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La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication du fer et de l'acier, et ainsi qu'aux produits obtenus par ce procédé.
Elle concerne plus particulièrement la fabrication des aciers inoxydables, et comprend des perfectionnements et découvertes connexes, améliorant de façon sensible les propriétés du fer et de l'acier.
En outre, le procédé peut être utilisé avec l'acier calmé des ty- pes alliés ou au carbone, et 1 acier peut être fabriqué selon les méthodes courantes.
Les aciers, en cours de fabrication, absorbent certaines matiè- res ou gaz indésirables, susceptibles de leur communiquer des propriétés mécaniques médiocres et de rendre difficile leur conformation et leur tra- vail ou usinage.
L'invention a principalement pour objet un procédé'permettant d'ovier pratiquement à tous les inconvénients précédemment signalés.
Elle a également pour objet de réaliser: - un procédé permettant la fabrication d'un fer et d'un acier à grain fin, d'une résistance remarquable à l'oxydation et à la corrosion, et donnant des valeurs élevées de résistance aux chocs aux températures ambiantes et basses; - un procédé de fabrication d'un acier dont la teneur en soufre est relativement abaissée; - un procédé grâce auquel les objets ci-dessus sont réalisés et permettant d'obtenir un métal, fer ou acier, doué de propriétés amélio- rées, en utilisant une composition contenant un oxyde de terres rares, de préférence une pluralité d'oxydes, tel qu'un minerai ou un concentré de ce ou ceux-ci, avec de préférence une quantité prépondérante d'oxyde de cérium et un agent de réduction de ces oxydes.
De plus, la composition peut contenir un composé approprié servant de source d'oxygène, tel qu'un nitrate, par exemple le nitrate de sodium, de potassium, etc... En outre, les termes oxydes de terres rares ci-dessus employés désignent également ici d'autres composés appropriés des métaux de terres rares, tels que carbo- nate, chlorure et siliciure.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre.
Pour la fabrication d'un acier très résistant à la corrosion et à l'oxydation, il existe deux procédés généralement adoptés.
L'un de ces procédés utilise un ou plusieurs alliages couramment admis, dont la quantité employée est habituellement de 12% au minimum.
Ces alliages contiennent fréquemment un élément du groupe qui comprend les métaux suivants: molybdène, chrome, tungstène, nickel, columbium, cobalt, tantale, titane et zirconium, avec diverses proportions de silicium, cuivre, aluminium et manganèse.
Le second procédé utilise la quantité minimum de ces métaux et donne un grain dont les espaces interstitiels sont de dimension réduite, ce qui atténue la possibilité d'attaque de l'acier par les agents de cor- rosion et d'oxydation
Etant donné que les alliages habituellement utilisés pour obte- nir des aciers inoxydables et résistant à la chaleur sont très recherchés et qu'il est toujours difficile de se les procurer en tous temps on s'est efforcé, selon l'invention, d'améliorer ces deux types d'acier, en produi- sant un grain fin dans l'acier, et pour y parvenir l'acier en fusion a été
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traité avec une composition essentiellement formée d'un ou plusieurs oxydes du groupe des terres rares, et d'un agent réducteur de ces oxydes.
L'invention concerne par conséquent les diverses phases et le rapport d'une ou plusieurs de ces phases entre elles ; elles'étend au fer ou à l'acier possédant les caractéristiques et propriétés mises en évidence par l'exposé détaillé suivant :
Grâce à l'invention, les propriétés du fer et de l'acier, notam- ment celles des aciers inoxydables du type à forte teneur en alliages, tel que le type austénitique et le type au chrome, par exemple à 19% de chrome, et les types à couche superficielle dure tels que ceux à 3,5% de nickel, 3% de chrome, 7% de molybdène et 1% de bore, sont notablement améliorées par l'adjonction à une fusion, c'est-à-dire au fer ou à l'acier liquide, d'une quantité appropriée d'une composition contenant un oxyde de terre ra- re,
soit seul soit en combinaison compatible, et un agent de réduction de cet oxyde, L'oxyde de terre rare et l'agent de réduction sont de préféren- ce de dimension relativement fine et intimement mélangés, et ils peuvent être utilisés sous la forme d'une briquette.
Le procédé consiste plus particulièrement à préparer un bain de fusion à base de fer, à y ajouter pendant le séjour dans le four, des ma- tières métalliques contenant du chrome, du manganèse, du molybdène, du nickel, du tungstène, du oolombium, du cobalt, du tantale, du titane, du zirconium ou du silicium, puis à désoxyder, en utilisant par exemple du ferro-silicium, du calcium-silicium, du ferro-manganèse, et semblables, avec adjonction et coopération de la composition contenant plus particuliè- rement plusieurs oxydes de terres rares et un agent de réduction de ceux-ci.
L'agent réducteur peut être choisi dans le groupe constitué par les éléments suivants: calcium, aluminium, sodium, silicium, magnésium et bore et un bo- rure, borane (hydrure de bore) et siliciure de calcium, strontium, manganè- se, chrome, fer, magnésium, nickel, bore et cobalt. Le constituant oxyde et l'agent réducteur sont présents en proportions relatives d'environ 1 partie d'oxyde et d'environ 0,02 à 1,0 partie d'agent réducteur, et de préférence 1 partie d'oxyde et de 0,3 à 0,7 partie d'agent réducteur, tel que calcium, et 0,06 à 0,5, plus particulièrement 0,12 d'agent réducteur tel que borure de calcium et siliciure de calcium.
En outre, en cas de présence d'une sour- ce d'oxygène dans la composition, cette source peut prendre la forme d'un nitrate tel que le nitrate de sodium, de potassium, de calcium, et de mag- nésium, en quantité allant d'environ 60% à 70% du poids de l'agent réducteur.
L'adjonction de la composition peut s'effectuer à différentes phases de la fusion et du séjour dans le four. Un procédé approprié consis- te à l'ajouter à la poche de fonderie soit avant, pendant ou après l'adjonc- tion des désoxydants, et de préférence avant que la poche soit à moitié pleine. Toutefois, un autre procédé, plutôt préférable, consiste à placer la composition dans le fond de la poche et à la recouvrir avec un désoxy- dant tel que le siliciure de calcium, ou encore elle peut être introduite dans un tube à paroi épaisse dont les extrémités sont fermées, puis placée au fond de la poche, et les métaux ferreux liquides peuvent être versés par dessus. L'un ou l'autre procédé retarde l'action, de sorte que la quantité de métal liquide est suffisante pour permettre une réaction correcte avec cette composition.
On a constaté en outre qu'on obtient une structure à grain très fin en ajoutant environ 0,454 kg à 2,270 kg de la composition d'oxyde par tonne de fer ou d'acier. D'autre part, selon la températur.e de coulée,la dimension du moule et l'analyse désirée, une quantité d'environ 1,360 kg de composition d'oxyde par tonne a donné d'avantageux résultats.
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Les aciers inoxydables, qui sont parfois une combinaison au nickel-chrome, présentent généralement, bruts de coulée, de grandes den- trites qui provoquent la rupture de l'acier lorsqu'on lui applique une pression supplémentaire. Mais, quand cette classe d'aciers est traitée avec la composition aux oxydes de terres rares, on obtient une structure à grain fin permettant de supprimer antièrement une opération de forgeage.
En outre, le métal ainsi obtenu peut être laminé comme tout acier normal à la dimension de billètte.
Dans la fabrication de ces aciers, on utilise la pratique ordi- nairement adoptée, et l'on veille en outre à ce que l'acier soit correcte- ment désoxydé, et il peut être coulé à une température que l'on a constaté être un peu inférieure à celle de la pratique courante, étant donné que le traitement avec la composition oxyde de terre rare- agent réducteur semble augmenter la fluidité du métal traitéo
On a éprouvé et constaté l'efficacité de diverses quantités de la composition., Mais, lorsqu'on en ajoute des quantités excessives, l'acier obtenu est extrêmement sale et tel quel, offre une faible résistance à 1' oxydation et à la corrosion. Le présent procédé en fait un usage efficace, tout en n'en employant qu'une très faible quantité seulement.
On a en défi- nitive constaté qu'environ 2,043 kg de la composition à l'oxyde par tonne suffisent, à condition d'être ajoutés à la matière en fusion selon la pré- cédente description et notamment de la manière préférée.
Les formules suivantes sont données à titre d'exemple de la mise en pratique du procédé de l'invention: EXEMPLE 1.-
Inoxydable 310.
On a préparé une chaude présentant l'analyse approximative sui- vante exprimée en pourcentages:
EMI3.1
<tb> Carbone <SEP> 0,07
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,73
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,025
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,015
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,52
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 20,8
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 24,7
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0,26
<tb>
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de:
Kilogrammes @
EMI3.2
<tb> Rioions <SEP> (10-0) <SEP> 0,350
<tb> Nickel <SEP> ( <SEP> de <SEP> frittage) <SEP> 1.055
<tb>
Apres euoir lance le courant, on procéda aux adjonctions suivantes:
Kilogrammes
EMI3.3
<tb> Chaux <SEP> calcinée <SEP> 363
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> Silicium <SEP> 363
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> (75%) <SEP> 190
<tb>
Après fusion de la charge et pendant le séjour dans le four, on ajouta :
<Desc/Clms Page number 4>
Kilogrammes
EMI4.1
<tb> Ferro-Chrome <SEP> (0,06 <SEP> C) <SEP> 20955
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> (faible <SEP> teneur
<tb>
<tb> en <SEP> carbone) <SEP> 181
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 836
<tb>
Après un travail adéquat de la chaude, et le laitier étant en condition convenable, on ajouta à la poche, environ 7 heures s'écoulant en- tre la charge et la coulée, 76,726 kg de calcium-silicium et 22,700 kg d' une composition contenant de l'oxyde de terre rare, du borure de calcium et du nitrate de sodium dans les proportions de 1 : 0,12 :
0,008. Si on le désire, la composition à l'oxyde de terre rare peut être introduite dans la poche et recouverte du calcium-silicium préalablement à la coulée.
EXEMPLE 2 :
Inoxydable 310.
On prépara une chaude donnant l'analyse approximative suivante, exprimée en pourcentages:
EMI4.2
<tb> Carbone <SEP> 0,11
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,72
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,007
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,46
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 20,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 24,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0,26
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de :
Kilogrammes
EMI4.3
<tb> Nickel <SEP> (de <SEP> frittage) <SEP> 908
<tb>
<tb> Riblons <SEP> (inoxydables) <SEP> 15.266
<tb>
<tb> Riblons <SEP> ( <SEP> de <SEP> fonderie) <SEP> 1.362
<tb>
<tb> Tournures <SEP> 10634
<tb>
Après avoir lancé le courant, on fit les adjonctions suivantes:
Kilogrammes
EMI4.4
<tb> Spath-fluor <SEP> 68
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> calcinée <SEP> 10090
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> (fin) <SEP> 1.155
<tb>
Après fusion de la charger on ajoute dans le four:
Kilogrammes
EMI4.5
<tb> Manganèse <SEP> (faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> 364
<tb>
<tb>
<tb> carbone)
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> (faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone)
<tb>
<tb> 2. <SEP> 724
<tb>
<tb> Chrome <SEP> (0.50 <SEP> C) <SEP> 3. <SEP> 632
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 817
<tb>
Après un travail adéquat de la chaude et le laitier étant en condition appropriée de préférence environ 7 heures s'écoulant de la charge à la coulée, on ajouta à la poche 77,180 kg de calcium-silicium et 56,750 kg d'une composition d'oxyde de terre rare, de silliciure de calcium
<Desc/Clms Page number 5>
et de nitrate de sodium dans les proportions de 1 : 0,5 0,08. La coulée fut effectuée en deux minutes environ, le laitier étant retenu en arrière.
EXEMPLE 3.
Acier Manganèse-Molybdène.
On prépara une chaude donnant approximativement l'analyse sui- vante exprimée en pourcentages:
EMI5.1
<tb> Carbone <SEP> 0,28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,88
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,03
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,011
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,46
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de :
Kilogrammes
EMI5.2
<tb> Riblons <SEP> 1.997
<tb>
<tb> Fer <SEP> de <SEP> première <SEP> fusion
<tb>
<tb> (fonte) <SEP> 10952
<tb>
La charge ayant fondu, on ajouta pendant le séjour dans le four:
Kilogrammes Ecailles de laminage (battitures)
EMI5.3
<tb> 3.632
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trioxyde <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 47,670
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Spath <SEP> 4,540
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> (11% <SEP> Si) <SEP> 29,510
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> (78-82% <SEP> Mn)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 86,260
<tb>
La chaude ayant été travaillée de manière adéquate, et le lai- tier étant en condition correcte, on ajouta à la poche:
Kilogrammes
EMI5.4
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 44,492
<tb>
<tb> "Alsifer" <SEP> (alliage <SEP> sans <SEP> car-
<tb>
<tb>
<tb> bone, <SEP> d'aluminium, <SEP> de <SEP> sili-
<tb>
<tb>
<tb> cium <SEP> et <SEP> de <SEP> fer, <SEP> en <SEP> pourcenta-
<tb>
<tb>
<tb> ges <SEP> approximatifs <SEP> respectifs <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> 20, <SEP> 40 <SEP> et <SEP> 40) <SEP> 11,804
<tb>
<tb>
<tb> "Grainal" <SEP> 7,918
<tb>
<tb>
<tb> Calcium <SEP> Silicium <SEP> 4,540
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> à <SEP> l'oxyde
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 5,448
<tb>
La comp sition à base d'oxyde de terre rare contient de l'oxyde de terre rare, du borure de calcium et du nitrate de sodium aux proportions relatives de 1: 0,12: 0,080 La chaude fut coulée de la manière habituelle, le laitier étant maintenu en arrière.
EXEMPLE 4:.
Acier Manganèse-Molybdène
On prépara une chaude donnant approximativement l'analyse suivan-
<Desc/Clms Page number 6>
te exprimée en pourcentages:
EMI6.1
<tb> Carbone <SEP> 0,30
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,92
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,026
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,019
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,24
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,44
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de:
Kilogrammes
EMI6.2
<tb> Riblons <SEP> 1.997
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> de <SEP> première <SEP> fusion <SEP> (fonte)
<tb>
<tb>
<tb> 1.952
<tb>
Lorsque la charge fut fondue et durant le séjour dans le four, on ajouta:
Kilogrammes
EMI6.3
<tb> Trioxyde <SEP> de <SEP> Molybdène <SEP> 31,780
<tb>
<tb> Spath <SEP> 9,080
<tb>
<tb> Ecailles <SEP> 6,810
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> 29,610
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 86,260
<tb>
Après un travail approprié de la chaude et le laitier étant en condition convenable,,habituellement environ 7 heures s'écoulant entre la charge et la coulée, on ajouta à la poche :
Kilogrammes
EMI6.4
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 44,492
<tb>
<tb> "Alsifer <SEP> " <SEP> Il,804
<tb>
<tb> "Grainal" <SEP> (R.T.M.) <SEP> 7,918
<tb>
<tb> Calcium <SEP> Silicium <SEP> 5,448
<tb>
<tb> Composition <SEP> à <SEP> base <SEP> d'oxyde
<tb>
<tb> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 5,448
<tb>
La composition à l'oxyde de terre rare contenait de l'oxyde de terre rare, du siliciure de calcium et du nitrate de sodium aux proportions relatives de : 1:0,5: 0,08.
La composition, préalablement à la coulée, fut placée dans le fond de la poche et recouverte avec le calcium silicium.
EXEMPTER 5.
Acier Manganèse-Molybdène
On prépara une chaude donnant approximativement l'analyse suivan- te exprimée en pourcentages:
EMI6.5
<tb> Carbone <SEP> 0,31
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,8
<tb>
<tb> Sourfre <SEP> 0,027
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,014
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,21
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,44
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de:
<Desc/Clms Page number 7>
Kilogrammes
EMI7.1
<tb> Riblons <SEP> 1.929,5
<tb>
<tb> Fer <SEP> de <SEP> première <SEP> fusion
<tb>
<tb> (fonte) <SEP> 2.053
<tb>
Après fusion de la charge, et pendant le séjour dans le four, on ajouta:
Kilogrammes
EMI7.2
<tb> Ecailles <SEP> de <SEP> laminage <SEP> (battitures)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4,540
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Trioxyde <SEP> de <SEP> Molybdène <SEP> 45400
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> (11% <SEP> Si) <SEP> 31,780
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 86260
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (78-82% <SEP> Mn)
<tb>
Après un travail adéquat de la chaude et le laitier étant en condition correcte, 7 heures environ s'écoulant généralement entre la char- ge et la coulée, on ajouta à la poche:
Kilogrammes
EMI7.3
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 38,590
<tb>
<tb> "Alsifer" <SEP> Il,360
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-bore <SEP> 1,136
<tb>
<tb> Calcium <SEP> Silicium <SEP> 4,540
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> à <SEP> base <SEP> d'oxyde
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 5,448
<tb>
La composition à base d'oxyde contenait de l'oxyde de terre rare et du borure de calcium aux proportionsrelatives de 1: 0,12.
EXEMPLE 6:
Acier Manganèse-Molybdène
On prépara une chaude donnant approximativement l'analyse sui- vante exprimée en pourcentages:
EMI7.4
<tb> Carbone <SEP> 0,26
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,72
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,029
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,012
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,47
<tb>
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de:
Kilogrammes
EMI7.5
<tb> Riblons <SEP> 20133
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> de <SEP> première <SEP> fusion
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (fonte) <SEP> 1.816
<tb>
Après fusion de la charge, pendant le séjour dans le four, on ajouta :
Kilogrammes
EMI7.6
<tb> Ecailles <SEP> de <SEP> laminage
<tb>
<tb> (battitures) <SEP> 5,448
<tb>
<tb> Trioxyde <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 47,670
<tb>
<tb> Spath <SEP> 4,540
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
Kilogrammes
EMI8.1
<tb> Ferro-silicium <SEP> (11% <SEP> Si) <SEP> 29,510
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> (78-82% <SEP> Mn) <SEP> 86,260
<tb>
Après un travail correct de la chaude et le laitier étant en con- dition appropriée, 7 heures s'écoulant de préférence entre la charge et la coulée, on ajouta à la poche au cours de la coulée:
Kilogrammes
EMI8.2
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 40,860
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Alsifer" <SEP> Il,350
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-bore <SEP> 1020
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Calcium <SEP> silicium <SEP> 4540
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> à <SEP> base <SEP> d'oxyde
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 5448
<tb>
La composition renfermait de l'oxyde de terre rare et du siliciu- re de calcium aux proportions relatives de 1: 0,5.
EXEMPLE 7.
Acier Manganèse-Molybdène
On prépara une chaude donnant approximativement l'analyse sui- vante exprimée en pourcentages:
EMI8.3
<tb> Carbone <SEP> 0,31
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,71
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,027
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,014
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,26
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,43
<tb>
<tb> Métal <SEP> de <SEP> terre <SEP> rare <SEP> 0,005
<tb>
<tb> Fer <SEP> le <SEP> complément
<tb>
La charge se composait de:
Kilogrammes
EMI8.4
<tb> Ridions <SEP> 1. <SEP> 893
<tb>
<tb> Fer <SEP> de <SEP> première <SEP> fusion <SEP> (fonte)!.988
<tb>
Après fusion de la charge et pendant le séjour dans le four, on ajouta:
Kilogrammes
EMI8.5
<tb> Ecailles <SEP> de <SEP> laminage
<tb> (battitures) <SEP> 5,448
<tb> Trioxyde <SEP> de <SEP> molybdène <SEP> 45,400
<tb> Spath <SEP> 2,270
<tb> Ferro-silicium <SEP> (11% <SEP> Si) <SEP> 29,510
<tb> Ferro-manganèse <SEP> (78-82% <SEP> Un) <SEP> 83,990
<tb>
Après avoir travaillé correctement la chaude, et alors que le laitier était en condition appropriée, 7 heures s'écoulant de préférence entre la charge et la coulée, on ajouta à la poche, pendant la coulée:
Kilogrammes
EMI8.6
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 43,130
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<tb> "Alsifer" <SEP> 11,350
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<tb> "Grainal" <SEP> (R.T.M.) <SEP> 7,918
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<tb> Calcium <SEP> silicium <SEP> 49540
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Composition à base d'oxy- de de terre rare 5,448
La composition à l'oxyde de terre rare renfermait de l'oxyde de terre rare, du calcium métallique et du nitrate de sodium aux proportions relatives de 1: 0,7 : 0,08.
Le "Grainal" (R.T.M.) incorporé dans plusieurs des exemples pré- cédents est un alliage composé d'aluminium, de zirconium, de titane et de bore.
Le procédé de fabrication du fer et de l'acier présentement dé- crit conduit à la formation d'une structure à grain fin, quirenforce la ré- sistance à la corrosion. Puisqu'il ne reste, tout au plus, qu'une faible quantité seulement de la composition à l'oxyde dans le métal traité, on pense que cette particularité est due au faible espace entre les grains ré- sultant de la réduction de la structure dendritique primitive, et offrant par conséquent à l'attaque un moindre espace interstitiel.
On obtient ainsi un métal à grain fin, et avec une teneur en soufre réduite. Cela naturellement se produit d'ordinaire sous condition que le procédé soit appliqué selon la description qui précède. Les quanti- tés à utiliser, suggérées ci-dessus, dépendent de la composition de l'acier, mais on a constaté qu'environ 2 kg au plus de composition à l'oxyde de terre rare par tonne d'acier suffisent, et l'analyse chimique de l'acier terminé accuse une teneur en métal de terre rare ne dépassant pas 0,018%, exprimée en cérium. Lorsque l'acier a été traité avec la composition à base d'oxyde de terre rare et d'agent réducteur, et qu'un grain fin a été obtenu, l'acier possède nettement une meilleure résistance à la corrosion et l'oxydation, ainsi également que des valeurs élevées de résistance aux chocs aux tempé- ratures ambiante et basses.
Ces propriétés peuvent être avantageusement u- tilisées: la première dans l'acier inoxydable de divers types, et la secon- de dans les applications, telles que plaques de blindage, aciers à canons, et aciers spéciaux ou alliés dont la résistance aux chocs doit être de 1' ordre le plus élevé.
Les résultats obtenus démontrent que l'usager peut retirer di- vers avantages de la composition, lorsque celle-ci est utilisée de la ma- nière précédemment décrite. Ainsi, elle permet d'utiliser un acier normal et d'obtenir des avantages marqués grâce à sa résistance à la corrosion et à l'oxydation. En outre, on peut faire varier l'analyse de manière à utili- ser une moindre quantité d'un alliage rare et coûteux, tout en obtenant les mêmes résultats qu'avec le même métal non traité et contenant une plus grande quantité de cet alliage.
Pour la fusion et la coulée de l'acier inoxydable, on a trouvé avantageux de prendre certaines précautions, et celles-ci sont reconnues de pratique appropriéeo Par exemple, une bonne température de coulée pour l'acier inoxydable de la qualité 310 serait de 1.504 Co On a également con- staté que le métal en fusion, après traitement dans la poche, doit être coulé immédiateme pour assurer une rapide solidification du métal, et dans certains cas on se sert d'une lingotière à paroi épaisse pour effec- tuer cette solidification rapide. Etant donné que le laitier provoque une réaction au point de contact avec le métal, on a trouvé que le refroidisse- ment brusque du laitier diminue cette action et ceci peut être obtenu par l'adjonction de matières formant des scories telles que la dolomite, la chaux calcinée.
Parmi les avantages résultants de l'utilisation de la com- position oxyde-agent réducteur, on peut citer une réduction de la teneur en soufre et l'obtention d'un métal à grain fin à la coulée. Ces avantages
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assurent des valeurs plus élevées de résistance aux chocs à températures ambiante et basses, et ces valeurs élevées sont particulièrement importan- tes en ce qui concerne ceux des types d'acier destinés à travailler correc- tement et en offrant toute sécurité aux basses températures, telles que celles des régions arctiques et antarctiqueso
En outre, le traitement précédemment décrit appliqué au métal ferreux en fusion permet d'obtenir un grain fin, et ultérieurement certai- nes caractéristiques perféctionnées déterminées physiques et chimiques.
Lorsque l'acier est fabriqué de cette manière, il est grandement désirable de faire en sorte que ce grain fin obtenu à la coulé, se maintienne. On obtient ce résultat en effectuant la coulée à une température relativement basse,et aussi rapidement que possible pour solidifier la matière.
On a observé que si, après le traitement avec la substance don- nant au métal ces propriétés dues au grain fin, on laisse séjourner celui- ci à l'état liquide pendant une longue période, la finesse du grain dis- parait graduellement et l'acier qui en résulte est camparable, à presque tous égards, avec un acier non traité.
D'autre part, lorsqu'une fusion est traitée selon le présent procédé et ensuite coulée en sable, procédé de moulage donnant une solidification très lente, on obtient une très faible réduction de la dimension de grain, ce qui indique que la rétention à l'état liquide pendant une longue période après traitement, permet à la force produisant le grain fin de se dissiper, et l'on ne peut obtenir dans ces conditions les qualités résultant de la finesse de grain.
Une caractéristique distinctive de ce traitement est que l'on n'utilise qu'une faible quantité, et celle-ci est telle que l'analyse de l'acier obtenu démontre que la quantité ajoutée n'existe plus dans celui- ci et que la quantité présente est inférieure à 0,018%, dans le cas du cérium par exemple.
La teneur en métal de terre rare peut de préférence être comprise entre environ 0,003% et 0,009%, le pourcentage le mieux ap- proprié étant d'environ 0,005%. Ceci indique que ce n'est pas la présence d'un alliage qui confère cette caractéristique de finesse de grain, mais plutôt un effet considéré comme déterminant une nucléationa
On peut ajouter, à titre récapitulatif, qu'un acier, et parti- culièrement certaines variétés d'acier inoxydable, ayant une tendance à se solidifier en grandes dentrites, ont, bruts de fonte, une dimension de grain beaucoup plus petite que le métal non traitéo Cette finesse de grain améliore les qualités de laminage, augmente la résistance à la corrosion, et donne une valeur relativement élevée de résistance aux chocs aux basses températures.
La portée de l'invention permettant d'apporter certains change- ments à la mise en pratique du précédent procédé et certaines modifications au métal obtenu selon ce dernier, tous les détails donnés dans la précé- dente description doivent être considérés comme des exemples sans aucun caractère restrictif.
REVENDICATIONS.
1. Une méthode pour la production de fer et d'acier comprenant la préparation d'un bain fondu contenant du fer, l'addition à celui-ci de substances métalliques pendant le passage au four, la désoxydation, et l'incorporation d'une composition contenant un oxyde de terre rare et un agent de réduction pour celui-ci.