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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES D'ELABORATION DES ACIERS THOMAS.
On sait que les aciers Thomas, du fait du processus d'élabora- tion de l'acier au convertisseur, sont ceux qui renferment le plus de gaz et d'oxyde de fer en raison du sursoufflage auquel ils ont été soumis.
Il est donc nécessaire, avant de procéder à leur coulée, de les désoxyder et de les calmer afin d'éviter au maximum les défauts détruisant l'homogé- néité de l'acier et obligeant à éliminer une partie importante de la tête du lingot.
Ce chutage de tête est particulièrement important pour les a- ciers durs pour rails de chemins de fer, en raison des conditions auxquel- les doivent satisfaire-ces aciers. Il importe, en effet, dans la fabrica- tion des rails, que l'acier ait une composition régulière, qu'il soit ho- mogène,. présente une garantie suffisante contre la fragilité, résiste bien à l'usure et soit complètement exempt de retassures, ségrégations, soufflu- res et autres défauts susceptibles de provoquer des ruptures de rails en ser- vice.
La longueur des rails, imposée par les chemins de fer, interdit, en outre, de couper une barre laminée pour en supprimer un léger défaut, de te que dans cette fabrication il est absolument indispensable de partir d'un lingot parfaitement sain, ce qui impose souvent un chutage de 20% et même plus, pour fait disparaître complètement la retassure et la zone de ségré- gation formée dans la tête du lingot.
En outre, il est nécessaire que l'acier ne renferme pas de souf- flures, qui se forment en plus ou moins grand nombre près de la peau d'un lin- got coulé avec un acier insuffisamment calmé et qui, crevant pendant le ré- chauffage aux fours Pife, se remplissent d'oxyde de fer et se transforment, au cours du laminage, en lignes plus ou moins profondes, accompagnées d'inclu- sions non métalliques, se transformant rapidement, quand le rail est en ser- vice, en défauts plus importants susceptibles d'être cause d'accidents gra- ves.
Dans certaines fabrications, on peut avoir recours au masselotta- ge pour éliminer la retassure du lingot, mais ce procédé, qui n'évite d'ail-
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leurs pas le chutage de la masselotte, n'est pas utilisable pratiquement dans la fabrication des rails en acier Thomas, car il nécessiterait de développer hors mesure la halle de coulée en raison des opérations supplémentaires qu'il exige et du tonnage important que l'aciérie doit produire, pendant un poste de travail, pour alimenter les laminoirs. En outre, le masselottage ne sup- prime pas le calmage du bain liquide nécessaire pour éviter les soufflures, et le métal de la masselotte n'est pas récupérable, car l'état de surface défectueux des barres laminées dans cette partie du lingot leur enlève toute valeur marchande,
même pour des produits de deuxième choix.
Pour calmer un acier Thomas, on a recours habituellement à des additions solides de ferro-silicium et d'aluminium qui réduisent les oxydes contenus dans l'acier liquide et se combinent aux gaz occlus. Le silicium seul ne peut pas,être un calmant idéal pour l'acier à rails car il prolonge, dans le corps du lingot, les points de retassures que l'on cherche précisément à diminuer. L'aluminium est un calmant plus puissant, mais il a le grave inconvénient d'augmenter considérablement la viscosité de l'acier et de di- minuer sa coulabilité; si, pour éviter ces inconvénients, on coule plus vite, on augmente à la fois les risques de criques et de retassures secondaires.
Dans la pratique courante, on utilise donc une combinaison des deux addi- tions qui conduit au chutage en tête de 20% et plus déjà mentionné.
Parmi les corps réducteurs susceptibles d'être utilisés comme calmants de l'acier, on a déjà proposé l'emploi du titane sous forme de fer- ro-titane solide ajouté dans la poche de coulée. Cette addition,si elle donne parfois de bons résultats dans les aciéries Martin dans lesquelles l'acier est coulé très chaud, est illusoire en Aciérie Thomas, par suite de la température peu élevée du métal en fin de conversion, température qui ne permet pas à ce ferro-alliage de se dissoudre dans le bain. Même en le concassant en menus morceaux, on retrouve, à l'état solide, les morceaux de ferro-titane au fond de la poche lorsque celle-ci a été vidée de son conte- nu.
En admettant qu'une faible partie de l'alliage se soit dissoute dans le bain, ce procédé ne permet donc, dans les meilleurs conditions, que de faire des additions extrêmement faibles de titane au bain d'acier à calmer, ce qui conduit à des rendements très irréguliers et incertains.
Suivant l'invention, le procédé pour calmer un bain d'acier Tho- mas consiste à faire, après décrassage du bain et un peu avant la coulée en lingotière, une addition de titane liquide, soit sous forme de ferro-titane préalablement fondu, soit sous forme de titane industriellement pur ou éventuellement allié.
Ce procédé permet d'ajouter au bain d'acier une quantité relati- vement importante de titane qui, étant à l'état fondu, est parfaitement mis- cible au bain d'acier, et par conséquent agit au maximum pour le calmer. En outre, par suite de la température de fusion élevée du titane (1850 ) cette addition réchauffe le bain, ce qui permet de travailler en allure froide au convertisseur Thomas, donc...de diminuer l'oxydation et d'obtenir des teneurs en phosphore plus basses que d'habitude, enfin en réchauffant le bain elle le fluidifie et permet aux inclusions de mieux se dégager.
Le procédé suivant l'invention permet d'améliorer considérable- mert la compacité de l'acier et de faire en sorte que toute la ségrégation d'un lingot sans masselotte soit concentrée dans une partie de la tête va- riant entre 11 et 14 %.
Le titane liquide peut être utilisé seul pour calmer un bain d'acier Thomas pour rails, en raison de ses propriétés calmantes remarquables. Le titane se montre en effet -aussi énergique que l'aluminium, mais il présente, par rapport à ce métal, des avantages importants car il n'augmente pas la viscosité de l'acier et il possède, en plus, la propriété de dégager le bain en fixant notamment l'azote sous une forme non nuisible. Si on le désire, on pourra réaliser la plus grande partie du calmage par le titane liquide, en le faisant agir par priorité et en l'achevant par des additions très modérées d'autres calmants.
Grâce à l'effet d'épuration très énergique produit par l'addition
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liquide de titane, les ségrégations et retassures secondaires sont fortement atténuées et les essais ont prouvé que l'on pouvait se contenter de chuter de 11 à 14 % maximum en tête, même dans un lingot sans masselotte destiné à la fabrication de rails. Le procédé permet donc de faire des économies de métal d'autant plus substantielles que le métal conservé pour le laminage est absolument exempt de soufflures et de lignes qu'il se lamine- sans don- ner naissance à aucune crique, ce qui conduit à une diminution.sénsible des rebuts. En outre, la plus grande partie du métal chuté est laminable en produits de deuxième choix de bonne valeur marchande, de sorte que le pro- cédé est rentable malgré le coït relativement élevé du titane.
On peut utiliser le titane, ainsi qu'il a été dit ci-dessus, sous forme de ferro que l'on pourra fondre au préalable au four électrique par exemple, mais ce mode d'opérer nécessite des installations coûteuses.
Un mode de mise en oeuvre particulièrement simple de l'invention consiste à utiliser le titane industriellement pur ou éventuellement allié , prépa- ré directement sur place à l'.état fondu par voie aluminothermique. On peut ainsi, avec une petite poche de 100 litres environ, brasquée en magnésie, ou en un autre revêtement très réfractaire, préparer sur place du titane li- quide, à une température dépassant 2500 , deux ou trois minutes avant le moment choisi pour faire l'addition qui peut ainsi être très facilement ajoutée au bain d'acier pendant la coulée en poche.
L'action calmante et épurante du titane ajouté à l'état fondu dans un bain d'acier, est prouvée non seulement par l'amélioration des pro- priétés de l'acier et la réduction de la partie malsaine du lingot, dont le chutage en tête peut être ramené de plus de 20% à une valeur comprise entre 11 et 14% aumaximum, mais aussi par l'analyse, la presque totalité du titane passant dans la scorie sous forme de composés divers, et le métal n'en ren- fermant que très peu si la quantité ajoutée a été convenablement calculée.
A titre d'exemple, on a calmé un bain d'acier Thomas pour rails au moyen d'une addition de 0,-7% en poids de titane liquide, ajouté dans la poche de coulée pendant son remplissage. Le métal obtenu a donné, à l'analyse, la composition suivante:
C = 0,50
Si = 0,07
Mn = 0, 9
P =0,07 Les 0,01 de titane correspondant
S = 0,03 à la somme des quantités de ti- N = 0,01 tane libre et de titane combi-
Ti = 0,01 né sous forme d'oxydes et de nitrures.
Comme on peut le constater par cette analyse, la majeure partie du titane a étééliminée du métal simultanément avec les gaz occlus.
Il va de soi que, en même temps que l'on procède à l'addition de titane, on peut faire l'addition au bain d'acier d'un autre corps destiné soit à modifier la composition du métal, soit à servir également de calmant et d'épurant. Il n'est pas exclu de préparer également cet autre corps par voie aluminothermique, soit dans la même poche que le titane si les deux élé- ments sont miscibles et ne réagissent pas l'un sur l'autre, soit dans des poches différentes.
R E V E N D I C A T 1 ON S.
1. Procédé pour calmer un bain d'acier Thomas, caractérisé en ce que, après avoir décrassé le bain d'acier et un peu avant la coulée en lingo- tière, on fait, à ce bain, une addition de titane fondu, soit sous forme d'al- liage, soit sous forme de titane industriellement pur.