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"Procédé d'obtention d'aciers présentant une grande propreté micrographique".
Des études métallurgiques récentes ont mis en évidence l'influence considérable qu'ont sur les propriétés des aciers, en général, des quantités relativement très petites d'aluminium présentes dans l'acier, et que de faibles variations de ces teneurs suffisent pour modifia profondément nombre de propriétés de l'acier, telles que grosseur de grain à l'essai Mac Quaid Ehn, normalité, profondeur de trempe, aptitude à la surchauffe, propriétés mécaniques, etc. Il a été montré, en particulier, que des additions substantielles d'aluminium dans l'acier permettent
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d'obtenir,sans avoir recours à des additions coûteuses comme le vanadium par exemple, des aciers à grain fin, très avantageux pour de nombreux usages.
Si l'aluminium est ajouté dans la poche ou la lingotière, il faut alors @ avoir recours, selon les auteurs, à des additions d'alumi- nium allant de 0,025 à 0,050 %'et même quelquefois davan- tage. Mais il est reconnu en général,'par les auteurs, que ces additions ont des effets défavorables sur la propreté micrographiques de l'acier et qu'en tous cas, pour éviter ces effets, il est nécessaire de pousser la désoxydation à un degré très élevé, sans que d'ailleurs soit précisé com- ment ce résultat peut être obtenu. Les additions d'aluminium tendent aussi à augmenter le nombre et l'importance des dé- fauts internes do l'acier apparaissant à l'usinage sous forme de lignes capillaires (dé,signées en anglais sous le nom de "hair lines").
Ces additions tendent également à provoquer la formation de groupes d'inclusions appelée "grappes d'alumine" (en anglais "alumina clusters" ou "alumina stringers" et en allemand "Tonerdeschleiern") très défavorable à l'aspect micrographique de l'acier.
Par ailleurs, on a déjà étudié des laitiers à base d'alumine,de chaux de silice, et de coke en vue de recher- cher l'effet de tels laitiers sur la déphosphoration, la désulfuration et la désoxydation de l'acier.
Les résultats de ces travaux avaient amené aux conclusions suivantes :
1) Il est possible, en faisant agir sur l'acier do tels laitiers d'obtenir une désulfuration et même une désoxydation, en opérant comme il est de pratique usuelle au four électrique basique avec des laitiers purement
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calcaires, à savoir en chargeant sur le bain un laition composé d'Al2O3, CaO, SiO2 et coko en formant ainsi ur. la± tier carburé que l'on laisse agir pendant une durée assez longue. Un tel procédé ne fait que répéter, avec un laitier chargé en alumine, la technique bien connue do la désoda- tion et désulfuration par laitier carburé au four électrique.
Il ne donne aucun avantage spécial par rapport à cette tochnique; il en a les mêmes inconvénients : durée, carburation progressive du métal, rendant la précision d'analyse en carbone plus difficile à obtenir, très grande difficulté @'ap- plication aux aciers extra-doux. Il présente, par contre, par rapport aux laitiers carbures de graves inconvénients : attaque plus grande du revêtement par des laitiers qui sont corrosifs vis-à-.vis de celui-ci et, d'autre part, augmenta- tion importante du prix des matières premières, donc d'' l'opération, qui n'est compensée ni par un avantage tochnique, ni par une économie due à un raccourcissement de l'opération.
2) Un tol procédé nécessite la présence d'une atmosphère réductrice et une température élevée ne pouvant pratiquement être attointe, pour l'élaboration de l'acier, que dans les fours électriques. Co procédé est donc pratiquement limité au four électrique, comme du reste les procédés usuels faisant appel aux laitiers basiques "blancs" ou "carburés".
3) Les laitiers alumineux utilisés dans ces expérien- ces s'épaississaient au fur et à mesure de la formation des carbures. Leur fluidité diminuait donc au fur et à mesure que leur efficacité augmentait.. Conformément à la présente invention la demanderesse
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a découvert un procédé permettant d'obtenir, régulièrement et dans des conditions remarquablement simples, des aciers pré- sentant une extrême propreté micrographique, quelle que soit leur finesse de grain et même s'ils reçoivent ultérieurement au four, en poche ou en lingotière, des additions relative- ment importantes d'aluminium (jusqu'à 0,020 %, 0,030 % ou plus).
Un tel résultat est en outre obtenu aussi bien sur des aciers doux que sur des aciers mi-durs ou durs, quoi- qu'il soit bien connu que des aciers doux sont beaucoup plus difficiles à obtenir propres surtout lorsqu'ils sont à grain fin.
L'invention consiste à faire agir sur l'acier, on présence d'un réducteur énergique dont l'oxyde présente un caractère acide-plus particulièrement le silicium ou éven- tuellement le titane ou le zirconium- introduit en proportion convenable dans 'le métal, un laitier principalement composé d'alumine et de bases alcalino-terreuses et/ou alcaline.';, cette action étant prolongée jusqu'à ce que le laitier ne contienne plus que des quantités très faibles d'oxyde ce fer, de l'ordre de 1 % ou même inférieures à cette teneur ot, parallèlement, des quantités relativement faibles d'oxyde do manganèse.
Le procédé de la demanderesse ne nécessite pas de température anormalement haute et peut aussi bien être appli- qué au four Martin qu'au four électrique ou dans tout autre appareil d'élaboration. La'carburation du laitier, par exemple au moyen de coke, s'avère inutile; il n'y a pas dans le pré- sent procédé de carburation du laitier car celle-ci est com- plètement inutile, la réussite de l'opération n'étant @
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nullement conditionnée par la formation de carbures.
Il suffi@, comme indiqué ci-dessus, de laisser agir le réducteur suf-isa,,- ment longtemps pour que la teneur en oxydes métalliques devienne extrêmement faible, ce qui a lieu dans un temps relativement court ou même extrêmement rapide si l'on applique le mode opératoire avec brassage violent tel que décrit plus loin. L, laitier, quoiquil devienne de plus en plus pauvre en oxydes ,tal- liques, réductibles par le laitier, reste en effet fluide pendant toute l'opération et est ainsi particulièrement apte à réagir rapidement avec le métal. Le réducteur énergique to@ que le silcium, est ajouté au bain avant ou pendant l'action du laitier.
L'addition peut être faite sur un bain très oxyde, renfermant par exemple 0,080 % d'oxygène et il est remarquable de constater que, même dans ce cas, le résultat final d'e@trê- me propreté micrographique est obtenu.
L'action du réducteur énergique a essentiellement peur but, combinée avec l'action du laitier alumineux conforme l'invention, de réduire de l'alumine et d'introduire parallèle- ment de l'aluminium dans le métal, ce qui ne s'obtient pratiquement que lorsque l'action du réducteur a été conduite de façon à abaisser la teneur en FeO à des valeurs extrêmement basses comme le montrent les exemples cités plus loin.
Cette influence du réducteur est prouvée, par le fait, par exemple, que si l'on brasse, conformément à une des méthodes d'exécution de l'inven- tion indiquées plus loin, un acier ne contenant pas de silicium ou de réducteur équivalent avec un laitier conforme à l'invention, à teneur initiale cependant très faible en oxyde de fer, 0,4 % par exemple, on n'obtient pas l'effet d'affinage du grain Mc Quaid Ehn, qui serait dû à la réintroduction d'Al indiquée ci-dessus et ceci même avec des aciers à haute teneur en carbone.
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On constate que les quelques très petites inclusions oxydées existant, après solidification, dans l'acier traité con- formément au procédé, sont cristallines, peu groupées, et ne s'allongent pas lors du laminage et du forgeage. L'acier ne présente pas, ou extrêmement peu de défauts capillaires ou "hair lines" et ceux-ci, lorsqu'ils existent, sont de très petites dimensions. En outre et contrairement à ce que laissaient prévoir les travaux rappelés ci-dessus, le procédé suivant l'invention assura une désulfuration de l'acier, même si l'on part de teneurs en soufre déjà basses, par exomple de l'ordre de 0,020 %, de sorte qu'on obtient des aciers également très propres du point de vue des inclusions de sulfurés.
L'expérience prouve que l'acier traité conformément à l'invention contient une certaine quantité d'aluminium. On remarque en effet que, même si l'on n'a pas ajouté d'aluminium au métal, en cours d'opération ou ultérieurement, ni introduit dans les laitiers de désoxydants contenant de l'aluminium, l'acier obtenu - qui retasse profondément en lingotière, a@oc masselottes et charbon de bois sur la tête des lingots - pésen- te quelques rares inclusions contenant de l'alumine, ce qui, montre une introduction d'aluminium dans le métal;
d'autre @art, cette introduction et la présence d'aluminium dissous dans.e métal est également prouvée par le fait que des additions extrômement faibles d'aluminium dans la poche ou en lingotière, de l'ordre de 0,005 % par exemple, suffisent pour obtenir des aciers à grain Mc Quaid-Ehn fin, ce qui ne peut habituellement être obtenu, même sur des aciers bien désoxydés au préalable, qu'avec des additions d'aluminium de 3 à 10 fois plus importantes. Co fait constitue d'ailleurs l'un des avantages du procédé faisant l'objet de l'invention.
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Un autre avantage de ce procédé est de permettre l'obtention de très bonnes surfaces de lingots, ce qui diminue les frais de burinage ot de meulage.
Voici quelques exemples des résultats remarquables procurés par l'application de l'invention.
EXEMPLE 1.
Une charge de 15 T. d'acier a été fondue au four électrique, en vue de la fabrication d'un acier au nickel-chromo de cémentation.
Après décrassage du laitier de fusion on a effectué, dans le bain suroxydé, des additions de chrome et de manganèse et on a ajouté 0,400 % de silicium puis l'on a brassé
EMI7.1
violemment l'acier avec 4 d'un laitier a1umino-a1ca1ino- terreux, préalablement fondu, placé au fond de la poche de coulée et qui avait la composition suivante : A1203 43 % FeO 1,5 %
EMI7.2
CaO 47 je mi02 1,4 %
Si 2 7 %
Après le brassage violent du métal et du laitier, le laitier qui était remonté au dessus du métal avait la composition suivante .
A1203 35 % FeO 0,6 %
EMI7.3
CaO 46 % Mn0 0,5 nô Si02 14 j iî02 1,2 % L'analyse du métal après traitement était :
EMI7.4
C 0,135 % Cr 0, 73 %
Si 0,265 % S 0,006 %
Mi 0,590 % P 0,009 %
Ni 2,81 % le reste étant pratiquement du fer.
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La teneur en oxygène du métal était de 0,072 immédiatement après décrassage; 0,021 % après addition du manganèse, du silicium et du chrome et 0,0025 % après le brassage violent. La teneur en soufre a été abaissée à la teneur, extrêmement basse pour un acier doux,de 0,006 %.
Une addition de 0,005 % d'aluminium lors de la coulée en lingotières a suffi pour conférer à ce métal un grain austénitique uniformément fin (6-7 à l'essai Mac Quaid-Ehn).
L'exploration par tournages aux diamètres successivement décroissants de 75,65 et 55 m/m d'une barre rondo de 85 m/m de diamètre et de 1 m de longueur -exploration qui a consisté dans l'examen, sur la surface finement usinée, de tous les défauts'capillaires visibles, n'a permis, dans le métal à grain fin, de déceler au total pour les trois passes d'usinage qu'un seul défaut de 1,5 m/m et neuf défauts ponctuels de longueur inférieure à 1 m/m.
Le nombrage des inclusions oxydés sur la demi-coupe longitudinale d'une billette carrée de 80 m/m de côté, provenant de la région médiane d'un lingot nt ayant reçu aucune addition d'aluminium a été effectué. Ce nombrage a porté sur une largeur de 1,76 m/m, la longueur des inclusions rencontrées ayant été notée et, dans le cas des groupes d'inclusions, la longueur totale du groupe ayant été notée comme telle. L'examen a décelé seulement 4 inclu- sions de longueur comprises entre 0,07 et 0,17 m/m et une inclusion de 0,20 m/m.
Le. même examen effectué sur un lingot de la même coulée ayant reçu une addition de 0,020 % d'aluminium on lingotière a décelé 5 inclusions comprises entre 0,07 ot
0,17 m/m et aucune de dimension supérieure.
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Toutes ces inclusions sont constituées par de l'alumino, EXEMPLE II.
Le même traitement a été appliqué à une coulée de 15 tonnes d'un acier dur au chrome avec le même laitier initial que dans l'exemple I, On avait ajouté au métal 0,350% de silicium.
Après traitement conforme au procédé, le laitier présentait la composition suivante : A1203 39 % FeO 0,6 %
CaO 47 % MnO 0,4 %
SiO2 10,5 % Ti02 1,1 %
Mg0 1,5 %
L'analyse du métal, après traitement, était :
C 1,050 % Cr 1,37 %
Si 0,0265 % S 0,005 %
Mn 0,300 % P 0,008 % le reste étant principalement du fer.
Sa teneur en oxygène total qui était de 0,0075 % après addition de Mn, Si, Cr a été abaissée à 0,0015 % et la teneur en soufre jusqu'à 0,005 %.
L'essai d'exploration par tournage décrit plus haut a mis en évidence dans les mêmes conditions seulement quatre défauts ponctuels de longueur inférieure à 1 m/m pour un ? lingotà grain fin.
.. Le nombrage des inclusions oxydées, qui étaient toutes d'alumine, effectué également dans les mêmes conditions, a décelé seulement quatre inclusions de longueur comprise entre 0,07 et 0,17 m/m et aucune de dimension supérieure. Un lingot ayant reçu une addition de 0,020 % d'aluminium en lingotière, montra trois inclusions de longueur comprise entre 0,07 et 0,17 m/m et une de 0,22 m/m de longueur, Le grain austénitique, d'après l'essai Mac Quaid Ehn, a été trouvé uniformément fin dès une addition d'aluminium de 0,007 %.
On pourrait évidemment, sans sortir du cadre de l'invention, ajouter à l'acier, outre le silicium ( ou
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éventuellement le titane ou zirconium), de l'aluminium, avant ou pendant le traitement par le laitier alumineux et alcalin-alcalino-terreux. Cette addition ne paraît toutefois présenter aucun intérêt spécial, l'essentiel restant l'action du silicium (ou éventuellement du titano ou du zirconium) sur un tel laitier, prolongéo jusqu'à ce que le laitier contienne très peu d'oxyde de for et relativement pou d'oxyde de manganèse.
D'autre part, le laitier peut contenir initialement une certaine proportion.d'oxydes de fer et de manganèse, à condition que le laitier final soit très pauvre en cos matières ; mais l'inconvénient d'une telle façon d'opérer serait d'occasionner une consommation inutile d'agent réducteur dont l'oxyde est acide (silicium par exemple) incorporé à l'acier, une partie de cet agent devant alors servir à réduire les oxydes de fer et de manganèse, ce qui conduirait à en ajouter une plus grande quantité. Il est vrai que la réduction de ces oxydes pourrait 'être effectuée par de l'aluminium, mais le premier de ces moyens conduirait'également à une dépense supplémentaire.
Il est donc avantageux de partir de laitiers ne contenant pas une proportion excessive des susdits oxydes. Cependant, la considération essentielle qui.doit entrer en ligne de compte est, comme il a déjà été souligné, la composition finale du laitier,sur lequel le silicium ajouté au métal a exercé son action réductrice, au moment ou le métal est prêt à être coulé en.lingotière. Outre la faible teneur en oxydes de for et de manganèse, cette composition doit correspondre à un laitier contenant essentiellement de l'alumine et des bases alcalino-terreuses et/ou alcalines.
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Le laitior final peut toutefois contenir une certaine quantité de silice, et si l'on fait croître celle-ci, on n'observe pas de coupure brutale dans les résultats obtenus, mais ces résultats deviennent progressivement moins bons. Voici un exemple qui, par comparaison avec les résultats indiqués plus haut, montre l'influence défavorable que peut avoir l'emploi d'un laitier riche en alumine et en bases alcalino-terreuses mais contenant, à coté de ces substances, une proportion relativement importante de silice : EXEMPLE III,
Une coulée d'acier nickel-chrome de cémentation n été traitée par brassage violent, au moyen d'un laitier du type de ceux des exemples indiqués ci-dessus mais plus riche en silice.
Après traitement, la composition finale de ce laitier a été la suivante :
SiO2 40,8 % MnO 3,3 %
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A1 2 0 3 21 % hig0 3, 5 %
CaO 27,5 % TiO2 1,2 %
FeO 0,7 %
Après traitement par ce laitier alumineux, la composition du métal était :
C 0,090 % Cr 0, 74 %
Si 0,415 % S 0,015 %
Mn 0,375 % P 0,012
Ni 2,68 % le reste étant principalement du fer.
Avec une addition de 0,012 % d'aluminium en liigo- tières, l'acier était encore à grain Mc Quaid-Ehn mélangé, non uniformément fin. Le nombrage des inclusions fait sur
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un lingot ayant,reçu une telle addition d'aluminium a donné 25 inclusions de 0,07 m/m à 0,17 m/m ; cinq inclusions de 0,17 m/m à 0,35 m/m, trois inclusions de 0,35 m/m à 0,70 m/m et deux inclusions de longueur supérieure à 0,70 m/m. La propreté de cet acier est donc nettement inférieure à celle des aciers obtenus dans les exemples précédemment décrits.
Si l'on utilise des laitiers de départ composés uniquement ou principalement d'alumine et de chaux, avec de la silice par exemple, il est préférable que les proportions de ces éléments soient telles que la teneur finale en silice du laitier ne dépasse pas 30 %, la teneur en'alumine atteignant au moins 20 %.
A titre d'exemples non limitatifs, d'excellents résultats peuvent être obtenus avec des laitiers ayant finalement les compositions suivantes :
Alumine 30 % MgO 8 %
CaO 40 % FeO 0,8 %
SiO2 20 % MnO 1,2 % ou A1203 40 % FeO 0,5 %
CaO 44 % MnO 0,5 %
SiO2 15 % ou
Alumine 35 % MgO 4 %
CaO 47 % FeO 0,5 %
SiO2 10 % TiO2 2 %
Bien entendu, ne sortirait pas du cadre de l'invention le. fait d'ajouter des fluidifiants comme par exemple le spathfluor, l'acide titanique ou la zircone en quantités
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plusimportantes quo cela n'est le cas dans les exemples précédents.
Le procédé faisant l'objet de l'invention peut être mis en oeuvre suivant un mode opératoire quelconque, pourvu qu'on aboutisse à l'action combinée d'un laitier présentant finalement les caractéristiques précédemment définies et d'un métal contenant un réducteur puissant à oxyde acide comme par exemple le silicium, action poussée jusqu'à obtention des résultats cherchés préci- sés plus haut. On peut procéder, par exemple, de l'une des manières suivantes :
S'agissant d'un acier élaboré au four électrique, ou au four Martin, on élimine le laitier existant dans le four, par exemple après la fusion de la charge et la mise à température, puis l'on charge sur le métal les éléments du laitier alumineux.
La fusion est plus rapide si l'on a fermé au préalable, par fusion, un laitier - synthétique de la composition voulue et que l'on charge ce laitier solide en petits morceaux. Le laitier peut aussi être chargé liquide, ce qui est encore plus rapide.
Les additions comportant du silicium sont faites dans le métal en même temps que l'on charge le laitier alumineux dans le four, ou avant ou après le chargement de ce lai- tier, et on laisse agir le silicium jusqu'à ce que le laitier ait la composition voulue définie ci-dessus et soit, en particulier, pratiquement exempt d'oxyde de fer.
Des additions de manganèse et des additions éventuelles d'éléments d'alliages peuvent être faites à un moment quelconque de l'opération.
Cependant, il est parfois relativement long
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d'obtenir dans le four même sans autre précaution une action réductrice poussée très loin du silicium du métal sur le laitier alumineux. Aussi, contrairoment à une pratique très répandue et recommandée par des auteurs spécialisés et qui consiste à retenir.autant que possible le laitier pour éviter son mélange avec l'acier au moment de la coulée, une mesure extrêmement favorable, et abrégeant de toute façon l'opération, consiste à couler le laitier alumineux dans la poche de coulée, avant ou en même temps que le métal, en réalisant un brassage aussi intense que possible, pour obtenir l'effet recherché.
Ceci a le très gros intérêt en dehors du gain de temps, de diminuer l'attaque du revêtement par le laitier alumineux conforme à l'invention qui a sur lui une action corrosive, ainsi qu'une altération dudit laitier et, en particulier, d'amoindrir un enrichissement de ce laitier en silice et en oxydes métalliques provenant soit du revêtement du four, soit des briques de la voûte ou de toutes autres causes secondaires.
Les exemples donnés ci-dessous illustrent l'immense intérêt de ce mod'e opératoire.
EXEMPLE IV.
Une charge de 15 tonnes d'acier au nickel-chrome de cémentation renfermant du silicium et ayant une analyse voisine de celle décrite à l'exemple I a été traitée (après décrassage du laitier de fusion et addition de Mn, de Cr et de 350 % de Si) par 4 % en poids d'un laitier synthétique alumino-alcalino-terreux préalablement formé, chargé solide au four électrique et fondu sur le bain d'acier liquido. La fusion du laitier a duré 10 minutes. L'ensemble laitiermétal a été ensuite coulé dans une poche de façon à réaliser
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un brassage aussi intense que possible.
Le laitier présentait dans le four la composition suivante : A1203 32 % FeO 1,6 %
CaO 43 % MnO 0,4 %
SiO2 14,3 % TiO2 2,2 %
MgO 5,4 %
Le laitier on fin d'opération dans la poche avait pour composition :
Al2O3 30, 5 % FeO 0, 7 %
CaO 42% MnO 0,7 %
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Si02 l'ï, 5 'TiO 2 %
Mg0 5,5 %
La composition centésimale du métal après traitement était la suivante :
C 0,130 % Cr 7 %
Si 0,195 % S 0,008 %
Mn 0,415 % P 0,010 %
Ni 2,8 % le reste étant pratiquement du fer.
Les teneurs en soufre et en oxygène ont été les. suivantes :
Après addition du Si et avant fusion du laitier :
S = 0,020 % 0 = 0,015 %
Après fusion du laitier :
S = 0,015 % 0 = 0,007 %
Après brassage violent :
S = 0,008 % 0 = 0,003 %
Ces chiffres illustrent le très gros intérêt du .violent brassagefinal.
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L'exploration par tournage et le nombrage des inclusions dans les conditions décrites plus haut ont montré respectivement : 2 défauts de 1 m/m et 6 défautn ponctuels inférieurs à 1 m/m et, d'autre part, cinq inclusions ayant de 0,07 m/m à 0,17 m/m de longueur et deux inclusions de 0,25 m/m. La grosseur de grain Mc Quaid-Ehn était fine et a été obtenue avec 0,005 % d'Al.
EXEMPLE V.
Une fusion de 15 tonnes d'acier dur au chrome a été traitée dans les mêmes conditions que la fusion décrite à l'exemple précédent.,
La composition du laitier,fondu sur le bain,était, dans le four, la suivante :
Al2O3 29 % FeO 0,9 %
CaO 47 % MnO 0,3 %
SiO2 15,8 % TiO2 1,2 %
MgO 5 %
Dans la poche, à la fin de l'opération, elle était devenue :
A1203 28 % FeO 0,4 %
CaO 46 % MnO 0,7 %
SiO2 18 % TiO2 1,2 %
MgO 4,5 %
L'analyse centésimale du métal après traitement était:
C 1,020 % Cr 1,42 %
Si 0,245 % S 0,006 %
Mn 0,320 % P 0,010 % le reste étant pratiquement du fer,
La teneur en soufre était tombée,du four(juste avant de couler) à la poche(après brassage),de 0,019 % à 0,006 %
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et celle en oxygène de 0,009 % à 0,002 %.
L'exploration par tournage a montré seulement un défaut supérieur de 1 m/m et six défauts ponctuels. Le nombrage des inclusions oxydées n'a montré que 5 inclusions, qui étaiont inférieures à 0,17 m/m de longueur,et une comprise entre 0,17 et 0,34 m/m.
On peut également opérer conformément à l'invention dans un four à haute fréquence, sur sole neutre ou basique ou en four Martin ou dans un récipient quelconque. Mais, un mode opératoire particulièrement avantageux, applicable quel que soit le procédé d'élaboration de l'acier et qui convient particulièrement bien aux grands modes classiques d'élapor@- tion au four Martin ou au convertisseur et qui permet d'obtenir avec régularité, dans des installations de ce type, lcs aciers de première qualité quel que soit le point de vue sous lequel on les juge : propreté micrographique ou macrograrli- que, analyse chimique, caractéristiques mécaniques, en ;
or[ et en travers, consiste à réaliser, notamment par des procédés analogues à ceux décrits dans les brevets belges de la société demanderesse N . 388.784 du 26 mai 1932 et N . 693.510 du 5 janvier 1933 , un brassage intense entre le métal, auquel on a ajouté du silicium, et un laitier alumineux et alcalin ou alcalino-terreux,synthétique, préparé à l'avance à l'état fondu. Etant donné la faible quantité de laitier nécessaire, il est alors possible, avec un métal bien chaud, de mettre en oeuvre le laitier sous forme d'éléments solides, de préférence sous forme de laitier synthétique préparé à l'avance, refroidi et broyé, que ce laitier soit alors froid ou chauffé.
Il se produit une fusion du laitier dès le début du versement et le brassage avec
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laitier fondu est ainsi obtenu. On obtient ainsi en un temps très court la réaction du silicium sur un laitier alumineux qui est finalement très pauvre en FeO.
Dans la manière d'opérer qui vient d'être décrite, le laitier avec lequel on fait le brassage peut content initialement'une certaine quantité d'oxydes de fer et de manganèse, ce qui oblige seulement à ajouter du silicium en plus grand excès par rapport à la teneur que l'on désire conserver dans le métal, les oxydes en question étant réduits en grande partie par le silicium pendant le brassage, de sorte que le laitier est finalement pauvre en FeO et MnO.
La réduction des composés oxydés contenus dans le laitier en dehors de l'alumine peut recevoir une application pratique intéressante lorsque l'on veut obtenir des aciers contenant des éléments d'alliage. Cette application consiste à introduire dans le laitier des composés oxydés de ces éléments d'alliage qui soient capables d'être réduits par le silicium ou autre réducteur équivalent,ajouté à l'acier.
Si ce réducteur est ajouté à l'acier en proportion suffisante les composés oxydés des éléments d'alliage sont réduits pendant l'opération de traitement de l'acier et les éléments d'alliage libérés par cette réduction passent dans l'acier.
Un exemple de l'application du procédé'avec brassage violent dans le cas d'une élaboration de 40 tonnes d'acier au four Martin est donné ci-dessous : EXEMPLE VI
Un bain de 40 tonnes a été élaboré dans un four Martin. La composition de cet acier, juste avant d'ajouter du silicium, était :
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C 0,60 % P 0,022 %
Mn 0,45 % S 0,024 % le reste étant pratiquement du fer.
Une proportion de 0,400 % en poids de silicium a été ajoutée au métal, c'est-à-dire 160 kilogs de silicium. L'acier ainsi additionné a été immédiatement coulé en retenant dans le four le laitier qui surmontait le bain métallique, la coulée étant opérée en gros jet, d'une hauteur relativoment grande, dans une poche contenant 1400 kilogs d'un laitier préalablement fondu, très fluide, ayant la composition suivante :
Al2O3 43, 2 % TiO2 2,1 %
CaO 47,5 % FeO 0,8 %
SiO2 5,3 %
Après le versement violent de l'acier sur le laitier alumineux , versement, qui a pris environ une minute et demie, et après séparation naturelle du laitier, les compositions du métal et du laitier ont été respectivement les suivantes : Acier:
C 0,60 % P 0,021 %
EMI19.1
pan 0,45% S 0,007%
Si 0,27 % Laitier: A1203 40,2 % TiO2 1,9 %
CaO 47,2 % FeO 0,5 %
SiO2 8,9% MnO 0,5 %
Lors de la coulée en lingotière et sans aucune addition d'aluminium, l'acier était parfaitement calme et sa grosseur de grain Mc Quaid-Ehn était "7", d'où résulte la preuve d'une introduction importante d'aluminium dans l'acier.
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Le nombrage des inclusions, effectué suivant la même méthode que celle décrite dans les exemples précédents, n'a révélé que 3 inclusions de 0,07 m/m à 0,17 m/m.
L'acier a été soumis à'des essais de résilience Mesnager après que l'acier eût été'trempé puis revenu à 650 C.
On a trouvé une résilience en travers de 5,7, ce qui est extrêmement remarquable pour un acier dur de cette catégorie.
La coulée,transformée en fils très fins,a révélé une capacité très élevée de transformation et la mise au mille, de la billette aux fils fins, a été inférieure de 30 % à 'celle de coulées d'aciers de la même composition obtenus au four Martin mais n'ayant pas été traités conformément au présent procédé.
Il n'a pas été donné ci-dessus, sauf dans los exemples, de chiffres absolus en ce qui concerne la propor- tion d'agent réducteur à ajouter à l'acier en vue de coopérer avec le laitier alumineux, conformément à la présente invention, parce que cette proportion varie avec les @ir- constances. Lorsque l'acier à traiter ne contient pas originairement de silicium une proportion comprise entre 0,150 % et environ 0,750 % convient dans la plupart des cas pour la réalisation du procédé. La proportion de silicium à ajouter à l'acier dépend évidemment de la teneur finale.de silicium que l'on désire trouver dans l'acier et de la proportion de FoO,de MnO ou d'autres composés oxygénés à réduire.
Les laitiers éliminés peuvent d'autre part être utilisés dans la fabrication des ciments, ce qui constitue un avantage économique supplémentaire du procédé de l'invention.
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"Process for obtaining steels exhibiting great micrographic cleanliness".
Recent metallurgical studies have shown the considerable influence which relatively very small quantities of aluminum present in the steel have on the properties of steels, in general, and that small variations in these contents are sufficient to modify profoundly. number of steel properties, such as Mac Quaid Ehn grain size, normality, quench depth, overheating ability, mechanical properties, etc. It has been shown, in particular, that substantial additions of aluminum in steel allow
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to obtain, without resorting to costly additions such as vanadium for example, fine-grained steels, which are very advantageous for many uses.
If the aluminum is added to the ladle or the mold, then it is necessary, according to the authors, to resort to additions of aluminum ranging from 0.025 to 0.050% and sometimes even more. But it is generally recognized, by the authors, that these additions have unfavorable effects on the micrographic cleanliness of the steel and that in any case, to avoid these effects, it is necessary to increase the deoxidation to a very high degree. high, without specifying how this result can be obtained. The additions of aluminum also tend to increase the number and magnitude of internal steel defects appearing on machining in the form of hair lines (die, signed in English as "hair lines").
These additions also tend to cause the formation of groups of inclusions called "alumina clusters" (in English "alumina clusters" or "alumina stringers" and in German "Tonerdeschleiern") very unfavorable to the micrographic aspect of steel. .
Furthermore, slags based on alumina, lime, silica and coke have already been studied with a view to investigating the effect of such slags on the dephosphorization, desulphurization and deoxidation of steel.
The results of this work led to the following conclusions:
1) It is possible, by causing the steel of such slags to act to obtain desulphurization and even deoxidation, by operating as is usual practice in a basic electric furnace with pure slags.
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limestones, namely by loading on the bath a laition composed of Al2O3, CaO, SiO2 and coko thereby forming ur. the carbureted ± tier which is left to act for a fairly long time. Such a process merely repeats, with a slag loaded with alumina, the well known technique of deodorization and desulfurization by electric furnace carburized slag.
It does not give any special advantage over this tochnic; it has the same disadvantages: duration, progressive carburization of the metal, making the precision of analysis in carbon more difficult to obtain, very great difficulty @ 'application to extra-mild steels. On the other hand, compared to carbide slags, it presents serious drawbacks: greater attack on the coating by slags which are corrosive to the latter and, on the other hand, a significant increase in the price of the slags. raw materials, therefore of the operation, which is compensated neither by a tochnic advantage, nor by a saving due to a shortening of the operation.
2) A tol process requires the presence of a reducing atmosphere and a high temperature which can practically be attained, for the production of steel, only in electric furnaces. Co-process is therefore practically limited to an electric furnace, like the usual processes using “white” or “carburized” basic slags.
3) The aluminous slags used in these experiments thickened as the carbides formed. Their fluidity therefore decreased as their efficiency increased. In accordance with the present invention, the applicant
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has discovered a process which makes it possible to obtain, regularly and under remarkably simple conditions, steels having an extreme micrographic cleanliness, regardless of their grain fineness and even if they are subsequently received in the oven, in a ladle or in a mold, relatively large additions of aluminum (up to 0.020%, 0.030% or more).
Such a result is also obtained on mild steels as well as on semi-hard or hard steels, although it is well known that mild steels are much more difficult to obtain clean, especially when they are fine-grained. .
The invention consists in causing the steel to act on the presence of an energetic reducing agent, the oxide of which has an acidic character - more particularly silicon or possibly titanium or zirconium - introduced in a suitable proportion into the metal. , a slag mainly composed of alumina and alkaline-earth and / or alkaline bases. ';, this action being prolonged until the slag no longer contains more than very small amounts of iron oxide, of the order of 1% or even less than this content and, at the same time, relatively small amounts of manganese oxide.
The Applicant's process does not require an abnormally high temperature and can be applied in a Martin oven as well as in an electric oven or in any other processing apparatus. Carburization of the slag, for example by means of coke, is unnecessary; in the present process there is no slag carburization because this is completely useless, the success of the operation not being @
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in no way conditioned by the formation of carbides.
It suffices, as indicated above, to allow the reducing agent to act long enough for the content of metal oxides to become extremely low, which takes place in a relatively short time or even extremely fast if the the operating mode is applied with violent stirring as described below. The slag, although it becomes increasingly poor in oxides, tal- lics, reducible by the slag, in fact remains fluid throughout the operation and is thus particularly capable of reacting rapidly with the metal. The energetic reducing agent, such as silcium, is added to the bath before or during the action of the slag.
The addition can be made on a highly oxide bath, containing for example 0.080% oxygen, and it is remarkable that even in this case the end result of very micrographic cleanliness is obtained.
The action of the vigorous reducing agent has essentially the aim, combined with the action of the aluminous slag according to the invention, of reducing alumina and at the same time introducing aluminum into the metal, which does not occur. practically obtained only when the action of the reducing agent has been carried out so as to lower the FeO content to extremely low values as shown by the examples cited below.
This influence of the reducing agent is proved, for example by the fact that if one brews, in accordance with one of the methods of carrying out the invention indicated below, a steel not containing silicon or equivalent reducing agent. with a slag in accordance with the invention, with an initial content however very low in iron oxide, 0.4% for example, the refining effect of the Mc Quaid Ehn grain is not obtained, which would be due to the reintroduction Al indicated above and this even with steels with a high carbon content.
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It is observed that the few very small oxidized inclusions existing, after solidification, in the steel treated according to the process, are crystalline, little grouped, and do not elongate during rolling and forging. The steel exhibits no or extremely few hair defects or "hair lines" and these, when they exist, are of very small dimensions. In addition and contrary to what the work recalled above suggested, the process according to the invention provided desulphurization of the steel, even if the starting point is already low sulfur contents, for example of the order of 0.020%, so that steels are also very clean from the point of view of sulphide inclusions.
Experience shows that the steel treated in accordance with the invention contains a certain amount of aluminum. We notice in fact that, even if we have not added aluminum to the metal, during the operation or subsequently, nor introduced into the slags deoxidizers containing aluminum, the steel obtained - which shrinks deep in the ingot mold, a @ oc weights and charcoal on the heads of the ingots - some rare inclusions containing alumina, which shows an introduction of aluminum into the metal;
other @art, this introduction and the presence of aluminum dissolved in the metal is also proven by the fact that extremely low additions of aluminum in the ladle or in the mold, of the order of 0.005% for example, are sufficient to obtain steels with fine Mc Quaid-Ehn grain, which can usually not be obtained, even on steels well deoxidized beforehand, with aluminum additions 3 to 10 times greater. Co fact constitutes moreover one of the advantages of the method forming the subject of the invention.
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Another advantage of this process is that it allows very good ingot surfaces to be obtained, which reduces the chiselling and grinding costs.
Here are a few examples of the remarkable results obtained by the application of the invention.
EXAMPLE 1.
A 15 t charge of steel was melted in an electric furnace for the manufacture of a nickel-chromo carburizing steel.
After scouring of the melting slag, additions of chromium and manganese were made in the superoxidized bath and 0.400% silicon was added and then stirred.
EMI7.1
violently the steel with 4 of an alumino-a1ca1ino-earthy slag, previously melted, placed at the bottom of the ladle and which had the following composition: A1203 43% FeO 1.5%
EMI7.2
CaO 47 i mi02 1.4%
If 2 7%
After the violent stirring of the metal and the slag, the slag which had risen above the metal had the following composition.
A1203 35% FeO 0.6%
EMI7.3
CaO 46% Mn0 0.5 n6 Si02 14 d i102 1.2% The analysis of the metal after treatment was:
EMI7.4
C 0.135% Cr 0.73%
Si 0.265% S 0.006%
Mi 0.590% P 0.009%
Ni 2.81% the rest being practically iron.
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The oxygen content of the metal was 0.072 immediately after stripping; 0.021% after addition of manganese, silicon and chromium and 0.0025% after violent stirring. The sulfur content was lowered to the extremely low content for mild steel of 0.006%.
An addition of 0.005% aluminum during the casting in molds was sufficient to give this metal a uniformly fine austenitic grain (6-7 in the Mac Quaid-Ehn test).
The exploration by turning with successively decreasing diameters of 75.65 and 55 m / m of a rondo bar of 85 m / m in diameter and 1 m in length - exploration which consisted in the examination, on the finely surface machined, of all visible capillary defects, in the fine-grained metal, in total, for the three machining passes, only one defect of 1.5 m / m and nine point defects of length less than 1 m / m.
The number of oxidized inclusions on the longitudinal half-section of a square billet of 80 m / m side, coming from the middle region of an ingot which received no addition of aluminum was carried out. This count covered a width of 1.76 m / m, the length of the inclusions encountered having been noted and, in the case of the inclusion groups, the total length of the group having been noted as such. The examination detected only 4 inclusions of length between 0.07 and 0.17 m / m and one inclusion of 0.20 m / m.
The. same examination carried out on an ingot of the same casting having received an addition of 0.020% aluminum, an ingot mold detected 5 inclusions between 0.07 ot
0.17 m / m and none of greater dimension.
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All these inclusions consist of alumino, EXAMPLE II.
The same treatment was applied to a 15 ton cast of hard chromium steel with the same initial slag as in Example I. 0.350% silicon was added to the metal.
After treatment in accordance with the process, the slag had the following composition: A1203 39% FeO 0.6%
CaO 47% MnO 0.4%
SiO2 10.5% Ti02 1.1%
Mg0 1.5%
The analysis of the metal, after treatment, was:
C 1.050% Cr 1.37%
Si 0.0265% S 0.005%
Mn 0.300% P 0.008% the remainder being mainly iron.
Its total oxygen content which was 0.0075% after addition of Mn, Si, Cr was lowered to 0.0015% and the sulfur content down to 0.005%.
The exploration test by turning described above revealed under the same conditions only four point defects of length less than 1 m / m for one? fine grain ingot.
.. The count of oxidized inclusions, which were all alumina, also carried out under the same conditions, detected only four inclusions of length between 0.07 and 0.17 m / m and none of greater dimension. An ingot having received an addition of 0.020% aluminum in the ingot mold, showed three inclusions of length between 0.07 and 0.17 m / m and one of 0.22 m / m in length, The austenitic grain, of after the Mac Quaid Ehn test, was found to be uniformly fine from an aluminum addition of 0.007%.
It would obviously be possible, without departing from the scope of the invention, to add to the steel, in addition to silicon (or
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optionally titanium or zirconium), aluminum, before or during the treatment with the aluminous and alkaline-alkaline-earth slag. However, this addition does not appear to be of any special interest, the main thing remaining the action of silicon (or possibly titano or zirconium) on such a slag, continued until the slag contains very little forest oxide and relatively louse of manganese oxide.
On the other hand, the slag may initially contain a certain proportion of iron and manganese oxides, provided that the final slag is very poor in cos materials; but the drawback of such a way of operating would be to cause an unnecessary consumption of reducing agent whose oxide is acidic (silicon for example) incorporated in the steel, a part of this agent then having to be used to reduce oxides of iron and manganese, which would lead to adding a larger quantity. It is true that the reduction of these oxides could be effected by aluminum, but the first of these means would also lead to additional expense.
It is therefore advantageous to start with slags which do not contain an excessive proportion of the aforesaid oxides. However, the essential consideration which must be taken into account is, as has already been pointed out, the final composition of the slag, on which the silicon added to the metal has exerted its reducing action, when the metal is ready to be. cast in.lingotière. Besides the low content of oxides of forest and manganese, this composition must correspond to a slag essentially containing alumina and alkaline-earth and / or alkaline bases.
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The final milk may, however, contain a certain amount of silica, and if this is made to grow, no abrupt cut-off is observed in the results obtained, but these results gradually become less good. Here is an example which, by comparison with the results indicated above, shows the unfavorable influence which the use of a slag rich in alumina and in alkaline-earth bases but containing, alongside these substances, a relatively significant amount of silica: EXAMPLE III,
A nickel-chromium steel casting for cementation n was treated by vigorous stirring, using a slag of the type of those in the examples indicated above but richer in silica.
After treatment, the final composition of this slag was as follows:
SiO2 40.8% MnO 3.3%
EMI11.1
A1 2 0 3 21% hig0 3, 5%
CaO 27.5% TiO2 1.2%
FeO 0.7%
After treatment with this aluminous slag, the composition of the metal was:
C 0.090% Cr 0.74%
Si 0.415% S 0.015%
Mn 0.375% P 0.012
Ni 2.68% the rest being mainly iron.
With an addition of 0.012% alumi- nium, the steel was still Mc Quaid-Ehn mixed grain, not uniformly fine. The number of inclusions made on
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an ingot having received such an addition of aluminum gave 25 inclusions of 0.07 m / m to 0.17 m / m; five inclusions from 0.17 m / m to 0.35 m / m, three inclusions from 0.35 m / m to 0.70 m / m and two inclusions longer than 0.70 m / m. The cleanliness of this steel is therefore markedly lower than that of the steels obtained in the examples described above.
If one uses starting slags composed only or mainly of alumina and lime, with silica for example, it is preferable that the proportions of these elements are such that the final silica content of the slag does not exceed 30 %, the alumina content reaching at least 20%.
By way of nonlimiting examples, excellent results can be obtained with slags finally having the following compositions:
Alumina 30% MgO 8%
CaO 40% FeO 0.8%
SiO2 20% MnO 1.2% or A1203 40% FeO 0.5%
CaO 44% MnO 0.5%
SiO2 15% or
Alumina 35% MgO 4%
CaO 47% FeO 0.5%
SiO2 10% TiO2 2%
Of course, would not depart from the scope of the invention. adding thinners such as fluorspar, titanic acid or zirconia in quantities
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more important than this is the case in the previous examples.
The process forming the subject of the invention can be implemented according to any operating mode, provided that the combined action of a slag finally having the characteristics defined above and a metal containing a powerful reducing agent is obtained. with an acid oxide such as for example silicon, action pushed until the desired results specified above are obtained. You can do this, for example, in one of the following ways:
In the case of a steel produced in an electric furnace, or in a Martin furnace, the slag existing in the furnace is removed, for example after the charge has been melted and brought to temperature, then the elements are charged on the metal. aluminous slag.
The melting is faster if one has previously closed, by melting, a slag - synthetic of the desired composition and that one loads this solid slag in small pieces. The slag can also be loaded with liquid, which is even faster.
The additions involving silicon are made in the metal at the same time as the aluminous slag is loaded into the furnace, or before or after the loading of this slag, and the silicon is allowed to act until the slag has the desired composition defined above and is, in particular, practically free of iron oxide.
Additions of manganese and possible additions of alloying elements can be made at any time during the operation.
However, it is sometimes relatively long
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to obtain in the oven, even without other precaution, a reducing action pushed very far from the silicon of the metal on the aluminous slag. Also, contrary to a very widespread practice recommended by specialized authors and which consists in retaining as much as possible the slag to avoid its mixing with the steel at the time of casting, an extremely favorable measure, and in any case shortening the The operation consists in pouring the aluminous slag into the casting ladle, before or at the same time as the metal, by carrying out as intense a stirring as possible, to obtain the desired effect.
This has the very great advantage, apart from saving time, of reducing the attack on the coating by the aluminous slag in accordance with the invention which has a corrosive action on it, as well as an alteration of said slag and, in particular, of 'reduce an enrichment of this slag in silica and in metal oxides originating either from the lining of the furnace, or from the bricks of the vault or from any other secondary causes.
The examples given below illustrate the immense interest of this operating mode.
EXAMPLE IV.
A charge of 15 tonnes of carburizing nickel-chromium steel containing silicon and having an analysis similar to that described in Example I was treated (after scouring of the molten slag and addition of Mn, Cr and 350 % Si) by 4% by weight of an alumino-alkaline-earth synthetic slag previously formed, charged as a solid in an electric oven and melted on the liquid steel bath. The melting of the slag lasted 10 minutes. The whole dairy metal was then poured into a bag so as to achieve
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as intense a stirring as possible.
The slag had the following composition in the oven: A1203 32% FeO 1.6%
CaO 43% MnO 0.4%
SiO2 14.3% TiO2 2.2%
MgO 5.4%
The slag at the end of the operation in the pocket had for composition:
Al2O3 30.5% FeO 0.7%
CaO 42% MnO 0.7%
EMI15.1
SiO 2, 5 'TiO 2%
Mg0 5.5%
The percentage composition of the metal after treatment was as follows:
C 0.130% Cr 7%
Si 0.195% S 0.008%
Mn 0.415% P 0.010%
Ni 2.8% the rest being practically iron.
The sulfur and oxygen contents were the. following:
After addition of the Si and before melting the slag:
S = 0.020% 0 = 0.015%
After melting the slag:
S = 0.015% 0 = 0.007%
After violent stirring:
S = 0.008% 0 = 0.003%
These figures illustrate the very great interest of the violent final brewing.
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The exploration by turning and the counting of the inclusions under the conditions described above showed respectively: 2 defects of 1 m / m and 6 point defects less than 1 m / m and, on the other hand, five inclusions having 0, 07 m / m to 0.17 m / m in length and two inclusions of 0.25 m / m. The Mc Quaid-Ehn grain size was fine and was obtained with 0.005% Al.
EXAMPLE V.
A melt of 15 tonnes of hard chrome steel was treated under the same conditions as the melt described in the previous example.
The composition of the slag, melted on the bath, was, in the oven, as follows:
Al2O3 29% FeO 0.9%
CaO 47% MnO 0.3%
SiO2 15.8% TiO2 1.2%
MgO 5%
In the pocket, at the end of the operation, it had become:
A1203 28% FeO 0.4%
CaO 46% MnO 0.7%
SiO2 18% TiO2 1.2%
MgO 4.5%
The centesimal analysis of the metal after treatment was:
C 1.020% Cr 1.42%
Si 0.245% S 0.006%
Mn 0.320% P 0.010% the rest being practically iron,
The sulfur content had fallen, from the oven (just before pouring) to the ladle (after brewing), from 0.019% to 0.006%
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and that in oxygen from 0.009% to 0.002%.
The exploration by turning showed only a superior defect of 1 m / m and six point defects. The number of oxidized inclusions showed only 5 inclusions, which were less than 0.17 m / m in length, and one between 0.17 and 0.34 m / m.
It is also possible to operate in accordance with the invention in a high frequency oven, on a neutral or basic hearth or in a Martin oven or in any container. But, a particularly advantageous operating mode, applicable whatever the steel production process and which is particularly suitable for large conventional methods of evaporation in the Martin furnace or in the converter and which makes it possible to obtain with regularity , in installations of this type, the steels of first quality whatever the point of view from which they are judged: micrographic or macrograrlic cleanliness, chemical analysis, mechanical characteristics, in;
or [and across, consists in carrying out, in particular by methods similar to those described in the Belgian patents of the applicant company N. 388.784 of May 26, 1932 and N. 693,510 of January 5, 1933, intense mixing between the metal, to which silicon has been added, and an aluminous and alkaline or alkaline-earth, synthetic slag, prepared in advance in the molten state. Given the small amount of slag required, it is then possible, with a very hot metal, to use the slag in the form of solid elements, preferably in the form of synthetic slag prepared in advance, cooled and ground, whether this slag is then cold or heated.
There is a melting of the slag from the start of pouring and brewing with
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molten slag is thus obtained. The reaction of silicon on an aluminous slag which is ultimately very poor in FeO is thus obtained in a very short time.
In the way of operating which has just been described, the slag with which the stirring is made may initially contain a certain quantity of oxides of iron and manganese, which only requires the addition of silicon in greater excess by in relation to the content that it is desired to keep in the metal, the oxides in question being reduced in large part by the silicon during the stirring, so that the slag is ultimately poor in FeO and MnO.
The reduction of the oxidized compounds contained in the slag apart from the alumina can receive an interesting practical application when it is desired to obtain steels containing alloying elements. This application consists in introducing into the slag oxidized compounds of these alloying elements which are capable of being reduced by silicon or other equivalent reducing agent, added to the steel.
If this reducing agent is added to the steel in a sufficient proportion, the oxidized compounds of the alloying elements are reduced during the steel treatment operation and the alloying elements released by this reduction pass into the steel.
An example of the application of the process with violent stirring in the case of a production of 40 tonnes of steel in a Martin furnace is given below: EXAMPLE VI
A 40-ton bath was developed in a Martin furnace. The composition of this steel, just before adding silicon, was:
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C 0.60% P 0.022%
Mn 0.45% S 0.024% the remainder being practically iron.
A proportion of 0.400% by weight of silicon was added to the metal, that is to say 160 kilogs of silicon. The steel thus added was immediately poured by retaining in the furnace the slag which surmounted the metal bath, the casting being carried out in a large jet, from a relatively large height, in a pocket containing 1400 kg of a previously melted slag, very fluid, having the following composition:
Al2O3 43.2% TiO2 2.1%
CaO 47.5% FeO 0.8%
SiO2 5.3%
After the violent pouring of the steel on the aluminous slag, pouring, which took about a minute and a half, and after natural separation of the slag, the compositions of the metal and the slag were respectively as follows: Steel:
C 0.60% P 0.021%
EMI19.1
pan 0.45% S 0.007%
Si 0.27% Slag: A1203 40.2% TiO2 1.9%
CaO 47.2% FeO 0.5%
SiO2 8.9% MnO 0.5%
During the mold casting and without any addition of aluminum, the steel was perfectly calm and its Mc Quaid-Ehn grain size was "7", from which results the evidence of a significant introduction of aluminum in the steel. 'steel.
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The number of inclusions, carried out according to the same method as that described in the preceding examples, revealed only 3 inclusions of 0.07 m / m to 0.17 m / m.
The steel was subjected to Mesnager impact tests after the steel had been quenched and then returned to 650 C.
A cross resilience of 5.7 was found which is extremely remarkable for hard steel in this grade.
The casting, transformed into very fine wires, revealed a very high processing capacity and the milling, from the billet to the fine wires, was 30% lower than that of castings of steels of the same composition obtained in Martin oven but not treated in accordance with this process.
Absolute figures for the proportion of reducing agent to be added to the steel in order to cooperate with the aluminous slag, in accordance with this present invention, have not been given above, except in the examples. invention, because this proportion varies with inconsistencies. When the steel to be treated does not originally contain silicon, a proportion of between 0.150% and approximately 0.750% is suitable in most cases for carrying out the process. The proportion of silicon to be added to the steel obviously depends on the final silicon content that is desired in the steel and on the proportion of FoO, MnO or other oxygenates to be reduced.
The slags eliminated can also be used in the manufacture of cements, which constitutes an additional economic advantage of the process of the invention.