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Procédé de fabrication d'aciers au carbone, contenant peu d'inclusions.
Les inclusions non métalliques se produisent dans l'acier quand, à la fin de la fusion, des agents réducteurs tels que le silicium ou l'aluminium arrivent à réagir avec l'acier contenant de l'oxygène. Pour ce motif, on veille, également dans la fusion d'aciers de valeur au four électrique basique ou au four Siemens- Martin, à maintenir pauvre en oxygène le bain en fusion, pour une fote teneur en carbone, par une conduite convenable de la scorie ou par " réception " de la fonte, avant d'introdui-re dans le bain d'acier les agents de désoxydation.
Si cependant le bain doit être affiné au four basique Siemens- Martin jusqu'à une faible teneur en carbone; par exemple pour éli- miner le phosphore quand la charge renferme du phosphore, l'acier absorbe alors une plus grande quantité d'oxygène. Si l'on veut ob- tenir alors de l'acier à haute teneur en carbone, le procédé connu consiste alors à carburer le bain, ;eu avant la coulée, par l'ajou- te de fonte spiegel, ou, pendant la coulée dans la poche, par l'a- joute d'alliages au manganèse contenant du carbone ou par l'ajoute de carbone solide,.tel que coke ou anthracite.
Simultanément, on introduit dans l'acier les agents de désoxydation, tels que ferro- mangame, ferro-silicium ou aluminium. Il en résulte que tous les
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agents dés0x,datio,, tzailsfol,r,,elt 1 4 agents de désoxyctatioo1 se transfol':ment par réaction avec l'oxygène du bain d'acler, en oxydes :métalL.qu6S, qui Be prése;1t8nt soue forme d'inclusions non métalliques dans l'acier.
SOUS -L,Oxs de l'affinage au vent, la teneur en carbone est ramenée obligatoièment à de très faibles valeurs et cnséqUelim1ent, la te- neur en ox,ygÈ:ne de l'acier est augmentée en COl'l'espondance. la carburation lors de la fabrication d'aciers au carbone se réalise ici usuellement au convertisseur par ,,ajoute de ferro-mangane oon- tenant du carbone ou dans la poche par l'ajoute de fonte spiegel liquide, contenant déjà le plus souvent des agents de réduction tels que le silicium, ou aussi dans la poche par ajoute de carbone solide tel que coke ou anthracite, les autres éléments d'addition, tels que le ferro-mangane, le ferro-silicium Ou l'aluminium étant ajoutée à l'acier également dans la poche.
!Jans tous ces procédé les agents de désoxydation ajoutés entrent en contact avec l'acier à forte teneur en oxygène affiné à une faible teneur en carbone il se forme dans le bain d'acier des produitE de désoxydation tels qu'acide silicique ou arglle, qui se présentent dans l'acier e tele inclusions non métalliques. omme
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necherChant un procédé de travail qui 1'8rmette d'obtenir aciers carbone 0 avec.,:, ..#" 1-,erniette e dtobtenir aciers au Carbone avec ,eu d'inclusions non nétalliques, - après affiriage de l'acier jusqu'à une faible teneur en carbone, comme apurée ceci se passe Obligatohement dans le teneur en carbone, au vent dans le Procédé .,J )rocédé d'aff21age vent et dans procédé ôiemens-kartin, suivant la couche de matière brute, on est arrivé, conformément à l'invention, à la soluti on Euivante :
""MM.., Apres affinaee jus,2.u,à faible teneur en Carbe ne, l'acier est #....-::-ir;:#' basculant ) revétement réfractaire, de préférence une poc-,e@ sans que l'on ajoute à cet aciert dans le four d'affinace, un acell- quelconque '-.t acier, dans four d' aff" nace, ccen queiconque àésoxjàation, Scoi-ie . ,, ac ori e d'aU Lace étant retenue de Y-aniè27e connue dans le four.
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Pendant OU'on vide le four, l'acier est carburé seul par ajoute de
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carbone solide, tel que le coke ou lt,7ntiricite .ans qu'jci encore iiltp,r,vienne aucun agent de désoat".n. ,'i,ialet7,ent, l'acier carbu- ré à la teneur voulue en carbone est ve'Sé dans une deuxième poche, à la teneur voulue en carbone est ve:.sé dans une deuxième poche etc'"" 1, seulement pendant ce "'OceqFus que 'on ajoutée au bain ,..1 d'acier les a[ellte voulus d e désO3::dation et les e 11, etnents d'alliage.
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Dans ce mode de travail, l'acier est déjà largement désoxydé dans la première poche par la seule ajoute de carbone élémentaire, sous formation d'oxyde de carbone gazeux. Il ne peut donc se former, lors de l'alliage des éléments d'alliage à haute affinité pour l'oxy- gène, des produits d'oxydation dans la deuxième poche, c'est-à-dire que l'acier renfermera peu d'inclusions non métalliques. Par une carburation à par exemple U,b % de carbone, la teneur en oxygène de l'acier est ramenée par exemple de 0,08 % à moins de 0,01 % avant que les éléments susceptibles de former des inclusions en- trent en contact avec l'acier.
Le procédé conforme à l'invention consiste donc essentiellement en ce que la carburation de l'acier affiné se produit par l'ajoute de carbone solide seul, d'une part, et que d'autre part l'ajoute des agents de désoxydation et des éléments d'alliage se produit à des moments différents, bien séparés de celui où se fait l'ajoute du carbone, et dans desréservoirs séparés, l'ajoute de cesagents de désoxydation et de ces éléments dalliage se faisant seulement après qu'a eu lieu la carburation, es agents de désoxydation, tels que le ferro-mangane, le ferro-silicium, l'aluminium, le ferro- titane et les éléments d'alliage, tels que le ferro-mangane, le ferro-chrome, le ferro-vanadium, le ferro-molybdène peuvent être introduits dans l'acier de manière connue, aussi bien à l'état solide qu'à l'état liquide,
pendant que l'on verse l'acier dans la deuxième poche. 8'il s'agit d'obtenir des aciers particulièrement pauvres en azote, on peut, au lieu d'employer les agents de carbu- ration riches en azote tels que l'anthracite, le coke, la houille maigre, utiliser deagents de carburation spécialement pauvres en azote, tels que le graphite ou le charbon d'électrode moulu. Pour éviter un refroidissement trop fort par le transvasement de l'acier du réservoir de carburation à la poche de coulée proprement dite, ces poches ou réservoirs sont avantageusement chauffés.
Un autre avantage du procédé conforme à l'invention par carbu- ration et désoxydation, respectivement alliage, séparés dans l'es- pace et dans le temps, consiste en ce qu'après la coulée de l'acier brut dans la poche de carburation, on peut y déceler par pesée et mesurage la quantité d'acier qui s'ytrouve,de sorte que l'on peut
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déterminer exactement la quantité des toutes nécessaires en ce qui concerne ls éléments d'alliage pour l'alliage de l'acier dans la deuxième poche. un obtient de ce fait une sûreté beaucoup plus grande de réalisation de la composition désirée.
En outre, du fait qu'au moment de l'ajoute d'élémentsfacilement oxydables, tels que manganèse, silicium, aluminium, titane ou vanadium, l'acier est déjà largement désoxydé par la carburation préalable, la sortie de ces éléments d'alliage de valeur est favorablement inf luencée.
Il a été de plus reconnu qu'il est parttculièrement avantageux, dans la réalisation du procédéconforme à l'invention, de choisir, comme réservoir de carburation, une des poches connues avec paroi' séparatrice de la scorie, par exemple une poche à carneaux ou une poche en forme de théière, qui. doit être préalablement bien chaut. fée.
Lors du transvasement de l'acier carburé dans ùne telle poche, dans la poche de coulée proprement dite, la scorie éventuellement
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écoulée par entrainement, hors du four d'a,ff7a,., G2t retenue com- plètement dans la poche .carneaux, de sorte que lors de 7.'ajoute
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des agents de décatie, dans la deuciêr:e poc:'Je, il est évité sa- rement la forrLation d'inclusions de phosphore résù,..dm.c ct de sou- fre résiduaire. u- ce fait, le deiré de ,¯lreté dP 1'acier est favo- *Î' lflUe?Cé, de rt;
qu i'o¯, ,,e,j¯t ,.à,t=i teneurs en phoswphore, ue J:lême, par le f[;,lt que l'on dispOS0, pour la désoxydatlon finale et l'alliaec, de ;out le I,elli.s de transva.. ser.,ent de la prPrière dans la deuxièrre poche, l'unifolT:...té de la coml.orition d'alliare de l'acier 0r-t faVGlttbley,'cnt ,.# On l'eut, par ce ,rocPc1é, allier facilerrC'lt , l'acier de plua rrandee qua#.., -;##### quantités . !3 a. lar"e que celles \1ce"'''''';re''' ar exemple dans la fabrication d'aciers au maJ1[anè se ou d'aciers à ressort ) forte teneur el sîllciurc, buivp.lli, le e .::1ÓCl'J.t fc.:c'GI"ent<^,ie:e.t cl-dess1Js, il est développé en outre un rrode c3e travail LI daos la fabrication," d'aciers au ca,rbc;e, de grande vale,U', pauvres en inclusionsb dans ..J ce Y"o.:1.e de trav1il, lntervlent U1C re7',Je e Poc ':1e de crulée. # proche- , ci-desscu4 .
A'e, . ,.' l ".1 (.)";1" J..'l'eclees de tri'tVl3.il in- 9, Ci-dessous: ##... ,.r.c.,., trii
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Lors du transvasement dans la poche de coulée de l'acier brut affiné à une faible teneur en carbone, et auquel il n'a été ajouté, dans le four d'affinage, aucun agent de désoxydation, l'acier est d'abord carburé seulement par l'ajoute de carbone solide, par exemple du coke ou de l'anthracite, l'agent de carburation étant amené en continu dans le-bain d'acier pendant le versage de l'acier brut.
Le commencement de l'ajoute de carbone se produit quand de 0 à 20 % de préférence 10% (2 tonnes pour une charge de 20 tonnes) de la charge totale se trouvent dans la poche. rajoute de carbone s'étend au point de vue durée sur 25 à 60 % de préférence 40 % de la durée de coulée de toute la charge, uette ajoute de carbone se produit à partir d'un réservoir d'apport équipé d'un écoulement ré- glable, en un jet non rigide et fermé, dans le bain d'acier se trouvant dans la poche. Après que l'ajoute de carbone est terminée, l'agent de carburation ajouté dans la poche est laissé à cuire com- plètement, sous arrivée continuée d'acier brut.
Ce n'est qu'ensuite pendant la dernière période d'écoulement ou coulée, que les élé- ments d'alliage tels que manganèse, de préférence à l'état liquide, et les éléments de désoxydation, tels que le ferro-silicium ou l'aluminium sont amenés dans le bain d'acier de la poche. par cette modification simplifiée du procédé conforme à l'in- vention, on n'utilise qu'une poche pour la carburation et la déso- xydation, mais le procédé fondamental reste inchangé, et notamment la carburation s'étend, au point de vue durée, sur la plus grande partie du processus de transvasement de l'acier brut du four d'affi.
nage vers la poche, tandis que l'ajoute des agents de désoxydation ne se produit que lorsque la majeure partie de l'acier est carburée et que la réaction tumultueuse d'oxyde de carbone se produisant pendant la carburation est arrivée dans la poche au stade de tran- quillité ou repos. Dans ce procédé, on obtient également que les éléments de désoxydation ne se dissolvent dans le bain d'acier qu'après que,par la réaction de désoxydation, la plus grande partie de l'oxygène du bain a été éliminée.
Il n'y a donc rien de chance à ce peint de vue au procédé de base de l'invention lorsque, âpres seule carburation dans la poche, les ciments de désoxydation, tels
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que le 8ili 0::' 1.\,.: ou 1'*îUràz.iilllii> soi.t ajoutés à l'acier seulement
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a.j,Jj,'ès cculée e.l coquilles.
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.Le procédéconforme à l'invention intére sse principalement la fabrication d'aciers de valeur pour rails, d'aciers durs pour armes, d'aciers à ressort à forte teneur e,i silicium et d'aciers alliés et non alliés à tremper. Les teneur!- en carbene des aciers fabriqués conformément à l'invention comportent de 0,2 à 1,0 %, de préférence de 0,3 à 0,7%
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R 111 V ; D 1 j ¯AJT ¯I¯0 N S .
1. Procédé pour la fabrication d'acier- au carbone, pauvres
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en inclusions, par affinée ,le l'acier "U2<1':'à. fo.iüip teneur en carbone et carburation subséquente par de carbene solide, tel que l'anthracite ou le coke, en dehors du four de fabrication de l'acier, caractérisé en ce que le processus de la carburation par carbone so-
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li-de de l'acier affiné et le processus de désoxydation sont réalisés dans deux réservoirs, de préférence des poches chauffées séparés, en dehors du four d'affinage, et en ce que Taboulé des agents de désoxydation se produitdans le temps, après que la carburation est complète, pendant le tiansvasement de l'acier carburé de la première poche dans une deuxième,
d.e préférence une poche de coulée avec trou de coulée dans le fond.