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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.