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PROCEDE POUR LA FABRICATION DE PRODUITS LAMINES ET. ACIER A GRANDE-INSENSIBILITE
A LA DEFORMATION A FROID ET AUX INFLUENCES DU SOUDAGEo
Il est connu, que des aciers non calmés, à déformation à froid croissante, perdent une grande partie de leur résistance et présentent les signes du vieillissement.
Par exemple, la résistance d'un acier Siemens-Mar- tin chauffé au rouge et non calmé avec 0,1 % de carbone et les propriétés de résistance de l'acier 37 ou de l'acier de chaudières M I, possédant à l' état de départ, par exemple, une résistance au choc de l'essai DVMR, c'est- à-dire essai 55 x 10 x 10 mm, entaille 2 mm, de 15 mkg/cm2, décroit immédia- tement après une déformation de 10 % jusque 12 mkg/cm2 en moyenne Après stockage pendant 10 heures à une température de l'air ambiant d'environ 20 C, la résistance au choc diminue par suite des phénomènes du vieillissement jus- que 8 mkg/cm2 en moyenne, après 400 heures jusque 3 mkg/cm2 et après 1000 heu- res jusque 1,5 mkg/cm2.
Si l'acier est trempé à 250 immédiatement après la déformation à froid de 10 % et ensuite essayé à 20 C, on obtient comme va- leur de la résistance au choc,'qui s'équilibre par un plus long stockage (vieil- lissement), 1,5 mkg/cm2.
Les aciers non calmés hors du convertisseur, par exemple l'acier Thomas ou l'acier Bessemer, vieillissent plus vite que l'acier Siemens-Martino Dans ces aciers, après, par exemple, une déformation de 10 % d'un essai DVMR, la valeur la plus basse de la résistance au choc se règle souvent après quel- ques heures.
La tendance à devenir cassants par suite d'une déformation à froid et du vieillissement subséquent, ce dernier pouvant encore être accéléré par échauffement, 'peut s'observer dans la pratique dans les aciers non calmés et également dàns la soudure autogène par fusiono Sous l'influence des tensions de soudure et da l'échauffement il se produit, pendant le soudage, des phéno- mènes de changement de volume qui, tout comme là-déformation à froid et le vieillissement, provoquent la fragilité.
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La tendance à la fragilité des aciers non calmés à comme effet, que ces aciers ne s'emploient pas pour des applications délicates, dans le domaine de la déformation à froid ou dans celui du soudage. Pour de tels usa- ges, on préfère des aciers calmés, dans lesquels, outre la désoxydation par le ferromanganèse usuelle pour les aciers non calmes, on effectue également une désoxydation par le silicium, l'aluminium, le titane et autres alliages.
Pour les travaux délicats d'étirage en profondeur, de même que pour les cons'- tructions soudées présentant de grandes exigences à la résistance, on utilise des aciers calmés au silice et à l'aluminium. Les aciers qui se fabriquent actuellement, dénommés incassables par séparation, pour constructions soudées, sont des aciers calmés sans exception.
Si l'on examine les différences caractérisant les aciers non cal- més et les aciers calmés, pour autant qu'elles concernent leur façon de se comporter lors de la déformation à froid et leurs propriétés pour la soudure, on découvre que l'acier non calmé peut être systématiquement perfectionné si, à partir de températures au-delà de A1,c'est-à-dire au-delà d'environ 700@, de préférence la température normale d'incandescence, il est refroidi à grande vitesse dans l'eau. Des recherches ont démontré que pour les aciers Siemens-Martin il faut des vitesses -de refroidissement d'au moins 750 C/min. lors du passage par la zone de la transformation A1. En règle générale, tou- tefois, il faut prendre une vitesse de refroidissement de 1000 /min.
Ces vitesses de refroidissement élevées ne sont cependant, dans la pratique, pas réalisables, mais ne peuvent être obtenues que par trempage à l'eau : il se produit alors des gauchissements très prononcés, avec tous les inconvénients qui s'y rattachent. Avec des vitesses de refroidissement plus faibles, la sensibilité des aciers non-calmés, en cas de déformation à froid, est toutefois inévitable.
Or, on a été bien étonné de découvrir que, lors de la fabrication d'acier par affinage avec oxygène pur soufflé sur le fer brut en fusion et ' après coulée non calmée de celui-ci, une vitesse de refroidissement bien moin- dre du produit laminé suffit dans la zone de température en question, pour atteindre un accroissement sensible de la résistance au vieillissement. Pour les produits laminés d'acier fabriqués de cette manière, la vitesse de refroi- dissement est réduite à une zone pratiquement contrôlable et, dans la combi- naison du procédé d'affinage déterminé et du traitement des produits laminés, on a obtenu un réel effet technique.
L'objet propre à l'invention est un procédé pour la fabrication de produits laminés d'acier à grande insensibilité à la déformation à froid et aux influences du soudage, tandis que le fer brut en fusion avec une te- neur en manganèse de plus de 1 % est affiné par soufflage d'oxygène sur la surface du bain et par un mouvement de révolution dans le bain de fusion jus- qu'à obtention d'une teneur en carbone de moins de 0,35 %, de préférence 0,20 %, le métal fondu est coulé en moules, non calmé, et les produits de la- minage qui en sont produits sont ensuite refroidis d'une température supé- rieure à 700 C, de préférence de la température normale de chauffe, avec une vitesse de refroidissement de moins de 150 C/min.
Grâce à la méthode décrite ci-dessus, on obtient, sans trempage dans l'eau ou l'huile, des produits de laminage dans lesquels la résistance au choc de vieillissement est sensiblement augmentée, par exemple pour un a- cier correspondant à l'acier pour chaudières mentionné au début de ce mémoire, de 1,5 mkg/cm2 à environ 10 mkg/cm2. Si les températures de laminage sont d' un degré correspondant, un effet analogue peut également être provoqué par un refroidissement correspondant après le laminage.
Le refroidissement des produits de laminage de températures supé- rieures à 700 C avec une vitesse de refroidissement de moins de 1500 C/min. peut, par exemple, s'effectuer par refroidissement à l'air pour des épaisseurs transversales jusque 5 mm., refroidissement à l'air agité pour des épaisseurs transversales de 5 à 16 mm., refroidissement à l'air du ventilateur pour des
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épaisseurs transversales de 10 à 25 mm. et refroidissement à l'air comprimé ou au ruissellement d'eau de 20 à 75 mm.
L'accroissement de l'insensibilité à la déformation à froid et au soudage se démontre, par exemple, par les essais au choc sur éprouvettes entaillées et par les essais de pliage de la soudureo
Lors des essais, on a, par exemple, fabriqué de l'acier étiré à profondeur d'une telle manière que 15 T de fer brut avec 4,4 % de C, 0,8 % de Si, 1,8 % de Mn, 0,13 % de P, 0,05 % de S avec ajoute de 3 T de mitraille furent affinés dans un réservoir en forme de poche avec de l'oxygène pur. L' oxygène fut soufflé centralement d'en haut sur le bain avec une pression, a- menant essentiellement l'oxygène en réaction à la surface du bain.
Par le gaz CO se produisant dans le centre de réaction, comme produit de la com- bustion du carbone, et qui ne peut s'échapper en sens contraire du jet d'oxy- gène, mais qui doit chercher une issue vers le bas et les côtés, se produit le mouvement circulant par lequel la portion du métal en fusion qui vient d' être affinée se mélange constamment avec le restant du métal en fusion, et est désoxydée.
Cette désoxydation mélangée peut, toutefois, encore se faire par un mouvement du bain provoqué par d'autres causes, par exemple un balancement du réservoiro
Lors d'un essai de traitement avec des tôles étirées à profondeur, laminées avec l'acier ainsi fabriqué, la fabrication de parties sur lesquel- les on lamine à froid un filet après l'étirage à profondeur (bonde) n'a donné pratiquement aucun rebuto
Par contre, le méme article, qui serait fabriqué avec de l'acier Siemens-Martin étiré à profondeur de la meilleure qualité, donnerait en rè- gle générale 3 % de rebuto
Les produits de laminage fabriqués conformément à l'invention pré- sentent pour des épaisseurs jùsque 80 mm des propriétés répondant pleinement aux exigences des produits de laminage en acier calmé.
L'application étendue d'aciers non calmés apporte des avantages économiques considérables, puisque dans les aciers non calmés le rendement est plus grand par suite de l'absence de retassures, et les déchets pour cause de défectuosités superficielles deviennent plus rareso
REVENDICATIONS.
1. - Procédé pour la fabrication de produits de laminage en acier à grande insensibilité à la déformation à froid et aux influences du soudage, caractérisé par le fait que du fer brut en fusion avec une teneur en manganè- se d'au-delà de 1% est affiné par soufflage d'oxygène sur la surface du bain et par révolution du bain de fusion jusqu'à obtention d'une teneur en carbone de moins de 0,35 %, de préférence 0,20 %, que le métal fondu est coulé en mou- les non calmé et que les produits de laminage ainsi produits sont ensuite re- froidis d'une température d'au-delà de 7000 C, de préférence la température de chauffe normale, avec une vitesse de refroidissement de moins de 1500 C min.