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"Perfectionnements apportés aux aciers'et à leur élabora- tion".
La présente invention est relative aux aciers effer- vescents partiellement désoxydés avant leur coulée et elle concerne, plus spécialement, les aciers de ce genre qui ont des caractéristiques permanentes ou qui ne se modifient pas par vieillissement.
On sait, depuis quelques temps, que l'on peut obtenir des aciers ayant des caractéristiques permanentes en les soumettant, pendant qu'ils sont à l'état liquide, à l'action de matières fortement désoxydantes, telles que l'aluminium, le titane et le zirconium, ces éléments étant utilisés en quantités suffisantes pour que l'on obtienne la désoxydation pour ainsi dire complète de
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l'acier, c'est-à-dire que celui-ci est complètement "calmé".
Les aciers partiellement désoxydés sont, comme bien connu, des aciers effervescents qui bouillonnent fortement dans la lingotière après leur coulée. Ce bouillonnement est produit par un dégagement vigoureux d'oxyde de carbone gazeux qui résulte de la réaction du carbone et de l'oxyde de fer dans l'acier . Il est évi- dent que ces aciers effervescents sont nettement diffé- rents des aciers calmés pour la raison que ces derniers (plus spécialement quand ceux-ci sont calmés pour les rendre non-vieillissants) ne contiennent que peu ou pas d'oxyde alors que les aciers effervescents doivent contenir des quantités considérables d'oxyde pour que l'on obtien- ne le bouillonnement dont question plus haut.
Comme bien cannu, il existe certains avantages bien définis à élaborer un acier effervescent plutôt qu'un acier calmé . Entre autres, le creux formé dans la partie supérieure d'un lingot en acier effervescent est considérablementmoins important que pour un lingot en acier calmé de sorte que les lingots d'aciers efferves- cents ont des chutes notablement moindres que ceux en acier calmé . Avant l'invention, toutefois, les aciers effervescents n'avaient pas des caractéristiques permanen- tes ou denon vieillissement.
Conformément à l'invention on a constaté que l'uti- lisation de matières, qui se combinent aisément avec l'azote mais qui n'agissent pas comme désoxydants puissants, peut procurer aux aciersdes caractéristiques de non- vieillissement sans les cal.:er. On a constaté que le vanadium convient tout particulièrement à cet effet quand on l'ajoute en quantités déterminées à un acier effervescent, et que ce;, acier est rendu non-vieillissant' sans que l'effet désoxydant soit gêné.
Comme expliqué @
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ci-après, l'addition du vanadium permet non seulement d'obtenir un acier non-vieillissant et effervescent, mais également de lui procurer d'autres propriétés avantageuses. L'invention consiste donc à ajouter du vana- dium ou une substance équivalente à de l'acier efferves- cent pour rendre cet acier non-vieillissant sans qu'il perde les caractéristiques et les propriétés d'un acier effervescent.
On expliquera tout d'abord l'utilisation de vana- dium . Pour l'élaboration du nouvel acier, on raffine l'acier dans le four ou creuset de la manière couramment adoptée pour l'obtention des aciers effervescents. Comme bien connu, le raffinage de ces aciers implique l'in- tervention de conditions fortement oxydantes pour produi- re ainsi un acier ayant une'teneur suffisamment faible en carbone , par exemple de l'ordre de 0,07 %, et une teneur très réduite en silicium et qui est généralement 'inférieure à 0,01 %. Conformément aux pratiques cou- rantes pour la désoxydation partielle de l'acier, on introduit, au besoin, des désoxydants, tels que l'alumi- nium, le manganèse et le silicium, dans la poche de coulée ou dans la lingotière pour régler l'effet désoxydant.
On ajoute à l'acier, contenu dans la poche de coulée ou dans la lingotière, du vanadium en quantités suffisantes pour que l'acier ait une teneur en vanadium de 0,01 % à 0,15 %. Le vanadium peut être introduit sous toute forme appropriée . Par exemple on a constaté qu'il était très avantageux d'ajouter le vanadium sous la forme usuelle de ferro-vanadium à 40 %. Le vanadium. peut également être introduit sous forme de pentoxyde de vanadium ou de vanadate de sodium ou de calcium.
De meilleurs résultats sont obtenus quand on se sert
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de ferro-vanadium plutôt que des composés tels que l'oxyde de vanadium pour la raison qu'un pourcentage plus élevé de vanadium ajouté devient un constituant du produit final . Quand on introduit le vanadium à l'état de ferro-vanadium, on récupère des quantités al- lant de 60 % à 90 % du vanadium ajouté. Quand on se sert de pentoxyde de vanadium (V2O5), la récupération obtenue peut être voisine de 50 %.
Le vanadium, quelle que soit la forme sous la- quelle il est utilisé, peut être introduit dans la po- che de coulée pendant la réduction de la chaleur de celle-ci ou dans les lingotières pendant la coulée des lingots . En ajoutant du vanadium dans la poche de cou- lée, on obtient une meilleure récupération du vanadium que lorsqu'il est introduit après le ferro-manganèse et après l'addition de quantités réduites d'aluminium ou de silico-manganèse , ces dernières substances étant utilisées pour aider au réglage de la désoxydation. Dans certains cas, il est plus efficace d'introduire une partie du vanadium dans la poche de coulée, pendant le refroidissement de celle-ci, et une partie dans les lingotières pendant la coulée des lingots.
On a constaté qu'une résistance à un degrétrès élevé au durcissement par vieillissement est obtenue quant l'acier effervescent a une teneur en vanadium de 0,03 ou davantage ; jusque 0 ,15 %. Par exemple, lorsqu'on ajoute à une tonne d'acier 0,45 kg de vanadium sous forme de ferro-vanadium à 40 % dans la poche de coulée, l'acier obtenu contient environ 0,03 % de vanadium. Un tel acier, quandon l'essaye, a des caractéristiques de non-vieillissement égales à celle d'un acier calmé à l'aide d'aluminium, Malgré cela, cet acier présente toutes les caractéristiques essentielles d'un acier
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effervescent et on profite de tous les avantages du traitement par lequel la désoxydation partielle est obtenue .
Un échantillon, essayé à des températures diffé- rentes en ce qui concerne sa résistance à la traction,a donné les résultats suivants :
EMI5.1
<tb> V <SEP> ajouté <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> V <SEP> résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> en <SEP> kg/cm2
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<tb> en <SEP> % <SEP> ##########################
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<tb> à <SEP> la <SEP> temp. <SEP> à <SEP> 200 C <SEP> différence
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<tb> ambiante
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<tb>
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<tb>
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<tb> 0,45 <SEP> kg/tonne <SEP> dans <SEP> 0,032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.- <SEP> 445.-
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> la <SEP> poche <SEP> sous <SEP> forme <SEP> 0,032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.
<SEP> - <SEP> 445.-
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<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> ferro-vanadium
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> 40 <SEP> %
<tb>
Les initiés se rendent compte que la diminution importante de la résistance à la traction, à la tempéra- ture ambiante et à 200 C, signifie que cet acier a des caractéristiques de non-vieillissement excellentes.
Quand une tôle en acier, obtenue à partir de cet acier, est soumise à un traitement superficiel jusqu'à avoir un allongement d'environ 1 % et est soumis à un veillis- sement à 100 C pendant 24 heures, on obtient les résul- tats suivants :
EMI5.2
<tb> traitée <SEP> supérfi- <SEP> vieillie <SEP> à <SEP> 100 C
<tb>
<tb> ciellement <SEP> pendant <SEP> 24 <SEP> heures
<tb>
<tb>
<tb> limite <SEP> élastique <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> 2100. <SEP> -- <SEP> 2120.--
<tb>
<tb>
<tb> allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> limite
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<tb>
<tb> d'élasticité <SEP> en <SEP> % <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb> Dureté <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 40 <SEP> 46
<tb>
Ceci montre clairement la bonne qualité du métal en ce qui concerne ses propriétés de non-vieillissement.
L'acier ainsi obtenu a des propriétés excellentes quand on s'en'sert sous forme de tôles pour des traite- ments impliquant un étirage ou emboutissage à froid. lies tôles peuvent être fabriquées à partir de l'acier de la manière usuelle, c'est-à-dire par laminage et re- cuit après quoi, quand elles sont destinées à des usages
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particuliers, elles peuvent être étirées ou embouties à froid. L'acier a une struc'.ure particulièrement avan- tageuse pour un étirage profond.
Il a un grain plus fin à proximité de sa surface et un grain un peu plus gros- sier à l'inférieur. Cette condition est l'inverse de ce qui se présente pour un acier effervescent ordinaire et elle contribue à rendre les matières particulièrement propres à l'étirage profond. A cet effet il est -'- remarquer qdune tôle en acier effervescent ou partielle- ment désoxydé a une meilleure surface qu'un acier totale- ment désoxydé par elle est notablement plus lisse et présente moins de défauts que celle des tôles en acier complètement calmé et non-vieillissant.
Bien que l'on puisse obtenir,comme déjà dit,des caractéristiques non-viellissantes à un degré important quand l'acier contient de 0,03 % à 0.15 %. de vanadium, il n'est pas toujours essentiel que les caractéristi- ques de non-veillissement soient aussi prononcées.
Pour cette raison il est possible, dans certains cas, d'intro- duire des quantités moindres de vanadium'de sorte que le degré de nonvieillissement est également plus réduit . Par exemple,on peut ajouter de 100 à 400 grs de ferro-vanadium à 40 % à chaque tonne d'acier et diminuer ainsi les tendances au vieillissement jusqu'au degré qui convient à un grand nombre d'usages, n oppo- sition de cette condition de pouvoir remédier par- tiellement aux tendances de veillissement par l'addition de vanadium à des aciers effervescents on peut citer la condition des aciers calmés pour lesquels la désoxy- dation doit être totale .
La quantité minimum de vana- dium, utilisée selon l'invention, doit toutefois être telle que la teneur minimum en vanadium de l'acier ne soit pas sensiblement inférieure à 0,01 %. Il est évident
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que l'invention n'est pas limitée à la fabrication de tôles en acier bien qu'elle soit particulièrement avanta- geuse pour cette application. Tous les genres d'acier effervescents , ayant des teneurs variables en carbone, peuvent être rendus vnon-veillissants de la manière dé-- crite Un acier effervescent a une teneur en carbone qui est moindre à la surface qu'à l'intérieur de sorte que sa surface est plus lisse .
Cet acier convient donc tout particulièrement à la,fabrication des boîtes à feu, d'aciers pour chaud ères, d'aciers de construction à galvaniser, etc.. puisqu'il est moins susceptible de se fendre ou de se craqueler en étant plié ou en étant soumis à d'autres déformations que les aciers calmés et non-veillissants.
Alors que la vanadium convient tout particulièrement comme addition à un acier effervescent, on peut également utiliser d'autres matières qui sont propres à se combiner avec l'azote contenu 'dans l'acier mais qui n'agissent pas comme des désoxydants forts. Par exemple, on peut se servir de chrome qui se/combine très aisément avec l'azote mais qui , en même-temps, est un désoxydant réduit. Les 'quantités de chrome à utiliser peuvent être de l'ordre de 0,3 % et procurent un acier qui est effectivement effer- vescent et qui a des caractéristiques de non-veillissement importantes. Après un recuit approprié les tôles obtenues à partir de cet acier sont suffisamment ductiles pour pou- voir subir un traitement satisfaisant à froid, par étirage, emboutissage ou matriçage.
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