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"Procédé pour J'exécution de bloos coulée en acier"
Lors de l'exécution de blocs en acier, il se forme, outre les préciptations d'oxydes qui sont engendrées immédiatement après l'addition d'un désoxydant, tou- jours des précipitations non-métalliques qui découlent du fait que lors de la pro- gression du refroidissement, la dissolution des gaz, tels que l'oxygène, l'azote et l'hydrogène, est réduite. Les deux premiers éléments se précipitent dans l'acier sous forme de combinaiscne non-métalliques et lorsque leur proportion est très élevée de manière à être inadmissible, ils donnent lieu au "mauvais degré de pure- té".
Depuis l'origine, l'amélioration du degré de pureté est un souci des métal- lurgistes et il ne manque pas d'essais et de propositions qui tendent à réduire autant que possible les inclusions non-métalliques.
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De bona résultats ont été obtenu*, outre en observant strictement des condi- tiona déterminées pour la fusion, également par la mine en oeuvre d'une désoxyda. tion dans des conditions qui garantissent la réduction la plus avantageuse de la teneur en oxygène et une précipitation favorable dea oxydes formée. En outre, l'u- tilisation de la technique sous vide procure également de bons degrés de pureté du fait que l'oxygène est élimine en grande partie par la, réaction CO.
Afin d'obtenir un bon degré de pureté, on procède fréquemment également à une perrination au coure delaquelle l'acier en fusion est coulé dans une poche qui contient un laitier ré- aucteur fluide, procurant la désoxydation de l'acier.
Cependant, tous ces procédés ne peuvent pas contribuer à l'élimination des précipitations qui se forment pendant le refroidissement subséquent de l'acier.
Coci est plus particulièrement le eau pour les nitrurea des aciers contenant du ti- tane, plus particulièrement des aciers inoxydables et qui se précipitent relative- ment tard dans la fusion et ne sont donc généralement jamais éliminés entièrement, ainsi que pour des aciers oontenant du zircon.
L'invention propose de refroidir l'acier lors de la coulée en ajoutant un laitier solide qui, lorsqu'il se sépare de l'acier encore fluide (en remontant à' la surface) entraîna et élimine lea inclusions en suspension dans l'acier. Le re- !raidissement intensifie la précipitation des inclusions. Par ailleurs, le laitier solide ajoute ne doit pas proourer une désoxydation additionnelle, main uniquement évacuer dans le laitier de recouvrement les fines inclusions en suspension dans l' 'acier et qui se forment pendant le refroidissement.
On a déjà proposa fréquemment de traiter l'acier au moyen de laitier fluide lors de la coulée en poche ou même pendant la coulée en coquille, toutefois ces procèdes exigent un four spécial pour la fusion du laitier et sont donc très coû- teux. Le traitement pendant la coulée en poche doit procurer une désoxydation, tan- dis quele traitement pendant la coulée en coquille doit procurer une bonne surfa- ce du bloc. Par centra, l'addition de laitier solide n'a été utilisée jusqu'à pré- sent que pendant la coulée en poche et en vue de la désulfuration. Dans ce cas, on . 'tend il; obtenir une température de réaction maximum.
L'addition de laitier solide, immédiatement avant la coulée en coquille, présente par rapport à l'utilisation de laitiers fluides, l'avantage d'une manipulation aisée et d'un effet étonnant en ce qui concerne le degré de pureté de l'acier.
Lorsqu'il s'agit de qualités contenant du titane et analogues, on obtient) outre l'élimination des précipitations d'oxydes, également une élimination du ni-
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trure formé, ce qui permet d'obtenir une très bonne surface pour le produit usiné, tal que la tell, l'acier en barre ou clos dami-proudite. On empêche plue particuliè- rement les écailles et défauts superficiels se formant dans les aciers stabilisés.
Etant donné que ces défauts superficiels entraînent des fraie supplémentaires con- sidérables lors de l'usinage de ces aciers, l'utilisation du procédé décrit plut haut s'est avérée particulièrement avantageux au point de vue économique lorsqu'il s'agit de qualités stabilisées, inoxydables.
Le procédé est plus particulièrement approprié pour des blocs plus petits où, en raison de la solidification relativement rapide, l'auto-épuration de l'acier est particulièrement difficile, sinon impossible, à savoir pour des blocs de tout au plus trois tonnes, de préférence de tout au plus une tonne.
Le procédé est avantageusement mis en oeuvre de la manière suivante :
Lors de la coulée par le dessus, l'addition du laitier solide peut être ef- fectuée dans une petite poohe intermédiaire, dans une trémie à grand diamètre ou similaire. De préférenae et de manière connue en soi, la trémie est remplacée par une coquille qui est ouverte dans le bas et dans laquelle le trou du fond est alé- sé au diamètre de la pierre régale. A travers cette coquille centrale, l'acier est coulé en source dans les coquilles extérieures, de manière que lors de la coulée d'un attelage, six ou huit blocs sont coulée en source et un bloo, à savoir le bloc central, est coulé en chute. Pendant la coulée, on ajoute le laitier solide au bloc central.
Outre l'amélioration de la qualité, obtenue ainsi, on obtient également un accroissement de la quantité de l'acier, étant donné que le déchet, provoqué par les résidus de la trémie, est supprimé. De même, l'économie est ac- crue du fait qu'il est possible de supprimer le maçonnage et la pose de la trémie Un autre avantage avec ce type de travail déooule du fait que la quantité traite* peut être accrue par mètre carré de la surface de la fosse de coulée.
La petite poche intermédiaire, la trémie à grand diamètre ou la ooquille centrale peuvent être d'une largeur telle que le laitier solide, ajouté à cet endrodi as sépare à nouveau de l'acier à cet endroit, il ne pénètre donc pas dans les @@quir- les dana lesquelles l'acier eet coulé en source. Lorsqu'au cours de ce procédé, le laitier solide est ajouté dana une trémie normale ou légèrement plus étroite, le jet d'acier qui tombe entraîna ce laitier dans le bloc. Toutefois on a pu comes tater maintenant que même lorsque le laitier eat entraîné jusque dans le bloc, il sa produit une séparation totale du laitier et, de oe fait, une élimination des inclusions non-métalliques présentes dans l'acier.
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De ce fait la laitier est ajouté dans une trémie mi étroite qu'il est entrai- né dans la coquille et ressort de cette dernière en entraînant lea préoipiations non-métalliques de l'acier.
En outre, on a pu constater que lors de l'utiliaation d'une poudre de recou- vrement telle que lea produite vendue sous les dénominations "Thermofin" ou "Accutherm" ou des poussières de gueulard dea haute fourneaux, le bloc est envelop- pé d'une mince oouohe de laitier qui, d'une part, procure une excellente surface pour le bloc et, d'autre part, empêche aveo certitude une solidification trop rapi- de de la face extérieure du bloc et permet donc une bonne remontée du laitier en- traîne dans le couvercle de laitier fluide.
Avantageusement, l'addition du laitier solide ne débute qu'après le début de la coulée de l'attelage, étant donné que o'eat à ce moment que l'entraînement du laitier dana l'acier et la séparation subséquente parfaite sont garantie.
Lorsqu'il s'agit de blocs coulée par le dessus, le laitier aolide est ajouté dans la coquille, immédiatement après le début de la coulée.
Dans les deux types de coulée, le laitier doit être ajouté, de préférence, fin continu jusqu'à la fin. De ce fait l'action de refroidissement peut être répar- tie uniformément aur la longueur du bloc. En raison de l'action de refroidissement on obtient également une réduction de la dissolution et.l'élimination des gaz die- Sous*
La composition du laitier utilisé peut varier dana de grandes limitée. Il n' est également pas abaolument indispensable d'utiliser dea laitiers synthétiques et l'addition d'un mélange ou de différente composante de laitier tels que SiO2, Al2O3 ou CaO s'est également avérée efficace.
Il eat vrai que l'utilisation de lai- tiers synthétiques présente l'avantage qu'on peut utiliser des granulations unifor- mes déterminées qui permettent l'élimination la plus avantageuse des précipitations formées. Une granulation appropriée contient des grains dont la grosseur n'est pas inférieure à 1 mm et pas supérieure à 10 mm. le laitier utilisé ne doit également pas présenter nécessairement un caractère réducteur, étant donné qu'on ooule un acier entièrement calmé. Cependant il est à conseiller d'accroître le degré de dé- soxydation des fusions lorsqu'il s'agit de laitiers fortement oxydante, afin d'em- pécher une désoxydation trop faible et inadmissible de l'acier.
En outre, on propose d'utiliser l'épuration de l'acier conforme à l'inven- tion également pour la coulée en filière de l'acier. Dans ce oas, le laitier solide doit être ajouté en oontinu dans le panier de coulée. Avantageusement, la hauteur
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du panier de coulée est supérieure à son -lamètre, de préférence environ égale a tois foie 10 diamètre. Le panier de coulée doit avantageusement également tiré cou- çu de manière que le laitier, bien mélange et exentuellement fondu, puisse déborder.
L'addition du laitier solide ne peut être effectuée qu'après un remplissage partiel du panier de coulée, afin de garantir une séparation totale entre le lai- tier et l'acier fluide dans le dit panier de coulée. Il est également avantageux
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de prooédéraoue un gaz de protection à la répartition subséquente de l'acier en fu- j aion aur lea différentes filières de coulée et à la coulée même, afin d'éviter une ; absorption subséquente de gaz, tels que l'oxygène et l'azote.
Les deux exemples de mise en oeuvre qui suivent sont donnée afin d'indiquer ;
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l'effet des oomposi'ions extrêmes de laitier lora de l'exécution du procède.
EXEMPLE 1
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On a fondu un acier austénitiqueg stabilisé au titane, de qualité X 10 CrNiTi 18 9, matière n 4541, et ce, dans les conditions usuelles, dans un four électrique de 15 tonnes. La fusion a été coulée en source, dans un attelage de huit, en blocs de 1000 kg.
Après le premier attelage, on a traité un bloc de 1000 kg, coulé par le dessus, avec 10 kg. de laitier de la composition suivante
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81 2 FeO ca.o JJ.20, T102: ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯2L-.
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<tb> 40 <SEP> 3 <SEP> 40 <SEP> 9 <SEP> 4 <SEP> 0,5
<tb>
Ce laitier est aisément réductible avec 43% (Un + FeO) et est donc défavorable raison des réactions possibles avec les éléments d'accompagnement de l'acier et ayant une affinité avec l'oxygène.
La surfaoe du bloc réalisé par coulée par le dessus présentait un meilleur as-
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pect que celle des blocs normaux, coulée par le dessus# des qualités etabiliaé<a4n titane.
TABLEAU 1
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<tb> C <SEP> Si <SEP> MM <SEP> P <SEP> S <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Ti
<tb>
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Sl " ¯ K
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<tb> sans <SEP> laitier <SEP> 0,08 <SEP> 0,55 <SEP> ' <SEP> 1,22 <SEP> 0,033 <SEP> 0,030 <SEP> 17,40 <SEP> 10,60 <SEP> 0,50
<tb>
<tb> aveo <SEP> laitier <SEP> 0,09 <SEP> 0,57 <SEP> 1,30 <SEP> 0,035 <SEP> 0,028 <SEP> 17,60 <SEP> 10,30 <SEP> 0,45
<tb>
Au tableau 1, on a comparé l'analyse du bloc coule par le dessus arec l'analy- se du bloc normal. La perte en Ti n'était que de 10%, malgré la teneur élevée en
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(Nn0 + FeO).De ce fait, la teneur en C du bloc coule par le dessus est donc encore entièrement liée au Ti.
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Le bloc coulé par le de88118 a été tourné avec un déchet de 8, d4caulan% des uopeaux, oontre 8 k' 1Q6 loris de la production usuelle par coulée par le de..- eonat Une oomparai8on fies easaia de rabotage à paliers sur 1a* platine. permet de constater ce qui suit t
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normal avec lnitiaro,oni"ormmexxt 113an pNeala? palier ! lignes d1speraée. impeccable
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<tb> d'une <SEP> longueur <SEP> de <SEP> 5-20m
<tb>
<tb> deuxième <SEP> palier <SEP> :
<SEP> nombreuses <SEP> lignes <SEP> fines <SEP> impeccable
<tb>
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traiaLémo palier s nombreuses lignes plue quelques lignes finea dans le noyau
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<tb> fortes <SEP> dans <SEP> le <SEP> noyau
<tb>
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La. perte lors du polissage de paquets de tOlet produite 1 partir de@ platines préparées correspondait oe qui est dit plue haut.
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<tb> normal <SEP> avec <SEP> laitier
<tb>
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tous les paquets de tôles polis de ceule environ la moitié des paquets de
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<tb> tout <SEP> côtés <SEP> taies <SEP> polie <SEP> localement
<tb>
les tôles des deux parties de la charge étaient en ordre.
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EXEM1?I.R g 1 On a réalisé un acier austénitique, stabilisé au titane, de qualité X 10 CrNiTi bzz 9, matière n. 4541. La fusion a été effectuée dans les conditio usuelles dano le four électrique de 'ils tonnée. La fusion au été coulée en source, dans des attelages de huit, en blocs de 1000 kg. Le deuxième attelage a été traité au laitier dans une trémie spéciale. Le laitier ajouté était constitué par un mélan-
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ge de 6 de laitier de haut fourneau granulé, soumis raz un recuit et de 38% de sable blanc (SiO2).
La composition du laitier de haut fourneau était la suivante 1
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81 2 C<t0 1203 S ugo É, Ë 5 5l % , ,
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<tb> 33 <SEP> 43 <SEP> 15 <SEP> 1,9 <SEP> 3,5
<tb>
Environ 60 kg du mélange de laitier ont été ajoutée en continu, pendant la coulée, dans la trémie spéciale. Après la copiée, le laitier résiduel de la trémie spéciale a été analyse en ce qui oonoerne les combinaisons Ti. On a relevé daara le
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moyen de traitement 6 de 1'102 2 et 4,5 de TiN.
Le tableau 2 montre une comparaison des analyses entre les blocs coulée avec et sans traitement au laitier*
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TABLEAU 2
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si un P S or Ni, Tri 51 ô 9 96 à 8ans lai%ier 0,06 0,64 1,22 0,8µ4 0,019 17970 10,70 0,40 .vcs Ze. n,07 0,73 1,21 0,034 0,032 l7p70 10,70 0,33
Ainsi qu'il ressort du tableau, la teneur élevée en soufre du laitier de haut fourneau a accru la teneur en soufre qui, toutefois, se aitue encore dans les limites du possible. La perte en titane était d'environ 20% et le rapport de liai- son minimum requis de Ti C 5était inférieur à la normale.
De ce fait lattela- ge traité au laitier a été examiné d'une manière particulièrement minutieuse en ce
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qui concerne la sensibilité à la corrosion intercristallinet Cependant on n'a pu constater aucune sensibilité de ce genre.
De ce fait, pour des aciers à teneur en Ti et traités au laitier, on peut ad. mettre des rapports de liaison plus faibles que lors de la production normale, pro- bablement parce que le titane est présent sous une forme plus efficace qu'autrement.
Les oxydes de titane et les nitrures de titane ont été largement éliminés. Tandis que les blocs non-traités au laitier devaient être tournée en acceptant une perte d'environ 9% déooulant des copeaux, il suffit d'un polissage superficiel avec une perte en métal de 1 à 2% pour les blocs traitée au laitier. L'importance économique du procédé est donc considérable.
Les essais de rabotage par paliers sur lee platines permettent de constater ce qui suit..
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Bana laitier avec laitier
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<tb> premier <SEP> palier <SEP> : <SEP> courtes <SEP> lignes <SEP> fines <SEP> Impeccable, <SEP> rare* <SEP> lignes <SEP> fines
<tb>
<tb> deuxième <SEP> palier <SEP> : <SEP> nombreuses <SEP> lignes <SEP> fines <SEP> cà <SEP> et <SEP> là <SEP> de <SEP> lignes <SEP> fines
<tb>
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troisième pcalter 1 nombreuses lignes moyen- nombreuses lignes fines, dans le nes à épaisseur.
dans le noyau légèrement plus épaisses
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<tb> noyau
<tb>
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L'analyse mico8copique suivant Diergarten a permis de constater les valeurs suivantes (valeurs moyennes à partir de 15 polissages)
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<tb> sans <SEP> laitier <SEP> avec <SEP> laitier
<tb>
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valeur numérique 3 valeur n=érique 0,5
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Lors de l'analyse des paquets de tôle et des t8les exécutés depuis ce* olati- nes, ces constatations se sont confirmées*
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Lorsqu'il s'agit de laitiers synthétiques aussi neutres que possible à bal* de ohaux/ailioe/e,rgile, les réactions défavorables,, par exemple un accroissement de
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la teneur en Boutre, indiquée volontairement dans les exemples d'utilisation don- nés, ne se produisent évidemment pas.
Cependant l'effet en ce qui oonoerne le de- gré de pureté est identique ou meilleur.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour l'exécution de blocs coulée en acier à degré de pureté éle- vé avec une production accrue, caractérisé en ce que pendant la ooulée, l'acier est intimement mêlant à du laitier solide et que ce laitier, lors de sa sépara- tien (remontée à la surface) da l'acier encore fluide, se trouvant dans la coquil- le, entraîne les combinaisons non-métalliques qui se sont précipitées d'une manie- re plus intense en raison de l'effet de refroidissement procuré par le laitier.