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Procédé et fondant pour le traitement de l'acier au carbone' désoxydé.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé d'élaboration d'acier au carbone désoxydé calmé ou semi-calmé, En particulier, l'invention concerne un perfectionnement à l'éla- boration d'acier au.carbone désoxydé, qui réduit notablement les inclusions nuisibles provoquées par l'agent de désoxydation.
L'invention concerne également un nouveau mélange fondant que l'on ajoute à l'acier au carbone désoxydé en fusion pour réduire les inclusions citées.
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On sait que pour élaborer de l'acier au carbone désoxydé.,, on peut ajouter un agent de désoxydation, habituellement du sili- cium ou de l'aluminium, à l'acier en fusion dans la lingotière ou le moule afin d'éliminer l'oxygène normalement présent dans la masse en fusion. La quantité d'agent de désoxydation ajoutée dépend du degré d'oxydation résiduelle désiré, par exemple lorsque l'acier recherché doit être à moitié calmé, l'oxygène n'est éliminé que partiellement, mais lorsque l'acier doit être calmé, l'oxygène est éliminé complètement. Par exemple, lorsqu'on utilise pour l'élaboration de l'acier semi-calmé du silicium comme agent de désoxydation, on ajoute le silicium en quantité telle qu'il stteigne une concentration de moins de 0,15% dans l'acier traité.
Dans l'acier calmé, la teneur en silicium apporté est d'environ 0,20 à 0,25%.
La quantité d'agent de désoxydation ajoutée dépend également de la teneur en carbone de l'acier parce qu'en effet la température de fusion de l'acier est d'autant plus élevée que sa teneur en carbone est plus basse. Par conséquent, la ten- dance de l'acier à absorber l'oxygène est alors d'autant plus élevée. En outre, l'aluminium favorise également la formation d'acier à grain fin. Par conséquent, lorsqu'on recherche un produit de grain fin, il faut tenir compte de la quantité d'alu- minium nécessaire pour la désoxydation et aussi de,celle nécessai- re pour rendre le grain plus fin. Dans les aciers à grain fin calmés à l'aluminium, la teneur en aluminium est habituellement inférieure à 0,15% et le plus souvent, elle est comprise entre
0,03 et 0,07%.
En tout cas, l'addition de silicium ou d'aluminium aux aciers au carbone, comme déjà indiqué, provoque la formation d'in- elusions non métalliques, principalement de silicates ou d'oxydes' d'aluminium. Ces inclusions donnent des produits d'autant plus pailleux qu'il en reste davantage dans l'acier. Les inclusions
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internes conduisent à un affaiblissement de l'acier et celles subsistant à la surface sont à l'origine de tensions localisées pendant le laminage et provoquent ainsi la tendance à la rupture, Le problème est plus aigu dans le cas d'un apport d'aluminium que dans le cas d'un apport de silicium, étant donné que les silicates formés sont éliminés plus facilement de la masse en fusion que les oxydes d'aluminium.
Les essais antérieurs visant à réduire ou éliminer les inclusions citées dans les aciers calmés ou semi-calmés avaient uniquement pour objet l'introduction dans l'acier en fusion de fluorure de calcium, seul ou en mélange avec de la soude ou du nitrate de sodium.
L'opération se faisait habituellement pendant la coulée, c'est-à-dire pendant l'introduction de l'acier en fusion dans la lingotière ou le moule.
La présente invention a pour objet un nouveau mélange fondant destiné à être ajouté à l'acier au carbone calmé ou semi-calmé en fusion, afin de réduire ou d'éliminer les inclusions formées par les silicates ou les oxydes d'aluminium.
Suivant l'invention, le procédé pour éliminer au moins partiellement les inclusions de l'acier au carbone traité par des agents de désoxydation est caractérisé en ce qu'on traite l'acier désoxydé en fusion à l'aide de 0,045 à 0,45 kg et de pré- férence 0,135 à 0,270 kg par tonne d'acier, d'un mélange fondant constitué par
75 à 90% et de préférence 82 à 88% de fluorure de calcium
3 à 8% et de préférence 4 à 6% de fluorure de sodium
2 à 20% et de préférence 4 à 12% de fluorure de lithium.
Le fondant peut se présenter Boum la forme d'un mélange meuble des agents finement divisés (granules, poudre). Le @ fondant peut également se présenter sous la forme de corps agglo- @ mérés, tels que des briquettes ou des pastilles, ou sous la forme
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de corps coulés, En tout cas, les trois constituants cités doi- vent être mélangés intimement, résultat qui peut être atteint à l'aide d'un mélangeur classique quelconque. Dans un fondant de com- position préférée, le CaF2 est présent à raison d'environ 82 à 88% le NaF à raison d'environ 4. à 6% et le LiF à raison d'environ 4 à 2% (en poids).
L'invention s'applique à l'élaboration de l'acier au carbone désoxydé calmé ou semi-calmé. On sait que l'acier au carbone, au contraire des aciers alliés est constitué essentielle- ment par un alliage de fer et de carbone contenant jusqu'à 1,7% dé carbone. Les aciers au carbone peuvent contenir également de petites quantités d'autres éléments, à savoir environ jusqu'à
1,6% de manganèse, jusqu'à 0,60% de silicium, jusqu'à 0,40% de cuivre ainsi que des traces de phosphore et de soufre ou d'élé- ments analogues. Les aciers au carbone désoxydés sont, comme auparavant, additionnés de silicium ou d'aluminium afin de réduire (acier semi-calmé) ou d'annuler (acier calmé) leur teneur normale en oxygène. L'élaboration de l'acier désoxydé est connue et ne constitue pas comme telle un objet de l'invention.
L'invention ne concerne que le traitement d'un tel acier se trouvant à l'état liquide.
Le fondant est ajouté à l'acier en fusion comme déjà indiqué. L'addition peut se faire,dans la poche ou partiellement dans la poche et partiellement dans la lingotière ou moule, mais de préférence dans la lingotière étant donné que les inclu- sions se.forment principalement dans la lingotière pendant le remplissage de cette dernière. En outre, les inclusions formées de façon quelconque dans la poche peuvent être également éliminées par le traitement dans la lingotière. Comme d'habitude lors de l'apport d'additions dans la lingotière, il est indiqué d'ajouter le fondant par fractions et de préférence par fractions sensible- ment égales pendant le remplissage.
Il est également avantageux de
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couler d'abord une petite masse d'acier en fusion, Une telle nasse est constituée, comme on le sait, par une petite quantité d'acier en fusion au fond de la lingotière et a habituellement une pro. fondeur de 5 à 25 cm, La première traction du fondant suivant l'invention peut être ajoutée alors, les autres apports se faisant pendant la coulée de l'acier dans la lingotière. De préférence, lorsque la lingotière est remplie aux trois-quarts, l'apport du fondant est terminé.
La quantité totale requise de tondant suivant l'inven- tion peut varier entre certaines limites. La quantité habituelle est en général inférieure à 0,45 kg/tonne d'acier. Dans certains cas, la quantité ajoutée peut être très petite et voisine de 0,045 kg/tonne d'acier. Toutefois, la quantité utilisée est le plus souvent comprise entre environ 0,135 et 0,270 kg/tonne d'acier.
Le nouveau fondant suivant l'invention libère doucement lorsqu'il est utilisé dans les quantités prévues suivant l'inven- tion, un gaz qui participe de façon avantageuse à l'élimination des inclusions indiquées, comme il ressort de la description ci-après. En effet, après l'apport de l'addition dans l'acier, les constituants du fondant réagissent entre eux et avec les inclusions d'oxydes d'aluminium ou de silicates de façon rapide et efficace, en éliminant ces inclusions de la masse principale de l'acier. Le silicate ou l'oxyde d'aluminium est transformé en une masse fondue très fluide, après que son point de fusion ait été apparemment abaissé par le fluorure de lithium.
Cette masse en fusion se rassemble rapidement à la surface de l'acier fondu, en raison, croit-on, de la présence du fluorure de sodium plus vola- til qui s'évapore dans l'acier fondu. La masse en fusion très ,fluide est absorbée à la surface dans un laitier formé par le fluorure de calcium. Le laitier maintient à l'état de grande fluidité, les inclusions et finalement tous les constituants du
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du mélange ajouté, de sorte qu'il ne reforme plus de nouvelles inclusions dans l'acier dont le niveau s'élève,
L'amélioration apportée par l'invention est illus- trée par les exemples ci-après, EXEMPLE 1.-
On prépare un fondant par mélange de 5 parties de LiF.
5 parties de NaF et 90 parties de CaF2 (spath fluor). Le mélange fondant est ajouté à divers lots d'acier au carbone en fusion calmé et affiné par addition d'aluminium à l'acier fondu. Les additions se font pendant la coulée. Elles commencent après la formation au fond de la lingotière d'une masse d'acier en fusion d'une profondeur de 15 cm et sont poursuivies en quantités sen- siblement égales jusqu'à ce que tout le fondant ait été ajouté lorsque l'acier remplit la lingotière aux trois-quarts. Le mélange fondant est ajouté à l'acier à raison de 0,18 kg/tonne.
De cette façon, on n'ajoute que 2,17 kg de mélange . fondant à des lingots de 12 tonnes pendant la coulée des 9 premières tonnes d'acier. Aucun nouvel apport de mélange fondant n'a lieu par la suite. Les lingots sont de 10 à 15 tonnes.
Des tôles à froid, laminées à partir de lingots normaux non traités mais obtenus exactement de.la même façon, sauf en ce qui concerne l'addition du fondant, accusent un taux de rebut pour défauts de surface s'élevant jusqu'à 13%, avec une moyenne d'environ 3%.
Des tôlesàfroid laminées à partir de lingots traités donnent lieu à un rebut maximum de 3% avec une moyenne de 1,75% EXEMPLE 2. -
On procède comme dans l'exemple 1, y compris en ce qui concerne la nature de l'acier et l'importance des lingots. Le fon- dant est toutefois constitué par un mélange de 10 parties de LiF.
5 parties de NaF et 85 parties de CaF 2 (spath fluor).
Des tôles à froid obtenues par laminage de lingots
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prépares comme dans l'exemple accusent une réduction du taux de rebut d'environ 40% par rapport à celui de t8lesà froid obtenues de façon analogue, sauf en ce qui concerne l'apport du fondant.
EXEMPLE 3.-
Un mélange .fondant tel que.celui de l'exemple 2, estajou- té à diverses coulées d'acier au carbone pour emboutissage profond ordinaire du commerce (0,04à 0,06% de carbone, environ 0,35% de manganèse et environ 0,01% de silicium)qui a été calmé et affiné à l'aide d'aluminium. Le fondant est ajouté à raison de 0,23 kg/tonne d'acier. Les lingots sont de 20 tonnes. Le mélange est introduit comme décrit dans les exemples 1 et 2.
Jusqu'à présent cet acier (préparé de même, mais sans fondant) accusait un taux de rebut pour inclusions anormalement élevé, à savoir de 18 volutes sur 30 (tôles laminées en volutes à partir des lingots). Au contraire, des volutes laminées à partir de lingots obtenus de la façon indiquée en utilisant le fondant accusent un rebut atteignant à peine 2 sur 30.
REVENDICATIONS.
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1, Procédé pour éliminer au moins partiellement les inclusions de l'acier au carbone traité par des agents de désoxy- dation, caractérisé en ce que l'acier désoyydé en fusion est traité par 0,045 à 0,45 kg et de préférence 0,135 à 0,270 kg par tonne d'acier d'un mélange fondant constitué par
75 à 90% et de préférence 82 à 88% de fluorure de calcium
3 à 8% et.-de préférence 4 à 6% de fluorure de sodium et
2 à 20% et de préférence 4 à 12% de fluorure de lithium.
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Process and flux for the treatment of deoxidized carbon steel.
The present invention relates to a novel process for producing calmed or semi-calmed deoxidized carbon steel. In particular, the invention relates to an improvement in the production of deoxidized carbon steel, which significantly reduces harmful inclusions caused by the deoxidizing agent.
The invention also relates to a new flux mixture which is added to molten deoxidized carbon steel to reduce the mentioned inclusions.
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It is known that in order to make deoxidized carbon steel, a deoxidizing agent, usually silicon or aluminum, can be added to the molten steel in the ingot mold or mold in order to remove oxygen normally present in the molten mass. The amount of deoxidizing agent added depends on the degree of residual oxidation desired, for example when the desired steel is to be half calmed, the oxygen is only partially removed, but when the steel must be calmed, the oxygen is eliminated completely. For example, when silicon is used for the production of semi-calmed steel as a deoxidizing agent, silicon is added in an amount such that it reaches a concentration of less than 0.15% in the treated steel. .
In the calmed steel, the silicon content supplied is about 0.20 to 0.25%.
The amount of deoxidizing agent added also depends on the carbon content of the steel because in fact the melting temperature of the steel is all the higher the lower its carbon content. Consequently, the tendency of the steel to absorb oxygen is then all the higher. In addition, aluminum also promotes the formation of fine grain steel. Therefore, when looking for a fine grain product, consideration must be given to the amount of aluminum required for deoxidation and also that required to make the grain finer. In fine-grained aluminum-killed steels, the aluminum content is usually less than 0.15% and most often it is between
0.03 and 0.07%.
In any event, the addition of silicon or aluminum to carbon steels, as already indicated, results in the formation of non-metallic elusions, mainly of aluminum silicates or oxides. These inclusions give products which are all the more straw-like the more they remain in the steel. Inclusions
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internal lead to weakening of the steel and those remaining on the surface are the source of localized stresses during rolling and thus cause the tendency to break, The problem is more acute in the case of an aluminum addition than in the case of a supply of silicon, given that the silicates formed are removed more easily from the molten mass than the aluminum oxides.
The previous tests aimed at reducing or eliminating the inclusions mentioned in calmed or semi-calmed steels had for object only the introduction into the molten steel of calcium fluoride, alone or in mixture with soda or sodium nitrate .
The operation was usually carried out during casting, that is to say during the introduction of the molten steel into the ingot mold or the mold.
The subject of the present invention is a new flux mixture intended to be added to calmed or semi-calmed carbon steel in fusion, in order to reduce or eliminate the inclusions formed by silicates or aluminum oxides.
According to the invention, the process for at least partially removing the inclusions from carbon steel treated with deoxidizing agents is characterized in that the molten deoxidized steel is treated with 0.045 to 0.45 kg and preferably 0.135 to 0.270 kg per tonne of steel, of a melting mixture consisting of
75 to 90% and preferably 82 to 88% calcium fluoride
3 to 8% and preferably 4 to 6% sodium fluoride
2 to 20% and preferably 4 to 12% of lithium fluoride.
The flux may be in the form of a loose mixture of finely divided agents (granules, powder). The flux can also be in the form of agglomerated bodies, such as briquettes or pellets, or in the form
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In any case, the three constituents mentioned must be thoroughly mixed, a result which can be achieved with the aid of any conventional mixer. In a preferred composition flux, CaF2 is present at about 82-88%, NaF at about 4-6% and LiF at about 4-2% (by weight). .
The invention applies to the production of calmed or semi-calmed deoxidized carbon steel. It is known that carbon steel, unlike alloy steels, consists essentially of an alloy of iron and carbon containing up to 1.7% carbon. Carbon steels may contain small amounts of other elements as well, i.e. approximately up to
1.6% manganese, up to 0.60% silicon, up to 0.40% copper as well as traces of phosphorus and sulfur or the like. Deoxidized carbon steels are, as before, added silicon or aluminum in order to reduce (semi-calmed steel) or to cancel (calmed steel) their normal oxygen content. The production of deoxidized steel is known and does not as such constitute an object of the invention.
The invention relates only to the treatment of such a steel in the liquid state.
The flux is added to the molten steel as already indicated. The addition can take place in the bag or partially in the bag and partially in the ingot mold or mold, but preferably in the ingot mold since the inclusions are formed mainly in the mold during the filling of the latter. In addition, inclusions formed in any way in the pocket can also be removed by the treatment in the mold. As usual when making additions to the mold, it is advisable to add the flux in fractions and preferably in substantially equal fractions during filling.
It is also advantageous to
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first pour a small mass of molten steel, Such a trap is made, as is known, by a small amount of molten steel at the bottom of the mold and usually has a pro. melt from 5 to 25 cm. The first pulling of the flux according to the invention can then be added, the other contributions being made during the casting of the steel in the mold. Preferably, when the mold is three-quarters full, the addition of the flux is finished.
The total amount of mowing required according to the invention may vary within certain limits. The usual amount is generally less than 0.45 kg / tonne of steel. In some cases, the amount added can be very small and close to 0.045 kg / tonne of steel. However, the amount used is most often between about 0.135 and 0.270 kg / tonne of steel.
The novel flux according to the invention gently releases when it is used in the amounts provided according to the invention, a gas which advantageously participates in the elimination of the inclusions indicated, as emerges from the description below. Indeed, after the addition of the steel, the constituents of the flux react with each other and with the inclusions of aluminum oxides or silicates quickly and efficiently, eliminating these inclusions from the main mass. steel. The silicate or aluminum oxide is transformed into a very fluid melt, after its melting point has apparently been lowered by lithium fluoride.
This molten mass quickly collects on the surface of molten steel, believed to be due to the presence of the more volatile sodium fluoride which evaporates in the molten steel. The very, fluid molten mass is absorbed at the surface in a slag formed by calcium fluoride. The slag maintains in a state of great fluidity, the inclusions and finally all the constituents of the
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of the mixture added, so that it no longer reforms new inclusions in the steel whose level rises,
The improvement brought about by the invention is illustrated by the examples below, EXAMPLE 1.-
A flux is prepared by mixing 5 parts of LiF.
5 parts of NaF and 90 parts of CaF2 (fluorspar). The flux mixture is added to various batches of molten carbon steel calmed and refined by adding aluminum to the molten steel. The additions are made during the casting. They begin after the formation at the bottom of the mold of a mass of molten steel to a depth of 15 cm and are continued in approximately equal amounts until all the flux has been added when the steel fills the mold to three-quarters. The flux mixture is added to the steel at a rate of 0.18 kg / tonne.
In this way, only 2.17 kg of mixture are added. melting to 12 ton ingots during the casting of the first 9 tons of steel. No new addition of fondant mixture is made thereafter. Ingots are 10 to 15 tons.
Cold rolled sheets, rolled from untreated normal ingots but obtained in exactly the same way, except for the addition of flux, show a scrap rate for surface defects of up to 13%. , with an average of about 3%.
Cold rolled sheets from treated ingots give rise to a maximum scrap of 3% with an average of 1.75% EXAMPLE 2. -
The procedure is as in Example 1, including with regard to the nature of the steel and the size of the ingots. The flux is, however, a mixture of 10 parts of LiF.
5 parts of NaF and 85 parts of CaF 2 (fluorspar).
Cold sheets obtained by rolling ingots
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prepared as in the example show a reduction in the reject rate of about 40% compared to that of cold t8les obtained in a similar way, except with regard to the addition of the flux.
EXAMPLE 3.-
A melting mixture such as that of Example 2 is added to various castings of ordinary commercial deep drawing carbon steel (0.04-0.06% carbon, about 0.35% manganese and about 0.01% silicon) which has been quenched and refined using aluminum. The flux is added at the rate of 0.23 kg / tonne of steel. The ingots are 20 tons. The mixture is introduced as described in Examples 1 and 2.
Until now this steel (prepared in the same way, but without flux) showed an abnormally high reject rate for inclusions, namely 18 volutes out of 30 (sheets rolled in volutes from ingots). In contrast, rolled scrolls from ingots obtained in the manner shown using fluxing material show a scrap of as little as 2 out of 30.
CLAIMS.
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1, Process for at least partially removing inclusions from carbon steel treated with deoxidizing agents, characterized in that the molten deoyidized steel is treated with 0.045 to 0.45 kg and preferably 0.135 to 0.270 kg per tonne of steel of a melting mixture consisting of
75 to 90% and preferably 82 to 88% calcium fluoride
3 to 8% and.-preferably 4 to 6% sodium fluoride and
2 to 20% and preferably 4 to 12% of lithium fluoride.