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Publication number: BE547594A
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Description


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   La présente invention se rapporte d'une manière générale à la fabrication de l'acier et en particulier à la fabrication d'acier non-calmé à haute teneur en carbone. 



   L'acier non-calmé possède des avantages particuliers bien connus pour certaines applications. Toutefois on n'est parvenu   jusqu'ici     qu'à   fabriquer des aciers non-calmes à teneur en carbone moyenne ou basse, atteignant au maximum 0,28 à 0,30% ("The Making, Shaping and Treating of   Steel";,   6  ed., p.   573).   



  Dans certaines applications où l'acier   non-calmé   est désirable, 

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 il serait avantageux de disposer d'un acier à teneur plus élevée en carbone et l'invention se propose en conséquence de produire un tel acier et de fournir un procédé de fabrication ad hoc. Elle se propose également de fournir des lingots relativement exempts de retassure sans usage de lingotières à sommet chauffé. Elle se propose enfin de fournir un acier à forte teneur en carbone possé- dant de bonnes qualités superficielles, une ségrégation contrôlée et une absence d'inclusions réfractaires. 



   L'invention est particulièrement applicable à la pro- duction daciers à teneur en carbone supérieure à 0,35% et attei- gnant 1,10% En bref, l'invention comprend l'addition à un tel acier au moment où il a été coulé dans des moules et où il est encore liquide d'un agent d'effervescence exothermique de compo- sition nouvelle. Cet agent est ajouté de préférence dans chaque moule au moment où on y verse l'acier et plus particulièrement avant que le moule soit à moitié rempli. L'agent d'effervescence est composé d'oxyde de fer et de fluorure de sodium mais comprend également un mélange à réaction exothermique d'aluminium granu- laire et d'un composé fournissant une source d'oxygène pour se combiner avec lui, par exemple du nitrate de sodium. La quantité d'agent utilisée est 450 à 1800 g. environ par tonne de lingot. 



  Les ingrédients constituant l'agent d'effervescence sont dans les gammes de proportions suivantes. 



   TABLEAU I. 
 EMI2.1 
 
<tb> 



  Pourcentage <SEP> en <SEP> poids <SEP> 
<tb> 
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 80 <SEP> %
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> granulaire <SEP> 2,5à17 <SEP> %
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 34 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Fluorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> %
<tb> 
 La quantité de nitrate de sodium doit être double de celle d'aluminium. Les constituants doivent être sous un état de subdivision tel qu'ils passent au tamis de 8 mailles au pouce 

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 linéaire (25,4 mm); ils doivent être mélanges avec soin avant usage. 



   L'oxyde de fer facilite la formation d'acier non- calmé liquide en fournissant l'oxygène nécessaire à la   combi-   naison avec une certaine quantité du carbone présent. Le nitrate de sodium fournit l'oxygène nécessaire à la combinaison avec l'aluminium. Cette réaction provoque; le dégagement d'une grande quantité de chaleur avec fusion de l'oxyde de fer et du fluorure de sodium sans provoquer de refroidissements locaux du lingot. Le fluorure de sodium se comporte comme un fondant ame- nant en surface l'alumine provenant de l'oxydation de   l'aluminium.   



   Le résultat global de l'addition de l'agent est donc d'introduire de l'oxyde de fer et du fluorure de sodium fondus dans l'acier liquide au moment où on le verse dans le moule de sorte que lors du repos ultérieur, l'effervescence se produit énergiquement pendant la période nécessaire à l'obtention d'une enveloppe superficielle d'épaisseur désirée. Après réaction de l'oxyde de fer de l'agent, il reste une écume d'aluminate de sodium qui agit   comme   fondant et balaye les inclusions réfractaires éventuelle cornue les silicates. 



   Un exemple type de mise en oeuvre de l'invention est le suivant. On fabrique une certaine quantité d'acier Martin basique mais sans ajouter de désoxydant tel que du ferrosilicium, de l'aluminium ou du ferrotitane et du magnésium, soit dans le bain du four, soit dans la poche après écoulement du four. La teneur en carbone de cette quantité est réduite progressivement dans le four sensiblement à la valeur désirée, par exemple 0,65%, et du ferromanganèse est ajouté dans le four ou la poche dans les proportions voulues. La proportion peut ne pas dépasser 225 g. par tonne dans un cas et atteindre 11.250 g par tonne dans un autre.

   Après écoulement l'acier est versé dans des lingotières en forme de bouteille au sommet et à large extré- mité inférieure, c'est-à-dire sans sommet chauffé, avec addition 

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 d'environ 1135g par tonne de lingot d'un'agent d'effervescence formé de   68%   d'oxyde de fer globulaire sous forme de poussière d'ébavurage, 17% de fluorure de sodium, 10% de nitraté de sodium et   5%   d'aluminium granulaire.

   Au bout d'un temps déterminé à l'avance suivant l'épaisseur de l'enveloppe superficielle désirée, c'est-à-dire quinze secondes à cinq minutes, l'effervescence' est sensiblement arrêtée par "étouffement" chimique, savoir par àddi- tion d'environ 56 g par tonne de lingot d'un agent désoxydant approprié tel que de l'aluminium ou un alliage de calcium et de silicium, puis les moules sont obturés mécaniquement. 



   Un exemple d'acier fabriqué conformément à l'invention est de la composition suivante. 



  TABLEAU II. 
 EMI4.1 
 g± Mn % p et" z Si % A1 
 EMI4.2 
 
<tb> Analyse <SEP> à <SEP> la <SEP> poche <SEP> 0,67 <SEP> 0,22 <SEP> 0,15 <SEP> 0,024 <SEP> 0,02
<tb> 
<tb> Analyse <SEP> des <SEP> billettes
<tb> Section <SEP> transversale
<tb> complète
<tb> Haut <SEP> du <SEP> lingot <SEP> 0,66 <SEP> 0,20 <SEP> 0,015 <SEP> 0,025 <SEP> 0,01 <SEP> 0,006
<tb> Bas <SEP> du <SEP> lingot <SEP> 0,62 <SEP> 0,19
<tb> Surface <SEP> de <SEP> la <SEP> billette
<tb> 
<tb> Haut <SEP> du <SEP> lingot <SEP> 0,45 <SEP> 0,20 <SEP> 0,10 <SEP> 0,015
<tb> Copeaux <SEP> de <SEP> perçages
<tb> distants <SEP> de <SEP> 9,4 <SEP> mm <SEP> sur
<tb> billette <SEP> 5 <SEP> x <SEP> 5 <SEP> cm.,
<tb> 
<tb> Haut <SEP> du <SEP> lingot <SEP> 0,95 <SEP> 0,23.0,019 <SEP> 0,069 <SEP> 0,01 <SEP> 0,006
<tb> 
 
Voici d'autres exemples de composition d'agent d'effer- vescence. 



     TABLEAU   III. 
 EMI4.3 
 
<tb> 



  N  <SEP> % <SEP> poudre <SEP> (l'oxyde <SEP> % <SEP> NaF <SEP> % <SEP> Al <SEP> % <SEP> NO3Na
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> fer <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 74 <SEP> 17 <SEP> 3 <SEP> 6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 71 <SEP> 20 <SEP> 3 <SEP> 6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 65 <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 53 <SEP> 17 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 60 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 41 <SEP> 17 <SEP> 14 <SEP> 28
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 40 <SEP> 9 <SEP> 17 <SEP> 34
<tb> 
 

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La section transversale des/lingots d'acier à haute teneur en carbone produits conformément à l'invention est caractérisée par une zone extérieure d'une épaisseur déterminée à l'avance et cette zone 

  persiste dans les billettes obtenues par laminage des lingots. Dans cette zone la teneur en carbone et en soufre est sensiblement les deux tiers de la concentration moyenne (analyse à la poche) et on observe une absence sensible- ment complète d'inclusions, ce qui donne un acier possédant des propriétés exceptionnelles d'étirage. Les teneurs en carbone et en soufre au centre de la section transversale sont de 1,5 fois et plus celles de la concentration moyenne. 



   Les lingots d'acier fabriqués par le présent procédé peuvent être laminés à chaud en blooms et en billettes comme l'acier non calmé ordinaire à faible teneur en carbone (soit 0,12% de carbone et 0,5% de manganèse) et manifestent une absence de retassure avec rendement plus élevé et un bon état superficiel. 



   La ségrégation dans les lingots est convenablement contrôlée et peut être aisément maintenue au-dessous des limites établies pour de nombreuses applications. L'enveloppe superficielle est plus propre et plus exempte d'inclusions que l'acier calmé normal et cette condition persiste même au sommet central du lingot. Le gradient de carbone de la surface au centre donne des propriétés de trempe intéressantes. L'acier laminé en tiges à tréfiler s'étire bien en fils fins et est également facile à laminer à froid en feuillards. L'absence de silicium et d'aluminium et l'absence d'inclusions améliorent la conductivité électrique, de sorte que cet acier est particulièrement propre à la production de fils à haute résistance utilisés dans les lignes de   communica-   tion. 



   La présente invention est bien entendu susceptible de variantes sans qu'on s'écarte pour autant de son cadre et de son esprit.

Claims

RESUME L'invention a principalement pour objets : 1 ) un agent d'effervescence pour obtention d'acier non calmé, remarquable notamment en ce qu'il contient 40 à 80% et en particulier 68%, d'oxyde de fer, 5 à 20%, et en particulier 17% environ,de fluorure de sodium, 2,5 à 17%, et en particulier 5% environ, d'aluminium granulaire et 5 à 35%, et en particulier 10% environ, de nitrate de sodium; 2 ) - un procédé de fabrication d'acier non calmé au moyen de l'agent précité, ledit procédé étant remarquable notam- ment-par les caractéristiques suivantes, considérées séparément ou en combinaisons :

a) - on prépare une quantité d'acier en versant l'acier à l'état liquide dans des lingotières, et alors que l'on n'a pas sensiblement dépassé le premier stade de remplissage de chaque moule, on ajoute à l'acier ledit agent en proportion d'environ 450 à 1800 g par tonne de lingot final, puis on termine le rem- plissage du moule en laissant l'effervescence s'effectuer libre- ment pendant un temps déterminé à l'avance; b) - on procède à un étouffement chimique après ce temps d'effervescence pré-déterminé; c) - on termine par l'obturation mécanique des moules;

3 ) - une masse d'acier semi-fini propre au laminage à chaud telle qu'obtenue par le procédé précité, remarquable notamment en ce qu'elle contient 0,35 à 1,10% de carbone, et possède une enveloppe ou couche extérieure sensiblement exempte d'inclusions, la teneur en carbone étant dans cette couche sensi- blement inférieure à la teneur moyenne en carbone de la masse d' acier.