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LINGOTIERE ET PROCEDE POUR LA FABRICATION DES LINGOTS D'ACIER.
Généralement les lingots d'acier sont fabriqués par coulée et solidification de l'acier en fusion dans des lingotières en fer. On a par- fois essayé en vue de l'accélération du processus de la solidification, d'ef- fectuer la coulée dans des lingotières en cuivre refroidies à l'eau, mais ceci n'était possible que pour des lingots ne dépassant pas 200 ko On n'est pas arrivé à une application pratiques surtout parce que, à cause de la gran- deur des lingots normalement employés dans l'industrie, des fissures inté- rieures peuvent se former dans la paroi du lingot par suite des trop gran- des différences de température entre l'âme du lingot et ses parois.
Il a été également proposé de laisser l'acier se solidifier dans le four dont les dimensions intérieures étaient approximativement les mêmes que celles des lingots d'aciero Avec un tel dispositif, abstraction faite du refroidissement très lent, le danger d'une explosion était toujours à craindre à cause de la possibilité de contact de l'acier en fusion avec l'eau de refroidissement ou avec l'humidité des paroiso Mais, dans un tel dispositif,le refroidissement, jusqu'à la solidification du lingot, est très long.. On a constaté qu'un refroidissement trop lent., provoquait des ségrégations qui altéraient la fonte.
L'objet de cette invention consiste en un appareil de coulée., non réchauffé pendant la coulée, qui comporte une enveloppe mince en tôle limitant l'espace creux intérieur, un espace intermédiaire entre l'envelop- pe en tôle et la partie extérieure qui renferme une couche de sable, par exemple, du sable blanc et un serpentin de refroidissement pouvant être alimenté par de l'eau ou de l'air comprimée
Utilement, le serpentin'de refroidissement est subdivisé par
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exemple en trois parties pour que la base., le milieu et la tête du lingot puissent être refroidis à des températures différenteso Ceci présente l'avan- tage spécial que par un refroidissement plus accentué, la solidification peut se faire en commençant par la base du lingot, puis par le milieu et notable- ment plus tard, par la tête.
L'enveloppe en tôle, ayant de préférence une épaisseur de 1 à 4 mm, disposée à l'intérieur de la lingotière est renouvelée avant chaque coulée parce qu'elle se soude chaque fois au lingoto Elle est donc, rem- placée à chaque coulée d'un lingot; cependant ceci est notablement moins coûteux que l'usure inévitable-des lingotières normalement utilisées dans les aciéries. En outre,l'enveloppe en tôle qui est restée autour du lin- got le protège pendant le réchauffement avant le laminage, le forgeage, etco contre l'oxydation jusqu'à ce que l'enveloppe soit elle-même oxydée.
Par conséquent,on obtient un plus haut rendement du lingot.
La couche intermédiaire de sable entre l'enveloppe en tôle et la paroi extérieure doit être bien sèche avant la coulée. Son épais- seur est variable, cependant., la distance entre le serpentin réfrigérant et l'enveloppe en tôle présente une grande importance puisque le sable qui s'y trouve a une influence considérable sur l'effet de refroidissement du serpentin réfrigéranto Cette distance est généralement de 10 à 40 mm.
Le fond du moule peut être amovible pour faciliter l'enlèvement du-lingot.
Un moule selon l'invention est représenté schématiquement en coupe dans le dessin donné comme exemple d'exécution.
L'enveloppe mince en tôle 1, limite la forme intérieure de la lingotière. Entre l'enveloppe en tôle 1 et la partie extérieure renfor- cée 2 est disposée une couche de sable 3 parfaitement sèche. Dans cette couche de sable. est enrobé, dans l'exemple d'exécution représenté, un serpentin réfrigérant subdivisé en trois parties 4, 4', 4" à une distance relativement petite de l'enveloppe en tôle la Chaque- serpentin réfrigé- rant comporte une arrivée pour l'air comprimé 5 et une autre pour l'eau 60
La coulée dans une telle lingotière se fait, selon l'inven- tion, de la façon suivante @
Après l'assemblage du moule, celui-ci est séché par un chauf- fage de 160 à 200 C.
On commence la coulée en employant l'air comprimé comme agent réfrigérant dans le serpentin; (au lieu d'air comprimé, on peut aussi employer d'autres gaz fortement comprimés se détendant dans le serpentin). Lorsque la température de l'acier est tombée, on¯peut acti- ver le refroidissement en mélangeant de l'eau avec l'air comprimé et, ensuite en utilisant de l'eau de refroidissement seule. Cette utilisation d'eau seule peut commencer, par exemple., quand la température du serpentin est descendue au voisinage du point d'ébullition de l'eauo Avec un tel procédé, dans lequel le serpentin atteint d'abord une plus haute tempéra- ture, il ne se forme pas d'eau de condensation dans le sable de remplissage.
D'une part, il n'y a aucune possibilité d'explosion et, d'autre part, il y est possible de faire varier dans une très grande mesure les différentes vitesses de refroidissement dans les diverses zones du lingoto
Le réglage de la solidification est notamment très effectif- par l'emploi judicieux de l'air comprimé., de la combinaison air comprimé, eau et de l'eau seule. Principalement, le choix des matières réfrigérantes peut conduire à la solidification- du lingot de bas en haut en ajoutant d'abord dans l'élément inférieur du serpentin de l'eau à l'air comprimé- et enfin en ne refroidissant qu'avec de l'eau, tandis que. les éléments supérieurs du serpentin ne sont alimentés que.
plus tard, d'abord par un mélange air com- primé, eau, puis par de l'eau seule,,
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Il est spécialement avantageux de combiner la lingotière et le procédé de coulée, proposés selon l'inventions avec un chauffage électrique de la tête du lingot.
Il est déjà connu de soumettre la tête du lingot immédiatement après la coulée, à un chauffage électrique pour réduire la masselotte au minimum. Dans ce buts on utilise des électrodes en graphite ou en charbon d'une épaisseur appropriées qui sont mises en contact en vue de la produc- tion d'un arc électrique avec l'acier en fusion situé à la partie supérieu- res l'électrode formant un pôle et le lingot l'autre pôleo Malgré les nombreux efforts., ce procédé n'a pas pu s'implanter. Les raisons suivan- tes peuvent être alléguées pour expliquer cet insuccès: Les calottes chaudesqui-sont employées lors de la coulée pour éviter les retassures sont revêtues de matériaux réfractaires.
Quand Parc ¯électrique travail- le sous la calottele revêtement de celle-ci est fortement attaqué par l'acier surchauffé et par les laitiers inévitables. L'acier pénètre-dans les parties attaquéeso Lors du retrait., le lingot s'y accroche et il peut se former dans ce dernier des fissures transversales qui sont- très redou- téeso La calotte estde plus, soudéeà la maselotte du lingot dont elle ne peut être détachée qu'avec les plus grandes difficultés.
Le réchauffement de la tête du lingot peut 9 en liaison avec le procédé de l'invention être appliqué d'une toute autre manière. Généra- lement la solidification de l'acier coulé dans les lingotières a lieu prin- cipalement à partir des bords vers le centre. Par conséquent les impuretés et les matières d'accompagnement du fera comme le phosphore,le soufre se rassemblent dans la partie centrale du lingot. Le présent procédé, suit, de préférence, une toute autre voie. En dirigeant judicieusement la soli- dification de bas en haut au moyen des différents éléments du serpentin réfrigérante on arrive à forcer toutes les impuretés-de l'acier à remon- ter vers la partie supérieure du lingot.
Par suite de l'obtention d'une masse parfaite, exempte de ségrégations et de retassures, il faut, naturellement s'attendre à une forte réduction de la qualité de la partie supérieure du lingot.
Cependant ceci peut être évité par l'invention, A l'inverse des lingots coulés sous calottes chauffées tronc=coniques, les lingots cou- lés selon l'invention, présente la même section à la tête que dans les au- tres parties. Il est, par suite, possible qu'une surface relativement im= portante du lingot soit maintenue liquide au moyen de Parc électrique.
Cet acier liquide, selon l'invention est recouvert d'un laitier notable- ment carbures pauvre en oxyde, à peu près comme le laitier de raffinage qu'on emploie lors de la production de l'acier électrique dans le four basique à arc électrique. Conformément aux équilibres de la réaction en- tre le bain d'acier et le laitier, il se produit continuellement un affi- nage de 1.9 acier se trouvant à la tête du lingot. Au fur et à mesure que montent les impuretés, celles-ci sont extraites de l'acier par Inaction du laitier. Il s'agit réellement de Inaction du laitier tendant à augmenter le degré de pureté dans le lingot. Cette action du laitier nest possible qu'en liaison avec le nouveau système de solidification suivant le procédé.
Autrefois, par le réchauffage de la lingotière, il se formait des fissures transversales redoutées, mais par le procédé selon l'invention ceci n'est plus à craindre.
REVENDICATIONS.
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