BE553514A - - Google Patents

Description

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   Le processus.de solidification de l'acier après coulée est en soi bien connu. Après le remplissage de la lingotière ( en aciérie) ou du moule ( en fonderie), la solidification .évolue progressivement des parois vers l'intérieur, et le retrait résultant de cette solidification se traduit par la présence d'une cavité irrégulière formée vers la surface du métal et constituant un retassement, cette cavité se prolongeant généralement par une-succession de cavités plus petites incluses 'dans le métal et formant des retassures secondaires. 

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   Ce phénomène de retrait de l'acier à la solidifi- cation exige donc l'emploi d'un réservoir compensateur, en particulier pour les aciers à retassement rapide .et considérable. Dans la pratique, ce réservoir est constitué par.une ou plusieurs masselottes qui, à la coulée, cons- tituent une véritable réserve d'acier liquide compensant le retrait à chaud de l'acier. Une fois la pièce ou le lingot refroidi, les retassures se trouvent alors incluses dans la masselotte, qui est ensuite séparée de cette pièce ou de ce lingot. Cette masselotte peut représenter jusqu'à
100-et   120 %   du poids de la pièce coulée en fonderie, et jusqu'à 20 et 30% des lingots coulés en aciérie, et le fait de devoir réserver chaque fois une masselotte lors de la coulée constitue un inconvénient important des procédés actuels. 



   Le procédé objet de l'invention se rapporte plus particulièrement   à'l'obtention   des lingots   d'acier   coulés en aciérie, et l'un des buts de l'invention est de permettre l'obtention de lingots exempts de retassement et de retas- sures secondaires sans devoir utiliser de masselottes. 



   Le procédé faisant l'objet de l'invention consiste à retarder le phénomène de solidification dans la partie du lingot voisine de la surface libre du métal, afin de ralentir par là même le retrait de l'acier dans cette partie pendant la solidification du reste du lingot, et à assurer une refonte de cette partie voisine de la surface quand elle a atteint un état pâteux ou solide, en vue de refondre les parois du retassement pour combler lesretassures qui ont pu se former et réduire ce retassement au minimum ou même le supprimer. 

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   Suivant des particularités de mise en oeuvre de l'invention, ce procédé en deux stades peut être appliqué en pratique par l'utilisation successive de deux couches de ,produits exothermiques disposées à la surface du métal après coulée. 



   La première couche a alors pour but de fournir une chaleur importante en un laps de temps notable, afin de retarder la solidification de l'acier dans la tête du lingot,tandis que la seconde couche fournit un effet calorifique-plus rapide assurant une-refonte de la'masse pour combler le retassement et les retassures secondaires 'qui ont pu apparaître. 



   Une fois.le remplissage de la lingotière effectué, on recouvre avantageusement l'acier en fusion d'une couche de produit fortement exothermique. La poudre exothermique utilisée est caractérisée de préférence par un rendement calorifique minimum de 1000 à 2500 kilocalories ou plus par kilogramme de poudre, ce dégagement-de chaleur s'étendant sur un laps de temps allant de 0 minute à 6 heures environ. L'épaisseur de la couche de produit est calculée en vue d'obtenir le pouvoir calorifique nécessaire, et elle dépend notamment de la nature du produit exothermique utilisé. 



  Cette épaisseur -variera d'une façon générale entre 10 et 80 mrn. On peut utiliser pour former cette première couche exothermique un mélange calcium-silicium-carbonealuminium, un mélange ferro-silicium-carbone-aluminium, et d'une façon plus générale la plupart.des mélanges   alumino-thermiques   connus dans cette technique. De préférence, cette première couche exothermique contient 

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 du carbone sous forme de farine de charbon de bois, qui entre dans une proportion de 1 à 75 % environ dans la composition de la poudre.

   Ce carbone confère à la première couche de produit exothermique une structure poreuse-qui permet ainsi une utilisation optimum de la pression atmosphérique, laquelle s'exerce alors sur la masse en cours de solidification lente de la tête, en supprimant ainsi la formation de retassures secondaires ou de microporosités. 



   Cette première couche à grande puissance calorifique, quia également un effet calorifugeant, recouvre complètement la partie supérieure de la lingotière et fait office de masselotte borgne.   Par   suite de la chaleur fournie par ladite couche et de son pouvoir calorifu-   geant,   la partie supérieure du lingot est maintenue à l'état liquide jusqu'à une profondeur appréciable, alors que les parties qui ne subissent pas l'effet de la couche exothermique se refroidissent de la façon usuelle,   -c'est-à-dire   de la paroi de la lingotière vers l'intérieur . Au moment où le lingot a pris une consistance pâteuse' ou semi-solide, la partie supérieure est encore en grande partie liquide ou pâteuse. 



     'Si   l'on examine plus en détail l'action de cette première couche, on note que l'effet exothermique obtenu s'étend sur plusieurs heures, selon le dosage   utilisé.-Cet   effet exothermique est très.puissant et il est de préférence voisin de 2000 à 2200 kilocalories par kilogramme de poudre pendant les 5 ou 10 minutes qui suivent l'application. Il se produit alors une nouvelle fusion de la légère croûte qui a pu se former sur la tête du lingot, et 

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 un réchauffement de l'acier contenu dans cette tête de lingot, même au-dessus de la température de sortie du four (1600  C environ) afin de compenser la baisse de température'produite normalement entre la sortie du four et la fin de la coulée, qui est de l'ordre de 50 à 1500 C .

   Il se produit ainsi un phénomène de conservation ou de rétention de la chaleur, en limitant la perte à une faible valeur pendant la période   transitoire   entre la phase liquide et la phase pâteuse ou solide de l'acier en tête du lingot. 



   En outre, étant donnée la porosité de cette première couche de produit exothermique, il se produit un brassage des gaz s'échappant de l'acier pendant la solidification avec l'oxygène de l'air, et ainsi le charbon de bois présent dans le produit et les autres constituants de celui-ci subissent un phénomène d'"ignitionz' constant, ce qui fournit l'effet calorifique désiré. '
Une fois l'effet de la première couche exothermique terminé, on évacue partiellement ou totalement la calotte formée par cette première couche, cette évacuation pouvant se faire à la pelle, à la louche, à l'aspirateur, ou par un simple jet d'air comprimé, le produit formant cette première couche pouvant également être simplement écarté de la face supérieure du lingot .

   Après un certain laps de temps, déterminé comme indiqué plus loin, on dépose sur la partie supérieure du lingot une seconde couche d'un produit exothermique capable de produire une nouvelle fusion de l'acier pâteux ou solide p   :..on   seul effet calorifique. 



  Cette seconde couche est en un produit ayant un rendement calorifique compris entre 1300 et 3000 kilocalories ou plus par kilogramme, le dégagement thermique s'étalant sur un laps de temps allant de 10 secondes à 20 minutes environ. 

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    @  
L'épaisseur de cette couche capable d'assurer une refonte de l'acier peut être comprise par exemple, suivant les besoins et la nature du produit, entre 30 et 120 mm, et on peut'utiliser pour la former la plupart des mélanges alumino- thermiques connus. Là chaleur alors dégagée fournit une température avoisinant 2000  C et assure une refonte des parois du retassement qui a pu se produire dans la partie supérieure du lingot et même de la totalité de la tête de ce lingot, en comblant ainsi les retassu- res secondaires et en réduisant ce retassement au mini- mum ou même en le supprimant complètement et-en assurant . la compacification du métal. 



   On laisse s'écouler entre les applications suc- ' cessives des deux couches de produit exothermique un laps de temps approprié, qui correspond au temps nécessaire à l'obtention d'un retrait à chaud sensiblement total de l'acier, entraînant la formation de retassures et rendant par suite nécessaire cette refonte partielle destinée à combler lesdites retassures. On peut calculer ce temps d'attente en fonction des températures de retrait à chaud' de l'acier fournies par Briggs et Cezelius, qui indiquent que l'acier subit un retrait de   1,6 %   entre 1800 et   14800   C., puis un retrait rapide de 3 % environ entre 1480 et   1460  .   



   Le retrait à froid qui se produit ensuite et qui' s'élève à 7 % environ n'intéresse que la structure cristalline de l'acier et n'a donc pas besoin d'être pris en considération en ce qui concerne la mise en oeuvre du procédé. 



   Il est évident que le procédé précité, bien qu'il soit décrit plus spécialement pour l'obtention des lingots en aciérie, pourrait s'appliquer également à l'obtention de 

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 pièces de fonderie. Par ailleurs, quand il est question d'un état pâteux ou solide du métal, ces termes désignent également tous les-états intermédiaires correspondant à une semi-solidification ou à une condition semi-pâteuse. 



   Le procédé objet de l'invention permet ainsi d'obtenir des lingots sans retassement en tête et sans retassure secondaire par le fait qu'il compense par ses deux stades opératoires l'influence nuisible du retrait de l'acier, ce résultat étant obtenu sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des masselottes. On peut couler aussi-bien le métal en chute qu'en source dans,la lingotière. La première poudre à-rendement exothermique élevé empêche, en constituant une calotte ferme mais poreuse, la formation d'une croûte à la surface du métal, et elle permet ainsi au métal liquide de parvenir jusque dans les retassures secondaires, qui sont ensuite comblées sous l'action exothermique de refonte de la seconde couche. On obtient donc une tête de lingot plate ou presque plate sans modification de la structure ou de la composition de l'acier. 



   L'invention concerne également les lingots obtenus par le procédé tel que décrit précédemment. 



     . 'Les   détails de mise en oeuvre peuvent être modifiés, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la coulée de lingots d'acier sans retassures, consistant à retarder le phénomène de soli- dification dans la partie du lingot voisine de la surface <Desc/Clms Page number 8> libre du métal, afin de ralentir par là même le retrait de l'acier dans cette partie pendant la solidification du reste du lingot, et à assurer une refonte de cette partie voisine de la surface quand elle a atteint un état pâteux ou solide, en vue de refondre les parois du retassement pour combler les retassures qui ont pu se former et pour réduire ce retassement au minimum ou'même le supprimer.

   2. - Procédé suivant la revendication 1,- caractérisé en ce qu'on opère en deux stades, en utilisant successivement deux couches de produit exothermique placées sur la surface du métal après coulée.

   3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on place sur lasurface du métal, après coulée, une première couche de produit à fort pouvoir exothermique et à effet calôrifugeant, de manière à maintenir sensiblement à l'état liquide la partie supérieure du métal, jusqu'à une profondeur appréciable, tandis que le reste de ce métal subit un refroidissement . pour prendre une consistance pâteuse ou semi-solide, on évacue partiellement ou totalement la calotte formée par cette première couche, on laisse refroidir le métal pendant un laps de temps approprié, puis on applique sur la surface une seconde couche exothermique à fort pouvoir calorifique, afin de provoquer la refonte des parois du retassement en vue de combler les retassures et de donner an lingot une surface supérieure plane ou sensiblement plane.

   4.- Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la première couche déposée sur le métal après coulée est formée par un produit exothermique ayant un rendement minimum de 1000 à 2500 kilocalories par <Desc/Clms Page number 9> kilogramme, ce dégagement de chaleur s'étendant sur un laps de temps allant de 0 minute à 6 heures environ.

   5. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le produit exothermique formant la première couche est de nature poreuse, afin de permettre aux gaz dégagés de provoquer une ignition constante des constituants de ce produit.

   6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ce produit contient du carbone, avantageusement sous forme de farine de charbon de bois, en une proportion allant de 1 à 75 % environ de la poudre.

   7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que*ce produit exothermique est formé par un mélange calcium-silicium-carbone-aluminium, ou par un mélange ferro-silicium-earbone-aluminium, ou encore par un mélange alumino-thermique approprié.

   8.- Procédé suivant la revendication 2 ou 3 , caractérisé en ce que la seconde couche déposée sur le métal est formée par un produit exothermique ayant un rendement de 1300 à 3000 kilocalories ou plus par kilogramme, le dégagement de chaleur s'étirant sur un laps de temps allant de 10 secondes a 20 minutes environ, afin de fournir une action notablement plus rapide que la première couche pour assurer la refonte de la tête du lingot.

   9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le produit formant cette seconde'couche est constitué par un mélange alumino-thermique à fort pouvoir calorifique. <Desc/Clms Page number 10>

   10. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le laps de temps pendant lequel on laisse refroidir le métal entre l'en- lèvement de la première couche et l'application de la . seconde couche est déterminé en fonction des températures -.de retrait à chaud de l'acier.

   11.- Lingots en acier sans masselottage ou sensi- blement sas masselottage, fabriqués par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.