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"PERFECTIONNEMENT A LA FABRICATION DES LINGOTS D'ACIERO
La présente invention concerne la fabrication de lingots d'acier et elle a pour but de réduire les reborda ou "retassurea" au minimum.
L'un des buts de l'invention consiste à réaliser une amélioration des lingots en acier "retassé" par l'addi- tion de certains agents.
Un autre but de l'invention consiste à réaliser la production d'un lingot "retassé" plus massif, c'est-à- dire d'un lingot contenant moins de soufflures que ceux
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qu'on a obtenus jusqu'ici et dans lesquels les défauts appelés "bouts noirs" sont plus ou moins complètement évités..
Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres, résulteront de la discussion qui va suivre des lingots "retassés" en général, et particulièrement des causes des défauts mentionnés ci-dessus.
On sait que l'acier "retassé't, appelé aussi acier ouvert ou acier à effervescence, pour le distinguer de l'acier reposé ou en partie reposé, est fabriqué par un procédé permettant aux gaz. de s'échapper librement du mé- tal pendant sa solidification dans les moules. On admet que ces gaz sont principalement de l'oxyde de carbone,de l'hydrogène et de l'azote, et comme au fur et à mesure qu'ils se dégagent,le lingot se solidifie, les gaz qui restent emprisonnés forment des soufflures de formes et de natures différentes.
Quelques-unes des soufflures sont très rapprochées- de la surface du lingot et s'étendent de cette surface vers le centre en donnant à la croûte supérieure une apparence spongieuse et il en résulte que dans beaucoup de lingots coulés de bouts la moitié inférieure paraît avoir au démoulage une couleur plus foncée que la moitié supé- rieureo Les lingots présentant ce défaut sont généralement appelés "lingots à bout noir". Un lingot dont la croûte superficielle est de cette nature s'arrachera et se brisera sous l'action des cylindres en produisant une barre mal- propre et rugueuse impropre à beaucoup d'usages.
Le dégagement des gaz est probablement causé par la réaction entre l'oxyde de fer et le carbone qui se trou- vent dans l'acier en fusion ( C + FeO#Fe+CO). La vi- tesse convenable de leur dégagement' est telle que l'acier ne monte pas en se solidifiant et que le lingot solidifié
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présente un sommet plat. La température de coulée et la rapidité dela coulée ont une grande action sur le dégage- ment de ces gaz.
Généralement parlant, lorsque la température est modérée et que le laitier sur lequel la chauffe a eu lieu avait une fluidité moyenne, les lingots tomberont d'envi- ron 5 à 7,5 cm dans les moules, en s'arrêtant la et en se solidifiant jusqu'à une distance d'environ 12, 5 à 15 cm de chaque côté (dans un lingot de 37,5 X 40 cm). Lorsque l'intensité de la réaction diminue, le métal est refoulé à travers le trou central de la croûte et l'action cesse.
Les facteurs suivants modifient les conditions qui accompagnent la solidifications A. Ceux lui tendent à faire tomber le lingot dans les moules.
1) Chauffage du côté froid de températures "nor- males" (pas trop froid, sans quoi le lingot se solidifiera, simplement sur place).
2) Chaleur de finissage sur un.laitier fluidea
3) Faible teneur de l'acier en carbone et en manganèse.
B. Ceux qui tendent à faire monter les lingots, dans les moules:
1) Température élevée.
2) Laitier épais.
3) Forte teneur en carbone et en manganèse.
C'est l'équilibre entre les facteurs, ci-dessus qui détermine la montée ou la descente du lingot ou, ce qui arrive souvent, la montée après une descente.. :La "descente dans les moulea" est généralement accompagnée d'une réaction. prolongée et une couronne se forme autour d'un petit trou.. @ La "montée dans les moules" est accompagnée d'une courte
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période d'action et la couronne s'étend autour d'un grand- troua
Par suite de la cessation de la réaction en pareil cas avant que la masse du métal ait atteint le point de solidification, le dégagement suivant de gaz au change- ment critique de solubilité gazeuse au passage de l'état liquide à l'état solide ne trouve aucun chemin libre pour
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s'échapper..
{ L'agitation due à "Ileffervescencell permettiait le passage libre de ces gaz hors du métal..} C'est parce que le gaz ne peut pas s'échapper qu'il forme. des souf- flures..
Les points essentiels pour 1 production de bons aciers. retassés. aont donc (a) d'avoir un acier "propre" en le faisant sous un bon laitier crémeux et (b) en même temps de donner au métal une durée de réaction suffisante dans les moules pour permettre aux gaz de s'échapper lors du changement d'état.
Il s'ensuit qu'un agent prolongeant cette période de réaction et conservant la.fluidité si nécessaire pour le dégagement des gaz augmentera notable- ment les qualités et l'aspect du lingoto
Avec ces considérations en vue, l'inventeur a fait récemment plusieurs expériences approfondies pour déter- miner les effets de divers agents d'addition sur les lin- gots retassés. Parmi ces agents, du minerai de chrome, des croûtes dé laminage, du chlorure de sodiums du spath- fluor et d'autres fluorures tels que le fluorure de so-
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et de baréun ont été essayésa
Le minerai de chrome et les croûtes, de laminage ont eu une légère action bonifiante, mais on a constaté que les fluorures et en particulier le spath-fluor sont les seuls agents qui aient eu une action très efficace et donné des résultats satisfaisants. Les essais faits au moyen de spath-fluor ont 'été brièvement les suivants:
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Une charge de 85 tonnes sur sole basique ouverte contenant 0,12 de carbone et 0,50 de manganèse. a été coulée dans soixante lingotières de 37,5 x 40 cm, jusqu'à une hauteur d'environ 1,40m à 1,50 m, contenant chacune envi- ron 1400 Kg de métal.
Cinq seulement des lingots ont été traités et la. moyenne des lingots restants est descendue de 2,5 cm dans les moules, pour remonter ensuite de 4 à 5 cm en formant un rebord ou couronne autour d'un trou de 14cm par 16 cm environ. La durée de formation du rebord'de neuf des lingots. non traités a été soigneusement observée et on a trouvé que la durée moyenne a partir de la fin de la. cou- lée jusqu'à la fin de l'action, de formation du rebord a été pour ces lingots de 9'35". Ces lingots formèrent un rebord. autour d'un trou de 14 cm par 16 cm environ.
Des additions d'environ 28,35 grammes de spath- fluor pulvérisé du commerce furent faites à cinq des lin- gots et les résultats observés ont été les suivants.: Lingot N 41 42 45 44 45.
Temps de for- 10 min. 10 min. 10 min. 10 min, 10 min.. ration du rebord. 20 sec. 50 sec.40 sec.45 sec. 50 sec.
Tous ces lingots sont tombés de 5 à 7,5 cm dans le moule et restés à ce niveau. Ils ont formé un rebord autour d'un trou de 7,5 cm par 10 cm. La plus petite ad- dition de spath-fluor a été faite au lingot N 41, ce qui est probablement cause que la.. @ durée de formation du .' rebord pour ce lingot est plus petite que celle qui a. été observée pour les quatre autres lingots. Ces cinq lingots tendaient à former un rebord descendant et après l'enlève- ment de la tête ils ne présentaient aucune partie spongieuse, tandis que les lingots non traités avaient des rebords montanta et présentaient des sommets spongieux.
Les lingots traités comprenaient le deuxième lot -
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de cinq. démoulés et se distinguaient facilement des lingots non traités par leurs bouts de couleur claire en comparai- son des bouts foncés du troisième lot démoulé cinq. minutes après. Dix minutes après le démoulage de vingt lingots, on constata que dans les lingots non traités (démoulés immédiatement après le démoulage des cinci lingots traités), une couleur foncée semblable s'étendait à 15 cm plus haut dans le bout que dans le cas des lingots traités.
En pratique il est utile de faire varier la quantité, de spath-fluor ou des autres fluorures utilisés d'environ 30 à 170 grammes pour 1350 Kg de métal, bien que la quantité la plus petite soit généralement suffisante pour donner de bons résultats. Le spath-fluor est ajouté au. moule de préférence lorsqu'on a. déjà versé une petite quantité de métal (environ 15 cm).
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode d'application du spath-fluor dans les mou- les et que, si tous les fluorures peuvent ne pas donner les résultats désirés, ceux qui ont été appliqués sont parti- culièrement efficaces, en sorte que l'invention vise l'application des- fluorures, en général et du spath-fluor en particulier dans le but indiqué..
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"IMPROVEMENT IN THE MANUFACTURING OF STEEL INGOTS
The present invention relates to the manufacture of steel ingots and its object is to reduce flange or "re-assuring" to a minimum.
One of the objects of the invention is to achieve an improvement in "shrunken" steel ingots by the addition of certain agents.
Another object of the invention is to achieve the production of a more massive "shrunk" ingot, that is to say an ingot containing less blowholes than those.
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that we have obtained so far and in which the defects called "black ends" are more or less completely avoided.
These and other objects of the invention will emerge from the following discussion of "squeezed" ingots in general, and particularly the causes of the above-mentioned defects.
It is known that "shrunken" steel, also called open steel or effervescent steel, to distinguish it from rested or partially rested steel, is manufactured by a process allowing gases to escape freely from the metal. tal during its solidification in the molds. It is assumed that these gases are mainly carbon monoxide, hydrogen and nitrogen, and as as they are released, the ingot solidifies, the gases which remain trapped form blowholes of different shapes and types.
Some of the blowholes are very close to the surface of the ingot and extend from this surface towards the center giving the upper crust a spongy appearance and as a result in many ingots cast from ends the lower half appears to have on demoulding a color darker than the upper half. Ingots with this defect are generally called "black-tipped ingots". An ingot with a surface crust of this nature will tear off and break under the action of the rolls producing a rough, unclean bar unsuitable for many uses.
The evolution of gases is probably caused by the reaction between iron oxide and carbon in the molten steel (C + FeO # Fe + CO). The suitable rate of their release is such that the steel does not rise as it solidifies and the ingot solidified.
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has a flat top. The casting temperature and the speed of the casting have a great effect on the release of these gases.
Generally speaking, when the temperature is moderate and the slag on which the heating has taken place had medium fluidity, the ingots will fall about 5 to 7.5 cm into the molds, stopping there and then resting. solidifying to a distance of about 12.5 to 15 cm on each side (in a 37.5 X 40 cm ingot). When the intensity of the reaction decreases, the metal is forced back through the central hole in the crust and the action ceases.
The following factors modify the conditions which accompany solidification A. These tend to make the ingot fall into the molds.
1) Heating on the cold side to "normal" temperatures (not too cold, otherwise the ingot will solidify, just in place).
2) Finishing heat on a fluid milk
3) Low carbon and manganese content of steel.
B. Those who tend to make the ingots rise, in the molds:
1) High temperature.
2) Thick slag.
3) High content of carbon and manganese.
It is the balance between the above factors which determines the rise or fall of the ingot or, what often happens, the rise after a descent ..: The "descent in the molds" is usually accompanied by a reaction. prolonged and a crown is formed around a small hole. @ The "rise in the molds" is accompanied by a short
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period of action and the crown extends around a large- troua
As a result of the cessation of the reaction in such a case before the mass of the metal has reached the point of solidification, the subsequent evolution of gas at the critical change in gaseous solubility on the transition from the liquid state to the solid state does not. find no free path for
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escape..
{The agitation due to "Ileffervescencell allowed the free passage of these gases out of the metal ..} It is because the gas cannot escape that it forms. Blisters ..
The essential points for 1 production of good steels. crumpled. aont therefore (a) to have a "clean" steel by making it under a good creamy slag and (b) at the same time to give the metal sufficient reaction time in the molds to allow the gases to escape during the change of state.
It follows that an agent which prolongs this reaction period and retains the fluidity so necessary for the evolution of gases will appreciably increase the qualities and the appearance of the ingoto.
With these considerations in view, the inventor has recently made several extensive experiments to determine the effects of various addition agents on packed ingots. Among these agents are chromium ore, rolling crusts, sodium chloride, fluorspar and other fluorides such as sodium fluoride.
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and baréun have been tried
The chromium ore and the rolling crusts had a slight improving action, but it was found that fluorides, and in particular fluorspar, are the only agents which have had a very effective action and given satisfactory results. The tests made with fluorspar were briefly as follows:
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An 85 ton load on an open basic hearth containing 0.12 carbon and 0.50 manganese. was poured into sixty 37.5 x 40 cm ingot molds, to a height of approximately 1.40 m to 1.50 m, each containing approximately 1400 kg of metal.
Only five of the bars were processed and the. average of the remaining ingots is lowered 2.5 cm in the molds, to then go up 4 to 5 cm by forming a rim or crown around a hole of 14cm by 16 cm approximately. The duration of formation of the nine rim of the ingots. untreated was carefully observed and it was found that the average time from the end of the. cast until the end of the action, the rim formation was for these 9'35 "ingots. These ingots formed a rim around a hole of about 14 cm by 16 cm.
Additions of about 28.35 grams of powdered commercial fluorspar were made to five of the ingots and the results observed were as follows: Ingot N 41 42 45 44 45.
Training time 10 min. 10 minutes. 10 minutes. 10 min, 10 min .. rim ration. 20 sec. 50 sec. 40 sec. 45 sec. 50 sec.
All these ingots fell from 5 to 7.5 cm in the mold and remained at this level. They formed a ledge around a 7.5 cm by 10 cm hole. The smallest addition of fluorspar was made to the N 41 ingot, which is probably the cause of the formation time of the. rim for this ingot is smaller than the one that has. was observed for the other four ingots. These five ingots tended to form a descending rim and after removal of the head they showed no spongy part, while the untreated ingots had ascending rims and exhibited spongy tops.
The bars processed included the second batch -
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of five. demoulded and were easily distinguished from untreated ingots by their light colored ends compared to the dark ends of the third demoulded batch five. minutes later. Ten minutes after the demoulding of twenty ingots, it was found that in the untreated ingots (demolded immediately after the demoulding of the treated cinci ingots), a similar dark color extended 15 cm higher in the tip than in the case of the ingots treated.
In practice it is useful to vary the amount of fluorspar or other fluorides used from about 30 to 170 grams per 1350 kg of metal, although the smallest amount is generally sufficient to give good results. Fluorspar is added to. mold preferably when one has. already poured a small amount of metal (about 15 cm).
It is understood that the invention is not limited to the mode of application of fluorspar in molds and that while all fluorides may not give the desired results, those which have been applied are in particular. particularly effective, so that the invention relates to the application of fluorides, in general and fluorspar in particular for the stated purpose.