BE833642A - Procede de fabrication d'un produit homogene a partir de riblons ou de dechets metalliques et produit obtenu - Google Patents

Description

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blons ou de déchets métalliques. 

  
L'élimination de riblons ou de déchets métalliques sous la forme de débris de coupe comme des tournures, des copeaux de fraisage, des copeaux de sciage etc... ainsi que des débris de coupe de feuilles métalliques est un problème constant. Ces débris de coupe ont un grand rapport de l'étendue de surface au volume et sont très enclins à l'oxydation. Ils sont volumineux et difficiles à traiter. En outre, un pourcentage important de riblons ou de déchets métalliques est perdu lorsque des débris de coupe de ce genre sont refondus.

  
Ces problèmes sont particulièrement marqués dans le cas de riblons d'acier pour la raison que l'acier constitue un très grand pourcentage des différents métaux utilisés dans l'industrie.

  
On a suggéré antérieurement plusieurs propositions pour rendre possible la réutilisation de riblons ou de déchets métalliques sans les refondre. Dans un procédé une masse de débris de coupe est consolidée et forgée à chaud subséquemment en une billette et la billette est ensuite laminée en un produit.

  
Certaines propositions antérieures suggèrent qu'il est possible de consolider une masse de débris de coupe et de presser ensuite ces débris de coupe dans une matrice pour former une billette pressée. Toutes ces propositions aboutissent à un produit d'une qualité métallurgique incertaine et ayant un aspect de surface généralement médiocre. Les difficultés impliquées sont telles que pour autant qu'on le sache, aucun de ces procédés n'est en usage dans l'industrie.

  
La raison de l'apparition de ces problèmes est presque certainement la présence d'oxyde à la surface des riblons. Le terme oxyde désigne la rouille dans l'invention. Au cours des essais de l'invention on a constaté que des difficultés persistaient si les riblons avant l'utilisation n'étaient pas nettoyés, c'est à dire débarrassés des oxydes et de la rouille ainsi que des matières étrangères comme l'huile, la graisse etc... La conclusion est que même si la masse consolidée est chauffée dans une atmosphère réductrice avant le travail à chaud, une oxydation suffisante apparaît pendant le transfert de la masse chauffée  <EMI ID=2.1> 

  
être travaillée en raison des inclusions d'oxyde apparaissant dans le produit final. 

  
L'invention crée un procédé dans lequel ces difficultés sont supprimées.

  
L'invention crée un procédé de fabrication d'un produit essentiellement homogène à partir de riblons métalliques ou de déchets métalliques, qui consiste :  a) à tasser une quantité de débris de coupe à une température inférieure à celle à laquelle un degré important d'oxydation peut apparaître dans une masse ayant une densité d'au <EMI ID=3.1> 

  
même métal, b) à entourer la masse dans une chemise essentiellement étanche à l'air,  c) à provoquer qu'un gaz réducteur soit présent dans la chemise, et en appliquant de- la chaleur, à provoquer que le gaz réduise les oxydes superficiels présents sur les débris de coupe et, d) à travailler à chaud la masse désoxydée entourée par une chemise pour former le produit homogène.

  
Le tassement peut être réalisé à la température ambiante. Le degré de tassement est de préférence aussi important que cela est possible du point de vue économique sans pour autant être si important que le gaz réducteur ne puisse pénétrer dans les interstices entre les débris de coupe. De môme on a trouvé qu'un certain degré de tassement est nécessaire, ceci en raison du fait qu'il est évident qu'il est désirable dans de nombreuses circonstances que la chemise soit aussi mince que possible. Si les débris de coupe ne sont pas tassés, la chemise à paroi mince se rompt fréquemment sous la pression du travail à chaud subséquent, ce qui rend la billette inutilisable. On considère que pour une chemise mince, le tassement de 60% est d'environ le degré minimal de tassement du point de vue économique bien qu'un tassement de

  
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constitue un bon tassement pour le travail non seulement du point  <EMI ID=5.1> 

  
soit' suffisamment résistante pour empêcher la rupture de la chemise*

  
Le fait que les débris de coupe puissent être tassés  avant d'être entourés avec une chemise constitue une caractéristique de l'invention. En outre, cette opération peut être mise 

  
en oeuvre dans une machine de formation de briquettes disponible dans le commerce. Si une grande billette est désirée, plusieurs briquettes peuvent être introduites dans la chemise et tassées 

  
de nouveau avant que la chemise soit fermée. L'un des avantages du procédé résïde en ce que la chemise peut être sous la forme d'un conduit qui peut s'adapter étroitement dans la matrice de

  
pressage. La présence de la chemise rend l'usure de la matrice négligeable.

  
Le gaz réducteur peut être introduit dans la chemise suivant toute manière appropriée. Un des procédés les plus préférés pour réaliser cette opération consiste à introduire une substance solide dans la chemise avant que les riblons ou déchets métalliques y soient insérés. Cette substance se combine alors

  
avec une autre substance dans la chemise pour dégager le gaz réducteur. Une substance de ce type très appropriée est du carbone. Elle peut être sous la forme de poudre de graphite où,

  
lorsque des riblons en acier à forte teneur en carbone ou à teneur.  moyenne en carbone, sont utilisés, il y a suffisamment d'oxyde

  
de carbone engendré par la décarburisation de l'acier lorsqu'il

  
est chauffé pour réduire tout l'oxyde.

  
Il est désirable mais non essentiel de permettre au

  
gaz réducteur en excès de s'échapper de la chemise. On a trouvé pendant le déroulement des essais mis en oeuvre au cours de l'invention que si les extrémités de la chemise sont simplement repliées sur la masse tassée ou "perlée" sur les plaques d'extrémité insérées dans les extrémités de la chemise que la masse

  
est complètement recouverte, ce qui procure normalement un degré  suffisant de protection pour l'oxydation tout en permettant au

  
gaz réducteur en excès de s'échapper. Coci constitue un procédé particulièrement approprié dans le cas d'une chemise à paroi

  
mince. Pour une chemise à paroi épaisse, il peut être souhaitable

  
de souder un bouchon dans chaque extrémité de la chemise. Dans ce  <EMI ID=6.1>  bouchon ou la chemise.

  
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tion réside en ce que la chemise peut être transformée, dans le  produit traité à chaud, en une couche extérieure résistant à la corrosion. A cette fin, l'invention prévoit que la chemise soit en un métal résistant à la corrosion comme par exemple en acier inoxydable. On a trouvé en raison du très grand degré de tassement, pouvant être obtenu par l'emploi de briquettes que la

  
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dant le traitement à chaud et que dans le produit final elle forme une couche extérieure uniformément étalée sur le produit final. En fait la chemise doit être suffisamment épaisse pour procurer ce résultat. La forme de la coupe transversale du produit, de même, ne doit pas être trop complexe. Cependant pour des barres de section ronde ou carrée, l'épaisseur de la couche extérieure est d'une façon surprenante constante.

  
On envisage qu'une opération de nettoyage des débris de coupe avant le tassement soit normalement réalisée. En outre les débris de coupe sont normalement réduits sous la forme de copeaux avant d'être tassés. 

  
Comme on l'a déjà mentionné, le procédé de l'invention est applicable à toutes les formes convenables de débris de coupe mais il est particulièrement approprié pour des débris de coupe sous la forme de tournures, de copeaux de fraisage, de copeaux de\sciage etc.

  
Une autre caractéristique de l'invention est que le procédé peut être appliqué au traitement à chaud sous la forme de laminage. En raison de la pression locale très élevée appliquée par les rouleaux à une billette, il est nécessaire que la billette soit raisonnablement résistante. Ceci peut être obtenu par un tassement à chaud dans le cas d'une billette qui n'est pas che-

  
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rois relativement importante, rend ce tassement à chaud non nécessaire et procure même un inconvénient en raison du danger accru de l'oxydation.

  
L'invention est également caractérisée en ce que le  <EMI ID=10.1> 

  
refoulage de matière. Avec ce procédé il y a un tassement à 

  
chaud de la billette chemisée dans une presse de refoulage classique et ensuite la billette est refoulée dans des parties creuses comme un tube. Dans un tel cas, la paroi de la chemise n'a pas besoin d'avoir une grande épaisseur car elle est supportée par les parois du cylindre de la presse de refoulage et ceci paut rendre la production d'acier plus économique. 

  
Dans un mode de réalisation de l'invention, des tournures d'acier sous la forme la plus économique sont utilisées. Dans cette forme elles n'ont pas subi aucune consolidation de tassement et sont par conséquent très volumineuses et élastiques. Les tournures d'acier sont réduites dans une machine de formation de copeaux en longueurs d'environ 3 cm ou moins. Les copeaux sont ensuite nettoyés de l'émulsion d'huile, de la graisse, de la saleté et des diverses impuretés par lavage avec des solvants organiques. A titre de variante ils peuvent être dégraissés à la vapeur d'eau et séchés à l'air chaud. Si la seule impureté est constituée de l'émulsion d'huile, ils peuvent être simplement nettoyés par centrifugation.

  
Les copeaux sont ensuite transformés en briquettes dans une machine industrielle de formation de briquettes. Avant la formation des briquettes, du graphite en poudre à grains très fins suivant une proportion de 0,1 à 0,05% en poids est ajouté aux copeaux. Les briquettes sont ensuite placées dans un tube d'adaptation et pressées ensemble à la température ambiante. La densité des copeaux tassés dans le tube représente, de préférence,

  
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de la même dimension, la densité équivalente des briquettes étant au moins environ 60%. L'opération de pressage est réalisée de façon à ce que le pressage soit obtenu à l'aide de deux pistons qui s'appliquent directement sur les copeaux à partir de l'une ou l'autre extrémité du tube, le tube étant supporté dans une matrice. Une mince pellicule de graphite peut être placée à l'intérieur et à l'extérieur du tube pour fournir la lubrification.

  
Il est également possible d'insérer les copeaux d'une manière lâche dans le tube et de les tasser ensuite. Dans ce cas  <EMI ID=12.1> 

  
nécessaires, les opérations de pressage avant le dernier pressage étant effectuées à une pression inférieure à celle utilisée dans le dernier pressage. 

  
La billette est ensuite chauffée au moyen de tout dispositif approprié jusqu'à ce qu'elle ait une température uniforme

  
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que le chauffage est désiré. Pendant le chauffage, le graphite dans le tube forme de l'oxyde de carbone qui réduit toutes les pellicules d'oxyde superficiel et la rouille présentes sur les copeaux et assure que tout travail à chaud subséquent comme le laminage à chaud soit conduit sous une atmosphère réductrice dans le tube. La formatiez d'oxyde de carbone à partir de carbone et de gaz carbonique ou de carbone et d'oxygène entraîne la formation de deux molécules d'oxyde de carbone pour chaque molécule de gaz carbonique ou d'oxygène. Il en résulte que la pression à l'int&#65533;rieur du tube est toujours supérieure à celle à l'extérieur du tube ce qui assure qu'une atmosphère réductrice est toujours présente dans le tube.

  
Il est très courant de trouver que les tournures d'acier sont des aciers à teneur en carbone élevée ou moyenne. Dans le cas de tels aciers il est possible d'omettre l'introduction de poudre de graphite. Dans ce cas l'acier se décarburise&#65533; ce qui produit-la source de carbone nécessaire pour la production d'oxyde de carbone.

  
La billette peut être de toutes dimensions appropriées. Jusqu'à présent une billette de 180 mm de diamètre et de 1 000 mm

  
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que l'on a produit.

  
L'invention est représentée à titre d'exemples non limitatifs par les essais suivants 

  
ESSAI 1

  
Dans cet essai typique pour observer l'action réductrice de l'oxyde de carbone sur la rouille et les pellicules d'oxyde sur des tournures d'acier, on réalise le procédé suivant : 

  
Huit, échantillons sont préparés se composant de quatre briquettes obtenues à partir de tournures d'acier fortement  <EMI ID=15.1> 

  
non rouillées. Deux échantillons do chaque lot' contiennent de la poudre de graphite mélangée avec les tournures dans la proportion de 0,1% en poids. Les briquettes ont un diamètre de 10 cm et une épaisseur de 6 cm. Elles sont placées dans des récipients cylindriques à adaptation étanche et les récipients sont ensuite scellés. -Un- trou de 2 mm de diamètre est perforé dans la partie supérieure de chaque récipient. Quatre des récipients sont choisis, le premier contenant les déchets métalliques rouillés plus le graphite, le second les déchets métalliques rouilles sans graphite, le troisième les déchets métalliques non rouilles recouverts avec la pellicule d'oxyde bleue bien connue plus le graphite et le quatrième le même contenu que le troisième mais sans graphite.

   Ces quatre échantillons sont placés dans un petit four et chauffés graduellement jusqu'à 1 200[deg.]C pendant trois heures.

  
Ils sont ensuite retirés du four et les petits trous dans les récipients sont scellés par soudage. Les récipients sont alors rapidement refroidis en les immergeant dans un bain d'huile. Les quatre.autres récipients contenant des contenus analogues, sont placés dans le four chaud à 1200[deg.]C et chauffés pendant 1 heure. Le même procédé est observé pour le refroidissement comme pour le premier des quatre récipients. Les huit récipients sont ouverts. Des tournures d'acier très brillantes sont observées dans tous les cas ce qui. indique qu'une réduction totale a été réalisée.

  
Les récipients avec le graphite contiennent des tournures qui sont moins pliables dans la flexion et plus cassantes que les tournures sans graphite., ce qui indique que la carburisation a apparu suivant une mesure légère. Les tournures d'acier ont été frittées ensemble dans une certaine mesure et il est possible de scier les briquettes frittées avec une scie. Lors de l'écrasement d'une partie sciée d'une briquette avec une presse hydraulique, les tournures au centre intérieur de la partie découpée sont aussi brillantes que celles à l'extérieur..de la briquette.

  
L'essai 1 indique l'état des tournures d'acier juste avant le travail à chaud. Des surfaces complètement réduites sur les tournures assurent qu'un soudage entre les surfaces peut apparaître lorsqu'elles sont travaillées à chaud et l'atmosphère  <EMI ID=16.1> 

  
pendant le travail à chaud,

  
ESSAI 2 

  
On effectue le procédé suivant dans un essai typique  pour obtenir une plaque. Les briquettes pressées jusqu'à une densité de 65% sont produites à partir de tournures préparées et mélangées avec 0,1% de graphite. Les briquettes ont un diamètre

  
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chacune. Quatre de ces briquettes sont placées dans un tube de

  
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Le tube a une longueur de 36 cm et comporte une pellicule mince de graphite peinte à l'extérieur et à l'intérieur des parois du tube. 

  
Le tube rempli est placé dans une matrice en acier d'un diamètre intérieur de 11,2 cm, d'épaisseur de 7 cm et d'une longueur de 35 cm.

  
Deux pistons à adaptation étroite sont placés dans les extrémités ouvertes du tube de sorte qu'ils sont pressés directement sur la colonne des déchets métalliques dans le tube. Une première pression est appliquée et ensuite un piston plus long est placé dans l'extrémité de base du tube de sorte qu'une action à " matrice flottante est obtenue lorsqu'on confère la pression maximale à une densité de 80 à 85%. Le tube est ensuite pressé à l'extérieur de. la matrice en acier. Les extrémités du tube sont sciées avec les surfaces des tournures d'acier tassées et deux disques d'acier d'apaisseur analogue au tube sont soudés sur les. extrémités ouvertes du tube.

  
Un trou de 2 mm de diamètre est perforé dans chacun des disques en acier.

  
La billette est chauffée dans un four de réchauffage

  
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bleue brûlant dans chacun des trous perforés dans le disque ce qui indique l'expulsion de l'oxyde de carbone de l'intérieur du tube. La billette est ensuite laminée dans un laminoir classique industriel avec un premier passage conçu pour une billette carrée de dimension de 11,3 cm2. Une réduction de 2 mm sur la diagonale est réalisée lors de chacun du premier des huit passages du lami- <EMI ID=20.1>  .............

  
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parfait et il n'y a pas de différence entre de l'acier produit d'une manière classique.et de l'acier produit par le procède de l'invention qui peut Être observée à l'oeil nu.

  
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toute la longueur de la barre et sont soumises à des essais de traction. Des morceaux de barre on longueur et également en coupe transversale sont polis et graves et sont soumis à des examens métallographiques et photographiques. Les microphotographies indiquent des jonctions nettes le long desquelles les particules des déchets métalliques ont été soudées ensemble. On n'observe pas d'inclusion d'oxyde. 

  
Le tableau 1 ci-après indique les propriétés physiques des longueurs des barres.

  
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ESSAI 3

  
On utilise un tube en acicr inoxydable de diamètre

  
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qu'il n'y a pas de déchets métalliques lâches et de briquettes  insérées et pressées.

  
Lorsque le tube est suffisamment rempli avec les tournures d'acier, la pression totale est appliquée et la  <EMI ID=27.1> 

  
comme dans le cas de l'essai 2 sauf qu'un chauffage intermédiaire de la billette est nécessaire car l'extérieur en acier inoxydable est refroidi plus rapidement.que l'extérieur en acier doux du premier cas.

  
Le produit laminé est parfait et lors du polissage et de la gravure, on obtient une coupe transversale d'une barre de 3,5 cm x 1 cm dont la chemise extérieure en acier inoxydable peut être distinctement discernée sous la forme d'une couche: blanche non rompue uniforme non gravée d'environ 2 mm à 3,5 mm qui est parfaitement soudée sur le noyau.

  
ESSAI 4

  
On effectue le même procédé que dans l'essai 2 sauf que la billette est pressée à chaud avec un tassement d'environ 100% avant le laminage, toutefois pendant le pressage à chaud une oxydation apparaît dans une légère mesure et la surface du produit laminé n'est pas aussi satisfaisante que dans l'essai 2.

  
ESSAI. 5

  
On place des briquettes tassées à 80% dans un tube sans le pressage analogue à celui utilisé à l'essai 2. La billette est ensuite laminée, il en résulte un bon produit laminé.

  
ESSAI 6
-On répète l'essai 2 avec de l'acier à teneur moyenne en carbone et sans l'addition de graphite. Les résultats de l'essai de traction indiquent de meilleures valeurs d'allongement.

TABLEAU II

  

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On réalise de nombreux autres essais analogues à ceux décrits dans les essais 2 à 6. Aucune plaque qui est éprouvée dans la tension ne donne des propriétés de traction inférieures à  celles fournies aux tableaux 1 et 2. Ces propriétés physiques  <EMI ID=29.1> 

  
09 00 00 de Quel@

  
ce à la traction élevée.

  
Le procédé de fabrication d'acier de l'invention, constitue un procédé industriel très économique pour fabriquer

  
de l'acier à grande résistance à la traction.

  
Le procède est remarquable pour la fabrication d'acier plaqué inoxydable à haute résistance à la traction. On peut envisager de nombreuses applications, notamment dans les industries chimiques, où les prix sont prohibitifs, à condition que les plaques d'acier inoxydable employées permettent l'utilisation de plaques en acier plaqué et en acier inoxydable. Le revêtement métallique de l'acier inoxydable représente environ 10 à 20% du poids de l'acier plaqué.

  
Dans l'invention on entend par produit homogène un produit dans lequel les pièces de métal constitutif sont soudées ou fondues ensemble. 

  
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1 - Procédé de fabrication d'un produit homogène à partir de riblons ou de déchets métalliques, caractérisé en ce qu'il consiste:
a) à tasser une quantité de débris de coupe à une température inférieure à celle à laquelle un degré important d'oxydation peut apparaître dans une masse ayant une densité d'au moins environ 50% celle de la densité d'une masse homogène du même métal; b) à entourer la masse dans une chemise essentiellement étanche à l'air; c) à provoquer qu'un gaz réducteur soit présent dans la chemise, et en appliquant de la chaleur, à provoquer que le gaz réduise les oxydes superficiels présents sur les débris de coupe et,  d) à travailler à chaud la masse désoxydée entourée par une chemise pour former le produit homogène.

Claims (1)

1. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tassement est réalisé à la température ambiante.

   3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la densité de la masse tassée représente au moins environ 60% de la densité d'une masse homogène du même <EMI ID=31.1>

   homogène du même métal.

   4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les débris de coupe sont tassés avant

   d'être entourés avec une chemise, en particulier ils sont tassés sous la forme de briquettes.

   5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé

   en ce que au moins deux briquettes sont entourées par une chemise et tassées de nouveau subséquemment pour être entourées par

   une chemise.

   6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le gaz réducteur est dégagé d'une substance solide présente dans la chemise, cette substance solide lorsqu'elle est chauffée se combinant avec une autre substance présente dans la chemise pour former le gaz réducteur.

   7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé <EMI ID=32.1>

   les débris de coupe.

   <EMI ID=33.1>

   caractérisa en ce que du gaz réducteur en excès peut s'échapper à partir de la chemise mais l'entrée de gaz depuis l'extérieur, dans la chemise, est essentiellement empochée.

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   caractérisa en ce que le poids de la chemise est inférieur à

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   la chemise est compris entre 3,5% et environ 12,5% de celui de la masse tassée.

   10 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les riblons ou déchets métalliques sont constitués d'acier.

   11 - Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la chemise est composée d'un métal résistant à la corrosion, en particulier d'acier inoxydable.

   12 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la chemise forme une couche extérieure complète sur le produit travaillé à chaud.

   13 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération de nettoyage des débris de coupe des matières étrangères avant le tassement, en ce que les débris de coupe sont amènes sous la forme de copeaux avant le tassement et en ce que les débris de coupe sont sous

   la forme de déchets d'usinage, c'est à dire de tournures, de copeaux de fraisage, de copeaux de sciage etc.

   <EMI ID=36.1>

   caractérisé en ce que le travail à chaud se compose d'un laminage et d'un refoulage.

   15 - Le produit métallique travaillé à chaud obtenu par le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 14.

   16 - Le produit métallique laminé à chaud se composa nt d'un noyau solide recouvert d'une couche de métal résistant à la corrosion fondu sur le noyau.

   17 - Le produit métallique laminé à chaud suivant la revendication 16 dans lequel le noyau est en acier et la couche