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"Procédé pour l'amélioration des aciers"
La désoxydation de l'acier est un probléme fondamental de l'élaboration de l'acier, la Qualité de l'acier obtenu ayant un rapport direct avec le plus ou moins grand degré de désoxydation obtenu. On peut dire dans ce sens que le problème général de la fabrication de l'acier se résume, déphosphoration et désulfuration mises à part, par le but suivantà obtenir : éliminer les .oxydes dissous en provoquant le minimum d'inclusions non métalliques oxy- dées restant en suspension et emprisonnées à la solidification, par exemple inclusions d'alumine, de silicates, de titanates, etc..,..
La solution de ce problème implique qu'au moment des additions de Si, de Al, de Ti le bain contienne déjà très peu de
FeO et de Mno dissous, sinon les additions faites réduisent ces oxydes et provoquent des inclusions. D'où deux grands groupes de procédés d'obtention de métal sans soufflures
1 - Procédés où l'on part de matières premières Dures et où l'on cherche à oxyder le bain au inimum avant les opérat@ens finales, à savoir procédés mettant en oeuvre soit le four - il
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acide, soit le four électrique marchant en simple fusion, soit le creuset, soit le four à haute fréquence, ces procédés résolvant le problème par la suppression de la difficulté.
2 - Procédés à oxydation initiale forte de l'acier, à savoir les procédés basés sur l'emploi du four Thomas, du four Martin basique, du four électrique en affinage, ces procédés faisant appel à des matières premières quelconques, donc bon marché. Dans ce cas, suivant l'engin employé, on procède à une désoxydation plus ou moins complète avant l'addition des désoxydants normaux ; la qualité des produits obtenus est, de ce fait, plus ou moins grande, allant en sens croissant du procédé Thomas au procédé électrique.
Hais l'obtention de produits de qualité ne peut se faire qu'au prix d'opérations longues et, par suite, coûteuses.
Dans le cas des aciers durs la désoxydation avant addition est faite, en partie, à l'aide du carbone ajouté, par ébullition du CO et, en partie, par action dissolvante du laitier; dans le cas des aciers doux la désoxydation a lieu uniquement à l'aide de laitiers, dont le pouvoir dissolvant agit en éliminant progressivement par diffusion le FeO dissous dans le bain. Le lai- tier agit sur la surface du métal immédiatement en contact avec lui en se mettant en équilibre avec elle ; de l'oxyde de fer dif- fuse des autres couches vers la surface et, si l'on a soin de dé- soxyder continuellement le laitier, on arrive à soutirer, au prix dtun temps long, continuellement de l'oxyde au bain. L'exemple extrême de ce procédé est la méthode dite en laitier carburant au four électrique.
Dans le cas des aciers carburés, la désoxydation est faite =- la fois par l'action du carbone et par celle du laitier.
La désoxydation par le carbone présente d'ailleurs l'inconvénient de donner un rendement irrégulier du carbone ajouté, une partie se dissolvant dans le bain et l'autre se dégageant sous forme de @
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CO. ce qui nécessite des corrections ultérieures pour arriver à la teneur en carbone visée pour l'acier, et une proplongation des opérations.
Il manquait donc jusqu'ici un moyen simple, rapide et économique permettant d'éliminer la plus grande partie du FeO et du MnO dissous dans l'acier et d'obtenir très rapidement, à par- tir d'un métal oxydé, un métal suffisamment désoxydé pour que des additions finales (Si, Al, Ti, etc...) produisent un minimum d'in- clusions, donc un acier de qualité assimilable par exemple à l'a- cîer élaboré au four électrique.
La présente invention a pour but de fournir un moyen particulièrement simple et rapide d'obtenir ce résultat.
Elle consiste essentiellement à brasser énergiquement avec l'acier à désoxyder, en état de fusion, un laitier préalable- ment fondu possédant un pouvoir dissolvant le plus élevé possible à l'égard des oxydes de fer, donc de préférence un laitier acide contenant une quantité faible de FeO, le brassage en question étant réalisé de façon à assurer le contact le plus intime possible entre les différentes particules du métal et du laitier,
On donne, bien entendu, au laitier un degré de fluidité aussi grand que possible pour faciliter son émulsion avec le métal.
Aussitôt la désoxydation réalisée, ce qui a lieu dans un temps, extraordinairement court, on peut séparer, par exemple par décantation, l'acier désoxydé d'avec le laitier qui s'est chargé en oxydes.
Le procédé de brassage importe peu, pourvu que ce con- tact intime soit obtenu. A titre d'exemples non limitatifs, ce bras- sage peut être obtenu en coulant le metal sur le laitier fondu, .-Jans un four ou dans une poche, ou en coulant simultanément métal et laitier dans 'la poche ou le four. La seule durée de la coulée suf-
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fit pour que la désoxydation se produise.
D'autres moyens peuvent être conçus pour arriver au même résultat, en particulier coulée du métal et du laitier, préalablement fondu, dans un four à induc- tion électrique et création par le champ électrique d'une agitation intense du métal, etc..,
L'expérience prouve que, dans ces conditions, l'agita- tion rend très rapide une réaction qui se ferait lentement entre les deux liquides de densités très différentes s'ils étalent sim- plement superposés en deux couches. L'agitation du laitier fondu-, hors d'équilibre en tous ses points avec le métal, entraîne en ef- fet une désoxydation extrêmement importante et rapide de celui-ci.
Il a été constaté, par exemple, qu'une agitation énergique avec - un laitier fondu répondant aux caractéristiques énoncées ci-dessus, agitation dont la durée a été inférieure à une minute, a suffi pour qu'un métal extra-doux, suroxydé volontairement, ait pu être calme avec une addition de 0,06 % d'Al généralement nécessaire dans la pratique courante pour calmer un métal de même analyse après une longue désoxydation d'une à doux heures au four électrique basique et une addition préalable de 0,3 % de Si.
On constate naturellement un enrichissement parallèle en oxyde de fer du laitier acide fondu.
Ce résultat est évidemment tout à fait surprenant et remarquable et impossible à prévoir à priori.
Il en résulte que le présent procédé apporte un moyen entièrement nouveau, extrêmement simple et rapide de désoxyder les aciers.
A titre d'exemple non limitatif, il permet en parti- culier d'obtenir à partir de métal Thomas doux en quelques minutes au plus, sans apport de chaleur extérieure, un acier au moins gussi désoxydé, avant toute addition, que de l'acier doux désoxydé lon- @
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.guement au four électrique basique et ayant déjà reçu des additions de Si.
Dans le cas de métal carburé ce procédé permet d'obte- nir le rendement quasi intégral du carbone ajouté, en même temps qu'une bonne désoxydation.
Il a été question jusqu'ici de métal calme, ,nais l'on peut aussi désoxyder ainsi du métal destiné à être coulé non calme.
La composition des laitiers mis en oeuvre pour l'ap- plication de la présente invention peut varier dans de très larges limites, à condition que ces laitiers contiennent très peu d'oxyde de fer pour pouvoir ainsi dissoudre le FeO dissous dans l'acier ; leur action sera d'autant plus énergiaue qu'ils seront plus avides de FeO, donc en principe plus acides, sous la réserve qu'ils soient bien fondus afin de pouvoir se mélanger intimement au metal. Des fondants pourront, dans ce but, être ajoutés au laitier.
Il y a avantage, au point de vue économique, à rachar- ger dans le four à fusion de laitier, les laitiers oxydés et à les y traiter par un réducteur afin de les réutiliser à nouveau pour la désoxydation.
Voici, à titre d'exemple, deux opérations effectuées sans moyens spéciaux propres à augmenter le brassage et le contact laitier-métal et qui montrent suffisamment les énormes possibili- tés apportées par la présente invention.
Premier exemple - On a coulé dans une poche environ une tonne de laitier liquide de composition :
SiO2 57,80 % A1203 15,60 %
Ca 0 12,50
Mn 0 4,07 %
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Fe 0 2,04 %
Ma2O 8,00%, rendu plus fluide par cette addition de soude.
Sur ce laitier on a coulé quatorze tonnes de nétal ayant l'analyse :
C 0,075 %
Si 0,040 %
Mn 0,095 %, obtenu par affinage poussé très loin dans un four électrique basique, métal auquel on avait ajouté préalablement 250 Kgs d'une fonte synthé- tique contenant
C 3,50 % Si 6,00 Si 6,00
Mn 0,73 %, dans le but d'aboutir à une teneur en carbone de 0,14 % environ.
La coulée du métal sur le laitier durant une 'minute a provoqué un brassage énergique; immédiatement après on a coulé en lingotières.
Les lingots ont retassé sous charbon de bois sans addition supplémentaire; ils avaient l'analyse :
C 0,145 %
Si 0,140 %
Mn 0 ,100 %
On a donc réalisé en une minute, à partir de métal suroxydé, un acier doux, avec pour toute addition calmante, 0,110 % de Si, résultats qu'il serait extrêmement difficile, sinon impossi- ble, d'obtenir en four électrique, même après une désoxydation de plusieurs heures par les laitiers pratiquée à la manière ordinaire.
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Cet acier était parfaitement calme ce qui prouve au'on était arrivé à un état de désoxydation très poussée.
Le laitier après brassage a donné une teneur en FeO de 4,6 %.
Deuxième exemple - On a coulé dans une poche mille deux cents Kgs de laitier liquide de composition
Si O2 68,20 %
A1203 11,92 %
Ca 0 8,08 %
Mn 0 4,19 %
Fe 0 0,25 %
Na2O 7,00 %
Sur ce laitier, on a coulé quatorze tonnes d'un métal ayant l'analyse :
C 0,020 %
Si 0,010 %
Mn 0,025 % c'est-à-dire équi- valent aux fers les plus doux obtenus industriellement, ceci au prix d'un surraffinage qui avait bien entendu suroxydé en même temps le fer.
Après brassage intime du à la coulée, durant une mi- nute dix secondes on a coulé sur lingotières avec additions d'Al croissantes dans les différentes lingotières. Dès l'addition de 0, 06 % d'Al, le métal a retassé profondément sous charbon de bois, résultat tout à fait remarquable indiquant une désoxydation par- faite pour une telle qualité d'acier.
Troisième exemple - On a fabriqué du métal extra-doux après décrassage, ayant les teneurs suivantes :
C 0,050 %
Si 0,010 % Mn 0,042%
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Ce métal a été carburé après addition d'anthracite jusqu'à une teneur de Carbone de 0,475 %, ceci sur bain nu, sans formation de laitier ni action de désoxydant quelconque.
Ce métal a été versé dans une poche sur mille deux cnts Kgs de laitier ayant la composition ci-après :
Silice 70
Soude 25 %
Chaux 5 %
On a immédiatement coulé des lingots avec additions d'aluminium croissantes. Dès l'addition d'une teneur en aluminium de 0,010 %, quantité donc infime l'acier a retassé parfaitement sous charbon de bois.