi- ques du fer forgé.
Dans le mode de réalisation préféré du procédé objet de l'invention, la demanderesse peut chauffer la billette de fer forgé à environ 1371 C et laminer la billette jus- qu'à ce que la température du fer forgé soit tombée à une valeur sensiblement inférieure à 1037 7. Après que la température du fer forgé est descendue au-dessous de 1037 7, les inclusions de scories se solidifient et, lors d'un nouveau laminage, elles se brisent ou se frag- mentent, comme ci-dessus décrit, en masses présentant dans le sens de l'alignement une dimension égale à une faible fraction de la longueur de la fibre initiale.Les masses de scories sont alignées dans le sens du laminage et dans le sens de la longueur des fibres initiales.
On continue avantageusement le laminage jusqu'à ce que l'é- paisseur du fer forgé ne soit pas sensiblement supérieure à la moitié de celle du fer forgé au début de la partie du laminage qui suit le refroidissement du fer forgé à
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1037 7. On assure ainsi la fragmentation d'un nombre rela- tivement important de fibres de scories. Le fer ainsi laminé est de préférence recuit par chauffage à 1037 7 ou à une température quelque peu supérieure; pour provoquer la coalescence des fragments de scories avec obtention des avantages ci-dessus exposés.
Grâce à la présente invention, la demanderesse peut produire, par un laminage dans un seul sens et sans re- cuit, un fer forgé dont la ductilité transversale est de beaucoup supérieure à celle du fer forgé laminé dans un seul sens par les procédés classiques, et au moins égale à la ductilité, dans l'une ou l'autre direction transver- sale, du fer forgé laminé transversalement, fer dont la ductilité dans les deux sens rectangulaires de laminage est à peu près la même . La ductilité longitudinale du fer forgé perfectionné objet de l'invention est beaucoup plus grande que la ductilité dans les sens respectifs de laminage du fer laminé transversalement et elle est au moins égale à la ductilité longitudinale de la plupart des fers laminés dans un seul sens par les procédés clas- siques.
Le produit laminé peut être de toute longueur dési- rée, aucune limite n'étant imposée à sa longueur, si ce n'est la dimension de la billette qui peut être obtenue et laminée .
Le procédé perfectionné objet de l'invention est susceptible de nombreux usages et présente une grande utilité. A titre d'exemple, il convient d'une manière idéale aux tubulures d'échangeurs de chaleur , tubulures dont les parois sont minces et dont les extrémités passent à travers des trous pratiqués dans des plaques tubulai- res et sont rabattues par laminage contre les plaques.
Lorsque l'on utilise le procédé perfectionné objet de
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l'invention, on peut réaliser une tubulure d'échangeur de chaleur de toute longueur désirée et on peut la laminer contre la plaque porte-tube sans danger de fissuration.
Bien que l'on ait décrit et représenté un mode de réalisation préféré de la présente invention ainsi qu'un procédé de mise en oeuvre préféré, il est clair que cette invention ne doit pas être limitée aux exemples ou modes de mise en oeuvre décrits et que l'on peut y apporter divers changements sans pour cela s'écarter de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Produit en fer forgé laminé, caractérisé en ce qu'il est constitué par du fer dans lequel se trouvent enrobées des masses de scories placées en alignement, masses qui présentent, dans le sens de l'alignement,une dimension égale à une petite fraction de la longueur des fibres de scories relativement longues et filamenteu- ses, caractéristiques du fer forgé laminé classique.
2. Produit en fer forgé laminé suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que dans le fer forgé sont en- robées des masses de scories fondues et placées en ali- gnement.
3. Produit en fer forgé laminé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les masses de scories constituent des fragments des fibes de scories initiales longues et filamenteuses.
4. Produit en fer forgé laminé suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les masses de scories ali- gnées et fusionnées entre elles affectent généralement une forme globulaire.
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