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La présente invention à trait à l'obtention de lingots d'acier dans lesquels la retassure est supprimée ou réduite à une très fai- ble valeur.
De nombreux procédés ont été proposés -pour réduire l'impor- tance de la retassure dans les lingots d'acier, parmi les plus ef- ficaces se trouvent ceux qui maintiennent fondue la partie supérieu- re du métal, à l'intérieur de la masselette, en lui apportait de la chaleur par des additions exothermiques, la formation d'un arc élec- trique ou une flamme.
@ais ces procèdes ont en général un rendement thermique faible et certains d'entre eux Boni susceptibles de modi- fier la composition du sonnet du lingot en y incorporant des éléments indésirables provenant de leur mise en oeuvre ou en réagissant avec certains constituants de 1'scier.
Dans d'autres procédés connus, on fait l'apport d'une couche de laitier sur la surface supérieure l'un lingot d'acier liquide,
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coulé dans une lingotière surmontée d'une masselotte pour réduire la formation de la retassure.
Tous les procèdes envisagés ci-dessus, n'ont toutefois pas répondu, avec toute la satisfaction désirable, aux résultats qu'on en attendait.
La présente invention, due aux travaux de monsieur André GREFFE, obvie à ces inconvénients, et à trait à un procédé pour évi- ter la solidification prématurée de la tête d'un lingot d'acier lors de la coulée de celui-ci dans une lingotière surmontée dune masse- lotte à travers un laitier liquide surchauffé contenu dans la lingo- tière qui consiste à interrompre la coulée du matai avant qu'il rem- plisse totalement la masselotte et à conserver sur la.
tête du lingot pendant sa solidification une couche de laitier liquide dont la com- position, la température et l'épaisseur sont fixées de fayon à limi- ter les déperditions calorifiques vers l'extérieur par la surface supérieure du lingot et sa surface de contact avec la masselotte, de telle sorte que le métal de la tête du lingot se solidifie en dernier, le laitier liquide surmontant la tête du lingot étant main- tenu jusqu'à solidification pratiquement complète du métal à une température supérieure à la température de fusion de celui-ci par apport dans sa masse, de calories compensant les pertes qu'il subit par sa surface supérieure en contact avec l'atmosphère et par sa surface latérale en contact aveo la masselotte.
pour la uiise en oeuvre du procède envisagé ci-dessus, il conviendra qu'il comporte les caractéristiques complémentaires ci- après, employées séparément ou conjointement : a) le laitier liquide est au (notent de la coulée du métal une température nettement supérieure à la température de fusion du métal. b) le laitier est maintenu, au voisinage du métal, liquide jusque solidification pratiquement totale du métal. o ) le laitier est maintenu à la température désirée par l'introduotion de produits thermogènes dans sa masse ou à sa sur-
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face.
d) le laitier est maintenu à la température désirée par un arc électrique entre des électrodes, l'une plongée dans sa masse, l'autre placée au-dessus de sa surface, e) le laitier est maintenu à la température désirée en l'utilisant comme résistance électrique. f) le laitier est maintenu à la température désirée en le chauffant par une flapie.
Des essais de mise en oeuvre du procédé, conformément à l'ob- jet de l'invention, ont montré que l'introduction de chaleur dans le laitier surmontant le dessus du lingot liquide, était en général indispensable pour obtenir les résultats cherchés, car sans cette introduction de chaleur la solidification de la couche supérieure du lingot, bien que ralentie par la présence du laitier liquide, est en général encore trop rapide pour obtenir l'absence de retassu- re.
pour la mise en oeuvre du procédé conformément à l'invention, on coulera, le métal dans une lingotière préalablement remplie d'un laitier liquide conformément à la demande de brevet N provisoire 37.365 du 3 juillet 1956 ou à sa demande d'addition ? provisoire 37.374 du 10 juillet 1956, puis on arrêtera la coulée du métal de façon laisser au-dessus de .celui-ci l'épaisseur désirée de laitier liquide.
La composition du laitier doit être telle qu'il soit fluide . la température de solidification du métal et qu'il n'introduise pas dans le métal des qui modifierait son analyse d'une façon préjudiciable, sa. conductibilité calorifique doit de préfé- rence être faible pour qu'il joue le rôle d'écran contre les pertes de chaleur vers.le haut et pour que les' quantités de chaleur que l'on y développe ne soient pas trop rapidement diffusées par la surface en contact avec l'air.
On utilise avantageusement des laitiers tels que c-eux donnés à cet effet dans les demandes de brevets citées plus haut.
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La température à laquelle le laitier est mis en oeuvre, doit être supérieure à celle de la solidification commençante du métal.
L'épaisseur de la couche de laitier doit être suffisante pour cons- tituer dès sa mise en place un écran efficace contre les pertes calorifiques du métal vers le haut et pour y développer par tout moyen connu les quantités de chaleur éventuel lèvent nécessaires. En général une épaisseur de 10 à 20 cm conviendra,
On peut parvenir à ce résultat en introduisant dans le laitier des produits thermogènes. ces produits peuvent être constituas par de l'aluminium ou du silicium en grains et des oxydes de fer et de manganèse qui apportent l'oxygène nécessaire à la combustion. Ils sont jetés sur le laitier à intervalles réguliers pendant la soli- dification du lingot.
La composition de tels produits peut être la suivante : a) Aluminium 1/3, oxyde ferrique et/ou oxyde magnétique de fer 1/3, bioxyde de manganèse 1/3; b) Aluminium 1/3, oxyde ferrique et/ou oxyde magnétique de fer 2/3; c) Silicium 28 %, aluminium 16 %, oxyde ferrique et/ou oxyde magné- tique de fer 28 la, bioxyde de manganèse 28 %.
On peut encore, pour introduire de la chaleur dans le laitier fondu qui recouvre le métal, utiliser d'autres procédés connus tel que l'aro électrique formé entre le laitier où l'on a introduit une électrode et une seconde électrode placée un peu au-dessus de la surface du laitier, ou bien utiliser le laitier comme résistance électrique en y faisant plonger deux ou plusieurs électrodes reliées à une source de courant monophasée ou triphasée, ou bien,le chauffa- ge par une flamme dirigée vers la surface du laitier.
Dans le mode d'application de l'invention qui comporte la coulée sous laitier, il y a préchauffage du réfraotaire de la mas- selotte par le laitier au cours de la coulée du métal, ce qui limite les pertes calorifiques latérales du métal au cours de sa solidifi- cation par les parois de la masselotte.
Le procédé ainsi décrit présente de nombreux avantages. Il
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permet une solidification de la partie supérieure du métal suivant une nappe sensiblement horizontale. La surface supérieure du lingot est donc plane, et ceci d'autant plus que la vitesse de refroidisse- ment, réglée par les apports calorifiques, a été plus lente. On évi- te la formation du creux de retassure et on diminue ainsi'dans une proportion très notable le chutage de la tête du lingot. De plus ce mode de solidification, qui maintient plus longtemps fondue la. par- tie supérieure du lingot, facilite la remontée des impuretés décan- tables vers le sommet du lingot et améliore la propreté interne de sa partie supérieure.
EXEMPLE :
On a coulé dans une lingotière de 1000 kgs par le procédé ha- bituel un lingot d'acier inoxydable à 18 % de chrome et 8 % de nickel à bas carbone. Après laminage, on a chuté 120 kgs de métal malsain provenant de la masselotte du lingot.
Dans' la même lingotière de 1000 kgs, on a coule sous laitier suivant le procédé indiqué dans la demande de brevet N provisoire 37.265 du 2 juillet 1956, de l'acier du meute type que le précédent, c'est-à-dire que l'on a rempli la lingotière de laitier liquide et qu'immédiatement après on y a coulé l'acier en laissant le laitier s'écouler hors de la lingotière; la coulée du métal a été arrêtée lorsque l'épaisseur de la couche de laitier au-dessus du métal était de 15 cm.
Le laitier qui ainsi recouvrait le matai dès la fin de la coulée et pendant son refroidissement et sa solidification avait la composition suivante :
EMI5.1
On l'a maintenu liquide pendant 33 minutes grâce à l'introduc- tion de 3,3 kgsde mélange exothermique contenant 1,1 kg d'aluminium, 1,1 kg d'oxyde ferrique et 1,1 kg de bioxyde de manganèse à raison de 300 grs toutes les 3 minutes. Après laminage, on n'a chuta que
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25 @gs seulement de métal malsain. provenant de la mû.sselotte du lin- got. Le gain obtenu sur le poids du lingot sain était de 95 kgs, soit près de 10 % du poids du lingot brut.
REVENDICATIONS
1) procédé pour l'obtention de lingots présentant une très faible retassure, permettant d'éviter la solidification prématurée de la tête d'un lingot d'acier lors de la coulée de celui-ci dans une lingotière surmontée d'une masselotte à travers un laitier li- quide surchauffa contenu dans la lingotière, caractérisé en ce qu'il consiste à interrompre la coulée du métal avant qu'il rem- plisse totalement la masselotte et à conserver sur la tête du lin- got pendant sa solidification une couche de laitier liquide dont la composition, la température et 1'épaisseur sont fixées de façon à limiter les déperditions calorifiques vers l'extérieur par la surface supérieure du lingot et sa surface de contact avec la mas- selotte,
de telle sorte que le métal de la tête du lingot se soli- difie en dernier, le laitier liquide surmontant la tête du lingot étant maintenu jusqu'à solidification pratiquement complète du métal à une température supérieure à la température de fusion de celui-ci par apport dans sa masse, de calories compensant les pertes qu'il subit par sa surface supérieure en contact aveo l'atmosphère et par sa surface latérale en contact avec la masselotte.