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PROCEDE ET DISPOSITIF D'ADDITION DE CHARGES A DES METAUX LIQUIDES.
On ajoute à des métaux liquides des charges de différente genres qui sont destinées à désoxyder ou dégazer le métal ou, à s'allier à lui. On ajoute surtout ces matières au métal liquide lors du remplissage de la poche de coulée., en les y jetant à la main ou en les mettant sur le fond de la poche avant le remplissage de celle-ci.
Lorsque les additions ont un plus faible poids spécifique que le métal fondu., elles flottent sur le bain métallique. Elles peuvent par suite, entrer en réaction avec l'oxygène de l'air ou avec la scorie recouvrant le bain métallique, ces réactions étant indésirables ou nuisibles. Ces réactions réduisent toujours l'effet des additions de sorte que, pour effectuer une' com- pensation;, on doit augmenter leur quantité de façon correspondante.
On peut remédier partiellement aux conséquences des réactions in- désirables avec la scorie en séparant autant que possible la scorie du métal ou en traitant au préalable le métal métallurgiquement de façon telle que les réactions prévues avec la scorie ne puissent être nuisibles. Ces mesures aug- mentent les frais de fabrication du métal.
Dans la fabrication de l'acieron utilise fréquemment, par exem- ple une addition d'aluminium qui provoque la désoxydation et le dégazage ou encore forme un alliage... Pour la désoxydation et le dégazage, on en ajoute environ 0,5 kg par tonne d'acier. Pour faire des aciers contenant de l'alumi- nium (acier résistant en vieillissement, acier nitruré, acier magnétique et autres)., on ajoute une quantité d'aluminium correspondant à la teneur désirée @ en aluminium. La densité de l'aluminium est 2,4.
Celle de l'acier fondu , est, à 1600 C, 7,070. En conséquence, l'aluminium flotte sur le bain métal- lique avec les façons de procéder courantes jusqu'ici et il s'oxyde rapide- ment à l'air du fait de sa grande aptitude à réagir avec l'oxygène. Si des scories flottent sur le bain d'acier}, il est possible d'avoir des réactions entre 1-*aluminium et les matières de la scorie. Des composéspar exemple oxy-
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dés, tels que le pentoxyde de phosphore;, sont réduits et le phosphore passe dans le bain d'acier. L'aluminium qui a réagi avec l'oxygène de l'air ou avec les constituants de la scorie ne joue plus son rôle.
On doit ajouter., de façon correspondant à la perte à prévoir,,une plus grande quantité d'alu- minium.
Si l'on doit s'attendre à la réduction de matières indésirables contenues dans la scorie;, par exemple du phosphore qui est pris par l'acier il faut pousser le déphosphoration., lors de la fusion de l'acier si loin que la rephosphoration à laquelle on s'attend ne puisse introduire une teneur en phosphoreélevée de façon inadmissibledans l'acier terminé, ou bien pour empêcher la réduction du phosphore., il faut séparer la scorie de l'acier avant d'ajouter l'aluminium.
Dans la fabrication de l'acier à grain fin et à résistance élevée à la fatigue;, qui doit contenir au moins;, 002% d'aluminium métalliques, on s' efforce d'avoir une teneur en aluminium de 0,05 % dans l'acier terminé. En projetant l'aluminium solide dans la poche de couléece qui se produit lors- que l'on vide du four la masse fondue;, on doit compter avec un déchet de 70 % de l'aluminium et, en conséquence., ajouter environ 1,7 kg d'aluminium par ton- ne d'acier. On n'est alors pas encore sur que l'alliage atteindra la propor- tion de 100 % de sorte que l'on doit compter avec un rebut de fusion de 10 % dans lequel la teneur désirée en aluminium n'est pas atteinte.
L'alumine res- tant dans l'acier et provenant de la combustion de l'aluminium forme des inclu- sions solides qui nuisent beaucoup aux propriétés mécaniques de l'acier.
En conséquence., on a cherché de nouveaux procédés au moyen des- quels on pourrait réduire la combustion de l'aluminium. Dans certaines acié- ries.. on en est arrivé à ajouter l'aluminium;, en vidant l'acier de la poche de coulée dans une deuxième poche;, en utilisant un gaz protecteur empêchant l'oxydation. La poche pleine est placée sur une poche vide munie d'une ba- gue de portée de manière telle que l'espace intercalaire compris entre les deux poches est fermé jusqu'à une ouverture par laquelle le gaz peut s'échapper et 1-'aluminium peut être introduit. Le transvasement de l'acier se fait au moyen d'un trou de coulée muni d'un bouchon ménagé dans le fond de la poche supérieure.
En procédant ainsi;, on peut réduire la combustion de l'aluminium à environ 60 % mais cependant le nombre des coulées défectueuses est sensi- blement réduit, c'est-à-dire jusqu'à 1 à 2 %. Ce mode de travail présente le grave inconvénient qu'il entraîne des pertes élevées dans la température de l'acier. Il n'est utilisable que lorsque l'on peut maintenir élevée, de façon correspondante:, la température des masses fondues.
Il existe des conditions analogues à celles de l'addition de l'a- luminium à l'acier lorsque l'on ajoute du soufre ou du magnésium à de l'acier de l'aluminium à du cuivre ou de la poudre de manganèse concrétionnée, ayant une densité de 5,4 à de l'acier ou du cuivre.
La présente invention permet d'améliorer sensiblement les con- ditions de combustion, par exemple lors de l'addition de 1-'aluminium dans l'acier, dans une mesure sensible;, grâce à ce que, lorsque l'on fait passer le contenu du four dans la poche de coulée, on envoie l'addition dans le jet de coulée ou à la surface du bain métallique, avec une vitesse si élevée qu'il pénètre immédiatement dans le bain métallique, y fond et s'y dissout avant de monter à la surface. La grandeur des morceaux de l'addition doit, par suite;, être choisie de façon correspondante. Lorsque l'on jette l'addition à la main, on n'obtient la plupart du temps qu'un succès partiel car il est dif- ficile d'atteindre avec sécurité les points pour lesquels l'addition tour- billonne rapidementdans le bain.
Si des morceaux d'aluminium ne sont pas., par exemple., suffisamment enfoncés en dessous de la surface du bains de l'alumi- nium non dissous flotte., il se répand sur la surface du bain, il y réagit avec l'oxygène de l'air ou de la scorie et il est perdu, On peut éviter ces pertes lorsque l'on projette dans le bain ou dans le jet de coulée des morceaux d'ad- dition, conformément à l'invention, à l'aide d'un dispositif de projection.
Ce dispositif de projection est essentiellement caractérisé, se- lon l'invention, par le fait qu'à l'ouverture de sortie d'un récipient conte-
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nant les morceaux d'addition, il est prévu. un poussoir servant à retirer in- dividuellement ces morceaux et., à ce poussoir, est adjoint un dispoistif de projection actionné par ressort, par air comprimé ou Inaction d'une matière explosive ou analogue. L'invention porte sur les particularités de construc- tion du dispositif ainsi que sur la forme spéciale des morceaux d'addition.
On a représenté à titre d'exemple l'objet de l'invention sur le dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 représente vu de côté, en coupe partielle., un dis- positif servant à la mise en oeuvre du procédé.
La figure 2 montre schématiquement le mode d'utilisation du dis- positif.
La figure 3 représente un corps d'addition.
Le dispositif comporte un réservoir 1 contenant un nombre élevé de corps d'addition 2, cylindriques et avec pointes arrondies. Un poussoir 3, situé en dessous du récipient sans fond 1, est relié à un piston 5 se dé- plagant dans un cylindre 4 à air comprimé. Le déplacement du poussoir amène chaque fois le corps inférieur 2 de la pile sur le fond d'une chambre dont la partie inférieure se prolonge par un tube 7. Dans le même axe que celui-ci se trouve un cylindre 8 dans lequel un piston 6 est soumis à l'action d'un ressorte La tige de piston 10 porte à son extrémité extérieure une tête 9.
En dessous du cylindre 8, se trouve un cylindre à air comprimé 11, dans le- quel coulisse un piston 12 avec tige 13. . L'extrémité extérieure de la tige comporte une tête 14 sur laquelle s'applique un cliquet 16 formant crocheta soumis à l'action d'un ressort 15 ou organe analogue, cliquet qui, lorsque l'on déplace le piston 12 dans la direction de la flèche, accroche la tête 9 et, par conséquente entraîne le piston 6 en bandant son ressort. Sur le parcours du. cliquet 16 se trouve une butée 17.
Une conduite 18.,avec ro- binet 19, sert à amener l'air comprimé qui arrive dans un branchement 20 à des robinets 21 et 22 dont les boisseaux se déplacent simultanément au moyen d'une prise de liaison 23 et qui sont commandés par les déplacements du piston 12, comme cela résulte de l'arrivée de l'air comprimé aux cylindres 4 et 11 ou sa sortie de ces cylindres, les robinets 21 et 22 permettant éga- lement la sortie à l'air libre de l'air résiduel;, des conduites 24 et 25 con- duisant aux cylindres 4 et 11. Sur le dessous du tuyau 7, est montée élas- tiquement une tige 26 qui pénètre dans le tube et qui peut venir en avant du corps d'addition 2 se trouvant dans ce tube. Le dispositif est porté par une colonne 27 au moyen d'un tourillon 28 de manière à pouvoir tourner dans un plan horizontal.
En outre, il est mobile dans le sens vertical autour d'un axe 29,au moyen d'une commande à vis 30.Un volant 31 permet d'effectuer ces deux mouvements.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante : par la conduite à air comprimé 18,l'air comprimé arrive aux cylindres 4 et 11. Le piston 5 du cylindre 4 est déjà complètement poussé vers l'avant (fi- gure 1) de sorte que le poussoir 3 a refoulé un corps 2 dans la chambre,, en avant du piston 6. Dans le cylindre 11, se trouve le piston 12 qui est pous- sé vers l'avant d'où il résulte que le piston 6, du fait de la liaison à cliquet., prend également part à ce déplacement. En glissant sur la butée 17, le cliquet 16 bascule de telle sorte qu'il libère la tige 10 avec le piston 6 qui prend de l'accélération du fait de la force de son ressort et qui projette le morceau 2 à grande vitesse.
Après dégagement complet du cli- quet 16 d'avec la tige 10, la tige 13, au moyen d'une saillie de sa tête 14, a -commandé le robinet 22 pour laisser passer l'air comprimé de la conduite 25 en avant des pistons 5 et 12 se trouvant dans les cylindres 4 et 11. En même temps,, le robinet 21 est commandé de telle sorte que l'arrivée d'air compri- mé aux cylindres 4 et 11, par la conduite 24, est coupée et que l'air peut s'échapper de ces cylindres par la conduite 24. Le piston 5 revient si loin que le corps suivant 2 vient devant le poussoir 3.
Entre tempsle piston 12 a reculé suffisamment pour que le cliquet élastique 16 revienne se mettre en prise en arrière de la tête 9 de la tige de piston 10. Les robinets 21 et 22 qui ont été simultanément inversés pendant ce temps, reviennent dans leur position initiale représentée., de sorte que l'air comprimé peut venir
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en avant des pistons 5 et 12 et les déplacer dans la direction de la flèche., Le morceau 2 se trouvant en avant du poussoir 3 tombe., lorsque le piston a atteint la position représentée, sur le fond de la chambre et il vient en avant du piston 6 sur lequel il est fixé., en l'empêchant de se déplacer par la tige élastique 26. De ce faite le dispositif est prêt à tirer de nouveau.
Sur la figure 2, on voit la trajectoire de projection du corps 2. Il arrive dans le jet de coulée qui tombe dans la poche 32.
Il peut être prévu un dispositif de sécurité qui libère le pis- ton 6 de projection pour le cas où un corps projeté ne reposerait pas correctement dans la chambre ou n'y aurait pas été amenée
On peut encore bander le ressort de projection d'une autre fa- çon, par exemple au moyen d'une commande mécanique ou électromagnétique.
La force de projection peut encore être obtenue au moyen d'une mâtine ex- plosive, d'un dispositif de projection centrifuge ou au moyen d'un moteur à air comprimé.
Les corps d'addition peuvent avoir une forme cylindrique (figure 3) et ils sont rendus pointus à une extrémité, à la façon d'un projectile.
Afin de pouvoir être entraînés plus facilement par le jet de coulée;, leur surface peut être irrégulière., par exemple manie de rainures circulaires.
Au lieu de corps d'addition coulés, on peut utiliser des récipients en forme de boite remplis de matières d'addition sensiblement grenues,consis- tant en une tôle fondant facilement. On peut encore projeter la matière d'ad- dition sous forme de tige ou de fil dans le jet de coulée ou sur la surface du bain.
En utilisant le dispositif décrite qui permet de donner exacte- ment aux corps d'addition le sens de déplacement désiré., on obtient une ré- duction sensible des pourcentages de déchet. Pour uneteneur désirée en alu- minium de 0,05 %, on s'en tire avec uneaddition de 0,9 kg. d'aluminium par tonne d'acier (déchet par combustion environ 45 à 50 %). Le faible déchet réduit également les inclusions nuisibles en alumine qui se produisent du fait de la réaction de l'aluminium avec l'oxygène de l'air et des scories.
On ne peut naturellement pas éviter la combustion au moyen de l'oxygène con- tenu dans l'acier auquel on ajoute l'aluminium, Au moyen du procédé de l'in- vention, on peut surtout atteindre une grande uniformité et une sécurité d'obtention dans les teneurs en aluminium et on évite presque complètement les coulées défectueuses.