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PROCEDE POUR LA FABRICATION 'DE BLOCSD'ACIER A PARTIR@D'ACIERS -DE QUALITE' SPECIALEMENT ELEVEE.
L'invention concerne un procédé pour la fabrication de blocs d'acier à partir d'aciers de qualité spécialement élevéedans lequel 1' acier,fondu et désoxydé dans un four Siemens-Martin ou un four électri- que, est traité ultérieurement dans une coquille chauffée par induction., exécutée sous la forme d'un four à induction sans noyau, alimenté par un courant alternatif de faible intensité à basse fréquence, par exemple, 50 périodes/sec. En même temps, pour empêcher un accroissement de la tempéra- ture, la coquille est refroidié par l'eau qui traverse la bobine de la dite coquille. Ensuite l'acier est amené à solidification par une réduc- tion du courant.
L'intensité du courant et le refroidissement sont calculés de manière qu'aucun accroissement de la température ne peut se produire du fait que la chaleur produite par induction est évacuée par le refroidisse- ment à l'eau de la bobine. Du fait de la basse fréquence, on obtient-une profonde pénétration de l'énergie électrique ainsi qu'un frémissement du bain. L'acier est soumis à cette action jusqu'à-élimination des impuretés, telles que le sable, les scories, etc.. résultant des procédés métallur- giques et entraînées lors de la coulée, ainsi que des gaz et oxydes, oc- clus pendant la coulée et le transvasement, vu les grandes surfaces de contact. Le faible frémissement du bain permet d'éviter des différences de température et garantit, en même temps., une homogénéisation très pous- sée.
Lors de la réduction de l'alimentation de la bobine,les pre- miers cristaux de forment sur la paroi, par, suite de l'élimination de la 'chaleur provoquée par le refroidissement à l'eau, Du fait que les courants alternatifs présentent la propriété.de faire pénétrer l'énergie plus inten- sément dans les matières solides et magnétiques et que celle-ci se manifeste plus fortement au bord, du bain de fusion, ainsi que du fait du faible frémissement
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subsistant dans le bain, des cristaux nuisibles (cristaux en batonnets) ne peuvent pas se former.
De plus, ce procédé permet d'éviter les phénomènes de séparation et de réaction qui occasionnent une production de gaz, ain- si que la zône de ségrégation caractéristique dans les blocs plus volumi- neux.
De ce fait des blocs de qualité spéciale sont réalisés, par exemple, pour de grosses pièces forgées de haute qualité qui sont amélio- rés également en ce qui concerne la floculation éventuelle. Le dispositif utilisé est muni d'une doublure particulièrement mince. Suivant un déve- loppement de l'invention, cette doublure peut être constituée par un man- teau intérieur en tôle mince, derrière lequel est prévue une mince couche d'une matière réfractaire sous forme de sable qui, en présence d'oxydes mé- talliques, tel que c'est le cas, par exemple, avec du sable d'argent, s'agglo- mère superficiellement par suite des températures du bain d'acier. Les couches de tôle et d'amortissement forment ensemble le complément du four.
Pour un bloc ayant un diamètre de, par exemple, environ 500 mm, l'épaisseur de la tôle du manteau sera utilement de 1 à 2 mm.
La présente invention concerne des mesures pour le procédé men- tionné, aptes à accroître et à garantir la sécurité de fonctionnement du dispositif, avec une doublure excessivement mince.
Suivant 1-'invention, avant et pendant la coulée de l'acier qui doit être traité ultérieurement dans le dispositif, la bobine est refroi- die' par de l'air comprime ou un autre gaz à haute pression se détendant dans la bobine, au lieu d'être refroidie à l'eau.
Par la suite,.dans un but de simplification, il ne sera fait mention que d'air comprimé. En opposition au refroidissement à l'eau, les avantages suivants sont obtenus:
Lors du passage de l'eau de refroidissement à travers le dis- positif préchauffé, l'eau se condense sur la bobine.
Ces eaux de condensation'-ou la vapeur d'eau qui en résulte, peuvent pé- nétrer dans l'acier par suite de la couche-de doublure excessivement mince et peuvent provoquer, de ce fait, des perturbations désavantageuses et par- ticulièrement amoindrir la qualité de l'acier.
Lors de la coulée de l'acier dans le dispositif, il se pourrait qu'intempestivement l'acier entre.en contact avec la bobine ou, inversement, que l'eau de la bobine pénètre dans l'acier en fusion; il en résulterait des explosions dangereuses.
Etant donné qu'il est impossible, par suite du revêtement extérieur de la bobine., de détourner les forces explosives, l'énergie libérée s'échapperait par la tête du dispositif et entraînerait une certaine quantité d'acier en fusion ce qui présenterait un grand danger pour le personnel. Ces sources de danger'sont éliminées par le refroidissement à l'aide d'air comprimé.
Il s'est avéré utile de chauffer le dispositif par induction électrique,avant le début de la coulée, avantageusement jusqu'à 60 - 150 C par exepmle, cette induction électrique se transforme en chaleur dans le mince manteau de tôle de la doublure.
De cette manière, l'humidité pouvant être présente dans le dispositif est chassée avant la coulée,
Cependant, pour accélérer rapidement l'action de refroidissement tandis que la température de l'acier baisse, l'air comprimé est bientôt progressivement enrichi en eau qui s'évapore dans la bobine, et ce, au moyen d'un dispositif de mélange.
L'amenée d'eau est accrue jusqu'à ce que la température dans la bobine soit tombée sous le point d'ébullition de l'eau. A ce moment, l'arrivée d'air comprimé peut être arrêtée. En agissant de cette façon, l'eau de condensa- tion ne peut pas se déposer sur la bobine, étant donné que la bobine regoit une température plus élevée, correspondant au pré-chauffage voulu. Le dan- ger d'explosion est absolument éliminé, étant donné que l'eau et l'acier en fusion ne peuvent pas entrer en contact, même dans les cas extrêmes.
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Lors d'une subdivision' de la.-bobine en plusieurs sections, avec une arrivée séparée pour le moyen de refroidissement, il est particuliere- ment avantageux et efficace que le bloc d'acier soit solidifié à partir du bas vers le haut. Ceci s'effectué en ajoutant de l'eau à l'air comprimé, et ce, d'abord dans la section inférieure de la bobine et en refroidissant par la suite, uniquement cette partie avec de l'eau., tandis que les sections supérieures de la bobine se sont soumises que plus tard au refroidissement air comprimé-eau ou eau.
De cette.manière une évacuation favorable de la chaleur'est provoquée dans le pied du bloc, tandis que la partie supérieure, particulièrement la tête., est refroidie plus faiblement. En utilisant, au choix, l'air 'comprimée un mélange d'air comprimé et d'eau et l'eau, il est possible de régler l'évacuation de la chaleur avec un maximum de précision.
Dans le procédé suivant l'invention, particulièrement dans le cas ou le bloc est solidifié à partir du bas vers-le haut, en réglant.l'utilisa- tion de l'air comprimée air comprimé-eau et eau., il est spécialement avan- tageux d'exécuter un chauffage électrique complémentaire de.la tête du bloc.
Il est connu de chauffer électriquement la tête des blocs d'acier immédiatement après la coulée, de manière que la tête de bloc perdue soit aussi réduite que possible. Dans ce but, une électrode au graphite ou en charbon d'épaisseur appropriée, est mise'en contact avec l'acier en fusion se trouvant dans le chapeau, afin de créer un arc électrique: dans ce cas 1' électrode forme un des pôles et le bloc 1'autre. Malgré de nombreux efforts, ce procédé n'a pas pû s'implanter entièrement.- A ce sujet il semble qu'il faut tenir compte des raisons suivantes., Les cha- peaux de chauffage qui lors de la coulée d'un bloc servent à capter la re- tassure, sont revêtus de matière réfractaire.
Lorsque l'arc électrique agit dans le chapeau de chauffage, la doublure du dit chapeau est fortement rongée par l'acier surchauffé et par les scories incontrollables. L'acier pénètre dans ces endroits rongés. Lors du retrait, le bloc s'accroche à ces endroits et des fissures transversales dangereuses peuvent se former à différents en- droits du bloc. Le chapeau de chauffage adhère également avec une telle téna- cité à la tête perdue du bloc qu'il ne peut être détaché qu'au prix des plus grandes difficultés.
Suivant l'invention, le chauffage de la tête du bloc peut être envisagé d'un angle totalement différent. Il est connu que lors de la cou- lée usuelle en coquille de l'aciersla solidification s'effectue principa- lement à partir du bord jusqu'au centre. 'Pour cette raison les impuretés et les éléments d'accompagnement non alliés du fer, tels que le phosphore et le soufre, se déposant au centre du bloc. Le présent procédé s'effectue., de préférence, de manière totalement différente. En guidant consciemment la solidification à partir du bas vers le haut, obtenue par la différence d'action de refroidissement des bobinestoutes les impuretés de l'acier sont chassées vers la partie supérieure du bloc.
En obtenant un centre im- peccable,9 sans ségrégation et sans retassure, il semblait cependant qu'il aurait fallu accepter une diminution de la qualité de la partie supérieure du bloc.
Cependant,, suivant l'inventionsceci peut être évité. En opposi- tion à un bloc coulé dans un chapeau de chauffage s'amincissant vers le haut, le bloc coulé suivant l'invention présente la même section transversale dans la tête que dans toutes les autres parties du bloc. De ce fait, l'arc élec- trique peut maintenir en fusion une surface relativement grande du bloc.
Suivant 1-'invention, cet acier en fusion est recouvert de laitier pauvre en oxyde.,, de préférence., de laitier de carbone, tel qu'utilisée par exemple, comme laitier s'affinage lors de la fabrication d'acier électrique au four à arc électrique basique.
L'acier se trouvant dans la tête du bloc est affiné en proportion de l'équi- libre de réaction entre bain d'acier et laitier.
Les impuretés sont éliminéesde l'acier par l'action du laitier en proportion de l'avancement des dites impuretés a partir du bas. Il s'agit donc, de pré- férence, d'une action du laitier servant à accroître le degré de pureté dans
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le bloc. Cependant, cette action du laitier n'est possible qu'en liaison avec la nouvelle méthode de solidification. Si antérieurement des fissu- res transversales dangereuses se formaient lors du chauffage du bloc, ceci n'est plus le cas lors de l'utilisation du procédé suivant la présente in- vention..
EMI4.1
R E V E N D I C A T I 0 N S.--
1. - Procédé pour la fabrication de blocs d'acier à partir d' aciers de qualité spécialement élevée dans lequel l'acier, fondu et déso- xydé dans un four Siemens-Martin ou an four électrique est soumis à un traitement ultérieur dans une coquille réalisée sous la forme d'un four à induction sans noyau qui est alimenté par du courant alternatif de faible intensité et à basse fréquence;
cette coquille étant soumise à un refroidis- sement pour empêcher un accroissement de la température et l'acier étant amené à solidification par une réduction du courant,, caractérisé en ce que la bobine est d'abord refroidie avec de l'air comprimé ou un autre gaz à haute pression qui se détend dans la bobine et qu'ensuite, de préférence après la coulée de l'acier.. de l'eau est ajoutée progressivement au moyen de refroidissement gazeux, et ce, en accroissant la quantité d'eau jusqu'à la fin du refroidissement qui s'effectue uniquement avec de l'eau.