<Desc/Clms Page number 1>
" perfectionnements aux alliages ferreux résistant à la corrosion et aux procédés pour les fabriquer ".
Cette invention concerne des perfectionnements apportés aux alliages ferreux résistant à la corrosion et aux procédés pour fabriquer ces alliages.
L'invention a pour objet un alliage ferreux capable de résister,à un degré marqué,à la corrosion et d'être soumis à
<Desc/Clms Page number 2>
diverses opérations mécaniques soumettant le métal à des efforts élevés, telles qae les opérations de perçage, d'étirage à froid, eto., sans que sa propriété de résister à la aorro- sion soit diminuée ou sans que la surface on la structure interne de l'objet travaillé soit détériorée.
L'invention a en outre pour objet un alliage :ferreux qni résiste à la corrosion et qui, en raison de la façon dont il se comporte lorsqu'il est soamis aux susdites opérations mécaniques, peut être travaillé avec succès oa transformé en tubes sans soudure, plaques de chaudière, tubes sondés, etc.
Ces objets de l'invention, et d'autres encore, seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après.
Au cours de leur fabrication, les susdits alliages sont caractérisés, à l'état fonda, par le développement de gaz dans la lingotière et à l'état solide, par le fait qu'ils ne contiennent pas de résidu appréciable des agents tranquillisateurs ordinaires, tels que le silicium, l'aluminium, le ziroo- niu, le titane ou le manganèse, lorsqu'ils sont employée en très grandes quantités à l'état métallique ou non combiné.
Les aciers qui possèdent ces caractéristiques sont des aciers " bouillonnants " par oppoaition aux aciers " reposés " qui ne bouillonnent pas lorsqu'ils sont codés dans les lingotières.
Les alliages " bouillonnants" décrits dans les ouvrages de métallurgie se prêtent admirablement à la fabrication des tôles et, en général, de tous les articles qui sont fabriqués par un procédé dans lequel le métal est simplement soumis à des forces de compression.
Toutefois, lorsqu'on essaie de soamettre ces alliages à des efforts de traction on d'expansion, comme oeux qui s'exer- cnet, par exemple dans la fabrication des tubes sans soudure par le procédé de perçage ordinaire, dans la fabrication des tôles de chaudières et dans la fabrication des tubes sondés à
<Desc/Clms Page number 3>
l'aide de feuilles de métal, on remarque que le métal a une tendance marquée à se déchirer et à être, en général, rouverin et faiblement ductile transversalement.
Ces effets sont probablement dûs à la présence de nom- breuses soufflures et inclusions d'oxyde de fer fFeO) bien distribuées dans le métal. Lorsqu'on chauffe le métal prépa- ratoirement aux opérations de perçage, etc., ces inclusions d'oxyde de fer deviennent facilement solubles dans le métal et, lorsque le métal se refroidit, elles ne se précipitent plus. Les oxydes dissous et les soufflures présents dans ces alliages " bouillonnants " font que le métal est sujet à. être brisé ou déchiré pendant les opérations de perçage.
Suivant la présente invention, on propose de remédier à ces défauts en ajoutant aux alliages du manganèse sous 1' une quelconque de ses formes bien connues, mais de préférence sous forme de ferro-manganèse à faible teneur en carbone ( con- tenant environ 83% de manganèse et environ 0,5 % de carbone ). n
Dans le cas d'additions du ma/ganèse seul. il a été dé- terminé que 10à 25% seulement des tubes produits par des o- pérations de perçage sont entièrement satisfaisants.
Le rejet des tubes est dû dans ce cas au fait que l'addition de manga- nèse seul produit un lingot dont la couche superficielle est mince et spongieuse et dont le centre présente des soufflares à un degré exagéré. pour remédier à cet état et obtenir un lingot présentant une bonne surface et exempt de soufflures. on propose d'ajouter au métal, pendant qu'il est à l'état fonda, des quantités con- sidérables d'agents tranquillisateurs,tels que l'aluminium et le silicium, ou le silicium seul, de préférence sous forme d' un de ses ferro-alliages contenant 50 % de silicium.
Dans le cas de l'addition du. silicium seul, on propose de l'ajouter en quantités telles que le métal conserve une
<Desc/Clms Page number 4>
teneur résiduelle en silicium s'élevant jusq'à 0,50 % mais, lorsque le silicium est ajouté en combinaison avec l'aluminium, la tenear résiduelle en silicium peat être beaucoup plus faible et il n'est pas nécessaire, en tout cas, qu'elle dépasse 0,20 %.
On ajoute du manganèse en quantités telles que le métal oonserve une tenear résiduelle en manganèse de 0,20% à 1 %. L'aluminium résiduel n'est jamais présent autrement que sous forme de traces.
Les alliages envisagés par l'invention ne contiennent pas plus de 0.20% de carbone, étant donné que des quantités plus grandes de carbone ont un effet nuisible sur la propriété que possède l'alliage de résister à la corrosion, lequel effet ne peut pas être corrigé efficacement par les autres ingrédiente présents. Le cuivre, qui est principalement ajouté à cause des propriétés de résistance à la rouille ou à la corrosion qa'il donne à l'alliage, peut être présent en quantités variant de 0,20 à2 %, et le molybdène peut être présent jasqu'à 0,20 %.
Le molybdène permet d'incorporer à l'alliage une quantité plus grande de cuivre que celle qui pourrait ordinairement être incorporée sans déterminer une liqaation et d'antres effets nuisibles, et augmente,par suite/la propriété que possède l'alliage de résister à la corrosion. Le manganèse peut être présent en quantités variant de 0,20 à 1% et le silicium en quantités allant jasqu'à 0,50 %. Le soufre et le phosphore sont présents en très faibles quantités, c'est-à-dire que la tenear de l'alliage en chacun de ces corps ne dépasse pas 0,04 %. Lorsque l'aluminium est ajouté à titre d'un des agents transquillisateurs, on peut en trouver des traces dans le produit fini. Dans tous les cas, le reste de Italliage est constitué par du fer.
Une charge typique établie suivant l'invention est la suivante :
<Desc/Clms Page number 5>
On charge 125 tonnes d'un mélange de gueuses de fonte et de riblona dans un four Martin à sole basique et on les fond de la manière usuelle avec une addition initiale de chaux. Des additions de ahaux supplémentaires sont effectuées au cours de l'opération jusqu'à oe que la quantité totale de chaux ajoutée ait atteint 13,25 tonnes. On ajoute 5 tonnes de minerai de fer en plusieurs fois et à certaines intervalles de la période d' affinage. Enfin les charges d'alliage suivantes sont introduites dans le four 510 kg. de cuivre et 130 kg. de molybdène sous forme de molybdate de calcium du commerce.
Au moment de la coulée, des charges sont introduites dans la poche comme suit : 468 kg. de ferro-manganèse contenant 83% de manganèse et environ 0,5 % de carbone, 100 kg. d'aluminium en bâton et 87 kg. de ferro-silicium à 50 %.
L'analyse finale de l'aliage est la suivante : carbone 0,043 %, manganèse 0,33 %, ouivre 0,49 %, molybdène 0,09 %, silicium 0,027 %, soufre 0,020 %, phosphore 0,007 %.
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements to Corrosion Resistant Ferrous Alloys and Processes for Making Them".
This invention relates to improvements in corrosion resistant ferrous alloys and methods of making such alloys.
The invention relates to a ferrous alloy capable of resisting, to a marked degree, corrosion and of being subjected to
<Desc / Clms Page number 2>
various mechanical operations subjecting the metal to high stresses, such as drilling operations, cold drawing, etc., without its property of resisting aorro- sion being reduced or without the surface or the internal structure of the metal being reduced. the worked object is damaged.
The invention further relates to an alloy: ferrous which resists corrosion and which, due to the way in which it behaves when subjected to the aforesaid mechanical operations, can be successfully worked or transformed into seamless tubes , boiler plates, sounded tubes, etc.
These objects of the invention, and others still, will be demonstrated during the description given below.
During their manufacture, the aforesaid alloys are characterized, in the molten state, by the development of gas in the mold and in the solid state, by the fact that they do not contain any appreciable residue of ordinary tranquilizers, such as silicon, aluminum, ziroo- niu, titanium or manganese, when they are used in very large quantities in the metallic or uncombined state.
Steels which have these characteristics are "bubbling" steels as opposed to "rested" steels which do not bubble when encoded in the molds.
The "bubbling" alloys described in the works of metallurgy lend themselves admirably to the manufacture of sheet metal and, in general, all articles which are made by a process in which the metal is simply subjected to compressive forces.
However, when attempts are made to bring these alloys to tensile or expansion forces, such as those which are exerted, for example in the manufacture of seamless tubes by the ordinary drilling process, in the manufacture of sheet metal. of boilers and in the manufacture of
<Desc / Clms Page number 3>
with the help of metal sheets, it is noticed that the metal has a marked tendency to tear and to be, in general, rouverine and weakly ductile transversely.
These effects are probably due to the presence of numerous blowholes and iron oxide inclusions (fFeO) well distributed in the metal. When the metal is heated in preparation for drilling operations, etc., these iron oxide inclusions easily become soluble in the metal and, when the metal cools, they no longer precipitate. The dissolved oxides and blisters present in these "bubbling" alloys cause the metal to be subject to. be broken or torn during drilling operations.
According to the present invention, it is proposed to overcome these shortcomings by adding to the alloys manganese in any of its well known forms, but preferably in the form of low carbon ferro-manganese (containing about 83%. manganese and about 0.5% carbon). not
In the case of additions of the magnesium alone. it has been determined that only 10-25% of the tubes produced by drilling operations are fully satisfactory.
The rejection of the tubes is in this case due to the fact that the addition of manganese alone produces an ingot with a thin and spongy surface layer and the center of which blows to an exaggerated degree. to remedy this condition and obtain an ingot having a good surface and free from blowholes. it is proposed to add to the metal, while it is in the molten state, considerable quantities of tranquilizers, such as aluminum and silicon, or silicon alone, preferably in the form of a compound. of its ferro-alloys containing 50% silicon.
In the case of the addition of. silicon alone, it is proposed to add it in quantities such that the metal retains a
<Desc / Clms Page number 4>
residual silicon content amounting to 0.50% but, when silicon is added in combination with aluminum, the residual silicon tenear peat be much lower and it is not necessary, in any case, that it exceeds 0.20%.
Manganese is added in amounts such that the metal retains a residual manganese tenure of 0.20% to 1%. Residual aluminum is never present other than in trace amounts.
The alloys contemplated by the invention do not contain more than 0.20% carbon, since larger amounts of carbon have a deleterious effect on the alloy's property of resisting corrosion, which effect cannot be achieved. effectively corrected by the other ingredients present. Copper, which is mainly added because of the rust or corrosion resistant properties which it gives to the alloy, may be present in amounts varying from 0.20 to 2%, and molybdenum may be present as well. at 0.20%.
Molybdenum allows a greater quantity of copper to be incorporated into the alloy than that which could ordinarily be incorporated without determining liqaation and other deleterious effects, and therefore increases the property of the alloy of resisting. corrosion. Manganese can be present in amounts varying from 0.20 to 1% and silicon in amounts ranging up to 0.50%. Sulfur and phosphorus are present in very small amounts, that is, the tenear of the alloy in each of these bodies does not exceed 0.04%. When aluminum is added as one of the transquillating agents, traces of it can be found in the finished product. In all cases, the rest of Italliage consists of iron.
A typical load established according to the invention is as follows:
<Desc / Clms Page number 5>
125 tonnes of a mixture of pig iron and riblona are loaded into a Martin basic hearth furnace and melted in the usual manner with an initial addition of lime. Additional lime additions are made during the process until the total amount of lime added has reached 13.25 tonnes. 5 tonnes of iron ore are added in batches and at certain intervals during the refining period. Finally, the following alloy charges are introduced into the 510 kg oven. of copper and 130 kg. of molybdenum in the form of commercial calcium molybdate.
At the time of casting, loads are introduced into the pocket as follows: 468 kg. of ferro-manganese containing 83% manganese and about 0.5% carbon, 100 kg. aluminum stick and 87 kg. 50% ferro-silicon.
The final analysis of the alloy is as follows: carbon 0.043%, manganese 0.33%, drunk 0.49%, molybdenum 0.09%, silicon 0.027%, sulfur 0.020%, phosphorus 0.007%.