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La présente invention se rapporte à des mélanges d'addition non-exothermiques perfectionnés pour alliages, servant à incorporer des quantités majeures d'ingrédients d'alliage dans des aciers faiblement alliés, au cours de la coulée.
Les récupérations meilleures et plus uniformes obtenues par des additions faites dans la poche de coulée, par comparaison avec celles ob- tenues par des additions faites dans le four par l'intermédiaire des sco- ries à haute teneur en oxydes métalliques ont entraîne une utilisation plus grande d'agents d'addition pour poches de coulée. Etant donné que la cou- lée des fours Martin industriels dure environ cinq minutes, il est essen- tiel que ces agents d'alliage aient une vitesse élevée de dissolution. Si- non, l'acier de la poche de coulée n'est pas uniforme et, par conséquent, les lingots obtenus ont des compositions variables.
L'addition d'agents d'alliage peu compacts, très divisés dans le but de réaliser une dissolution rapide, a pour résultat des récupérations peu élevées dues à l'oxydation par l'air qui se produit à la surface de l'acier.
Suivant la présente invention, un agent d'alliage non-exothermi- que comprend un agrégat de 88 % à 99,5 % en poids d'additif d'alliage bro- yé et de 0,5 % à 7 % en poids de liant broyé; Les gaz se dégagent rapide- ment du liant quand ce dernier est dissous dans un acier en fusion et assu- rent une vitesse plus élevée de dissolution uniforme de l'additif d'allia- ge dans la masse en fusion. Bien que l'addition du mélange d'alliage ait. pour résultat un certain refroidissement du bain, elle n'est pas nuisible quand les quantités ajoutées sont inférieures à 1,5 % en poids et ces quan- tités constituent le domaine d'intérêt principal des additions faites dans la poche de coulée.
Ceci est en contradiction avec les¯procédés antérieurs d'introduction de quantités majeures de matières d'alliage dans le four avant la coulée.
Cet agent d'addition pour alliages ou mélange d'addition non- exothermique de la présente invention peut comprendre tous les constituants désirés d'alliage avec.le bain de métal, soit des alliages ferreux ou non- ferreux, soit des métaux à bas point de fusion ou des métaux réfractaires tels que le chrome, le manganèse, le vanadium, le zirconium, le tungstène, le titane et le niobium. Le métal à allier peut se présenter sous sa forme élémentaire ou sous la forme d'un'constituant d'un alliage ou d'un ferro- alliage et peut avoir ou non une teneur élevée en carbone.
Des ingrédients d'alliage préférés sont le manganèse et le chrome électrolytiques, et des ferro-alliages comme le ferromanganèse et le ferrochrome, Il convient de remarquer ici que l'addition de métaux à haut pouvoir réactionnel, tels que le titane et le zirconium, suscite certaines difficultés. Par exemple, une partie du titane réagit avec l'oxygène pour former du TiO2, substance extrêmement réfractaire qui affecte la vitesse de dissolution du Ti restant.
Pour éviter cet état de choses et améliorer la vitesse de dissolution, il s'est avéré désirable d'incorporer des matières telles que le CaF2 et l'a- luminium dans le mélange d'addition de la présente invention.
Le liant utilisé dans le mélange d'addition pour alliages de la présente invention peut être un liant organique qui engendre des gaz en brûlant lors de son addition à l'acier. Dans le procédé de la présente in- vention, la formation de produits de réaction gazeux entraîne une agitation désirable du bain qui favorise la dissolution et la répartition uniforme de l'agent d'alliage. Des exemples de liants appropriés qui peuvent être utilisés dans la présente invention sont des colophanes et leurs dérivés à points de fusion relativement élevés, de même que des résines synthéti- ques et naturelles qui ne prennent pas en masse au cours de l'entreposage.
Les colophanes qui peuvent être utilisées avec satisfaction dans le procédé
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de l'invention sont habituellement constituées de l'acide abéitique (C20 E 0 ) et de ses complexes. Les liants les plus intéressants sont ceux qui ne laissent pas d'impuretés dans la masse en fusion et qui se décompo- sent à des températures dépassant environ 75 C. Un liant résineux thermo- plastique de cette nature est obtenu par le raffinage de la colophane. Il est insoluble dans le naphte de pétrole, soluble dans l'alcool et partielle- ment soluble dans les solvants dérivés des goudrons de houille.
La composition du mélange d'addition pour alliages de la présen- te invention peut considérablement varier sans que ses propriétés en soient affectées. Pour cette raison, le mélange d'addition non-exothermique de l'invention peut servir dans de nombreux procédés de fabrication de l'acier utilisés, dans différentes aciéries.
Par exemple, sous son aspect le plus général, une proportion substantielle en poids, d'additifs d'alliages uti- lisables, peut être incorporée avec des résultats satisfaisants dans un acier en fusion quand la composition, en poids, du mélange d'addition se trouve dans la gamme suivante: gamme utilisable Gamme préférée Additif d'alliage 88 % à 99,5 % 96 % à 99 % Liant 0,
5 % à 7 % 1 % à 3 % CaF2 0 % à 10 % 0 % à 3 % Al 0 % à 5 % 0 % à 3 %
Le mélange d'addition de la présente invention peut être embal- lé de façon non compacte dans des récipients appropriés pour faciliter sa manipulation au cours du transport ou de l'entreposage, ou au cours de son introduction dans une masse d'acier en fusion. A cet effet, chacun des ingrédients de l'additif est d'abord broyé de façon à pouvoir traverser un crible dont l'ouverture des mailles est de 6,35 mm ou moins.
Une gamme plus intéressante de dimensions des particules est celle dans laquelle la matière d'alliage traverse un crible à 20 mailles (ouvertures de 0,833 mm) et est retenue sur un crible à 200 mailles (ouvertures de 0,074 mm) ,les dimensions préférées étant des fonctions inverses de la densité de l'ingré- dient d'alliage. Les ingrédients sont alors mélangés soigneusement et liés, par exemple en cuisant le mélange dans un récipient approprié à une tempé- rature peu élevée. La période de chauffage est suffisante pour faire fon- dre le liant et agglomérer les particules, de manière qu'après refroidisse- ment, on obtienne une niasse liée.
L'efficacité de la présente invention quand on utilise un liant organique dans des agrégats compacts d'additifs d'alliage très divisés est illustrée pour la simplicité en se référant à l'addition de manganèse élé- mentaire et de ferro-alliages de chrome et de manganèse, mais il est évident que la présente invention n'y est pas limitée et qu'elle peut s'appliquer à de nombreux autres métaux, alliages et ferro-alliages.
EXEMPLE I.-
On introduit une quantité suffisante de matière d'alliage con- sistant en manganèse électrolytique finement divisé, lié au moyen de 1,8 % en poids de colophane à un bain de 45 kg d'acier en fusion pour porter la teneur en manganèse de l'acier à 1 %, le bain étant maintenu à une tempé- rature de 1600 C. La matière se dissout en 13 secondes et on enregistre une chute de température de 11 C. L'analyse indique une récupération de 91 % du manganèse dans l'acier.
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EXEMPLE II.-
On ajoute un mélange de 98y5 % d'alliage de ferrotitane à 20 mailles et de 1,5 % de colophane en poids à un bain de 45 kg d'acier en fusion en quantités suffisantes pour porter la teneur en titane à 1 %. Le métal se dissout en 2 minutes 45 secondes. Dans des essais semblables dans lesquels on utilise du CaF2 et/ou de l'aluminium, les temps de disso- lution sont sensiblement réduits, ainsi que le montrent les données suivan- tes .
EMI3.1
<tb>
Composition, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> dissolution,
<tb> en <SEP> secondes
<tb>
EMI3.2
FeTi' Colophane CaF2 .A.l 31 à 35
EMI3.3
<tb> 93,2 <SEP> 1,8 <SEP> 3 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 93, <SEP> 5 <SEP> 1,5 <SEP> 5- <SEP> 39
<tb>
Dans le but de faire mieux ressortir le domaine de l'invention, le tableau ci-après résume les résultats de coulées typiques dans lesquel- les on introduit 1 % de manganèse ou de chrome à des coulées d'aciers de 45 kg pour déterminer la vitesse de la dissolution et la chute de la tem- pérature. Dans chaque cas, l'ingrédient d'alliage sous la forme d'un ferro- alliage est broyé à des dimensions qui lui permettent de traverser un cri- ble de 20 mailles et lié au moyen de 1,5% d'une résine thermoplastique dé- rivée de la colophane.
Le mélange lié est ajouté en morceaux de 25,4 mm x 6,35 mm. Les données du tableau se comparent d'une manière favorable avec la chute approximative de température de 11 C et un temps de dissolu- tion allant de 25 à 30 secondes qui caractérisent des granules exothermi- ques utilisés dans des essais semblables.
TABLEAU
EMI3.4
<tb> Composition <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Granulométrie <SEP> Vitesse <SEP> Chute <SEP> de
<tb>
<tb> d'additif <SEP> de <SEP> ferro- <SEP> maximum <SEP> du <SEP> ferro- <SEP> de <SEP> disso- <SEP> température
<tb> alliage <SEP> alliage <SEP> constitu- <SEP> lution <SEP> C
<tb>
<tb> tif <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> de <SEP> Secondes
<tb>
EMI3.5
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ cribles à ¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI3.6
<tb> Mn <SEP> Cr <SEP> C <SEP> Si
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<tb> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 81,31 <SEP> Néant <SEP> 1,42 <SEP> 0,81 <SEP> 20 <SEP> mailles <SEP> 17 <SEP> 18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 81,31 <SEP> Néant <SEP> 1,42 <SEP> 0, <SEP> 81 <SEP> 20 <SEP> " <SEP> 18 <SEP> 21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> néant <SEP> 68,4 <SEP> 5,50 <SEP> 1,
32 <SEP> 20 <SEP> " <SEP> 21 <SEP> 22
<tb>
Un autre examen des agents d'addition est fait au moyen de cou- lées expérimentales dans lesquelles des additifs d'alliage au manganèse sont ajoutés à des masses d'acier en fusion de 363 kg au cours d'une coulée à 1650 C dans une poche de coulée, en quantités suffisantes pour porter la teneur en manganèse à 1,45 %. On enregistre des chutes de température de 100 C. Ces chutes de température représentent l'effet total du refroidis- sement brusque de l'addition de l'agent d'alliage plus la perte de chaleur due au refroidissement dans la poche de coulée et à l'exposition de l'acier à l'air au cours de la coulée.
On enregistre des temps de dissolution de 20 secondes dans chaque cas et on arrive à des récupérations de manganèse de 98%. Dans des essais semblables dans lesquels on utilise des additifs d'alliage au manganèse semblables, mais sous la forme de mélanges exothermi- ques du commerce, on enregistre une chute de température de 90 C et des ré-
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cupérations du manganèse de 95 % L'analyse de l'acier produit par le pro- cédé avec additif exothermique indique également une absorption d'azote pouvant atteindre 0,007 %, tandis que l'absorption d'azote quand on utilise l'agent d'addition non-exothermique de l'invention est comprise entre 0 % et 0,
003 %. L'analyse de l'acier produit par chaque type d'addition indique une répartition excellente du manganèse dans l'acier, en dépit des temps de coulées extrêmement courts d'environ 30 secondes.
Il résulte de ce qui précède que les additifs de la présente in- vention constituent des agrégats plus simples et plus efficaces du point de vue de l'économie de l'uniformité de la répartition de l'alliage dans la masse fondue et de la bonne récupération, sans risque de contaminer l'acier.
L'additif d'alliage non-exothermique de la présente inve ntion introduit dans une coulée d'acier se dissout remarquablement vite et ne refroidit pas exagérément la masse en fusion.
REVENDICATIONS.
1. - Mélange d'addition non-exothermique pour alliages, carac-, térisé en ce qu'il comprend un agrégat de 88 % à 99,5 %, en poids, d'addi- tif d'alliage broyé et de 0,5 % à 7 %, en poids, de liant broyé qui assure un dégagement rapide de gaz du liant quand ce dernier;est dissous dans l'a- cier en fusion, ce qui permet d'arriver à une meilleure vitesse de dissolu- tion uniforme de l'additif d'alliage dans la masse en fusion.